Il documento discute l'evoluzione e le componenti dei ventilatori per anestesia, descrivendo il loro ruolo centrale nella ventilazione meccanica durante le procedure anestesiologiche. Viene approfondita la struttura dei ventilatori, incluse le valvole, i flussometri e i vaporizzatori, Nonché le tecniche di rimozione della CO2 e l'importanza del monitoraggio della qualità dei gas anestetici.

1. Ventilatori per
anestesia
Dr.ssa Lavinia Fattorini
U.O.C. Anestesia Terapia Intensiva Analgesia
Dir. Dr. Tonino Bernacconi
AV2- Ospedale Carlo Urbani Jesi

2. Ventilatori per Anestesia
• 1915 i moderni respiratori
a pressione intermittente
positiva iniziarono il loro
sviluppo nei paesi
scandinavi nelle scuole di
Lund – Copenaghen –
Stoccolma
• ‘50 impiego di ventilatori a
modalità volumetrica in
anestesia

3. • Il ventilatore per anestesia è una macchina
fondamentale poichè, durante le procedure
di anestesia generale, sostituisce l'attività
dell'insieme sistema nervoso- muscoli
respiratori-gabbia toracica nell'assicurare
una sufficiente ventilazione alveolare.

4. Ventilazione Spontanea
• Durante la ventilazione meccanica si assista ad un
completa inversione della fisiologica meccanica
respiratoria.
• Spontaneamente la contrazione del diaframma produce
una caduta pressoria nello spazio pleurico ed alveolare.
Si crea un gradiente pressorio tra bocca e spazio
alveolare che genera un flusso inspiratorio (-5 cm H2O)
• Il gradiente si inverte durante L’espirazione che però è
processo passivo dovuto alla retrazione elastica del
tessuto polmonare

5. Ventilazione meccanica
• Nella ventilazione meccanica LA DIFFERENZA DI
PRESSIONE TRA VENTILATORE E APP.
RESPIRATORIO generato dalla macchina
permette il passaggio del volume corrente che
fluisce sotto pressione durante la fase inspiratoria
aumentando la pressione nelle vie aeree.
• L’espirazione rimane un atto passivo legato alla
retrazione elastica del sistema polmonare
durante la quale il respiratore non partecipa

6. Componenti del
ventilatore
• La sorgente dei gas
• Sistema di produzione della pressione e flusso
ventilatorio.
• Il vaporizzatore degli anestetici alogenati
• Il circuito di ventilazione
• L'apparato di evacuazione dei gas in eccesso
• Il sistema di monitoraggio

7. Componenti
Gas
centralizzati
Valvola
Fail safe
Flussometr
i
Vaporizzatori
Evacuazione
Gas in eccesso
Insufflatore
Circuito
Ventilazione
Ingresso
Gas
Valvola di
Sovrapression
e
PZ
By pass ossigeno

8. Sorgente del gas
• L'impianto centralizzato è la sorgente di gas
primaria per le macchine di anestesia.
• Valvole unidirezionali che impediscono il
passaggio di flusso dal ventilatore alle condutture.
• Valvola fail-safe, a valle della sorgente del
protossido d'azoto. La valvola riduce l'afflusso di
protossido fino a bloccarlo se non c'è alcuna P.
nelle condutture dell'ossigeno

9. Flussometri
• Sono il punto di passaggio tra la parte del circuito
del ventilatore ad alta pressione e quella a bassa
pressione.
• Il gas mentre transita attraverso le valvole dei
flussometri viene ridotto ad una pressione simile a
quella atmosferica e quindi adatta alla
ventilazione polmonare.

10. Flussometro ad orificio
varabile (o tubi di Thorpe)
• Tubo di vetro trasparente e forma di
tronco di cono affusolato
• Indicatore mobile (galleggiante)
• Valvola ad ago la cui apertura è
regolata dall'operatore mediante un
manopola
• La quantità di gas erogata è indicata
da una scala posta sulla parete del
tubo.
• I flussometri del O2 – N2O sono
interconnessi tramite sistemi
pneumatici o meccanici in modo che la
concentrazione dell'ossigeno nella
miscela gassosa sia almeno del 25%

