Evaluación de una técnica de nebulización para la administración de surfactante en la población neonatalestablecimiento de las pautas para el diseño de un nuevo dispositivo

Resumen

El tratamiento que se utiliza en la actualidad para curar el Síndrome de Distrés Respiratorio (SDR) que se da en bebés prematuros conlleva riesgos que pueden causar daños permanentes en el bebé. Este tratamiento consiste en intubar al neonato para someterlo a ventilación mecánica y en administrarle surfactante pulmonar mediante instilación intratraqueal. Para evitar los riesgos de este tratamiento se están investigando métodos alternativos más seguros. En esta línea, una posible alternativa que permite manipular lo menos posible las vías respiratorias del neonato es la administración del surfactante en forma de aerosol simultaneándolo con un método de ventilación no-invasivo. La presente tesis se ha desarrollado en el campo experimental y el campo numérico. Primero, se ha realizado el estudio experimental in vitro de una técnica de nebulización para generar aerosoles de surfactante de forma menos invasiva en neonatos. También, se ha definido un modelo matemático basado en técnicas de CFD para su aplicación en la mejora del diseño de este dispositivo nebulizador. Por último, se han establecido las pautas a seguir para realizar este nuevo diseño. Para la evaluación del dispositivo de nebulización, concretamente un catéter de inhalación, se han realizado medidas experimentales mediante diversos equipos, entre ellos una cámara de alta velocidad, un neumotacógrafo, un equipo de medición de tamaño de las partículas, una balanza de precisión y un anemómetro de hilo caliente. Para complementar el estudio se han fabricado dos tipos de modelos de las vías respiratorias superiores neonatales mediante la tecnología de prototipado rápido, uno de ellos representa la tráquea neonatal mientras que el otro representa las vías desde la tráquea hasta la tercera generación. Se ha llevado a cabo un estudio de deposición generando el aerosol de surfactante a la entrada del modelo. Los resultados experimentales han demostrado que es viable utilizar este catéter de inhalación para una nebulización eficiente de surfactante en neonatos. En la parte de modelado, se ha construido un modelo matemático para predecir mediante técnicas de CFD el comportamiento del aerosol producido por el catéter de inhalación a la entrada del modelo neonatal de la tráquea. Este modelo matemático ha sido validado comparando los resultados numéricos con los resultados experimentales. Como conclusión se ha obtenido un modelo matemático validado que predice el comportamiento a través del modelo neonatal del flujo de aire y de las partículas del aerosol ya generadas. Este modelo matemático ha permitido realizar un estudio numérico de la influencia de los principales parámetros del aerosol, como el flujo másico o el tamaño de las partículas, en la eficiencia de la deposición de las partículas de surfactante. Tras analizar los resultados tanto experimentales como numéricos se han determinado las pautas a seguir para realizar un nuevo diseño del dispositivo y mejorar la eficiencia de la administración de surfactante nebulizado en neonatos manipulando lo menos posible sus vías respiratorias