|
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ÎN PRACTICA ANESTEZIEI
(extras din CANADIAN JOURNAL OF ANAESTHESIA 1992/39:5)
de Robert M. Friesen md frcpc
Cu excepţia oxigenului
folosit la domiciliu, majoritatea oxigenului folosit în clinici provine din
lichefierea acestuia. Acest proces se referă la distilarea criogenică
a aerului. Oxigenul este aprovizionat în acest caz fie în rezervoare de
oxigen lichid, fie în tuburi de oxigen comprimat.
O sursă de oxigen
alternativă, în special pentru o reţea de aprovizionare deja construită,
a fost instalată în Manitoba/Canada în anul 1987.
Producerea de oxigen "la faţa locului" a fost posibila prin folosireca
tehnologiei sitelor moleculare. Sitele moleculare permit absorbtia selectivă
a componentelor aerului. Această
lucrare va trece în revistă procesul de obţinere a oxigenului prin concentratoarele
de oxigen, precum şi implicaţiile pe care le are oxigenul livrat de un concentrator
de oxigen în anestezie şi terapia intensivă.
Adsorbtia selectivă a
componentelor aerului prin substanţe ce se găsesc în natură -
zeoliti -este cunoscută de peste 60 de ani. în paralel cu zeolitii
găsiţi în mod natural si prin cercetări deosebite s-au
obţinut site moleculare sintetice cu o consistenţă mai
uniformă. Zeolitii au o afinitate naturală pentru apă, care este
eliberată la încălzire. Derivaţia din limba greacă pentru zeoliţi este "piatra care
fierbe". Zeolitii sintetici folosiţi pentru producerea oxigenului au o structură rigida de siliciu si aluminiu
cu un caîion suplimentar, pentru a putea compensa deficitul de sarcină pozitivă din
structură.1 Sitele moleculare utilizează calciul sau
sodiul ca un cation suplimentar.
Sitele moleculare se prezintă din punct de vedere comercial sub formă de granule fixate cu un liant inert.
Proprietăţile
fizice ale gazelor ce vin în contact cu zeolitii (adsorbantul) determină
adsorbtia lor relativă la suprafaţa zeolitiilor.
Componentele principale ale aerului au diametre moleculare
ce sunt suficient de mici pentru a trece printre porii sitei moleculare1 (Tabela I).
Calciul (sau sodiul) ca un
cation suplimentar conferă o sarcină net pozitivă porului.
Proprietăţile
electronice ale constituienţilor aerului ce intră în contact cu
zeolitii vor determina intensitatea procesului de adsorbţie.
Aceste proprietăţi includ polarizabilitatea, mişcarea
dipolară şi quadripolară. Energia de adsorbţie observată
este descrisă în Tabela II. Gazul produs constă în
principal din oxigen si ceva argon.
TABELA I: Dimensiuni
relative în sitele moleculare
A= Angstrom = I x IO"8 cm
TABELA II: Calitatea de adsorbţie a zeolitilor
Eficienţa
adsorbţiei poate fi crescută printr-o mică creştere a
presiunii de lucru. Majoritatea concentratoarelor de oxigen existente îşi
măresc eficienţa folosind metoda PSA (Pressure Swing
Adsorbtion). Dinamica adsorbţiei azot-oxigen se realizează prin
existenţa a doi cilindri cu zeoliţi, ce operează
secvenţial, dar a căror ciclu este defazat cu jumătate din
durata totală a ciclului de funcţionare. Aceasta
asigură o ieşire constantă a oxigenului din sistem. Regenerarea
fiecărui cilindru cu zeoliţi se face prin eliminarea azotului
absorbit de sita moleculară, la sfârşitul fiecărui ciclu, prin
"suflarea" unei mici cantităţi de oxigen proaspăt generat.
Alternativ, regenerarea cilindrului cu zeoliti poate fi făcută prin
aplicarea unei scurte depresurizări la sfârşitul fiecărui
ciclu de funcţionare.
