Mecanismo de ventilación de alta frecuencia
Algunos estudiosos creen que la transmisión de gases tanto en la ventilación de alta frecuencia como en la respiración normal se basa en dos procesos básicos: la convección corporal y la difusión molecular. Sin embargo, en diferentes situaciones, sus respectivas funciones son diferentes. Cuando la convección juega un papel importante, pueden existir formas de transporte de gas como ventilación alveolar directa, difusión convectiva, oscilación y difusión mejorada (difusión) para lograr el proceso de intercambio de gases. Por otro lado, cuando el intercambio de gases se logra principalmente mediante dispersión molecular, la dispersión molecular pura y la difusión mejorada se convierten en las formas básicas de transporte de gases. Estas formas de movimiento de gas a menudo se mezclan entre sí y es difícil separarlas por completo. Se influyen mutuamente y trabajan juntos. 〖 7"〗
a. Ventilación alveolar directa (ventilación alveolar directa)
En la fase inspiratoria bajo volumen corriente normal, la columna de aire en las vías respiratorias (incluido el gas en los muertos espacio y Parte del aire inhalado desde el exterior es empujado hacia los alvéolos, permitiendo que los alvéolos obtengan aire fresco. Durante la fase de espiración, la columna de aire se mueve en la dirección opuesta, provocando que parte del aire de los alvéolos se descargue. El rango de ventilación alveolar logrado por esta convección general es lo suficientemente amplio. Los alvéolos activos aseguran el intercambio de gas con la sangre a través de la difusión molecular.
Cuando el volumen tidal es cercano o menor que el volumen de gas del espacio muerto, el. El alcance de la forma de convección antes mencionada se reduce significativamente, debido a la estructura asimétrica de la tráquea y los pulmones, el borde de entrada de la columna de aire fresco que ingresa a las vías respiratorias puede llegar a una parte de los alvéolos cercana a la cavidad bucal. , logrando así ventilación alveolar directa (Figura 3-1, A). Isabey et al. confirmaron que cuando d = 0,8 ~ En 1,2, la ventilación alveolar directa causada por el flujo de masa convectivo a través del centro es de gran importancia en el transporte de gas. p>
Figura 3-1 Varios posibles mecanismos de mezcla de gases en la ventilación de alta frecuencia
a. El área sombreada de la ventilación alveolar directa representa el área de ventilación con un volumen corriente bajo.
b. La diferencia en la constante de tiempo entre las unidades pulmonares paralelas oscilantes hace que el gas entre ellas se mueva hacia adelante y hacia atrás.
c. La distribución de velocidad muestra el flujo bidireccional de partículas hacia el centro y hacia la izquierda cerca de la pared del tubo en condiciones de flujo laminar, convección axial y mezcla lateral I, fluido inmiscible estacionario II, fluido inmiscible en movimiento. a la derecha III, las flechas indican la dirección de la mezcla radial
(citado de Dawson et al.♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫). ♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫♫983
Usando experimentos con modelos, Haselon y Scherer observaron que dentro de un ciclo de oscilación, debido a las diferentes direcciones de flujo del fluido, el perfil de velocidad del El objeto lanzado será diferente, lo que dará como resultado un perfil de velocidad asimétrico, dependiendo de si la partícula de fluido está hacia la derecha o hacia la izquierda después de varios ciclos de oscilación. Cuando se produce la oscilación, ya sea que estas partículas estén en el centro de la tubería o cerca de la pared, las partículas. en el centro se mueven hacia la derecha, mientras que las partículas cercanas a la pared se mueven hacia la izquierda, por lo que al final de cada período de oscilación, el fluido produce un movimiento neto de dos direcciones en la tubería (Figura 3 -1, c). Si el gas que entra por la izquierda contiene una mayor concentración de un componente que el gas de la derecha, se producirá un intercambio neto de este componente, que es un intercambio convectivo.
