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Este artículo se basa en el contenido del libro Ventilación mecánica de Pilbeam, aplicaciones fisiológicas y clínicas, una obra de J. M Cairo, una obra de la Editorial Amolca. El texto aborda las diferencias terminológicas y una visión del funcionamiento de los ventiladores mecánicos y su aplicación clínica en la ventilación mecánica.
La ventilación mecánica es mucho más que un equipo que administra gas a los pulmones. Para el clínico, especialmente cuando atiende pacientes bajo asistencia ventilatoria, el verdadero reto está en comprender la interacción paciente–ventilador: cómo el patrón respiratorio del paciente y su condición clínica influyen directamente en el funcionamiento del equipo. Entender esta relación es clave para optimizar la ventilación, prevenir asincronías y mejorar los resultados clínicos.
De los primeros respiradores a los sistemas modernos
Desde la década de 1950 y 1960, con dispositivos como los ventiladores de Morch y Emerson, la ventilación mecánica ha evolucionado de manera significativa. En sus inicios, los respiradores se clasificaban según el sistema propuesto por Mushin, centrado principalmente en aspectos mecánicos básicos. Sin embargo, los avances tecnológicos transformaron radicalmente su funcionamiento.
Hoy en día, el enfoque de Chatburn permite una clasificación más integral, ya que combina principios clínicos y de ingeniería para describir cómo opera un ventilador, cómo entrega la energía y cómo responde a las necesidades del paciente. Este cambio de perspectiva facilita una comprensión más funcional del equipo en la práctica clínica.
Qué sucede dentro del ventilador: su función interna
En términos simples, el ventilador recibe energía ya sea eléctrica o neumática y gas a alta presión desde una fuente externa. El operador introduce los parámetros en la interfaz de usuario y, a partir de allí, un sistema de control interno interpreta estos ajustes y regula la salida de gas hacia el paciente. Todo este proceso ocurre de forma continua y precisa para garantizar un flujo y una presión adecuados durante cada ciclo respiratorio.
Fuentes de energía: ventiladores eléctricos y neumáticos
La ventilación puede lograrse mediante presión positiva o negativa, y la energía que la hace posible proviene principalmente de fuentes eléctricas o neumáticas.
Los ventiladores eléctricos dependen de una toma de corriente estándar o de baterías recargables, estas últimas especialmente útiles durante el transporte del paciente o en la atención domiciliaria. La energía eléctrica no solo impulsa el funcionamiento general del equipo, sino que también acciona componentes clave como motores, solenoides, fuelles y transductores, permitiendo un control preciso del flujo y la presión del gas.
Por su parte, los ventiladores neumáticos, comunes en las unidades de cuidados intensivos modernas, utilizan una o dos fuentes de gas a alta presión (generalmente 50 psi). Estos dispositivos incorporan válvulas reductoras internas y se clasifican según el mecanismo que emplean para controlar el flujo, ya sea mediante válvulas de aguja, sistemas Venturi, diafragmas flexibles o válvulas accionadas por resorte. También existen ventiladores fluídicos, que regulan el flujo de gas basándose en principios de dinámica de fluidos, como la desviación del haz.
Aunque son neumáticos, la mayoría de los ventiladores de UCI actuales integran una fuente de energía eléctrica adicional, indispensable para el funcionamiento del microprocesador que gestiona los modos ventilatorios almacenados en su memoria.
Presión positiva y negativa: dos formas de ventilar
El ingreso de gas a los pulmones se produce al modificar el gradiente de presión transrespiratoria, es decir, la diferencia entre la presión en la vía aérea y la presión en la superficie corporal.
En los ventiladores de presión positiva, el equipo aplica directamente una presión positiva en la vía aérea, empujando el aire hacia los pulmones. En contraste, los ventiladores de presión negativa generan una presión subatmosférica alrededor del cuerpo, lo que se transmite al espacio pleural y facilita la entrada de aire de forma indirecta. Aunque estos últimos tienen hoy un uso limitado, su principio sigue siendo relevante desde el punto de vista histórico y fisiológico.
Sistemas de control: del bucle abierto al bucle cerrado
El funcionamiento interno del ventilador está regulado por sistemas de control que pueden ser mecánicos, eléctricos, electrónicos, neumáticos o una combinación de estos.
Los ventiladores más antiguos operan con sistemas de bucle abierto, en los que el equipo no puede adaptarse a cambios en el estado del paciente. Por ejemplo, ante una fuga en el circuito, el ventilador no ajusta su funcionamiento para compensarla.
En cambio, los sistemas de bucle cerrado, característicos de los ventiladores modernos, utilizan realimentación continua. Comparan la variable programada con la variable medida, lo que permite al ventilador responder activamente a los cambios clínicos del paciente. Por esta razón, suelen describirse como sistemas “inteligentes”.
Interfaz de usuario y circuitos neumáticos
El panel de control es el punto de contacto entre el operador y el ventilador. Desde allí se ajustan parámetros como el volumen tidal, la frecuencia respiratoria, el tiempo inspiratorio, la FiO₂ y las alarmas. El sistema de control interpreta estos ajustes y los traduce en acciones concretas dentro del equipo.
El circuito neumático permite el flujo de gas desde el ventilador hasta el paciente y de regreso a la atmósfera. Incluye un circuito interno, que dirige el gas desde la fuente de energía hasta el paciente característico de los ventiladores de circuito único, y un circuito externo, que conecta el ventilador con la vía aérea artificial. Durante la inspiración, la válvula espiratoria se cierra para dirigir el gas hacia los pulmones, y durante la espiración se abre para permitir la salida del gas exhalado.
Transmisión y conversión de energía: cómo se genera la respiración
La fuente de energía del ventilador debe transformarse en energía mecánica o neumática para suministrar una respiración efectiva. Este proceso ocurre a través del sistema de transmisión y conversión de energía, que incluye dos elementos clave: el mecanismo de accionamiento y el control de salida.
Los compresores o sopladores reducen los volúmenes internos del ventilador para generar presión positiva. Pueden funcionar mediante pistones, paletas giratorias, diafragmas móviles o fuelles. En el entorno hospitalario, es común el uso de grandes compresores de pistón, que alimentan las salidas de gas de la pared.
A esto se suman los diseños de desplazamiento de volumen, como fuelles, pistones, bolsas concertinas y sistemas de bolsa en cámara, así como las válvulas reguladoras de flujo, que permiten un control preciso del gas suministrado. Las electroválvulas proporcionales y las válvulas digitales modernas ajustan el flujo mediante aperturas y cierres rápidos y controlados, garantizando una ventilación segura y eficiente.
Conclusión
Comprender cómo funciona un ventilador mecánico, desde su fuente de energía hasta sus sistemas de control, es fundamental para mejorar la interacción paciente–ventilador. Tal como se desarrolla en el capítulo 2 del libro Ventilación mecánica de Pilbeam. Aplicaciones fisiológicas y clínicas, de J. M. Cairo, este conocimiento permite al clínico tomar decisiones más informadas, anticiparse a problemas y adaptar la ventilación a las necesidades reales del paciente, convirtiendo la tecnología en una verdadera aliada del cuidado respiratorio.
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