SIMVENT-DOCEO : Estudio, especificación, desarrollo, prueba y documentación de un sistema original para verificar ventiladores mecánicos y para entrenamiento de la ventilación mecánica

Abstract

Actualmente la ventilación mecánica es una estrategia terapéutica que consiste en reemplazar o asistir mecánicamente la ventilación pulmonar espontánea cuando ésta es inexistente o ineficaz para la vida, siendo la ventilación pulmonar el intercambio de gases entre los pulmones y la atmósfera. SIMVENT-DOCEO es un programa de escritorio implementado en Java que entrega parámetros de operación al robot SIMVENT y le permite al usuario ensayar estrategias de ventilación mecánica, y evaluar su efecto sobre el robot SIMVENT. También permite realizar verificaciones de ventiladores mecánicos, utilizando a SIMVENT como banco de pruebas. Este proyecto comenzó con el estudio del estado del arte en los sistemas de simulación de pulmones y pacientes respiratorios. Luego, a lo largo del mismo, se estudiaron los fenómenos de la ventilación mecánica y el intercambio de gases en sangre, y en base a esto se generó un modelo matemático que utiliza las presiones arteriales de oxígeno y de dióxido de carbono como indicadores del estado de vida del paciente en cada momento, y por ende de la eficacia de las estrategias de ventilación mecánica. Este modelo fue construido teniendo en cuenta el modelo de pulmón RC (resistencia / complacencia) de SIMVENT. Al ver la evolución de la mecánica respiratoria y de presiones de los gases en sangre, la simulación (en tiempo real y en tiempo acelerado) es de utilidad tanto en el aprendizaje como en el cuarto médico, para fijar conductas para pacientes reales. Al final de cada sesión SIMVENT-DOCEO genera un resumen de evaluación docente y de verificación del ventilador, ambos en formato CDA, donde los parámetros de configuración de la sesión son ingresados por el usuario. A su vez, se construyó un simulador software del robot SIMVENT, el cual permitió a SIMVENTDOCEO funcionar independientemente del hardware. Para esto, se debió diseñar un modelo matemático que simule el modelo respiratorio mecánico del hardware, basado en la especificación del mismo modelo RC de SIMVENT, de tal forma que los valores obtenidos por el simulador software fueran similares. El simulador no solo debió simular el comportamiento respiratorio de SIMVENT, sino también de los ventiladores mecánicos a los cuales el robot es conectado habitualmente, por lo que debió construirse un modelo que simule un ventilador simplificado. Se le agregó además la posibilidad de funcionar en un modo acelerado, permitiendo simular, por ejemplo, una hora de terapia en un minuto real. Finalmente, se estudió el caso de un paciente real, y se compararon los datos del paciente real con los resultados obtenidos en dos simulaciones, una con SIMVENT y otra con el simulador software, configurando en ambos casos los mismos valores en los parámetros del paciente y del ventilador. También se realizó una comparación entre las gráficas y valores obtenidos simulando un paciente normal, tanto con SIMVENT-DOCEO como con el software original de SIMVENT. Los resultados obtenidos fueron positivos en términos generales. El sistema se puede utilizar como guía o apoyo en la enseñanza de la ventilación mecánica, con ciertas consideraciones y limitaciones. El modelo del paciente debe ser revisado, ampliado y ajustado para simular más fielmente un paciente real, pero también debe ser mejorado el hardware en general, o avanzar en la creación de un nuevo prototipo. En base a estos resultados, se analizaron las debilidades, fortalezas del sistema y el modelo planteado, y se sugirieron mejoras para incorporar tanto en el modelo del paciente como en el hardware del robot SIMVENT, de tal manera de mejorar la fiabilidad y precisión de la simulación.