FISIOLOGIA RESPIRATORIA APLICADA A LA VENTILACION MECANICA NEONATAL

FISIOLOGIA RESPIRATORIA APLICADA A LA VENTILACION MECANICA NEONATAL

Luis Felipe Carmona SernaMD ANESTESIOLOGO UNIROSARIO

Fellow Anestesia Pediatrica SOCIEDAD COLOMBIANA DE ANESTESIOLOGIA Y REANIMACION

FUNDACION HOMI.

ORDEN TEMATICO

• 1. Embriologia del aparato respiratorio• 2. Fisiologia respiratoria del feto• 3. Fisiologia respiratoria en la fase transicional postparto• 4. Fisiologia respiratoria en el neonato.• 5. Indicaciones de Soporte Ventilatorio Mecanico

Neonatal.• 6. Parametros fisiologicos a considerar en soporte

ventilatorio mecanico en el neonato.• 7. Modos ventilatorios en soporte ventilatorio mecanico

neonatal.

1. EMBRIOLOGIA DEL APARATO RESPIRATORIO

• Inicia a partir de las 4 semanas como una protrusion de la pared ventral del intestino anterior.

• Los factores de crecimiento derivados del fibroblasto son los mediadores moleculares iniciales de esa diferenciacion.

• Origen endodermico: Epitelio de revestimiento interno de laringe, traquea y bronquios.

• Origen mesodermico: Tejido cartilaginoso, tejido muscular, tejido conectivo de la traquea y los pulmones


• Estadios iniciales:• Protrusion intestinal que tiene comunicacion

abierta con el intestino anterior• Formacion de los primeros anillos traqueales.• Formacion del septum traqueoesofagico• Porcion dorsal del septo traqueoesofagico:

Esofago.• Porcion Ventral del septo: Los primeros pliegues

pulmonares.Sadler Tw. Langaman’s Medical Embriology 8TH ED. 2004


Sadler Tw. Langaman’s Medical Embriology 8TH ED. 2004

2. Fisiologia respiratoria del feto

• Las funciones de oxigenacion de la sangre e intercambio gaseoso son realizadas por la placenta.

• La funcion de los shunts intracardiacos y extracardiacos es facilitar el paso de la sangre oxigenada de la placenta a los tejidos y visceversa.

• 10% Del gasto cardiaco es el flujo pulmonar en la vida fetal.

Mac Donald et al. Avery’s Neonatology 6th Ed Lippincot Williams & Wilkins 2005


• En la vida fetal la sangre que sale de los pulmones es < oxigenada que la sangre de la circulacion sistemica

• El bajo flujo pulmonar es suficiente para el crecimiento y desarrollo del pulmon

• Los funciones mantienen su funcion endocrina en la vida fetal: Secretan liquido, secretan surfactante, estimulan movimientos respiratorios en el feto.



• El inicio de la secrecion de liquido en el pulmon fetal se da a partir del 3 mes de gestacion en la fase glandular

• La funcion de este liquido es permitir el desarrollo y crecimiento del pulmon fetal

• Este liquido es secretado activamente por las celulas pulmonares.

• Compone el 25 – 50% del pool de liquido amniotico.



• La rata de secrecion incrementa a lo largo de la vida fetal en la siguiente forma:

• 5ml/kg en la gestacion mediana• 30 – 50 ml/kg al termino.• La secrecion de liquido en el pulmon fetal es un sistema

que depende de gradiente osmotico y electroquimico y esta determinada principalmente por la secrecion de cloro al espacio extraluminal.

• El trabajo de parto y el paso por el canal del parto son esenciales para la depuracion de liquido y respiracion transicional adecuada.



• Es esencial el balance entre secrecion y gradientes de presion para el desarrollo pulmonar sus alteraciones producen:

• Hipoplasia pulmonar como en la hernia diafragmatica

• Alteraciones en la depuracion de liquido pulmonar que producen transtornos respiratorios en el neonato.



• Es esencial la reabsorcion del liquido pulmonar para que haya una fase de respiracion transicional adecuada, la determinan:

• El cambio de funcion absortiva a resortiva en los neumonocitos tipo II

• Las hormonas tiroidea, esteroides, el oxigeno y la accion catecolaminica en los receptores B

• La hipoxia inhibe los movimientos respiratorios fetales.


