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Caracterización Computacional y Experimental del Flujo en una Tráquea Humana Intubada

Autores: Sekaran, Aarthi; Abdelaal, Ahmed

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Caracterización Computacional y Experimental del Flujo en una Tráquea Humana Intubada


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Enfermedades respiratorias
Ventilación mecánica
Tubo endotraqueal
Dinámica del flujo de aire
Geometría del manguito
Modo de ventilación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La mayor incidencia de enfermedades respiratorias en el pasado reciente ha resultado en un número creciente de fallos respiratorios y dependencia de la ventilación mecánica. Las tasas de mortalidad en pacientes bajo terapia de ventilador a largo plazo se observan tan altas como el 62%, con la mortalidad a menudo atribuida a infecciones bacterianas secundarias que se originan en los conjuntos de tubos endotraqueales (ETT). El ETT conecta el ventilador a la tráquea, y los parámetros seleccionados por el clínico juegan roles importantes en la determinación de la dinámica del flujo de aire y el transporte de moco. Este estudio considera la influencia de la geometría del manguito del ETT y el ciclo del ventilador en el comportamiento del flujo de aire traqueal, comparando los diseños de tipo Taperguard y Microcuff con respecto a los modos de Ventilación Controlada por Presión (PCV) y Ventilación Controlada por Volumen Asistido (VCV). Se realizaron simulaciones tridimensionales de Navier-Stokes promediadas por Reynolds no estacionarias (URANS) en una tráquea intubada idealizada y se complementaron con visualización del flujo y mediciones de caudal para la validación del modelo. Los resultados de la simulación muestran que tanto la geometría del manguito como el modo de ventilación afectan la asimetría del flujo de aire en la tráquea y, en consecuencia, las tensiones de corte en la pared y el desarrollo del flujo secundario. Específicamente, el manguito de estilo Taperguard bajo condiciones de PCV generó valores de tensión de corte en la pared sustancialmente elevados, casi el doble de los observados para el mismo manguito operando en modo VCV. En contraste, la configuración Microcuff emparejada con VCV produjo velocidades de flujo de gas más bajas y niveles de tensión de corte reducidos, alcanzando solo alrededor del 80% de los valores máximos asociados con el caso Taperguard. Estas diferencias destacan la influencia combinada de la geometría del manguito y la estrategia de ventilación en la carga local de las vías respiratorias. Estos hallazgos resaltan el impacto acoplado del diseño del manguito y el modo ventilatorio, y proporcionan un camino para entender la física del flujo en la tráquea intubada hacia una mejor atención respiratoria y prácticas de ventilación mecánica.

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