El uso de un solo ventilador para apoyar a dos pacientes podría ser factible en situaciones de crisis que implican una escasez de ventiladores, han descubierto los investigadores.
Un equipo de investigadores clínicos de Geisinger se asoció con la Universidad de Bucknell y Kitware, una compañía de investigación y desarrollo de software con sede en Nueva York, para desarrollar un modelo computacional para simular diferentes escenarios en los que dos pacientes comparten un ventilador.
La pandemia de COVID-19 ha creado escasez de suministros y equipos médicos, incluidos ventiladores que salvan vidas, en todo el mundo. A principios de este año, la Agencia Federal para el Manejo de Emergencias (FEMA) y el Departamento de Salud y Servicios Humanos de EE. UU. (HHS) emitieron pautas para compartir ventiladores en casos de escasez de ventiladores.
Sin embargo, los estudios de esta práctica son pocos y "el ritmo de la investigación convencional es demasiado lento cuando se aborda una crisis pandémica", escribió el equipo de investigación. "La simulación computacional brinda la oportunidad de desarrollar rápidamente una guía sobre una amplia gama de posibles escenarios clínicos sin incurrir en riesgos para el paciente".
Utilizando el software Pulse Physiology Engine de Kitware, el equipo creó simulaciones fisiológicas de cuerpo entero de 287 pacientes con COVID-19 con diferentes niveles de función pulmonar e índice de saturación de oxígeno (OSI) que podrían manejarse con éxito utilizando un ventilador dedicado. Una simulación fisiológica de cuerpo entero permite a los investigadores observar efectos secundarios que no serían evidentes al modelar la mecánica de la ventilación por sí sola. Luego, el equipo utilizó el software para calcular los resultados de todos los posibles emparejamientos de pacientes modelados para proyectar el éxito del uso de un ventilador compartido para cada par.
Los pacientes con niveles similares de función pulmonar y saturación de oxígeno (OSI) comparable tenían más probabilidades de tener resultados satisfactorios cuando se combinaban con un solo ventilador, encontró el equipo.
El estudio fue publicado en PLOS ONE.
Compartir ventiladores debe considerarse un enfoque de último recurso en una situación en la que se han instalado todos los ventiladores disponibles, por lo que es más probable que se utilice en países en desarrollo, dijeron los investigadores.
"En las regiones del mundo con recursos limitados, la pandemia de COVID-19 ha provocado y seguirá creando escasez de equipos", dijo S. Mark Poler, M.D., anestesiólogo de Geisinger y coautor del estudio. "Si bien es preferible la ventilación con un solo paciente, en circunstancias extremas y en regiones con recursos limitados, la ventilación con varios pacientes es una opción potencialmente viable y puede aumentar significativamente la capacidad de atención de pacientes críticamente enfermos. Nuestras simulaciones proporcionan un marco conceptual y directrices para selección de pacientes clínicos".
"Este estudio muestra que Pulse Physiology Engine puede simular mecánicas realistas de equipos y fisiología del paciente para una variedad de enfermedades graves", dijo Rachel Clipp, Ph.D., líder técnica del Equipo de Computación Médica de Kitware y coautora del estudio. "Tener la capacidad de aprovechar estas capacidades durante una pandemia proporciona información clínica valiosa que se puede utilizar para informar el tratamiento médico en situaciones de recursos limitados".
El enfoque para simular la ventilación de varios pacientes. El estado completo del sistema se calcula cada 2 ms. El solucionador y transportador de circuitos dinámicos Pulse se aprovechan para garantizar resultados sólidos basados en la física con conservación de energía y masa. Las interacciones mecanicistas ocurren con todos los demás sistemas fisiológicos del pulso, más notablemente, el intercambio de gas de difusión de gradiente de presión parcial alveolo-capilar con el sistema cardiovascular.
