VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS CAROLINA GARCÍA COSSIO Residente Anestesiología U de A

HISTORIA Paracelso 1530 Andreas Vesalius 1653 Jhon Fothergill 1744 Aire impulsado por un fuelle a través de un tubo a la boca de un paciente Andreas Vesalius 1653 Respiración artificial por traqueostomía a un perro Jhon Fothergill 1744 Primera reanimación con respiración boba a boca Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

HISTORIA “Society for the Rescue of Drowned Persons” 1767 Se abandonó por neumotórax fatal John Hunter 1782 Doble flujo: entrada y salida Tubo endotraqueal 1880 John Dalziez 1838 Primer tanque ventilador Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

HISTORIA Alfred Jones 1864 Wilhelm Shwake Primer tanque/ventilador corporal (espiróforo) Ventilación por presión negativa Wilhelm Shwake Cámara neumática accionada por el paciente Philipe Drinker, Louis Shaw, y Charles Mckhann 1929 Pulmón de acero Se promovía para la cura de multiples enfermedades Un ingeniero, un fisiólogo y un médico, en Harvard Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

HISTORIA Ignaz von Hauke, Rudolf Eisenmenger, y Alexander Graham Bell “Cuirass” Drager 1911 “Pulmotor”, usado para reanimación en APH Presión positiva por una máscara Se inventaron al tiempo este dispositivo que tenía la ventaja de dejar los brazos afuera Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

HISTORIA Uso masivo durante la epidemia de polio en los años 50 Ray Bennet 1950 Válvula que permite administrar intermitentemente presión positiva de manera sincrónica con presión negativa Diseñada para pilotos Courmand, Maloney y Wittenberger Efectos fisiológicos de la ventilación mecánica . Engstrom’s paper, published in 1963, expostulated upon the clinical effects of prolonged controlled ventilation Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

HISTORIA Engstrom 1963 Definición de SDRA en los años 60 Gregory 1971 Efectos de la ventilación mecánica prolongada VM controlada por volumen minuto Definición de SDRA en los años 60 Gregory 1971 Ventilación mecánica en pediatría Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

INDICACIONES PARA LA VENTILACIÓN MECÁNICA

INDICACIONES Cuando la ventilación espontánea es inadecuada Terapia de soporte Tiempo y descanso al paciente mientras se resuelve la condición basal Mejor cuando se hace de manera temprana y electiva Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

INDICACIONES VENTILACIÓN INTUBACIÓN Asegurar vía aérea Hipoxia Hipoventilación Aumento del trabajo respiratorio Compromiso hemodinámico Paro cardiorrespiratorio Shock HTE Tórax inestable Asegurar vía aérea Deterioro del sensorio Reflejos protectores de la vía aérea deprimidos Necesidad de sedación y pobre control de la vía aérea VEF1<10ml/kg y CVF <15 ml/kg FR>35/min Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS . Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS . Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

ANATOMIA Y FISIOLOGÍA PULMONAR

VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS . the lung’s internal structure shows a gas exchange surface that is divided into a large number of small subunits connected to a branched conducting airway system, with the smallest gas exchange unit within the respiratory parenchyma being the alveolus (approximately 5 108 in an adult human lung) VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

ANATOMIA Sistema de conducción (vía aérea) Alvéolo: unidad funcional 5-108 millones alvéolos en el adulto 200-250 um diámetro 500-1000 capilares por alvéolo Critical Care Clinics 23; (2007): 117-134 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