Componentele unui
concentrator de oxigen includ o intrare de aer proaspăt (dimensionată corespunzător), o unitate de filtrare, un compresor cu un răcitor
şi un recipient de stocare. Cuplat la acest recipient se
află sitele moleculare cu aparatura de control aferentă, după
care se poate opta pentru diferite moduri de manipulare ale
oxigenului produs.
Farmacopeea Statelor Unite (USP) defineşte
"oxigenul" ca având nu mai puţin de 99% oxigen în volumul total de gaz2. Gazul produs printr-un
procedeu cu site moleculare a fost definit
ca Oxigen 93%. El conţine nu mai puţin de 90% şi nu mai mult de
96% oxigen în volumul total de gaz.
Restul constă în principal din argon şi azot. Oxigen 93% a fost
definit în USP în baza limitelor
tehnologiei cu site moleculare folosite până în 19842. O
comparaţie între compoziţia
oxigenului 99%3 şi oxigenului 93% ca şi limitele maxim
admise pentru celelalte substanţe sunt afişate în Tabela DI.
Folosirea concentratoarelor de oxigen pentru a furniza oxigenul necesar, implică ca fiecare spital să adopte
Oxigenul 93% (USP) în formularistica
lui.
TABELA III: Comparaţie între oxigenul criogenie si cel PSA (compoziţii permise)
Oxigen 99 (USP) Oxigen
93 (USP)
1. conf. CSA Z305.6 limita inferioara a puritatii la
Oxigen 93 trebuie sa fie 93% din volumul gazului
2. restul este
argon şi azot
3. limita maximă admisa va fi redusă la 50 ppm
în unnătorul standard
ppm = părţi per milion
TVL = valoarea limită admisă, definită de American
Confereace of Govemmental and Industrial Hygienests (ACSH)
Standardele pentru
reţelele de oxigen medical din spitale au fost pentru prima oară
adoptate de Canadian Stamlards Association3. Se poate deasemenea prevedea pentru cazurile de forţă majoră,
o unitate de producţie secundară şi/sau o sursă de
rezervă constituita din
butelii de oxigen.
Dimensionarea
instalaţiilor se face în funcţie de dimensiunea unităţii
medicale (număr de paturi), acuitatea serviciului medical şi media
estimată a vârfurilor de consum de oxigen. Sursa
operativă de oxigen este compusă din sursa primară şi cea
secundară. Cea primară este utilizată în cele mai multe cazuri, acolo
unde este necesară o aprovizionare centrală cu oxigen, în eventualitatea unui consum de vârf,
poate fi nevoie şi de punerea în funcţiune a unei surse secundare de oxigen. Nu este însă
normal să se pună baza pe o această a doua sursă de oxigen, pentru că ea nu se
utilizează decât atunci când este o defecţiune Ia sursa principală.
In prezent, experienţa
canadiană cu concentratoarele de oxigen se bazează pe folosirea
sursei primare de aprovizionare cu oxigen, în cele mai multe
cazuri, un concentrator de oxigen a fost conectat la o reţea de gaz deja
existentă într-o unitate medicală. Acest lucru duce la creşterea
disponibilităţii de oxigen a acestor unităţi. Standardele
CSA actuale pentru reţelele de oxigen medical3 sunt
comparate cu cele propuse4 pentru unităţile medicale ce
utilizează concentratoare de oxigen ca sursă primară de
aprovizionare în Tabela IV.
