Vaporizadores anestésicos (I)

Situarnos frente a un respirador anestésico (o a una estación de trabajo para los más finos) es acercarnos a una maquinaria relativamente reciente. Y a pesar de que los actuales modelos se presentan con diseños futuristas, mostrando variedad de pantallas y lucecitas, encuadrándose más en una consola de un vehículo Tesla que en un dispositivo para ventilar pacientes, la verdad es que la tecnología de un respirador descansa más sobre aspectos mecánicos que sobre aspectos puramente electrónicos. Y junto al respirador está, casi siempre, el vaporizador.
 Gironés Muriel A
Hospital Universitario Sanitas La Moraleja Madrid, España

Los vaporizadores

Situarnos frente a un respirador anestésico (o a una estación de trabajo para los más finos) es acercarnos a una maquinaria relativamente reciente. Y a pesar de que los actuales modelos se presentan con diseños futuristas, mostrando variedad de pantallas y lucecitas, encuadrándose más en una consola de un vehículo Tesla que en un dispositivo para ventilar pacientes, la verdad es que la tecnología de un respirador descansa más sobre aspectos mecánicos que sobre aspectos puramente electrónicos. Y junto al respirador está, casi siempre, el vaporizador. El vaporizador anestésico se ha convertido en un elemento fundamental dentro de la obra de ingeniería que es un respirador y representa, en sí mismo, la labor de un anestesiólogo en quirófano. Hay que admirar también cómo su funcionamiento tiene mucho de física y poco de electrónica siendo el propósito de este escrito mostrar algo más sobre la evolución y el funcionamiento de estos aparatos que nos acompañan en nuestra vida profesional.

El vaporizador

tomado de equipomedicotm

El vaporizador vaporiza; esa es su función. Y tras esta perogrullada se esconde una serie de procesos que todo anestesiólogo debería, al menos, intentar conocer. Tenemos el desflurano, el sevoflurano, el isoflurano y el halotano como los principales anestésicos inhalatorios, éste último resistente a ser relegado en algunos países. Podemos considerarlos como líquidos volátiles a temperatura ambiente. Es decir, son líquidos que deben convertirse en gas para pasar al territorio sanguíneo a través del alveolo pulmonar. Sin embargo, al tener el desflurano una temperatura de ebullición por encima de los 23,5º C a nivel del mar (algo menor según ascendemos en altura) podríamos considerarlo, siendo más quisquillosos, como un semi-gas o un líquido muy volátil.

Si miramos el mundo en su globalidad podemos constatar como en muchos de los quirófanos donde trabajan los anestesiólogos no existe un potente y carísimo aire acondicionado que estabilice la temperatura. Tampoco veremos modernos vaporizadores autocompensados y una monitorización tipo Star Trek que nos informe del flujo de gas administrado. En otros ambientes hospitalarios, en cambio, los abnegados anestesiólogos trabajan en un agradable ambiente glacial y futurista. Un entorno ideal para el paciente, para el funcionamiento de los gases anestésicos y para el propio anestesista, generalmente semicongelado sentado a la cabecera del paciente. Esa es la estupenda diversidad del mundo y de nuestra profesión, que solo reseño, para advertir que aplicar gas anestésico no es, ni ha sido, tan fácil como lo es hoy en día en el mal llamado primer mundo.

Porque controlar la temperatura ambiente de un quirófano, la velocidad de flujo de gas fresco, la cantidad residual de anestésico que nos queda… Todo eso y más, importa en la cantidad de anestésico gaseoso que queramos administrar a un paciente y los vaporizadores actuales lo hacen por nosotros, como veremos más adelante.

Recordemos que la presión de vapor de un gas anestésico nos informa de su volatilidad. Esa presión de vapor indica la presión que ejerce el líquido dentro de un sistema cerrado cuando éste alcanza una temperatura determinada. El hecho físico relevante es que la evaporación es la fuga de moléculas en la superficie de un líquido hacia una fase gaseosa (hasta aquí todo son temas de una educación general básica). Lo interesante sucede cuando la presión del líquido (presión de vapor) supera la presión que existe en el ambiente o sistema que lo contiene, cuando eso sucede, todo el líquido anestésico ebulliciona y se transforma en vapor.
El vaporizador es, por tanto, un dispositivo diseñado para facilitar este cambio de estado y administrar una cantidad controlada de vapor de gas al paciente, ya sea evaporándolo o ebullicionándolo. Para comprender totalmente el funcionamiento de un vaporizador es preciso haber entendido el concepto de la presión de vapor de un elemento y las leyes que gobiernan el comportamiento de los gases, pero esa es otra historia.

La física importa

La forma más sencilla de vaporización es hacer pasar un flujo de aire a través de un recipiente cerrado que contiene un líquido. En plan poético sería la imagen del viento transformado en agradable brisa marina al acariciar las olas. Este flujo (llamado flujo vector) arrastrará consigo moléculas del agente líquido en forma de vapor y las llevará fuera del recipiente. Para recuperar el equilibrio en la presión de vapor del recipiente, nuevas moléculas del líquido deberán pasar a la forma gaseosa hasta nivelar de nuevo las presiones. Así pues, se origina una paulatina evaporación de una parte del líquido, una disminución del propio liquido y una pérdida de temperatura, también del propio líquido. Esto no me lo invento yo, ya lo dijeron unos señores muy sabios y algo antiguos llamados Joule y el Barón de Kelvin con su famosísimo efecto Joule-Kelvin.

Nos encontramos así con el primer problema. Esta pérdida de temperatura condicionaría una menor evaporación y, por consiguiente, un cambio en la cantidad de moléculas arrastradas por el flujo de aire. Pero esta es solo una característica física que incide en la precisión de gas anestésico aportado al paciente. El vaporizador anestésico es, por tanto, el encargado de mantener una evaporación más o menos constante sin importar, en lo posible, los factores que inciden en la vaporización de un líquido. Es preciso, por tanto, conocer esos factores para comprender el diseño y la evolución de estos mecanismos:

1. La disminución de la temperatura del líquido volátil por la propia evaporación como hemos comentado.
2. La temperatura ambiente existente en quirófano.
3. La altura o la presión atmosférica a la que nos encontremos.
4. El flujo de aire que atraviesa el vaporizador.
5. Las fluctuaciones de presión dentro del vaporizador.
6. La presión retrógrada a la salida del vaporizador.

Una clasificación para entenderlos mejor

Vaporizadores anestésicos hay muchos y los que tenemos ya canas y algunas décadas de oficio hemos conocido unos cuantos. La mejor manera de estudiar esta preciosa obra de ingeniería es catalogándola de alguna manera. Para ello usaremos la clasificación propuesta por Dorsch en 1994 según cinco características funcionales de los vaporizadores (tipo de flujos, tipo de vaporización, método de compensación de temperatura, tipo de presión interna y tipo de calibración). Desde luego hay otras clasificaciones, pero a mi modo de entender, ésta se acerca a los objetivos del presente documento, si bien, es preciso modificarla para interpretar mejor el funcionamiento de estos aparatos.

Alguno de los vaporizadores Datex-Ohmeda

 

Alguno de los vaporizadores North American Drager

Otros vaporizadores

Adaptación de la Clasificación de Dorsch

 

Hasta aquí la introducción a los vaporizadores. En una próxima entrega se definirán las caracteristicas de diseño que pueden diferenciar a estas máquinas y se explicará su evolución en base a sus diseños.

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