ANATOMIA INSPIRACIÓN ESPIRACIÓN Pasivo Intercostales internos Activo Diafragma Intercostales externos Accesorios: Esternocleidomastoideo, escalenos Pasivo Intercostales internos Rectos y oblicuos abdominales VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA P1V1 =P2V2 Flujo Respiración de presión negativa LEY DE BOYLE A temperatura constante la presión de un gas varía inversamente con el volumen P1V1 =P2V2 Flujo Respiración de presión negativa P alv < P atm Respiración de presión positiva P atm > P alv Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: ESPACIO MUERTO Área alveolar 72-80 m2 85-95% en contacto con capilar Anatómico Vías aéreas de conducción 150 ml FISIOLÓGICO Alveolar Alvéolos no perfundidos Se puede calcular con la ecuación de Bohr Es la que hace la diferencia entre volumen minuto y ventilación alveolar Vd/Vt=(PaCO2-PeCO2)/PaCO2 Critical Care Clinics 23; (2007): 117-134 Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: PRESIONES Pawo Presión aplicada cuando se abre la vía aérea En ventilación espontánea es igual a la atmosférica En ventilación invasiva es mayor Pbs Igual a la atmosférica Positiva en cámara hiperbárica Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: PRESIONES Palv -1 cmH2O en inspiración +1 cmH2O en espiración Respecto a la Patm Ppl -5 cmH2O en espiración -10 cmH2O en inspiración Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: PRESIONES GRADIENTES DE PRESIONES VÍA AÉREA Flujo de aire Resistencia al flujo en las VA de conducción TRANSPULMONAR Requerida para distender el pulmón Pta= Pawo-Palv Ptp=Palv-Ppl Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: PRESIONES TRANSTORÁCICA Requerida para distender el pulmón y el tórax TRANSRRESPIRATORIA La requerida para expandir los pulmones y que haya flujo Ptt=Palv-Pbs Ptr=Ptt+Pta Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: DISTENSIBILIDAD Cambio de volumen conseguido con una presión aplicada Pulmonar y torácica Estática: 70-100 ml/cmH2O Dinámica: Medida durante el flujo de aire, refleja la impedancia ΔP/ΔV Cest=Vt/(Ppla-PEEP) Cdin=Vt/Ppip-(PEEP) La impedancia es una magnitud que establece la relación (cociente) entre la tensión y la intensidad de corriente. Tiene especial importancia si la corriente varía en el tiempo, en cuyo caso, ésta, la tensión y la propia impedancia se describen con números complejos o funciones del análisis armónico. Su módulo (a veces impropiamente llamado impedancia) establece la relación entre los valores máximos o los valores eficaces de la tensión y de la corriente. En ventilación mecánica se mide la compliance completa, pulmonar y de la caja torácica Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: RETRACCIÓN ELÁSTICA Tendencia a evitar el estiramiento Contrario a distensibilidad Causas: colágeno, elastina, tensión superficial Fuerza de cohesión entre las moléculas de líquido para ocupar menos espacio Evita el colapso alveolar al final de la espiración Relación directa con el radio P=2ϒ/r Ley de Laplace La tensión superficial se produce por el surfactante, que esta compuesto en su mayoria por fosfolipidos y en una proporcion más pequña por proteinas, es producido por los neumocitos tipo II Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: RESISTENCIA Ocurre como resultado de la fricción entre las moléculas de aire con las paredes de la vía aérea o entre sí >90% se produce en las VA >2 mm 0,6-2,4 cmH2O/L/sg y hasta 6 cmH2O/L/sg con tubo Flujo turbulento Raw= Ppip-Ppla/V Árbol Traqueo-Bronquial tiene la resistencia Individual mas elevada. No Obstante las vías de menor calibre se disponen en Paralelo Genera resistencias totales sumamente bajas durante respiración Normal Resistencia aumentada en caso de una diferencia aumentada entre la presión dinámica y la estática Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA : RESISTENCIA EFECTO DEL TUBO: Vol VA superior: 55-60 ml intubado Ley de Poiseuille para flujo laminar Flujo no es laminar Traqueostomía: Menor resistencia, menores presiones pico, menor trabajo respiratorio, menor espacio muerto R=8nl/πr4   Data from small studies suggest that work of breathing, pressure-time product, airway resistance, peak inspiratory pressures, and intrinsic positive end-expiratory pressure (ie, auto-PEEP) decrease after tracheostomy in both ventilated and spontaneously breathing patients [1-4]. In addition, ventilator synchrony and triggering may be enhanced, although tidal volume, respiratory rate, and dead space ventilation remain unchanged [1,5]. These changes — along with other variables such as secretion, clearance, and patient comfort — may facilitate weaning from mechanical ventilation Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 Uptodate, version 19.2 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: RESISTENCIA FACTORES QUE DETERMINAN LA RESISTENCIA Actividad del músculo liso bronquial Compresión dinámica de las vías respiratorias: volumen de cierre Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

FISIOLOGÍA: TIEMPO CONSTANTE Relación entre la distensibilidad y resistencia Es el tiempo que requieren las unidades alveolares para llenarse o vaciarse con cierto volumen Se usa para calcular los tiempos inspiratorios e inspiratorios In the time afforded by one time constant, 63% of the lung will fill (or empty); two time constants allow 86% of the inspiratory or expiratory phase to be completed; three time constants allow for 95%, and four time constants for 98%. Thus, mathematically speaking, five times the product of compliance and resistance would approximate the time required for complete filling or emptying of the respective lung units. Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VENTILACIÓN MECÁNICA