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Resumen La pandemia de COVID-19 está agotando los recursos médicos a nivel internacional, creando a veces una escasez de ventiladores que complica las situaciones clínicas y éticas. La posibilidad de necesitar ventilar a varios pacientes con un solo ventilador plantea problemas de salud y seguridad del paciente, además de las condiciones clínicas que requieren tratamiento. Dondequiera que se utilicen ventiladores, es posible que haya disponibles tubos adicionales y adaptadores de división. La resistencia de compensación de flujo ajustable para diferencias en la distensibilidad pulmonar en miembros individuales puede no ser fácilmente implementable. Mediante la exploración de un número y rango de posibles factores contribuyentes mediante la simulación computacional sin riesgo de daño al paciente, este artículo intenta definir límites útiles para los parámetros de ventilación cuando no es posible la resistencia compensatoria en las extremidades de un circuito respiratorio compartido. Este enfoque desesperado de soporte de ventilación compartido sería un último recurso cuando se hayan agotado las alternativas. Métodos Se utilizó un modelo de fisiología computacional de cuerpo entero (usando parámetros agrupados) para simular que cada paciente estaba siendo ventilado. El modelo principal de un solo paciente con un ventilador dedicado se amplió para modelar dos pacientes que comparten un solo ventilador. Además de la mecánica pulmonar o la estimación de CO2 y pH esperados para los parámetros de ventilación establecidos (consideraciones de fisiología pulmonar solamente), la simulación fisiológica completa proporciona estimaciones de valores adicionales para la saturación de oxihemoglobina, la tensión arterial de oxígeno y otros parámetros del paciente. Se simuló una variedad de configuraciones del ventilador y características del paciente para pacientes emparejados. Recomendaciones Para que sea útil para los médicos, se ha dirigido la atención a los parámetros clínicamente disponibles. Estas simulaciones muestran que el resultado del paciente durante la ventilación de varios pacientes está más estrechamente correlacionado con la distensibilidad pulmonar, el índice de oxigenación, el índice de saturación de oxígeno y el dióxido de carbono al final de la espiración de pacientes individuales. Las métricas de resultados del paciente simulado fueron satisfactorias cuando la diferencia de distensibilidad pulmonar entre dos pacientes fue inferior a 12 ml / cmH2O y la diferencia del índice de saturación de oxígeno fue inferior a 2 mmHg. Interpretación En regiones del mundo con recursos limitados, la pandemia de COVID-19 resultará en escasez de equipos. Si bien es preferible la ventilación para un solo paciente, si esa opción no está disponible y el uso compartido del ventilador con las extremidades sin compensación de la resistencia al flujo es la única alternativa disponible, estas simulaciones proporcionan un marco conceptual y pautas para la selección de pacientes clínicos. |
Conclusión
Evidencia antes de este estudio
Si el número de pacientes que requieren ventilación mecánica excede el número de ventiladores disponibles en un aumento repentino, se han propuesto circuitos ventiladores ramificados compartidos para compartir un ventilador entre varios pacientes. Bajo la presión del inminente aumento de la pandemia, solo se dispuso de estudios clínicos pequeños y rudimentarios.
No se encontraron pruebas sobre los rangos esperados de distensibilidad de la pared pulmón-tórax. Se ha informado de un aumento de las experiencias clínicas de los parámetros de ventilación mecánica empleados para los pacientes con COVID-19.
Valor agregado de este estudio
El número de posibles combinaciones de ventilación y parámetros fisiológicos es muy grande. Las limitaciones de tiempo y recursos no permiten la investigación convencional. La simulación computacional proporciona una evaluación rápida de la sensibilidad de varios factores en una amplia gama de condiciones de ventilación hipotéticas. Los envolventes de los parámetros evaluados pueden proporcionar límites de seguridad razonablemente estimados para los médicos obligados en una oleada de emergencia a emplear una práctica mal caracterizada.
Un modelo computacional previamente examinado para la ventilación de un solo paciente mediante un ventilador dedicado se ha modificado para modelar el uso compartido de un solo ventilador por dos o más pacientes.
En este informe sólo se modelan parejas de dos pacientes de 70 kg de igual tamaño.
Estas simulaciones proporcionan estimaciones de los efectos sobre la ventilación y la oxigenación de la sangre mediante valores clínicamente medibles utilizando la distensibilidad y la oxigenación de los pulmones del paciente (difusión y derivación) concebibles.
Implicaciones de toda la evidencia disponible
Estas estimaciones son para la ventilación en modo de presión utilizando un solo ventilador compartido por un aparato respiratorio ramificado para dos pacientes. En esta simulación no se considera la restricción del flujo de pacientes individuales para compensar el desajuste de cumplimiento.
Los límites razonables aunque arbitrarios de los parámetros aceptables pueden orientar a los médicos a la hora de evaluar parejas candidatas de pacientes con diferentes características fisiológicas. Se necesitarán más pruebas de laboratorio y experiencia clínica para determinar la validez o utilidad de estas evaluaciones. Se necesitarán diferentes simulaciones para las ramas con compensación de flujo, más de dos pacientes y un hábito corporal inigualable.