Interactions between respiration and systemic hemodynamics. Part II: practical implications in critical care.

In Part I of this review, we have covered basic concepts regarding cardiorespiratory interactions. Here, we put this theoretical framework to practical use. We describe mechanisms underlying Kussmaul's sign and pulsus paradoxus. We review the literature on the use of respiratory variations of blood pressure to evaluate volume status. We show the possibilities of attaining the latter aim by investigating with ultrasonography how the geometry of great veins fluctuates with respiration. We provide a Guytonian analysis of the effects of PEEP on cardiac output. We terminate with some remarks on the potential of positive pressure breathing to induce acute cor pulmonale, and on the cardiovascular mechanisms that at times may underly the failure to wean a patient from the ventilator.

Oedeme pulmonaire chez un jeune homme sportif [Acute pulmonary oedema in a young sportive man]

This article reports the case of a 31 years old man who suffered from an acute pulmonary oedema after laryngospasma following extubation. This pathology, better known by anesthesiologists than internists, results primarly from a rapid rise in negative intrapleural pressure. It is not associated with previous cardio-pulmonary illness and has a begnin course with resolution within 48 hours with oxygen and positive end expiratory pressure support.

Efectos de las aceleraciones positivas en el organismo

El artículo describe los efectos de las aceleraciones positivas (+Gz) sobre el organismohumano. Se consideran los factores determinantes de las aceleraciones: intensidad, velocidad de comienzo, dirección y duración. La fisiopatología describe los factores hidrostáticos,hemodinámicos y de regulación refleja del aparato cardiocirculatorio. La exposición a +Gz produce reacciones adaptativas fisiológicas. Cuando éstas se superan, aparecen patologías de tipocardiocirculatorio, respiratorio, músculoesquelético, nervioso, sensorial,... Se describen los diferentes procedimientos y equipos específicos que protegen al piloto de los efectos de +Gz. Éstos incluyen las maniobras de contracción muscular, los trajes anti-G, los equipos de respiración a presión positiva, así como el entrenamiento en centrífuga.

Interactions between respiration and systemic hemodynamics. Part I: basic concepts.

The topic of cardiorespiratory interactions is of extreme importance to the practicing intensivist. It also has a reputation for being intellectually challenging, due in part to the enormous volume of relevant, at times contradictory literature. Another source of difficulty is the need to simultaneously consider the interrelated functioning of several organ systems (not necessarily limited to the heart and lung), in other words, to adopt a systemic (as opposed to analytic) point of view. We believe that the proper understanding of a few simple physiological concepts is of great help in organizing knowledge in this field. The first part of this review will be devoted to demonstrating this point. The second part, to be published in a coming issue of Intensive Care Medicine, will apply these concepts to clinical situations. We hope that this text will be of some use, especially to intensivists in training, to demystify a field that many find intimidating.

Lajittumisen dynamiikka epäpuhtauksien ja kuitujen painelajittelussa

Viimevuosina kuvantamistekniikat ovat kehittyneet huomattavasti. Näiden uusien tekniikoiden avulla voidaan tarkastella erilaisia prosesseja aiempaa tarkemmin. Painelajittelun teoriat perustuvat pääasiassa makrotason mittauksien pohjalta tehtyihin matemaattisiin malleihin, ja itse lajittumistapahtumaa ei ole aiemmin päästy kovinkaan tarkasti havainnoimaan. Tämän työn tavoitteena olikin selvittää lajittumistapahtumaa uuden kuvantamistekniikan avulla. Työn kirjallisuusosassa esiteltiin lyhyesti painelajitin ja sen toiminta. Myös painelajittelun perusteoriat käytiin lyhyesti läpi. Teoriaosan pääpaino oli lajittumistapahtumassa ja siihen vaikuttavissa tekijöissä. Lisäksi teoriaosassa esiteltiin teollisen painelajittelun nykytilannetta, työtä varten tehdyn esiselvityksen pohjalta. Lajitinsimulaattorikoeajoissa selvitettiin kuitujen ja roskapartikkelien käyttäyty-mistä painelajittimessa kuvantamisen avulla. Kuvauksissa keskityttiin rakosihdin raon tapahtumiin, sekä sihtipinnan tapahtumiin. Kuvamateriaalista laskettiin kuitujen ja roskien liikenopeuksia lankasihtiprofiilin raossa, sekä sihdin pinnalla. Lisäksi tutkittiin kehänopeuden, tuotannon ja sakeuden vaikutusta liike-nopeuksiin. Kuvamateriaalista pyrittiin myös havainnoimaan mahdollista kuitujen takaisinvirtausta. Kuvantamisella saatiin uutta tietoa kuitujen ja roskapartikkelien liikkeestä painelajittimessa. Tuloksista kävi muun muassa ilmi, että roottorin elementin pienimmän välyksen kohdalla akseptoituu huomattava määrä massaa. Tämä selittyy sillä, että pienimmän välyksen kohta tuottaa huomattavan positiivisen painepulssin. Kuitujen ja roskapartikkelien nopeudet raossa noudattelivat muutenkin hyvin selkeästi elementin tuottamaa painepulssia. Lisäksi kuvamateriaalista havaittiin, että sihdin raon suulle kertyy profiilin korkuinen kuituflokki. Koko sihdin peittävää kuitumattoa ei havaittu.