11. Flussometri elettronici
• Sono composti da una valvola di
regolazione del flusso,valvola a
solenoide (trasduttore di pressione)
e da una camera di misura del
volume di gas.
• La misura del gas fresco erogato è
calcolata dal processore.
• Sono almeno cinque volte più
accurati di quelli
manuali;permettono sempre la
somministrazione di un flusso di
ossigeno non inferiore a 150 ml/min
ed una concentrazione almeno del
25%

12. Flussometri elettronici
• Il principale inconveniente è
in caso di guasto al
processore che controlla i
flussometri il ventilatore
diviene inutilizzabile.
• Gli apparecchi sono dotati di
un flussometro di Thorpe
ausiliario, messo in funzione
anche manualmente
dall'operatore.

13. By-pass ossigeno
Gas
centralizzati
Valvola
Fail safe
Flussometr
i
Vaporizzatori
Evacuazione
Gas in eccesso
Insufflatore
Circuito
Ventilazione
Ingresso
Gas
Valvola di
Sovrapression
e
PZ
By pass ossigeno

14. By-pass ossigeno
• Si eroga ossigeno ad alta
pressione ed alto flusso nel circuito
di ventilazione. In questo caso una
grande quantità di gas (500-800
ml/sec) arriva direttamente nel
circuito di ventilazione saltando le
valvole di flussometri ed il
vaporizzatore.
• La valvola “pop-off”
(sovrapressione) regola durante la
somministrazione di O2 tramite by-
pass la pressione nel ventilatore e
nelle vie aeree; se P.vie aeree > 40
cm H2O si apre ed un quota del
flusso non viene erogata.

15. Vaporizzatori
• Sono strumenti precisi che
permettono di erogare nel
circuito la quantità esatta di
anestetici alogenati stabiliti
dall'operatore.
• Permettono il passaggio dallo
stato liquido a quello di vapore
di una determinata quantità di
un anestetico alogenato.
• Sono posti a valle dei
flussometri da cui ricevono il
flusso di gas freschi.

16. Vaporizzatore By Pass
Variabile
• A Bypass variabile: ruotando la manopola di
regolazione entra il flusso di gas freschi (FGF)
all’interno del vaporizzatore dividendosi al suo
interno in:
1. “carrier gas” (20% del totale del FGF) che
diviene saturo di anestetico
2. “Bypass gas” che invece attraversa il
vaporizzatore senza venire a contatto con
l’anestetico
• I due flussi di riuniscono all’uscita del
vaporizzatore ed entra nel circuito paziente

17. Vaporizzatore By Pass
Variabile

18. Vaporizzatore By Pass
Variabile

19. Vaporizzatore a By Pass
Vaiabile
• A sfioramento: il gas carrier non attraversa
l’alogenato in fase liquida, si satura dell’anestetico
che è presente in fase di vapore solo sfiorando la
superficie del liquido della camera di
vaporizzazione.
• Compensati per la temperatura : vaporizzazione
lineare per ampi range di temperatura e perFGF
tra 15 l/min e 150 ml/min. Metalli ad alta
conducibilità termica con trasferimento di calore
dall’ambiente al liquido anestetico e aumento
automatico della quota di carrier gas se la
temperatura dell’alogenato liquido diminuisce.

20. Vaporizzatore a controllo
elettronico Aladin GE®

21. Iniettori di anestetici allo stato
liquido
• Dräger Zeus i vaporizzatori
sono sostituiti da pompe di
iniezione a controllo
elettronico che immettono
quantità determinate di
anestetici in forma liquida nel
circuito di ventilazione.
• L’anestetico passa dallo stato
liquido a quello gassoso
all’interno del circuito
acquisendo l’energia
necessaria dai gas respiratori
(FGF)

22. Vaporizzatore Desflurane
• La Pressione di vapore (indice di volatilità
dell’alogenato) a 20°C è di 669 mmHg cioè 87% della
pressione atmosferica. Il desflurano a temperatura
ambiente può evaporare (24°C T. ebollizione)
• Tradizionale vaporizzatore la stessa quantità di carrier
gas vaporizzerebbe una quantità di des.18 volte
maggiore di quella del isoflurano.
• La minore potenza del des.comporta la vaporizzazione
di quantità maggiori rispetto agli altri alogenati con un
raffreddamento eccessivo del liquido e rallentamento
del processo

23. Desflurano
• Des. Riscaldato da una
resistenza elettrica a 39°C, tutto
l’alogenato contenuto è
sottoforma di gas che genera
una P. di circa 2 atm
(1550mmHg)
• La manopola di regolazione Fi e
un trasduttore che legge FGF
regolano un INIETTORE
elettronico che immette il
desflurano gassoso nel flusso di
gas freschi.
• Richiede energia elettrica
(iniettore –riscaldamento des.)