3. Fisiologia respiratoria en la fase transicional postparto

• Para que haya una adecuada insuflacion pulmonar e inicio de intercambio pulmonar se requiere:

• Desarrollo adecuado de los pulmones hasta la fase alveolar

• Sintesis adecuada de surfactante pulmonar• Disminucion de la resistencia vascular pulmonar• Oxigenacion de la sangre venosa pulmonar



• Se cambia de una mecanica ventilatoria a una interfase liquida a una interfase de aire con los siguientes cambios inmediatos:

• Caida de la resistencia vascular pulmonar• Aumento de la complianza pulmonar• Aumento progresivo de la capacidad residual• Apertura progresiva de unidades alveolares.


4. FISIOLOGIA RESPIRATORIA EN EL NEONATO

• Vía nasal de baja resistencia al flujo, respirador nasal obligado.

• Maxilar inferior hipoplásico respecto del superior.• Cuello corto• Glotis cefálica C3 – C4• Músculo diafragma poco desarrollado al igual

que intercostales• A las 34 semanas madurez pulmonar por

surfactante.Paladino Miguel Angel. Implicancias de la Fisiologia Neonatal en Anestesia. Italian Internet Journal of Pediatric and Neonatal Anesthesia Vol 1, No2 Giugno 2003


• Epiglotis en forma omega obscurece visualización de cuerdas vocales

• Estrechez máxima de la laringe en cricoides• Occipucio amplio los torna en posición

natural de olfateo• Respuesta apneica ante la hipoxia• Musculo diafragma y accesorios poco

desarrolladosPaladino Miguel Angel. Implicancias de la Fisiologia Neonatal en Anestesia. Italian Internet Journal of Pediatric and Neonatal Anesthesia Vol 1, No2 Giugno 2003


Menor concentración mitocondrial y miofibrillas en diafragma e intercostales

Mayor consumo energético : 4 – 6 ml/kgInmadurez de quimiorreceptores con

respuesta alterada a la hipoxia e hipercapnia.

Paladino Miguel Angel. Implicancias de la Fisiologia Neonatal en Anestesia. Italian Internet Journal of Pediatric and Neonatal Anesthesia Vol 1, No2 Giugno 2003


Patino JF et al. Gases Sanguineos, Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda. 7a Ed 2005 Editorial Medica Panamericana.


• CICLO RESPIRATORIO• FASE INSPIRATORIA: Principal determinante

contraccion del diafragma.• Principal evento: Aumento de volumen del torax y

llenado pulmonar.• FASE ESPIRATORIA: Retraccion pasiva de los

musculos, retraccion pasiva del torax y retraccion pasiva del parenquima pulmonar.

• Principal evento: Salida de gases del parenquima pulmonar.


• Presion intrapleural: Negativa de -3 a -5 mmHg• Distensibilidad o complianza: Delta

Volumen/Unidad de presion.• Menor complianza > elastancia> presion se

requiere para lograr un volumen determinado.• Complianza estatica: 100ml/cmH20• Complianza dinamica: 50ml/cmH20• Volumen corriente final/Presion final via aerea.



• Causas de disminucion de la distensibilidad:• Ocupacion de la cavidad pleural como en

Neumotorax• Pulmon rigido como en atelectasia,

neumonitis o fibrosis.• Factores mecanicos extraparenquimatosos:

Obesidad, cifoescoliosis, distension abdominal.


• Ventilacion meta: Arterializar la sangre venosa de 02 y depurarla de C02.

• A nivel alveolar: captacion de 02 y liberacion de C02

• A nivel celular: captacion de 02 y liberacion de C02.



• Difusion factores determinantes:• Permeabilidad de la membrana• Gradiente de tensiones de gas a cada lado de la

membrana• Solubilidad del gas a cada lado de la membrana.• Gradiente de oxigeno Alveolar-Venoso:

72/30mmhg• Gradiente de C02 Venosos-Alveolar: 43mmHg-

35mmHgPatino JF et al. Gases Sanguineos, Fisiologia de la Respiracion e Insuficiencia Respiratoria Aguda. 7a Ed 2005 Editorial Medica Panamericana.