Equipamento de baixo custo para extração em fase sólida em amostras aquosas de grande volume utilizando pressão positiva de N

Extraction/concentration is a crucial step for the analysis of organic compounds at trace level concentrations and dispersed in complex matrices. Solid-phase extraction (SPE) is one of the techniques used for this purpose. In this work, a low cost apparatus for SPE was developed that uses nitrogen under positive pressure and ensures the maintenance of the sample flow, while also allows the simultaneous extraction of different samples without cross-contamination and sample contact with plastic materials. For the system set up, easily accessible materials were used such as hypodermic needles, stainless steel tubes, rubber stoppers, and 3-way valves from serum delivery apparatus.

Études spectroscopiques expérimentales et théoriques de complexes de métaux de transition

Cette thèse présente une série d'études qui visent la compréhension de la structure électronique de complexes de métaux de transition en employant diverses méthodes de spectroscopie. L'information sur la structure électronique aide à comprendre et développer des nouveaux matériaux, des nouvelles voies de synthèses, ainsi que des nouveaux modèles théoriques. Habituellement, afin d'explorer la structure électronique d'un système qui comporte en son centre un métal de transition, l'information fournie par les spectres d'un seul composé n'est pas suffisante. On étudie une série de composés similaires, qui ont le même métal de transition à un degré d'oxydation donné, ainsi que des ligands qui forment des liaisons de différentes forces et caractéristiques avec le métal. Cependant, ces changements, bien qu'on les désire de faible impact, créent une grande perturbation de la structure électronique visée par les études. Afin d'étudier en profondeur une seule structure électronique, nous employons une stratégie d'analyse moins perturbante. Nous appliquons une pression hydrostatique sur les complexes de métaux de transition. Cette pression perturbe le système suffisamment pour nous livrer davantage d'informations sur la structure électronique, sans la « dénaturer ». Afin d'étudier précisément ces systèmes perturbés, la technique d'application de pression est conjuguée, dans la littérature, aux diverses techniques de spectroscopie d'absorption UV-visible, de luminescence, ainsi que de diffusion Raman. Pour extraire un maximum d'informations de ces expériences, on emploie des techniques de calculs de structure électronique ainsi que de dynamique des noyaux. Dans cette thèse, on tente de mettre en lumière la structure électronique de composés de molybdène(IV), de platine(II) et palladium(II) à l'aide de la technique de pression couplée aux spectroscopies de luminescence et de diffusion Raman. Dans le chapitre 3, on observe un déplacement de la bande de luminescence de +12 cm-1/kbar entre la pression ambiante et 25 kbar pour le complexe trans-[MoOCl(CN-t-Bu)4]BPh4, dont le centre métallique molybdène(IV)est de configuration électronique 4d2. Il s'agit de la première variation positive observée pour un complexe de type métal-oxo. À des pressions plus élevées, la tendance s'inverse. Le maximum d'énergie de la bande de luminescence se déplace de -8 cm-1/kbar. Ce changement de variation présage d'une compétition interne entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. À l'aide de calculs basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, on propose un mécanisme pour expliquer ce phénomène. Au cours du chapitre 4, on étudie des complexes de palladium(II) et de platine(II) qui ont les mêmes ligands. Un de ces ligands est le 1,4,7-trithiacyclononane (ttcn). On constate qu'à basse pression le ligand est bidentate. Par contre, lorsque la pression augmente, on constate, par exemple à l'aide du complexe [Pt(ttcn)Cl2], qu'une interaction anti-liante supplémentaire se produit entre le ligand ttcn et le métal, ce qui change la nature de l'orbitale HOMO. On observe un déplacement de la bande de luminescence de -19 cm-1/kbar. Tel que pour le complexe de molybdène(IV), le déplacement de la bande de luminescence dépend de la compétition entre les ligands situés sur les différents axes de l'octaèdre. L'interaction liante entre l'ion platine(II) et l'atome de soufre axial est l'effet le plus plausible qui peut induire un déplacement de la bande de luminescence vers les basses énergies. Ceci nous indique que cette interaction domine. Par contre, pour ce qui est du complexe palladium(II), la compétition est remportée par d'autres effets, car le déplacement de la bande de luminescence est de +6 cm-1/kbar. Encore une fois, des calculs, basés sur la théorie de la fonctionnelle de la densité, aident à explorer les causes de ces observations en suggérant des explications corroborées simultanément par les diverses expériences de spectroscopie. Lors du chapitre 5, une étude plus exacte de la structure électronique ainsi que de la dynamique des noyaux de complexes de métaux de transition est présentée. En effet, les complexes de palladium(II) et de platine(II), de type [M(X)4]2-, ont une structure simple, très symétrique. Le premier état excité de ces molécules subit la distorsion Jahn-Teller. On veut établir un protocole de travail pour les expérimentateurs afin d'analyser des spectres de molécules pour lesquelles l'approximation de Born-Oppenheimer n'est pas valide. On utilise la théorie de la fonctionnelle de la densité dépendante du temps ainsi que le modèle de Heidelberg afin de décrire des effets non adiabatique. On tente d'établir l'influence des effets non adiabatiques sur les spectres de ce type de complexe.

