Modelado y simulación de la respuesta ventilatoria en respiracion mecanica

MODELADO Y SIMULACIÓN DE LA RESPUESTA RESPIRATORIA EN VENTILACIÓN MECÁNICA
Rojas Rubén, Velásquez, Dánely

Resumen: Este artículo presenta el modelado y simulación de la respuesta respiratoria de un paciente en ventilación mecánica como paso previo hacia el diseño y simulación de un sistema de control de lazo cerrado para aspiración endotraqueal de secreciones. El modelo matemático de labiomecánica respiratoria durante ventilación mecánica presentado, hace posible simular la ventilación mecánica controlada por volumen, permitiendo la determinación de los parámetros concernientes al paciente y al ventilador, obteniéndose las presiones y flujos que el sistema maneja. Este modelo mostró la capacidad de variar y reproducir la respuesta ante cambios en el volumen inspirado y la frecuenciarespiratoria con pequeños cambios en el flujo de aire de entrada. Las simulaciones permiten conocer con mayor exactitud los cambios fisiológicos y sus repercusiones cuando algunos de los parámetros del ventilador son modificados, prediciendo con gran exactitud la magnitud de los daños provocados por mal calibración de los parámetros ventilatorios, o por obstrucción de la vía aérea, determinandoasí los parámetros del ventilador que sirven para reconocer obstrucción del tubo endotraqueal por secreciones. El resultado total sugiere que este modelo pueda ser usado para mejorar el diseño de sistema de control del ventilador incluyendo la simulación del sistema cerrado automático de la aspiración endotraqueal. Palabras clave: Ventilación mecánica/ Modelo del sistema respiratorio/ Obstruccióntubo endotraqueal/ Aspiración de secreciones.

MODELING AND SIMULATION OF RESPIRATORY RESPONSE IN MECHANICAL VENTILATION
Abstract: This paper presents modeling and simulation of a patient under mechanical ventilation as a base to simulate an automatic closed system of endotracheal aspiration. The mathematical model of the respiration biomechanics during mechanical ventilation presented makes itpossible to simulate artificial ventilation controlled by volume allowing the parameters determination for each particular patient and ventilator, obtaining the system pressures and flows. This model showed variability and reproducibility capacity against changes on inspired volumes and respiratory frequencies that mimics the equipment and patient changes with small changes on the input airflow.Simulations allow major accuracy physiological changes knowledge and the effects when some of the parameters of the ventilator are modified, predicting the magnitude of the damages provoked by wrong parameters calibration, or by air route obstruction, determining in this way the ventilator parameters that allow to recognize endotraqueal tube obstruction by secretions. The overall result suggests thatthis model can be used to improve ventilator’s control system design including the simulation of the automatic closed system of endotracheal aspiration. Keywords: Physiological Modeling/ Respiratory Response/ Mechanical Ventilation/ Endotracheal Aspiration.

I. INTRODUCCIÓN El acto de respirar es sinónimo de vivir, ninguna otra función fisiológica ha estado tan estrechamente relacionada con lavida, la enfermedad y la muerte como la respiración. De allí que surge la necesidad de la utilización de respiradores mecánicos que son dispositivos creados para imitar la función respiratoria cuando se encuentre comprometida [1].

Por tal motivo la importancia del mejoramiento y la optimización en el funcionamiento de dichos dispositivos es evidente. Este trabajo presenta el modelado ysimulación de un paciente bajo ventilación mecánica como parte de una propuesta dirigida hacia el mejoramiento de los sistemas de control del ventilador mecánico y la incorporación del Sistema Cerrado Automático de Aspiración Endotraqueal (SCAAE).

Manuscrito finalizado en Mérida, Venezuela el 2007/07/04, recibido el 2007/08/08, en su forma final (aceptado) el 2007/10/02. Los autores son miembros del...