TABELA IV: Surse de aprovizionare cu oxigen în spitale
Experienţa canadiană în folosirea concentratoarelor de oxigen pentru producerea de oxigen medical, este limitată, comparativ cu alte state3 6 7 8 9. Experienţa internaţională10 n 12 şi locală a arătat că, aceste concentratoare de oxigen pot fi o sursă extrem de sigură de aprovizionare cu oxigen. In Manitoba, concentratoarele de oxigen au demonstrat că pot livra fără întrerupere oxigen cu concentraţia > 95%. Restul de gaz rămas îl reprezintă argonul şi azotul în cantităţi foarte mici. Monitorul de oxigen ce controlează continuu concentraţia gazului la ieşire, va iniţia izolarea concentratorului de reţeaua de distribuţie a unităţii medicale, în cazul în care concentraţia oxigenului scade sub limitele admise. Modelul de monitor de oxigen SERVOMEX 571 folosit în Manitoba are o acurateţe de măsurare de ±0,3%. Standardul CSA - Z305.13 se referă la reţelele de distribuţie a gazelor pentru uz medical. Oxigen 99 şi Oxigen 93 sunt considerate de către USP2 ca fiind substanţe obţinute în mod diferit. Când însă într-un sistem de aprovizionare cu oxigen, sursa primară este cu site moleculare iar cea secundară şi de rezervă cu butelii de Oxigen 99, cele două gaze sunt perfect compatibile la amestecare. Experienţa a arătat că amestecarea Oxigenului 93 cu Oxigen 99 nu are nici un efect clinic negativ semnificativ, Ministerul Sănătăţii şi Asistenţei Sociale din Canada susţinând deasemenea această practică. Ca şi mai sus monitorizarea permanentă a concentraţiei oxigenului la ieşirea din generator este foarte importantă. Procedura de testare şi certificare trebuie să fie modificată pentru a fi compatibilă cu tehnologia concentratoarelor de oxigen4. Majoritatea terapiilor cu oxigen ce se aplică astăzi în medicină sunt dictate de răspunsul pacientului şi nu de schimbările minore în concentraţia oxigenului inspirat. Colegiul American al Chirurgilor descrie ca fiind adecvat pentru întreţinerea vieţii în caz de traume majore, folosirea oxigenului la o concentraţie mai mare de 85%". Campbell14 şi Leigh15 au descris cerinţele pentru oxigenoterapia cu ajutorul concentratoarelor de oxigen. Tabelul V arata efectele utilizării surselor de oxigen, altele decât Oxigen 99 asupra produsului gazos final administrat pacientului. Variaţia în concentraţie a oxigenului administrat se încadrează în limita de 1% propusă de Campbell14.
TABELA V: Efectul utilizării surselor de oxigen asupra oxigenului administrat prin masca de oxigen Ventimask-3
® cantitatea corespunde specificaţiilor măştii de oxigen Ventimask-3 Echipamentele moderne de anestezie (conform standardelor CSA16) nu sunt afectate în nici un fel, atunci când sunt alimentate de un concentrator de oxigen. Ohmeda, Drâger şi Penlon au fost avizaţi de folosirea concentratoarelor de oxigen în Manitoba înainte de licitaţia- care a avut loc pentru Manitoba Anaesthetic Upgrade Program17. Aparatele de anestezie pot utiliza un mecanism de mixare a N2O-O2 pentru a preveni administrarea accidentală a amestecului de gaz hipoxic către pacient Furnizarea de Oxigen 93 în loc de Oxigen 99 fie prin monitorul de oxigen Drăger (ORMC) sau prin Ohmeda link-25, nu a avut ca rezultat inspirarea unui oxigen hipoxic. Sistemul Ohmeda link-25 chiar creşte debitul de oxigen, dacă debitul de N20 creşte nejustificat, pentru a menţine un raport minim de debit de 3:1 N20:02. Viscozitatea argonului este similară cu cea a oxigenului, densitatea lui fiind însă mai mare (1,78 kg/m h faţă de 1,43 kg/m h)18. Prezenţa argonului (mai puţin de 7%) în oxigen nu îi alterează acestuia caracteristicile