• Volumen Corriente: Sumatoria de volumen de gas inspirado y espirado en cada ciclo respiratorio. VN: 400 – 500 ml ( 7 – 10 ml/kg )

• VD: Espacio que no alcanza ventilacion alveolar. VN: 30-33% VC• Espacio Alveolar: Volumen de aire que ventila los alveolos

pulmonares VN: 350ml• OXIGENACION: Medida por el indice Pa02/Fi02. VN: > 300 • Indice de Oxigenacion aplicado en Neonatos• *presión media de la vía aérea x FiO2 ÷ PaO2) x 100• Si es > 20 distress respiratorio.• Ventilacion: Medida por concentracion de C02.

Morcillo Sopena Francisco. Recien nacido pretermino con dificultad respiratoria: Enfoque diagnostico y terapeutico. www.aeped.es/neonatologia/rnpreterm-dific-respir.pdf 2005

http://www.aeped.es/neonatologia/rnpreterm-dific-respir.pdf


• Elementos a considerar en mecanica ventilatoria:• DETERMINANTES PROP. ELASTICAS PULMON• Curva Presion Volumen• Complianza estatica ( NO flujo de aire )• Complianza dinamica ( HAY flujo de aire )• Tension Superficial• CAUSAN DIF. REGIONALES EN VENTILACION• Cierre de la via aerea


West John B. Respiratory Physiology the essentials, 8th Ed. Lippincot Williams & Wilkins 2008


• C=DV

• DP

• La complianza se encuentra disminuida en los neonatos.


Tomado de: //www.icarito.cl/medio/lamina/0,0,38035857__151841380,00.html


• Tension superficial: Fuerza ( dynas/cm ) ejercida en liquido a lo largo de linea imaginaria.

• Principal determinante del retroceso elastico del pulmon

• El principal tensoactivo es el surfactante pulmonar.

• Dependiente de fuerzas de cohesion intermoleculares


• FUNCIONES DEL SURFACTANTE PULMONAR:

• Reduce la tension superficial de las capas de revestimiento de los alveolos

• Producido por los neumonocitos tipo II.• Contiene fosfolipidos: Dipalmitoilfosfatidilcolina,

proteinas asociadas a surfactante y glicoproteinas.• Su carencia o disfuncion conduce a atelectasia

alveolar, edema pulmonar y reduccion en la complianza pulmonar.

4. FISIOLOGIA RESPIRATORIA EN EL NEONATOResistencia en la via aerea



• Trabajo respiratorio: Relacion entre presion necesaria para alcanzar un volumen estandar.

• De la resistencia a vencer 20% tisular, 80% calibre de la via aerea.

• Se considera= Energia necesaria para mover 1L gas a traves de un gradiente de Presion de 10cmH20.

• VNORMAL: 0.35J/L o 2.4J/min.

Haitsma Jack J. Physiology of Mechanical Ventilation. Crit Care Clin 23 ( 2007 ) 117-134


• Trabajo Ventilatorio de la Via Aerea: Energia disipada por el ventilador para insuflar las vias aereas.

• Trabajo Ventilatorio Transpulmonar: Energia usada por el ventilador para insuflar el parenquima pulmonar.

• Se mide con un cateter esofagico de doble balon.



• Efectos de la ventilacion mecanica en organos:• Alteracion en el llenado ventricular y aumento

de la postcarga.• En el pulmon rigido se comprimen vasos y

corazon por gradiente transmural de presion.• En normovolemicos mejora el vaciado

ventricular y la eyeccion ventricular, en hipovolemicos lo contrario



• A nivel del Sistema Nervioso Central: Puede incrementarse la presion intracraneana

• Sistema Respiratorio: Injuria asociada al Ventilador:• Barotrauma: Exceso de presion, ruptura alveolar• Volutrauma: Exceso de Volumen hemorragias

alveolares.• Biotrauma: Reaccion inflamatoria, lesion por ALTAS

FIO2. ( FIO2 persistentemente > 60% en neonatos ).• Atelectrauma: Lesion por colapso y reapertura ciclica

de unidades alveolares.Haitsma Jack J. Physiology of Mechanical Ventilation. Crit Care Clin 23 ( 2007 ) 117-134


• Presion Pico Inspiratoria: Presion Pico maxima que se transmite al parenquima pulmonar ( PIP ) Valor tolerado: 30 – 35CMH20

• Efecto colapso reexpansion: Cuando se insufla-desinsufla y reinsufla un area pulmonar que se colapsa. Debe evitarse.

