AFFILIAZIONE
omnia group
AUTORE PRINCIPALE
Ing. Veraldi Cristian
Registrazione obbligatoria. Una valutazione consentita
GRUPPO DI LAVORO
AREA TEMATICA
Gestione delle tecnologie biomediche
ABSTRACT
Nell’ambito della categoria “Gestione delle tecnologie biomediche” si è deciso di proporre un tema molto diffuso dopo l’avanzata della pandemia, come la ventilazione polmonare, riassumendo alcuni aspetti fondamentali in ambito ingegneristico, tali per cui il supporto dell’ingegnere per il personale medico in termini di formazione e corretto utilizzo dei ventilatori polmonari è stato estremamente intenso.
La ventilazione spontanea polmonare dipende dai cambiamenti di pressione all’interno della cavità toracica, aumentando il volume della cavità toracica sotto l’azione dei muscoli inspiratori. Per generare il flusso è necessario un gradiente di pressione ∆P. Un primo principio fisico che genera questo processo è determinato dalla legge di Boyle: P_1*V_1=P_2*V_2. Quando il diaframma si contrae, il volume della cavità toracica aumenta, la pressione diminuisce (legge di Boyle) e i polmoni si espandono automaticamente richiamando aria.
Quando la respirazione spontanea è compromessa a causa di un deficit respiratorio di tipo patologico (drive respiratorio alterato) o per una azione indotta, come avviene in anestesia con sedazione e curarizzazione, occorre assistere e/o controllare la ventilazione meccanica con un generatore esterno: il ventilatore polmonare.
Per comprendere le basi della ventilazione meccanica occorre fare un parallelismo con i principi di elettrotecnica, considerando il circuito equivalente del sistema polmonare in ventilazione controllata ed equiparando la carica elettrica ad un volume di gas, la corrente elettrica al flusso di gas, la differenza di potenziale ad un gradiente pressorio, la capacità elettrica di un condensatore alla compliance polmonare e la resistenza elettrica alla resistenza delle vie aeree. Pertanto il sistema polmonare si comporta esattamente come la carica e scarica di un condensatore, dove un parametro importante è la costante Tau, indicatore di riempimento e svuotamento polmonare. Difatti considerando l’equazione di moto del sistema respiratorio e derivando rispetto al tempo si otterrà una equazione esponenziale, funzione del tempo e dipendente dal flusso, dalla resistenza polmonare e la compliance polmonare.
Comprendere l’analogia tra la meccanica respiratoria e un circuito elettrico, rende chiaro il comportamento fisiologico della ventilazione polmonare e conseguentemente capire il funzionamento di un ventilatore polmonare che attraverso l’elettronica e l’ausilio di valvole e trasduttori regola i cicli respiratori.
La ventilazione spontanea polmonare dipende dai cambiamenti di pressione all’interno della cavità toracica, aumentando il volume della cavità toracica sotto l’azione dei muscoli inspiratori. Per generare il flusso è necessario un gradiente di pressione ∆P. Un primo principio fisico che genera questo processo è determinato dalla legge di Boyle: P_1*V_1=P_2*V_2. Quando il diaframma si contrae, il volume della cavità toracica aumenta, la pressione diminuisce (legge di Boyle) e i polmoni si espandono automaticamente richiamando aria.
Quando la respirazione spontanea è compromessa a causa di un deficit respiratorio di tipo patologico (drive respiratorio alterato) o per una azione indotta, come avviene in anestesia con sedazione e curarizzazione, occorre assistere e/o controllare la ventilazione meccanica con un generatore esterno: il ventilatore polmonare.
Per comprendere le basi della ventilazione meccanica occorre fare un parallelismo con i principi di elettrotecnica, considerando il circuito equivalente del sistema polmonare in ventilazione controllata ed equiparando la carica elettrica ad un volume di gas, la corrente elettrica al flusso di gas, la differenza di potenziale ad un gradiente pressorio, la capacità elettrica di un condensatore alla compliance polmonare e la resistenza elettrica alla resistenza delle vie aeree. Pertanto il sistema polmonare si comporta esattamente come la carica e scarica di un condensatore, dove un parametro importante è la costante Tau, indicatore di riempimento e svuotamento polmonare. Difatti considerando l’equazione di moto del sistema respiratorio e derivando rispetto al tempo si otterrà una equazione esponenziale, funzione del tempo e dipendente dal flusso, dalla resistenza polmonare e la compliance polmonare.
Comprendere l’analogia tra la meccanica respiratoria e un circuito elettrico, rende chiaro il comportamento fisiologico della ventilazione polmonare e conseguentemente capire il funzionamento di un ventilatore polmonare che attraverso l’elettronica e l’ausilio di valvole e trasduttori regola i cicli respiratori.
