Análisis mediante mecánica de fluidos computacional de interfases de ventilación no invasiva

Abstract

[ES] Este Trabajo de Fin de Grado aborda un análisis paramétrico sobre las interfases de ventilación no invasiva (VNI) con la finalidad de determinar cuáles son los parámetros geométricos y las variables funcionales óptimas para una persona estándar. Por un lado, pretende establecer la mejor geometría de la interfase, es decir, aquella que permita una evacuación de gases más eficaz. Por otro lado, analiza la influencia de gasto de aire entrante en la interfase con el objetivo de encontrar el caudal de aire fresco óptimo.

[EN] This document uses a computational fluid dynamics (CFD) method to characterize the dynamic phenomena of the fluid within the helmet-like interface. To determine the most beneficial geometry for the patient, in terms of less rebreathing and dead space, a parametric study of the orientation of the head within the interface has been carried out. The optimal configuration is the one in which the patient’s mouth is oriented towards the exit port, facilitating the rapid elimination of exhaled gases. Once the best position has been selected, parameters such as the volume of exhaled air, the volume rebreathed or the distributions of pressure, temperature and concentration of exhaled gas within the interface are analyzed. All this is done for various volumetric inlet flow rates to determine the minimum required inlet flow rate that ensures correct patient breathing. It can be stated that said flow is 20 L / min. However, a slightly higher value of 30 L / min is recommended, since in addition to guaranteeing respiratory support for the patient, it reduces rebreathing and dead space at the interface compared to the previous flow rate.

[CA] El present document utilitza un mètode de dinàmica de fluids computacional (CFD) per a caracteritzar els fenòmens dinàmics del fluid que es troba a l’interior de la interfase de tipus casc. Amb la intenció de determinar la geometria més beneficiosa per al pacient, en termes d’una menor reinhalació i espai mort, s’ha dut a terme un estudi paramètric de l’orientació del cap a l’interior de la interfase. La configuració òptima és amb la qual la boca del pacient està orientada cap al port d’eixida, facilitant l’eliminació ràpida dels gasos exhalats. Una vegada seleccionada la millor posició s’analitza per a la mateixa paràmetres com ara el volum d’aire exhalat, el volum reinhalat o les distribucions de pressió, temperatura i concentració de gas exhalat a l’interior de la interfase. Tot això per a diversos cabals volumètrics d’entrada amb la finalitat de determinar del cabal entrant mínim requerit per a assegurar la correcta respiració del pacient. Es pot afirmar que aquest cabal és de 20 L/min. No obstant això, és recomanable un valor lleugerament superior, de 30 L/min, doncs, a més de garantir el suport respiratori del pacient, redueix la reinhalació i espai mort en la interfase respecte al cabal anterior.