VENTILADOR MECÁNICO Dispositivos que permiten administrar un flujo de gases en la vía aérea de un paciente de una manera regulada; para que el flujo de aire entre durante la inspiración debe existir un gradiente de presión entre el circuito del ventilador en inspiración y el alvéolo del paciente Invasivo o no invasivo Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

OBJETIVO El objetivo principal del soporte ventilatorio es el mantenimiento adecuado, no necesariamente normal del intercambio gaseoso, el cuál se debe alcanzar con mínima lesión pulmonar, el menor grado de compromiso hemodinámico, y evitando lesiones en otros órganos distales It is important to understand the goals of mechanical ventilation (MV). The primary goal of ventilator support is the maintenance of adequate, but not necessarily normal, gas exchange, which must be achieved with minimal lung injury and the lowest possible degree of hemodynamic impairment, while avoiding injury to distant organs such as the brain Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORÍA DE LA VM PEEP TI TE PIP TIEMPO VENTILACIÓN MECÁNICA Inspiración Espiración PIP CICLADO P.PLATEAU TIEMPO PRESIÓN DISPARO Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORÍA DE LA VM PRESIÓN INSPIRATORIA PICO (PIP) - <50 cmH2O - volumen, flujo, resistencia y distensibilidad PRESIÓN MESETA O PLATEAU (Ppl) Depende de la distensibilidad no de la resistencia <30 cmH2O PRESIÓN POSITIVA AL FINAL DE LA ESPIRACIÓN (PEEP) Evita el colapso alveolar Mejora la oxigenación Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM HIPERINSUFLACIÓN PEEPi Se mide con una pausa en la espiración Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM CURVA PRESIÓN-TIEMPO Medida en la rama inspiratoria del ventilador Morfología depende del modo ventilatorio y el flujo inspiratorio Resistencia y distensibilidad Variaciones dependen de: Vt, flujo inspiratorio, tiempo inspiratorio Medida en rama inspiratoria del ventilador. Morfología dependiente del modo ventilatorio y el flujo inspiratorio. Identifica puntos de presión clínicamente relevantes = Resistencias y Compliance. Toda variación de presión se debe a: Vlm corriente - Flujo Inspiratorio - Tiempo Inspiratorio Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM CURVA FLUJO-TIEMPO Variaciones del flujo de aire a lo largo del ciclo respiratorio Fase inspiratoria depende del modo ventilatorio Fase espiratoria es independiente Detecta existencia de atrapamiento aéreo Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM CURVA PRESIÓN-VOLUMEN Apertura con la inspiración y cierre al final de la espiración La rama inspiratoria tiene morfología diferente para cada modo ventilatorio Distensibilidad e hiperinsuflación Cambios en el volumen pulmonar respecto a cambios de presión en ciclo respiratorio. Apertura con inspiración y cierre con fin de espiración en mismo punto. Analisis: Distensibilidad e Hiperinsuflación. Bucles P – V informan lo que ocurre en un ciclo respiratorio. Rama Inspiratoria con morfología diferente para cada modo ventilatorio Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS A: reclutamiento alveolar, cerca a este debe estar el PEEP B: punto de colapso con poca presión Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MONITORIA DE LA VM CURVA FLUJO-VOLUMEN Cambios producidos en el flujo respecto al volumen durante un ciclo Signos de obstrucción de la VA y atrapamiento de aire Fugas en el sistema La parte inspiratoria es estándar de acuerdo al modo ventilatorio Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

INTERACCIÓN PACIENTE VENTILADOR Soporte ventilatorio controlado “totalmente” por el ventilador Soporte ventilatorio controlado “parcialmente” por el paciente El ventilador aporta de acuerdo al esfuerzo muscular del paciente Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VARIABLES VARIABLES CONTROL VARIABLES DE ETAPA “PHASE” Volumen Presión Flujo VARIABLES DE ETAPA “PHASE” Trigger: cómo se inicia la respiración Limite: cómo sostiene la respiración Ciclado: cómo termina la respiración Only one of the three control variables – volume, pressure, or flow – can be used to control the shape of a breath.1 This controlling variable is called independent variable Each mode of ventilation is distinguished by how it initiates a breath (trigger), how it sustains a breath (limit), and how it terminates a breath (cycle); these are referred to as phase variables Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