24. Canestro calce sodata
• La rimozione della CO2 Dal gas
circolante all'interno dei circuiti di
ventilazione rende possibile:
1. Rirespirazione dei gas espirati
2. Umidificazionee riscaldamento
dei flussi inspiratori
3. Minor consumo dei gas medicali
4. Riduce il rischio di inquinamento
ambientale

25. Rimozione CO2
• Tutte le sostanze assorbenti si presentano come granuli.
Sono contenute in un appositi contenitori e tenuta stagna
detti canestri.
• In Europa è in commercio solo soda Lime no la
Baralyme
• Contiene idrossido di Ca (80%), H2O (14%)come
catalizzatore basi forti : idrossido di Na (2%),idrossido di
K (2%) ; è presente anche silicio per ridurre la
formazione di polvere.
• I granuli non sono troppo grandi con riduzione del potere
assorbente ne troppo piccoli aumentano troppo le
resistenze al passaggio del flusso. (4-8 mesh)

26. Rimozione CO2
• L'assorbimento è una reazione chimica acido-base che
trasforma la CO2 da gassosa in una forma solida
carbonato di calcio. È una reazione esotermica che
produce calore e acqua permettendo il riscaldamento e
l'umidificazione dei flussi ventilatori.
• Violetto di etile (un indicatore di pH) viene aggiunto ai
granuli, cambia progressivamente colore quando il
pH<10,3. NON SEMPRE INDICATORE FEDELE –
VALUTA SEMPRE ASSENZA DI CO2 INSPIRATORIA
ALL’ANALISI CAPNOGRAFICA.

27. Attenzione alla Calce sodata
essiccata!!!!!
• ESSICCAMENTO LEGATO ASSOCIATO AD UNA
ESPOSIZIONE (circa due giorni)AL CONTINUO
PASSAGGIO DI GAS FRESCHI.
• Desflurano ed Enflurano esposti a Calce sodata o
BaraLyme essiccata producono monossido di carbonio.
• Sevoflurane e Alotano pur possedendo il gruppo
funzionale CF2H possono degradare a CO ma in ridotte
quantità (reazione di Cannizzaro)

28. Calce sodata anidra

29. Calce sodata anidra

30. Composto A

31. Composto A
• Sevoflurane viene degradato a contatto con le basi forti
della SodaLime in un vinil etil etere detto COMPOSTO
A
• Composto A di per se non è tossico per il rene ma deve
essere degradato da un enzima B-liasi.
• B-Liasi nell’uomo è circa 30 volte meno attiva che nel
ratto.
• Studi clinici randomizzati hanno dimostrato l’assenza di
danni renali testati con marker biochimici e funzionali
dopo anetsesie condotte con sevoflurane a bassiflussi
FGF 1 l/min anche in soggetti con IRC

32. PRIMA DI INZIARE UNA
SEDUTA OPERATORIA
SOSTITUITE LA CALCE
SODATA SE IL VENTILATORE
VIENE TROVATO ACCESSO E
CON I FLUSSI APERTI

33. Ventilatori di anestesia
1. Valvole unidirezionali
posizionate tra paziente e
pallone di riserva in entrambe
le branche Insp-Esp.
2. Ingresso di gas freschi non
deve essere posizionata tra
valvola espiratoria e paziente.
3. La valvola sovra-pressione =
APL non deve essere
posizionata tra valvola Insp. e
paziente

34. Ventilatori di anestesia
• Circuito rotatorio dotato di
valvole unidirezionali Insp. ed
Esp che regolano la direzione
del flusso.
• L’eliminazione del gas in
eccesso durante la ventilazione
manuale si realizza mediante la
valvola APL (adjusted Pressure
Limited) (vicino al pallone di
riserva)
• Il canestro calce sodata al
centro del circuito dopo valvola
Insp. e ingresso FGF ( 2 volte
flusso insp. 1 volta flusso esp.)