• PEEP: Presion positiva ejercida al final de la espiracion que impide el colapso alveolar.



• Maniobras de reclutamiento usadas:• Insuflacion sostenida a altas presiones• Incremento del Volumen Corriente o

maniobra de capacidad Vital.• Suspiros intermitentes• Incremento escalonado de la PEEP• Prolongacion tiempo inspiratorio• Ventilacion en decubito prono.



• Presion Pico Inspiratoria ( PIP ): Depende de• Volumen de Inflacion Pulmonar• Resistencia al flujo en las vias aereas.• Retroceso elastico de los pulmones y la reja

costal.• Presion Plateau de final de la espiracion:• Dada al ocluir el extremo espiratorio• Depende del retroceso elastico• PIP – PLATEAU= Resistencia en la via aerea.

Marino Paul L. ICU BOOK 3rd Ed. Lippincot Williams & Wilkins 2007


Marino Paul L. ICU BOOK 3rd Ed. Lippincot Williams & Wilkins 2007


• Fases del Ciclo Ventilatorio Mecanico:• Fase 1 ( Fase de gatillo o disparo ): Cambio de

exhalacion a inhalacion.• Fase 2 ( Fase de Inhalacion): Fase de insuflacion

de gas en los alveolos pulmonares con incremento de presion y volumen alveolar.

• Fase 3: Cambio de inhalacion a exhalacion• Fase 4: Se extiende desde la fase 3 hasta la fase

de inhalacion Marino Paul L. ICU BOOK 3rd Ed. Lippincot Williams & Wilkins 2007


Rupp Katrin et al. PEDIATRIC ANESTHESIA 1ST ED. Draeger Medical. 2000


• Durante la anestesia y con el uso de relajantes neuromusculares la capacidad residual funcional disminuye en un 15%.

• El trabajo respiratorio es 3 veces > al adulto• Las vias aereas tienen tendencia al colapso• Carencia de fibras musculares de tipo I, esta

madurez se alcanza a los 2A de edad.• Impulso ventilatorio inmaduro, madura a los 5

meses de vida.Rupp Katrin et al. PEDIATRIC ANESTHESIA 1ST ED. Draeger Medical. 2000


• PUNTOS CLAVE FISIOLOGICOS EN VENTILACION MECANICA NEONATAL:

• Evite: Sobredistension, barotrauma y toxicidad por oxigeno.

• Busque los sindromes de fuga de aire.• Atento: Alteraciones hemodinamicas, disminucion retorno

venoso: • Vigile: Hipertension endocraneana, hipoperfusion cerebral• Controle: Dolor y agitacion.

Baier John. NEONATAL GUIDELINES. Neonatal Mechanical Ventilation. 2007 http://hschome.hsc.mb.ca/policies/wordpolicies/80.120.1204.pdf


Round Jonathan. Neonatal Physiology. SURGERY 22: 10 2004 pp 242. The Medicine Publishing Company LTD.

4. FISIOLOGIA RESPIRATORIA EN EL NEONATO – Surfactantes.


Lacaze-Masmonteil Thierry. Review article: Exogenous Surfactant Therapy – Newer Developments. Seminars in Neonatology ( 2003 ) 8, 433 - 440


Haliday HL. Surfactants: Past, present and future. Journal of Perinatology ( 2008 ), 28 S47 – S56


• Indicaciones: • Enfermedad de Membrana Hialina ( EMH )• Profilactico para prevencion de displasia

broncopulmonar y EMH en prematuros extremos primeras 2H postnatales.

• Como terapeutico en el Sindrome de Aspiracion de Meconio severo.


4. FISIOLOGIA RESPIRATORIA EN EL NEONATO – Surfactantes Puntos practicos.• El surfactante es la droga mas investigada en terapia

farmacologica neonatal, estudios recientes sugieren que puede disminuir la incidencia de displasia broncopulmonar.

• Los surfactantes de origen natural tienen un inicio de accion mas rapido y hay < incidencia de neumotorax.

• Hay > ventajas de usar el surfactante profilacticamente que como terapia de rescate.