de curgere. Tehnologiile de monitorizare cu infraroşii, celule galvanice şi paramagnetice nu sunt afectate negativ de prezenţa argonului. Analiza spectrometrică a gazelor anestezice ar putea necesita o "programare" pentru concentraţii mai ridicate de argon. Aceasta este similară cu experimentele făcute anterior de Williams şi Benson19 cu heliu. Argonul este un anestezic între 15,2 -16,9 atmosfere absolute20, în comparaţie, oxigenul este un potenţial convulsant la 3 atmosfere absolute şi un anestezic la 15 atmosfere absolute. Nu se cunosc efecte fiziologice in cazul expunerii fie de lungă sau scurtă durată la concentraţii scăzute de argon20 i. Tehnicile anestezice la debite mici sau în circuit închis reprezintă o problemă specială la folosirea oxigenului provenit din tehnologia cu site moleculare. Acumularea de argon apare ca o consecinţă inevitabilă preluării selective a oxigenului. Elementele determinante ale acumulării de argon sunt debitul de gaz din circuit şi consumul de oxigen al pacientului18 22. Administrarea concomitentă cu N20 complică şi mai mult acest proces. Iată deci 'încă o dată, că monitorizarea concentraţiei de oxigen din circuit este extrem de importanta. Atât date nepublicate despre instalaţii montate în spitale din Anglia şi Armata SUA, cât şi date publicate, demonstrează că sitele moleculare cu zeoliţi sunt filtre extrem de eficiente pentru cei mai mulţi poluanţi din aer. Posibili poluanţi ai aerului sau surse de contaminare testate sunt gaze de eşapament, oxid de etil, bioxid de sulf, numeroase hidrocarburi cât şi agenţi folosiţi deobicei în arsenalul de război chimic (gaze lacrimogene, sarin şi multe alte gaze de luptă extrem de toxice). Sita moleculari cu a permis nici unuia din agenţii de mai sus să treacă şi deci să contamineze gazul produs. O contaminare puternică a sitelor moleculare prin agenţi care aderă ireversibil la zeoliţi, duce la reducerea eficienţei sitelor, lucru care este sesizat imediat de monitorul de oxigen incorporat în instalaţie. Cel mai mare avantaj al utilizării concentratoarelor de oxigen este lipsa dependenţei de un anumit furnizor de oxigen şi costurile extrem de reduse pentru producerea oxigenului. Concentratoarele de oxigen sunt utilizate în prezent pentru a furniza oxigen medical într-un spectru larg de aplicaţii. Câteva dintre acestea includ aplicaţii militare -spitale mobile, avioane de luptă23, vapoare - precum şi unităţi medicale, disparat situate, in toată lumea şi în special în America de Nord. Economia adusă de concentrtoarele de oxigen este extrem de semnificativă12 . Creşterea excesivă a costurilor de aprovizionare cu oxigen de la mijlocul anilor '80, a fost un stimulent pentru provincia Manitoba, pentru a-şi găsi surse alternative de oxigen. Cu sprijinul unui producător local de tehnologie PSA, a fost preluat un proiect de către Manitoba Health Service Comission. în prezent sunt 22 de spitale în provincia Manitoba a căror sursă primară de oxigen este concentratorul de oxigen. Perioada medie de amortizare a acestor instalaţii a fost de 3,6 ani iar economiile cumulate pe o perioadă de 10 ani vor fi de circa 6 milioane de dolari. Şase spitale ce au între 40 şi 250 de paturi au calculat economii anuale de aproape 200.000 dolari. Unităţile medicale din mediul urban au realizat o reducere a costurilor de aprovizionare cu oxigen cu 34 - 41%, în timp ce unităţile din mediul rural cu peste 50%. In concluzie, concentratoarele de oxigen utilizând tehnologia sitelor moleculare oferă o sursă foarte ieftină, sigură şi fiabilă de oxigen pentru reţelele existente în unităţile medicale.