En tercer lugar, oscilación o oscilación de alta frecuencia. fuera de fase (HFO fuera de fase)
Según la física ordinaria, el inflado y el escape de la unidad pulmonar se pueden comparar con la carga y descarga de un condensador Ot is et al. Creemos que la constante de tiempo de llenado y agotamiento (T) de la unidad pulmonar es el producto de su resistencia (R) y su distensibilidad (C), es decir, T = R × C. El tamaño de la constante de tiempo determina la duración del unidad pulmonar bajo un cierto gradiente de presión La velocidad de inflación y agotamiento Dado que las constantes de tiempo unitarias de algunos pulmones en un estado paralelo pueden diferir mucho, al final de una sola exhalación, la unidad con una constante de tiempo pequeña está lista para moverse. a la fase de ventilación, mientras que la unidad con una constante de tiempo grande todavía está en la fase de ventilación. Por lo tanto, el gas descargado desde el último tipo de dispositivo ahora puede fluir hacia el dispositivo de llenado del primer tipo (Figura 3-1, B).
Este fenómeno de "chapoteo" del gas entre unidades pulmonares adyacentes en la ventilación periódica mencionada anteriormente se denomina generalmente oscilación. Algunas personas utilizan el término "pulmón disco" para describir esta forma de movimiento pulmonar. Lehr et al. observaron en pulmones de animales que cuando la frecuencia de ventilación era de 7,5 ~ 20 Hz, había diferencias de tiempo obvias entre diferentes lóbulos pulmonares y entre diferentes áreas del mismo lóbulo pulmonar. Cuando la frecuencia aumenta a 30 ~ 60 Hz, la diferencia horaria puede aparecer en un área más pequeña del mismo lóbulo. Creen que este flujo de aire circulante interalveolar es una de las formas de transporte de gas durante la ventilación de alta frecuencia. A través de la comunicación de gas entre los alvéolos, el gas contenido en ellos se puede mezclar, haciendo así que la concentración de gas en los pulmones sea más constante. 4. Difusión mejorada o difusión tipo Taylor.
Algunas personas creen que el transporte de gas durante la ventilación de alta frecuencia puede ser el resultado de una mayor difusión en las vías respiratorias centrales y de la difusión molecular en las partes periféricas de los pulmones. La difusión mejorada es similar a la difusión turbulenta propuesta por Taylor y es el resultado de la interacción entre la distribución de velocidad axial y el gradiente de concentración radial. En flujos de aire oscilantes, pueden ocurrir turbulencias o modos de velocidad secundaria (es decir, perfiles), lo que resulta en una mezcla radial o de flujo cruzado. Bajo su interacción con la convección axial que existe en este momento, se produce una difusión mejorada (Figura 3-1, d), que también se llama difusión longitudinal.
Existe una diferencia entre difusión mejorada y difusión convectiva. Primero, la difusión mejorada ocurre incluso cuando la distribución de velocidades es direccionalmente simétrica. En segundo lugar, cuando falta por completo el tubo para la mezcla lateral, cesará el intercambio de gases que depende de una fuerte difusión, pero se puede optimizar la difusión a Han. 5. Las moléculas puras se difunden en el área de los pulmones, donde el área transversal total es mayor y la velocidad del flujo de aire es menor. El transporte de gas se realiza principalmente mediante difusión molecular. Este movimiento termodinámico de las moléculas de gas no es solo la forma principal de intercambio de gases a través de la membrana capilar pulmonar, sino también la forma principal de transporte de O2 y CO2 en fase gaseosa cerca de la membrana.
En general, el mecanismo de la ventilación de alta frecuencia no ha sido completamente dilucidado hasta el momento, y las anteriores son sólo algunas de las explicaciones propuestas actualmente. Entre estos factores, se ha sugerido que el transporte convectivo en las vías respiratorias sigue siendo muy importante cuando se realiza ventilación HFO, al igual que en la respiración normal. Aumentar el volumen corriente es más eficaz para mejorar el intercambio aire-aire que aumentar el volumen corriente. Algunos datos indican que la dispersión molecular y la difusión laminar de Taylor no son importantes en el transporte de gases en las vías respiratorias.