• Puede haber decanulacion mas temprana en neonatos en ECMO.


4. FISIOLOGIA RESPIRATORIA EN EL NEONATO – Surfactantes

• Investigacion tendencias:• Uso en forma profilactica en prematuros

extremos para prevenir aparicion y severidad de Enfermedad de Membrana Hialina.

• Uso como terapia complementaria en hernia diafragmatica

• Uso como terapia complementaria en ECMO para disminuir tiempo de ECMO y acelerar decanulacion y destete en estos pacientes.


5. INDICACIONES DE SOPORTE VENTILATORIO MECANICO NEONATAL

• Sindrome de Distress Respiratorio del Neonato.

• Sindrome de Aspiracion de Meconio• Neumonia Congenita• Hipertension Pulmonar Persistente del

Neonato.• Displasia Broncopulmonar


5. INDICACIONES DE SOPORTE VENTILATORIO MECANICO NEONATAL

• Metas fisiologicas de la Ventilacion Mecanica Neonatal:

• Alcanzar y mantener un adecuado intercambio de gases.

• Minimizar el riesgo de injuria pulmonar• Reducir el trabajo respiratorio• Optimizar el comfort del paciente.


6. PARAMETROS FISIOLOGICOS A CONSIDERAR EN VENTILACION MECANICA NEONATAL

• Volumen Corriente meta: 4 – 7ml/kg• Presion Inspiratoria Pico: Si > 25cmH20

busque alternativas• Peep: Fisiologico 5cmH20• Frecuencia: 30 – 50/min.• PartCO2 meta: 45 – 55mmHg ( hasta 60 mmHg

en pacientes con comorbilidad ).


6. PARAMETROS FISIOLOGICOS A CONSIDERAR EN VENTILACION MECANICA NEONATAL –

Metas gasimetricas fisiologicas


7. MODOS VENTILATORIOS EN SOPORTE VENTILATORIO MECANICO NEONATAL

• Modos asistidos:• Permiten al paciente iniciar el ciclo

respiratorio y son asistidos por el ventilador.• MODO A/C• MODO PRESION SOPORTE• MODO CPAPNASAL ( NCPAP )



• MODOS CONTROLADOS:• El ventilador determina todas las variables del

ciclo respiratorio, el paciente no participa del ciclo respiratorio

• Requieren sedoanalgesia profunda y en algunos casos seleccionados relajacion neuromuscular.

• PRESION CONTROL• VOLUMEN CONTROL• VENTILACION OSCILATORIA DE ALTA FRECUENCIA.



Modos asistidos

• MODO A/C• Se puede usar en neonatos con enfermedad

pulmonar moderada a severa• FR: en ventilacion espontanea 40Xmin• En ventilacion controlada: 50xmin• PEEP: 5 – 7 CmH20• Tiempo Inspiratorio: Dependiendo de la curva

de flujo asignada.Baier John. NEONATAL GUIDELINES. Neonatal Mechanical Ventilation. 2007 http://hschome.hsc.mb.ca/policies/wordpolicies/80.120.1204.pdf


Modos asistidos

• PRESION SOPORTE:• Neonatos que se estan recuperando de enfermedad

pulmonar leve o sin enfermedad pulmonar• Condicion: Tener impulso ventilatorio intacto con

capacidad de realizar trabajo respiratorio > al basal calculado.

• La presion Media en la via aerea < que en A/C• Puede haber hipoventilacion• Debe reajustarse el PEEP• El paciente regula todo el ciclo respiratorio

Don M Steven et al. Invasive and Noninvasive Neonatal Mechanical Ventilation. RESPIRATORY CARE . April 2003 Vol 48 No 4


Modos asistidos

• CPAP NASAL• Provee un flujo constante nasal • Se requiere impulso ventilatorio intacto• La boca actua como valvula de liberacion de presion• Puede causar distension gastrica como efecto

adverso• Ha sido util como soporte ventilatorio en

prematuros con SDR, ha prevenido Intubacion orotraqueal



Modos asistidos

• CPAP NASAL• Recomendaciones para uso:• Mantenga lubricadas las fosas nasales• Mantenga limpias las fosas nasales c/3-4 horas• Use sonda orogastrica tamano 8fr y succione

c/4 horas• Mantenga el bebe en posicion optima para

prevenir las perdidas de aireBaier John. NEONATAL GUIDELINES. Neonatal Mechanical Ventilation. 2007 http://hschome.hsc.mb.ca/policies/wordpolicies/80.120.1204.pdf


