Análisis por simulación digital de las alteraciones de la permeabilidad capilar tras la lesión térmica

Abstract

Las quemaduras extensas son probablemente una de las agresiones más severas a las que el hombre está expuesto con ciertas probabilidades de sobrevivir. Numerosos desastres civiles con cientos de víctimas, así como los efectos sobre la población civil y militar de las diferentes guerras a lo largo de este siglo, han estimulado numerosos y detallados estudios sobre el efecto de la agresión térmica en los organismos vivos y la efectividad de las diferentes formas de terapia. El desarrollo de nuevos instrumentos de medida de parámetros químicos y fisiológicos y la reciente aplicación de técnicas tales como la radioactividad, electroforesis, resonancia nuclear magnética, ultrasonidos y tecnología de computadores, entre otras, han ayudado en el estudio del comportamiento de aquellos mecanismos reguladores alterados por la quemadura. En este capítulo se analizan los efectos de la lesión térmica en un organismo vivo, haciendo especial incapié en el comportamiento de la dinámica capilar y en el análisis de los mecanismos de control de la distribución de fluidos corporales tras la quemadura. Posteriormente se describe la clínica del paciente que ha sufrido una agresión térmica, así como los distintos tipos de tratamiento de reanimación actualmente en vigor, analizando las diferencias existentes entre estos. A continuación se analizan las técnicas utilizadas actualmente en el estudio del paciente quemado y sus limitaciones. Por último se realiza una introducción al empleo del modelado matemático y la simulación digital en el estudio de los sistemas biológicos, analizándose los antecedentes en los que este trabajo se fundamenta y sus objetivos. CONCLUSIONES: 1. Este trabajo aporta una nueva visión, desde un punto de vista macroscópico y global, de la fisiopatología del shock del quemado, así como de la influencia de los tratamientos de reanimación. 2. El análisis dinámico de la generación de los datos clínicos observados en los pacientes quemados caracteriza la metodología utilizada. 3. Los modelos matemáticos construidos son una aproximación original al estudio del paciente quemado. 4. Consideramos los mecanismos de control fisiológicos como sistemas complejos multivariables basados en la noción de realimentación o feedback. 5. El modelo matemático CDFQ 1, de dinámica capilar normal, consta de los compartimentos plasmático e intersticial. Los comportamientos fisiológicos obtenidos por simulación validan el modelo. 6. El modelo matemático CDFQ 2 incluye los compartimentos extra e intracelular, e incorpora los mecanismos reguladores de la presión arterial y de la distribución del agua corporal a nivel de todo el organismo. Las experiencias realizadas validan este modelo. 7. El modelo matemático BURN 1 consta de cinco compartimentos plasmático, intersticial de la zona sana y de la quemada, celular sanguíneo e intracelular. Sirve para simular la repercusión sobre el organismo de las lesiones térmicas, dese las más leves a las más graves, en pacientes de diferentes características físicas y que recibieron distintos tratamientos de reanimación. La fiabilidad del modelo se pone de manifiesto en las validaciones fisiológicas, empíricas y prácticas realizadas. 8. El modelo matemático BURN 2 incluye, además de los compartimientos considerados en el BURN 1, el compartimiento intersticial pulmonar; los mecanismos de control considerados son la dinámica capilar pulmonar, la hemodinámica y el sistema linfático pulmonares. Este modelo se ha validado al comparar compartimientos observados y obtenidos por simulación en pacientes que sufrieron quemaduras cutáneas puras y asociadas a lesión capilar pulmonar por inhalación de substancias tóxicas en el momento del accidente. 9. Todos los modelos matemáticos construidos son estructuralmente estables, como ponen de manifiesto los análisis de sensibilidad realizados. 10. Los datos epidemiológicos, tanto del estudio retrospectivo de casos clínicos realizados para la construcción del modelo, como del estudio prospectivo necesario para la validación del mismo, no difieren de los publicados por otros autores. 11. Las características fisiopatológicas que definen la lesión por quemadura son: la alteración del coeficiente de permeabilidad capilar para las proteínas en la zona quemada, la pérdida de fluidos y proteínas al exterior a través de la herida por quemadura, la anemia post-quemadura y las alteraciones hemodinámicas locales y generales secundarias a los trasvases aumentados locales y proteínas desde el compartimiento plasmáticos al intersticial. Las cuantificaciones dinámicas de las perturbaciones provocadas por la agresión térmica, necesarias para la construcción de los modelos matemáticos, son originales e integran en un bloque homogéneo y coherente los datos experimentales y clínicos publicados por diversos autores sobre la fisiopatología de la quemadura. 12. La pauta de reanimación de pacientes quemados BET 1 constituye, tras el estudio por simulación realizado, un procedimiento optimizado de resucitación, ya que consigue una reanimación selectiva y eficaz, independientemente de la extensión de superficie lesionada, tanto a corto como a medio plazo, aunque el paciente haya sido tratado previamente con otras pautas diferentes de reanimación. 13. El procedimiento BET I no es perjudicial en los casos de lesión capilar pulmonar por inhalación, lesión ante la que la única medida efectiva de tratamiento, tras un diagnóstico precoz, es la ventilación mecánica asistida con presión espiratoria positiva. 14. El procedimiento BET I demuestra, en las simulaciones realizadas, ser superior a otras pautas de reanimación convencionales, disminuyendo los efectos secundarios tales como la aparición de edemas en zonas no quemadas, compartimiento que hemos demostrado cuantitativamente está directamente relacionado con la velocidad de infusión de soluciones libres de coloides en estos pacientes. 15. El procedimiento BET II se fundamenta en el BET I, y se diferencia en que, manteniendo todas sus ventajas terapéuticas, es de más fácil aplicación clínica, dada la facilidad de cálculo de las necesidades de fluidos, electrolitos y coloides específicas de cada paciente, en función de sus características físicas, de lesión y del tiempo transcurrido desde la quemadura. 16. Los resultados clínicos obtenidos con el procedimiento BET II son óptimos, tal como predecía el análisis por simulación digital realizado, y superiores a los obtenidos en pacientes de características similares reanimados con otras pautas convencionales de resucitación. 17. La pauta BET II ha conducido a una reanimación efectiva en todos los pacientes en los que ha sido utilizada, consiguiéndose la normalización de todos los parámetros hemodinámicos y bioquímicos accesibles en este tipo de pacientes durante la fase de shock. Esta terapia puede facilitar una disminución del tiempo desde el ingreso hasta la primera intervención, así como de la estancia hospitalaria del paciente quemado. 18. La pauta BET II no supone un incremento en el consumo de soluciones coloidales, como pone de manifiesto el estudio clínico realizado, diferenciándose de la mayoría de las pautas convencionales por disminuir cuantitativamente los volúmenes de soluciones infundidas, alterando su composición cualitativa, ya que concentra la utilización de coloides en las primeras horas tras la quemadura. 19. Resaltamos por último la importancia del modelado y simulación en circunstancias en las que los experimentos in vivo son difíciles de realizar, o poco éticos, así como la relevancia fisiológica y clínica de los resultados obtenidos.