Macchina per Anestesia: come funziona?

Abbiamo precedentemente parlato della ventilazione meccanica. In questo articolo affrontiamo la macchina per anestesia. L’anestesia è una pratica tramite cui si interrompe la sensibilità dolorifica. Può essere locale o generale. La prima inibisce la sensibilità ai livelli periferici, mentre la seconda viene utilizzata contestualmente ad operazioni chirurgiche. In quest’ultimo caso, per mantenere l’anestesia per tutto il tempo necessario, si utilizza una macchina per anestesia. Si tratta di un sistema meccanico per la somministrazione di quantità rigorosamente controllate di gas e vapori di agenti anestetici.

Il protocollo di anestesia prevede una preanestesia, l’inalazione di una miscela di Ossigeno (O₂) e Protossido d’Azoto (N₂O), l’introduzione graduale dell’agente anestetico nella corrente di O₂ e N₂O erogata al paziente e, raggiunto il livello di anestesia desiderato, viene erogata una percentuale di mantenimento dell’agente anestetico.

Componenti della macchina anestetica

La funzione di base della macchina per anestesia è, quindi, preparare una miscela composta da quantità precise e controllate di gas da insufflare al paziente. Gli schermi presenti sulla macchina permettono di tenere costantemente sotto controllo tutti i parametri di interesse e controllare sia l’efficacia dell’anestesia che il benessere del paziente. Per capire meglio il funzionamento di una macchina per anestesia, aiutiamoci con il seguente schema.

Si notano, innanzitutto, due lati: uno da cui parte l’Ossigeno e l’altro da cui parte il Protossito di Azoto.
Per entrambi i lati sono presenti:

• Una bombola primaria e una secondaria (d’emergenza, in caso la primaria non funzionasse);
• Un manometro, che permette di valutare la pressione delle bombole;
• Un riduttore di pressione: questo dispositivo riduce la pressione del gas proveniente dalle bombole (circa 150 bar) a una pressione adatta alla respirazione (circa 3.5 bar);
• L’ingresso del gas dall’impianto fisso, accompagnato da una valvola di non ritorno, che obbliga il gas ad un percorso unidirezionale.

Per il lato N₂O notiamo la valvola SO, ovvero una valvola di intercettazione, ovvero un complesso diaframma-molla-stantuffo che limita l’ingresso di N₂O nel sistema per valori di ossigeno adeguati. Infatti, quando la pressione dell’ossigeno scende sotto 1,75 bar, questa valvola blocca l’ingresso di N₂O, per evitare che il paziente entri in ipossia (carenza di ossigeno). La valvola di intercettazione è direttamente connessa ad un allarme che segnala la carenza di ossigeno e all’impianto fisso di ossigeno, in modo da permettere un intervento immediato in caso di bisogno.

Di seguito troviamo due importanti dispositivi:

• Il Flussimetro (uno per O₂ e un altro per N₂O) misura la portata dei fluidi. E’ un oggetto solitamente a forma troncoconica fatto di materiale trasparente (vetro o plastica), su cui viene indicata una scala graduata. A seconda della quantità di gas che lo attraversa, il galleggiante (in rosso in foto) si va a posizionare ad una certa quota. Leggendo il valore corrispondente della tacca graduata, si saprà la quantità di flusso del gas.

• Il Vaporizzatore è un dispositivo che eroga alla miscela (O₂ e N₂O) il vapore derivato dall’agente anestetizzante alogenato, in quantità controllata e costante. Il vaporizzatore è posto a valle dei flussimetri, da cui riceve il flusso di gas freschi.

All’interno di questo dispositivo, sono previsti due percorsi.
Nel primo percorso la miscela resta pura. Entra in un condotto, alla fine del quale c’è una valvola a dilatazione termica, costituita da un termometro a lamina bimetallica che regola la sezione di uscita del condotto.
Nel secondo percorso la miscela si unisce all’anestetico. All’interno del vaporizzatore c’è l’agente anestetico in forma liquida. Quando la miscela O₂ e N₂O lambisce questo liquido, ne asporta il vapore superficiale, che quindi si unisce alla miscela di gas.

Il circuito paziente

Dal vaporizzatore, la miscela passa ai polmoni attraverso il circuito paziente.
Una minima parte del gas espirato dal paziente va verso il palloncino ambu, che quindi segue le pressioni e le depressioni prodotte dagli atti respiratori del paziente stesso. Questo consente di avere un’ulteriore segnalazione rispetto alla presenza di respirazione volontaria del paziente. Inoltre, in caso di emergenza, può essere usato per forzare gas nei polmoni.
Il resto del gas espirato dal paziente fluisce nel ramo inferiore, dove arriva all’assorbitore di CO₂ e poi reimmesso nel circolo del circuito paziente, in cui si aggiunge al flusso di miscela fresca (O₂ + N₂O + anestetico). Nell’evenienza di un eccesso di gas, la valvola di sovrappressione (S) ne espelle una certa quantità direttamente nell’impianto di aspirazione dei gas dello stabile ospedaliero.

Per approfondire si consiglia il testo:
“Fondamenti di Ingegneria Clinica” di Francesco Paolo Branca.