TRIGGER El ventilador detecta el inicio de una inspiración por el paciente y le administra una respiración de acuerdo al esfuerzo inspiratorio Detecta Δ presión o Δ flujo Presión, flujo o volumen Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

LIMITE La variable ajustada no se debe superar en ningún momento durante la inspiración Presión Volumen Flujo Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

CICLADO Variable usada para terminar la inspiración, es decir, cambian de inspiración a espiración VOLUMEN: luego de administrar un V determinado TIEMPO: luego de haber pasado un tiempo determinado FLUJO: Cuando el flujo inspiratorio cae a cierto nivel (25%) PRESIÓN: Cuando alcanza la presión determinada independiente del volumen administrado Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

MODOS VENTILATORIOS En general 2 formas de clasificar las modalidades ventilatorias: En función del estimulo del ciclado (drive). En función del objetivo de cada ciclado (Target) Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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ASISTIDO-CONTROLADO POR VOLUMEN (ACMV-CMV) Es el modo más frecuente utilizado al inicio de la ventilación mecánica y en cirugía VENTAJAS: garantiza una VM y un VT, disminuye el trabajo respiratorio,ofrece descanso a los músculos respiratorios DESVENTAJAS: Puede haber aumento de las presiones de la vía aérea si hay hiperinsuflación, si no se ajusta el flujo ni la sensibilidad adecuadamente puede haber aumento del trabajo, si se prolonga puede haber atrofia muscular Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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VENTILACIÓN MANDATORIA INTERMITENTE (IMV-SIMV) Frecuentemente se usa como modo de weaning IMV: FR programadas independiente del esfuerzo ventilatorio, entre ellas el paciente puede hacer un esfuerzo SIMV: Las ventilaciones mandatorias están sincronizadas con el esfuerzo respiratorio del paciente. Se combina con PSV cuando el Vt del esfuerzo respiratorio del paciente es bajo (espacio muerto) Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

VENTILACIÓN MANDATORIA INTERMITENTE (IMV-SIMV) VENTAJAS: Sincronía con el paciente, ventilaciones espontáneas, evita atrofia muscular por desuso DESVENTAJAS: Puede haber más trabajo respiratorio si la sensibilidad y el flujo no son adecuados, puede haber hipoventilación si el Vt y la FR de las respiraciones espontáneas no son suficientes When at least 80% of the minute volume is provided by mandatory SIMV breaths, patients can be considered to be fully supported. When this is the case, there may be no special advantage of either mode (SIMV or assist-control) over the other Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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PRESIÓN CONTROL (PCV) Se establece una presión máxima y un tiempo inspiratorio El Vt se disminuye cuando aumenta la resistencia y disminuye la distensibilidad Disminuye el riesgo de barotrauma Ciclado por tiempo Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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PRESIÓN SOPORTE (PSV) El nivel de presión soporte es el que determina el volumen corriente Al inicio de la espiración la presión aumenta , luego hace una meseta y al disminuir el flujo (25% flujo pico) cicla a espiración Ciclado de soporte por tiempo (3-5 sg) Esfuerzo respiratorio por el paciente Flujo y tiempo inspiratorio dependen del paciente Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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PRESIÓN SOPORTE (PSV) VENTAJAS: El paciente puede controlar la profundidad, duración y el flujo de cada respiración, flexibilidad en el soporte ventilatorio DESVENTAJAS: El nivel excesivo de soporte puede llevar a alcalosis respiratoria, hiperinflación, trigger inefectivo; puede ser inefectivo en caso de una resistencia aumentada Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

PRESIÓN CONTINUA EN LA VÍA AÉREA (CPAP) BiPAP cuando se le adiciona un “refuerzo” a la inspiración VENTAJAS: Evita el colapso alveolar y mejora la oxigenación, mejoría de la distensibilidad, disminución atelectasias DESVENTAJAS: En no invasiva puede haber fugas de aire, problemas relacionados con la interfase, hiperinflación en caso de CPAP elevado Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS

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CONCLUSION La ventilación mecánica es una medida de soporte de gran importancia en la UCI y una de las medidas de soporte más importantes en el paciente crítico, es fundamental conocer los principios fisiológicos y los efectos sistemicos de la ventilación mecánica para lograr el objetivo terapéutico y evitar daño secundario al uso de la ventilación mecánica. Understanding Mechanical Ventilation, 2nd edition, 2010 VENTILACIÓN MECÁNICA PRINCIPIOS BÁSICOS