35. Sensori di flusso e valvole
unidirezionali

36. Ventilatori Anestesia
• Tipo di generatore di pressione (crea gradiente
positivo per realizzare il flusso inspiratorio)
• Clindro con pistone
• Turbina
• Concertina (energia pneumatica)

37. Concertina Ascendente
• Circuito motore costituito da un
contenitore stagno
rappresentato dalla campana
della concertina alimentato da
un gas medicale (aria o
ossigeno).
• In base ai parametri impostati (
freq. Resp. E vol. Corrente) il
gas è convogliato nella
campana della concertina e la
comprime generando il flusso e
la pressione di insufflazione.

38. Concertina Ascendente
• Terminata l'inspirazione il gas
motore viene espulso dalla
campana attraverso una
valvola.
• Nella fase espiratoria la P.
nella campana è uguale a
quella atmosferica rendendo
possibile la distensione della
concertina attraverso
l'ingresso dei gas freschi +
gas espirati.

39. Ventilatori a concertina-
doppio circuito
• Circuito primario: campana
della concertina dove fluisce il
gas medicale che spinge la
concertina durante
l’inspirazione. Il volume del
gas motore equivale al
volume corrente erogato al
pz.
• Circuito secondario –
paziente: costituito dalla
concertina a fisarmonica e dai
tubi corrugati.

40. Ventilatori a concertina-
doppio circuito
• I due circuiti non entrano in
comunicazione; durante
espirazione gas motore espulso
dalla campana, la P.nella
campana diviene uguale a quella
atmosferica così fluisce
all’interno della concertina V.Esp.
+ FGF
• Accoppiamento flusso gas
freschi: durante inspirazione il
FGF si somma a quello erogato
dalla concertina.
• Correzione automatica
dell’accoppiamento- macchine +
recenti

41. Ventilatore a concertina

42. Sistema cilindro - pistone
• I gas che circolano nel
ventilatore sono quelli destinati
alla ventilazione alveolare.
• Il cilindro con pistone è attivato
da un motore elettrico sia in
inspirazione che espirazione.
• Nel cilindro entra solo il volume
di gas equivalente al volume
corrente.
• Nel circuito è presente una
camera di riserva (pallone) che
raccoglie i gas freschi e quelli
espirati da cui il cilindro attinge.

43. Sistema Cilindro - Pistone
• Pallone di riserva raccoglie
gas freschi e quelli espirati,
dando luogo alla miscela
che sarà insufflata nella
fase inspiratoria del ciclo.
• Camera di pressurizzazione
della miscela gassosa
movimento del pistone in
fase espiratoria richiama il
volume espirato e quello
contenuto nel pallone di
riserva

44. Testata Ventilatore Cicero

45. Vantaggio del ventilatore a
pistone
• Ventilatori a circuito unico a
pistone hanno tutte le
componenti rigide.
• Il pistone si muove nel
cilindro per la distanza
necessaria ad erogare il Vt
impostato.
• Volume erogato non
influenzato dalla compliance
del pz.

46. Svantaggio ventilatori a
concertina
• Ventilatori a doppio circuito a
concertina un volume di gas
motore uguale al Vt impostato
è introdotto nella campana.
• Gas motore muove la
concertina e spinge il suo
contenuto nella branca
inspiratoria.
• La concertina non è rigida e a
seconda della compliance del
pz può variare il volume
erogato

47. Compliance interna del
ventilatore
• Relazione volume/pressione all’interno del circuito del
ventilatore.
• Erogazione flusso inspiratorio aumenta la pressione del
circuito con espansione delle componenti del circuito (tubi
corrugati)
• Compliance interna del ventilatore implica che una
quantità di gas si accumula nel circuito in fase insp. E non
viene erogata.
• Moderni Ventilatori calcolano la C.int. Al momento dell’
autotest ed durante il funzionamento processore esegue
la compensazione del volume compresso.

48. Generatore di pressione e
flusso a turbina
• La turbina è collocata
direttamente all’interno
della branca inspiratoria
del circuito
• La rotazione mette in
movimento i gas
all’interno del circuito e
genera il flusso
inspiratorio.