Referinţe: Penny M. Physical and chemical properties of molecular sieves - the pressure adsorbtion cycle. Health Service Estate (HSE) 1987:61:44-9. The United States Pharmacopeia, The National Formulary. Rockvilie Md. United States Pharmacopeial Convention Inc. 1989 USP XXH NF XVH 1990:991-2. Nonflammable Medical Gas Piping Systems. CSA Standaids Z305.1-M84. Rexdale: Canadian Standards Association 1984. Medical Oxigen Concentrator Central Supply System: For Use with Nonflammahle Medica! Gas Piping Systems proposed CSA Standard Z305.6M. Rexdale: Canadian Standards Associatioa 1991. Erai-Ashi TI, Popworth DP, Nunn JF. Inhalational anaesthesia. in developing countries Part H: Anaesthesia 1983:38:736-47. Harris CE. Simpson PJ. The "Mini 02" and "Heathdyne" oxygen concentrators. Their performance and potenţial application. Anaesthesia 1985:40:1206-9. Fenton PM. The Malawi Anaesthetie Machine. Experience with a new type of anaesthetic apparatus for developing countries. Anaesthesia 1989:44:498-503. 9SwanBB. Oxygen Concentrarors (letter). Can. L Anaesth. 1987:34:538-9. Advanced Trauma Lifs Suppon Student Manual. Chicago: American College of Surgeons. 1989:14. Campbe!l EJM. A method of controlled oxygen administration which reduces the risk of carbon dioxide retention, - Lancet 1960:2:12-4. Leigh JM Variation in performance of oxygen therapy devices. Towards the rational employment of the dephlogisticated air described by Priestley. Arin Roy Coil Surg. Engl. 1973:52:234-53. Continous-Flow Inhalational Anaesthetic Apparatus (Anaesthetic Machines) for Medical Use. CSA Standard Can-Z168.3-M84. Rexdale: Canadian Standards Association 1984. Friesen RM, Hulton G, Bjornson J. The upgrading and replacement of anaesthetic equipment: a provincial approach. Can. J. Anaesth. 1990:37:889-95. Parker CJR. The anaesthetist's experience of PSA oxygen: the problem of argon accumulation in low flow anaesthesia. Health Service Estate (HSE) 1987:61:65-70. 19 Williams EL, Benson DM. Helium - induced errors in clinical mass spectrometry. Anaesth. Analg. 1988:67:83-5. Halsey MJ. The physiology of argon, nitrogen and oxygen mixtures and the safety of PSA gas. Health Service Estate (HSE) 1987:61:53-5. Cotes JE, Douglas-Jones AG, Saunders M J. A 60% oxygen supply for medical use. BMI 1969:4:143-6. Parker CJR. Snowdon ŞL. Predicted and measured oxygen concentrations in the circle system using low fresh gas flows with oxygen supplied by an oxygen concentrator. Br. J. Anaesth. 1988:61:397-402. Dobson MB. Oxygen Concentrator; ofîer cost savings for developing countries. A study based on Papua New Guinea. Anaesthesia 1991:46:217-9.
REMARCI Marele avantaj al sistemului PSA este acela ca lucreaza numai in faza de gaz si permite o filtrare si o abolire completa a gazelor cum ar fi CO-CO2-H2S, etc. In gazele produse exista 95% oxigen, 4 % argon (gaz neutru) si 1% gaze rare. Poate fi produs la cerere si capacitatea este adaptata la nevoile clientului. Inconventientele sistemului criogenic sunt: costul capital, costul de intretinere, calificarea personalului. Aceasta implica training costisitor care este dificil de asigurat in tarile in curs de dezvoltare si, in acest fel producatorul depinde de acest personal specializat (reclamatii – puncte de plecare – nevoia de a invata cativa oameni, …) Mai mult, mentinerea performantelor instrumentelor este foarte dificila in conditii de temperaturi inalte, considerand ca separarea oxigenului si altor gaze este bazata pe o intretinere riguroasa a temperaturii in turnul de distilare. Variatia cea mai mica poate cauza o alimentare cu nitrogen a oxigenului. S-a demonstrat suficient slabiciunea acestui sistem in tarile calde. Echipamentul complet adaptat trebuie in acest fel instalat. Ceea ce implica o investitie semnificativa, un cost de productie ridicat si o cerere de clienti multi ca si o productie regulata. Sistemul criogenic nu are niciun interes in oxigenul medicinal, cum oxigenul este