Modos Controlados

• Presion Control

• En esta el flujo es constante y el volumen resultante es variable segun complianza

• Provee el medio mas efectivo de ventilar en pulmones rigidos• Se mantiene una PIP constante y una Presion Plateau

constante• No sobrepasar la PIP de 25cmH20 o la Presion Media de la via

aerea en 16cmH20 sin evaluar causas de distress respiratorio



Modos Controlados

• Volume Control• En esta el limitante de la fase inspiratoria es el

volumen predeterminado alcanzado• Brinda la posibilidad de autodestete ya que al

mejorar la complianza del pulmon disminuyen las presiones requeridas

• Se pierde volumen de ventilacion efectivo por el volumen de compresion en los circuitos y fugas cuando se usan tubos sin neumotaponador.



Modos Controlados – Volumen de Compensacion

• eVT = (VTE) - [circuit compensation Ã— (PImax - PEEP)]

• VTE = Volumen Tidal espirado

• PImax = Presion Inspiratoria Maxima• Complianza del circuito• Neonato y lactante: 0,61ml/cmH20• Pediatrico: 1ml/cmH20

Nichols David G. et al. Roger’s Textbook of Pediatric Intensive Care. 34th Ed. Lippincot Williams & Wilkins . 2008


Modos Controlados

Tomado de: Carmona S. Luis Felipe /Archivo personal UNIDAD DE CUIDADOS INTENSIVOS NEONATALES. Fundacion Hospital de la Misericordia.


Modos Controlados

• VENTILACION DE ALTA FRECUENCIA• Esta indicada cuando hay falla en la

oxigenacion y ventilacion con modos convencionales. P.ej: VT> 5ml/kg FR: >60xmin

• Tiene los modos:• Ventilacion Oscilatoria de alta frecuencia• Ventilacion Jet de alta Frecuencia: Indicada en

sindromes de fuga de aire.Don M Steven et al. Invasive and Noninvasive Neonatal Mechanical Ventilation. RESPIRATORY CARE . April 2003 Vol 48 No 4


Modos Controlados Ventilacion de Alta frecuencia - Consideraciones




• Cuando pasar de ventilacion convencional a alta frecuencia:Si Volumen Tidal meta > 5ml/kg

• Presion Media en la Via aerea > 12cmH20• Presion Inspiratoria Pico > 25cmH20• Fi02 no puede ser < 60% a pesar de optimizar parametros

en modos convencionales.• Vigilar con Rx torax grado de inflacion pulmonar• Ajustar el grado de amplitud de acuerdo al grado de

insuflacion requerido.• Precauciones en hipovolemia y disfuncion miocardica.




• Parametros fisiologicos para iniciar:• MAP: Presion media de la via aerea inicia 2cmH20

superior a lo escogido en ventilacion convencional• Amplitud ( Presion Delta ): Hasta tener

movimientos adecuados en torax o 3 veces la presion media de la via aerea.

• Frecuencia: Iniciar con 12Hz y disminuir si hiperinflacion ( ver siguiente diapositiva )

• VT meta: 2,5 – 3,5ml/kgDon M Steven et al. Invasive and Noninvasive Neonatal Mechanical Ventilation. RESPIRATORY CARE . April 2003 Vol 48 No 4

7. MODOS VENTILATORIOS EN SOPORTE VENTILATORIO MECANICO NEONATALModos Controlados Ventilacion de Alta frecuencia - Consideraciones

– <2000 gms 15 Hz– 2 - 12 kg 10 Hz– 13 - 20 kg 8 Hz– 21 - 30 kg 7 Hz– > 30 kg 6 Hz


CONCLUSIONES

• Los neonatos no son adultos pequenos…

• Son seres con una fisiologia inmadura• Con pobre reserva metabolica• Con umbrales entre homeostasis e injuria muy

estrechos• Esta es tan solo una introduccion a algunos

conceptos fisiologicos..!!!!

GRACIAS !!!!!Envien sus comentarios o inquietudes al mail:

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