49. Generatore di pressione a Turbina-
Zeuss

50. Generatore di pressione a
Turbina- Zeuss

51. Generatore di pressione e flusso
a turbina - Zeus
• Il processore riceve
informazioni dai sensori di
flusso e di pressione posti nel
circuito .
• Permette la realizzazione di una
anestesia a flussi minimi di gas
freschi e circuito chiuso
• La vaporizzazione avviene per
immissione diretta di alogenato
liquido nel segmento espiratorio

52. Ventilatori di Anestesia
• Circuito aperto
FGF ≥ Volume minuto
• Circuito semichiuso
Volume minuto > FGF > consumo di O2- alogenati pz
Bassi flussi 1L/min
Flussi minimi 0,5L/min
• Circuito chiuso
FGF = consumo di O2 (180 -280 ml/min O2)

53. Circuito chiuso

54. Zeus – circuito chiuso
• Controllo automatico FGF:
• Impostato la FiO2
• Fet dell’alogenato
• Circuito chiuso
• Ogni 45 -50 minuti eseguire
un risciaquo con FGF a
6L/min per ridurre accumulo di
condensa nei tubi currogati
del circuito

55. Circuito chiuso – flusso di
risciacquo

56. Zeus

57. Perseus – Flussi minimi

58. Perseus – Flussi minimi
• Generatore pressione e flusso
= Turbina posta sulla branca
inspiratoria del circuito rotario
• Vaporizzatori tradizionali
• Processore che analizza e
prevede Fet dell’alogenato in
funzione del Fi e del FGF

59. Parameter box
• Triangle indicates current
vaporizer settings.
• 10 minute trend and 20 minute
prediction.
Clinical benefits
• Better projection of future states
based on a trend vector for agent
concentrations.
• Better perception of the current
state of drug delivery, drug
concentrations, and even
predicted drug concentrations.
• Better adjustment of vapor
settings to the individual patient’s
needs.
Perseus

60. Solid light-blue line shows prediction of
concentration changes when setting is confirmed.
Change …
 either fresh-gas flow
 or Vapor 3000 setting.
Simulation w/ “What-if”
functionality
 FG flow impacts shape of curve.
Dotted orange lines show “What-if”
prediction while change in therapy
conditions is still not confirmed.
Direct change w/o “What-if”
functionality
 Vapor 3000 setting impacts shape
of curve immediately.

61. Flussi minimi
… wait …
time
• Standard
Anesthesia Case
1. Turn on Vapor 3000!
2. Wait 10 minutes!

62. Flussi minimi
• Standard Anesthesia Case
1. Turn on Vapor 3000!
2. Wait 10 minutes!
3. Reduce fresh-gas flow setting!
4. Confirm fresh-gas flow setting!
… wait …
time

63. Flussi minimi
• Standard Anesthesia Case
1. Turn on Vapor 3000!
2. Wait 10 minutes!
3. Reduce fresh-gas flow setting!
4. Confirm fresh-gas flow setting!
5. Increase Vapor 3000 setting!
… wait …
time

64. Vaporizzatore By Pass
Variabile

65. Vaporizzatore Desflurane

66. Controllo-previsione FiO2
• Standard parameter box
• Triangle indicates current fresh-gas O2
setting.
• 10 minute trend and 20 minute
prediction.
• Clinical benefits
• Better projection of future states based
on a trend vector for FiO2.
• Better avoidance of unintended too low
or too high FiO2 and potential reduction
of unintended variation of FiO2 during
minimal-flow operation.

67. CONTROLLO FiO2 FLUSSI MINIMI
Dotted orange line shows “What-if” prediction
while change in therapy conditions is still not
confirmed.
Simulation
 FG O2 ratio impacts „height“ of ramp.
 FG flow impacts shape of ramp.
Solid light-blue line shows prediction of
changes when setting is confirmed.
• Change …
• either fresh-gas O2 ratio
• or fresh-gas flow!

68. FLUSSI MINIMI
PRIMA DELLO
SPEGNIMENTO DEL
VENTILATORE NECESSARIA
FASE DI LAVAGGIO E
RIMOZIONE DELL’UMIDITÀ
ALL’INTERNO DEL
CIRCUITO VENTILATORIO