livrat la pacienti in forma de amestec oxigen+aer sau protoxid de nitrogen. Oxigenul pur nu este niciodata livrat direct. Farmacopeea Franceza face prevederi numai pentru oxigenul medicinal produs de sisteme industriale criogenice. Este specificat ca oxigenul este medicament si trebuie sa aiba o concentratie minima de 99,5%. Pentru a proteja industria sa traditionala, Franta a catalogat oxigenul medicinal ca fiind un medicament a carui concentratie trebuie sa fie de minim 99,5%. Acest lucru se datoreaza si faptului ca trebuie luate masuri speciale, industria de producere fiind in general asezata in zone industriale cu un grad inalt de poluare a aerului de catre fumul industriilor compacte. Oricum, multe alte tari cum ar fi USA si Canada autorizeaza oxigenul medicinal cu o concentratie de 93% (variaza intre 90% si 96%). Standardul ISO 10083 referitor la “materialul pentru anestezie si reanimarea respiratorie, sisteme de gaz medical” merge in aceasta directie din momentul in care a acceptat o concentratie a oxigenului de 93%. ISO/DIS 10083 (03/2005) ANULEAZA VERSIUNEA VECHE DIN 1992 Are legatura cu toate concentratoarele de oxigen cu o puritate mai mare sau egala cu 90%. In final, tindem sa consideram ca centralele noastre nu sunt centrale de producere a oxigenului pur (99,5%) dar centralele de producere a aerului imbogatit cu oxygen à concentratoare de oxigen. Oricum, standardul se refera la produsele noastre ca fiind o alternative la sistemele de alimentare cu oxigen pur, oxigen lichid, …. Decizia de a folosi unul din tipurile de oxigen revine institutiei care il va folosi pe baza legislatiei nationale sau regionale. Standardul dovedeste ca echipamentele noastre sunt adaptate pentru uz medical si ca sunt valide in comparative cu alte sisteme. Dar decizia finala o ia numai autoritatile locale care decid sa foloseasca Farmacopeea Franceza (99,5%) sau pe cea Americana(93%) sau sa gaseasca propriile reguli. In Africa putem cerceta adaptarea echipamentelor noastre la conditiile de mediu si sensibilitatea acestora. Putem insista de asemenea asupra consumului scazut de energie, cost de intretinere scazut si autonomia oferita in comparatie cu sistemele grele sau cu filtrarea moleculara dubla, sau cu echipamentele criogenice etc, in timp ce ISO/DIS 10083 arata ca centralele noastre sunt complet adaptate la aplictiile medicale. USP DI 2000 SI CAN/CSA – Z305 Farmacopeea Statelor Unite (USP DI 2000) si Canadiana (CAN/CSA – Z305.6 – 92) si alte tari au stabilit un consens general asupra interschimbarii totale intre oxigenul 93% (aer imbunatatit cu oxigen) si oxigenul pur. Aceste tari le considera ca echivalente. Producatorii de echipamente PSA propun unitati oferind o puritate de 93%. Statiile centrale PSA ofera o puritate de 94% ( CRITERII VARIATE Este de preferat sa se studieze termenii si criteriile acestor standarde si sa se compare cu performantele si caracteristicile echipamentelor PSA (capacitate maxime, materiale, sidteme de avertizare, conditii de utilizare, etc). Standardele US, Europene etc au aceleasi criterii generale. COMPOZITIA OXIGENULUI PRODUS
COMPRIMARE
MATERIALE
ALARME
CONDITII DE UTILIZARE*
* acesti termeni sunt emisi in mod special de Organizatia Mondiala a Sanatatii (WHO) care stabileste o performanta a standardului bazata in special pe criteriul standardului ISO 10083. Aceste criterii se aplica pe unitatile presupuse fiind operate in tarile care par.
Putem nota ca pentru toate capitolele, unitatile PSA ofera mai multe specificatii decat standardele si criteriile fixate. Oxigenul produs prin metoda PSA este de o calitate inegalabila depasind toate criteriile internationale pentru uz medical.
Pot exista reglementări regionale sau naţionale care necesită utilizarea de unităţi terminale, specifice de gaz pentru aerul îmbogăţit cu oxigen.
- testarea, instruirea şi certificarea |
|||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Powered by EETH | |||||
|
|
|
|
|
|
|
| |||||