Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem: http://hdl.handle.net/11422/20284
Especie: Tese
Título : Heterogeneidade pulmonar e lesão induzida pela ventilação mecânica
Autor(es)/Inventor(es): Ribeiro, Gabriel Casulari da Motta
Tutor: Carvalho, Alysson Roncally Silva
Tutor : Beda, Alessandro
Resumen: A expansão pulmonar regional durante um ciclo respiratório é heterogênea, com possíveis consequências para o resultado da ventilação mecânica. Essa tese estudou essa heterogeneidade em um modelo animal nas primeiras 24 h de ventilação mecânica de pulmões inicialmente normais e em um modelo teórico da manobra de lavagem de N2 em múltiplos ciclos. Os experimentos em animais compararam duas condições iniciais de expansão pulmonar, posição prona (homogênea) ou posição supina (heterogênea). Os parâmetros ventilatórios seguiram a prática clínica, aumentando a relevância translacional. Imagens de tomografia computadorizada e por emissão de pósitrons foram utilizadas para quantificar a expansão estática (aeração) e dinâmica (strain) em cada voxel e a atividade metabólica (ligada a inflamação) regional. Animais em supino apresentaram deterioração progressiva da mecânica regional, com heterogeneidade espacial na (leve) inflamação e lesão, bem como na expressão gênica, do tecido pulmonar. Em contraste, a posição prona resultou em inflamação e perda de aeração leves, sem alteração na distribuição espacial. Um novo modelo para explicar a manobra de lavagem de 2 foi proposto. Este considera o pulmão como compartimentos em paralelo e um espaço morto em série. Comparado ao modelo clássico, o novo modelo impõe menos restrições aos ciclos respiratórios durante a manobra, sendo mais adequado ao uso durante ventilação mecânica. Simulações numéricas e experimentos em bancada mostraram que o modelo proposto tem melhor desempenho que o clássico na reconstrução de distribuições de ventilação específica (ligada a expansão dinâmica). Os resultados obtidos auxiliarão a definição de estratégias ventilatórias em pacientes sem lesão pulmonar inicial e o avanço da monitorização à beira do leito, com potencial impacto na prática clínica.
Resumen: Lung expansion during a respiratory cycle is spatially heterogeneous with possible consequences for the outcome of mechanical ventilation. This thesis studied this heterogeneity in a large animal model of the first 24 h of mechanical ventilation of initially normal lungs, and in a theoretical model of gas mixing during a multiplebreath N2 washout maneuver. The animal experiments compared two initial states of lung expansion, prone position (homogeneous) and supine position (heterogeneous). The ventilator settings were in accordance to current clinical practice, increasing the translational relevance. Computed and positron emission tomography were used to asses voxel-level distribution of static (aeration) and dynamic (strain) lung expansion, and regional metabolic activity (marker of inflammation). Supine animals showed progressive deterioration of regional lung mechanics resulting in spatially distinct mild tissue injury and inflammation, as well as gene expression. ln contrast, the prone position had mild inflammation and loss in aeration without increase in heterogeneity. A new model to explain the N2 washout maneuver was proposed. This considers the lungs as parallel compartments with a series dead space. Compared to the classical model, the new model imposes fewer restrictions on the ventilatory cycles during the maneuver, potentially allowing its application in mechanically ventilated patients. Computational simulations and bench experiments demonstrated that the proposed model outperforms the classical in the reconstruction of distributions of specific ventilation (linked to dynamic expansion). The current findings will help to define mechanical ventilation strategies for patients without initial lung injury and advance bedside monitoring, with potential impact on clinical practice.
Materia: Sistema respiratório
Imagens médicas
Modelagem matemática
Materia CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA BIOMEDICA::ENGENHARIA MEDICA
Programa: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Biomédica
Unidade de producción: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Editor: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Fecha de publicación: jun-2018
País de edición : Brasil
Idioma de publicación: por
Tipo de acceso : Acesso Aberto
Aparece en las colecciones: Engenharia Biomédica

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