The autotelic experience : a design approach to user experience

Si les principes d’utilisabilité guident la conception de solutions de design interactif pour s’assurer que celles-ci soient « utilisables », quels principes guident la conception d’objets interactifs pour s’assurer que l’expérience subjective de l’usager (UX) soit adéquate et mémorable? Que manque-t-il au cadre de l‘UX pour expliquer, comprendre, et anticiper en tant que designer une expérience mémorable (‘an experience’; Dewey, 1934)? La question centrale est issue d’une double problématique : (1) le cadre théorique de l’UX est incomplet, et (2) les processus et capacités des designers ne sont pas considérés et utilisés à leur pleine capacité en conception UX. Pour répondre à cette question, nous proposons de compléter les modèles de l’UX avec la notion d’expérience autotélique qui appartient principalement à deux cadres théoriques ayant bien cerné l’expérience subjective, soit l’expérience optimale (ou Flow) de Csikszentmihalyi (1988) et l’expérience esthétique selon Schaeffer (2001). L’autotélie est une dimension interne du Flow alors qu’elle couvre toute l’expérience esthétique. L’autotélie est une expérience d’éveil au moment même de l’interaction. Cette prise de conscience est accompagnée d’une imperceptible tension de vouloir faire durer ce moment pour faire durer le plaisir qu’il génère. Trois études exploratoires ont été faites, s’appuyant sur une analyse faite à partir d’un cadre théorique en trois parties : le Flow, les signes d’activité non verbale (les gestes physiques) et verbale (le discours) ont été évalués pour voir comment ceux-ci s’associent. Nos résultats tendent à prouver que les processus spatiaux jouent un rôle de premier plan dans l’expérience autotélique et par conséquent dans une UX optimale. De plus, ils suggèrent que les expériences pragmatique et autotélique sont ancrées dans un seul et même contenu, et que leur différence tient au type d’attention que le participant porte sur l’interaction, l’attention ordinaire ou de type autotélique. Ces résultats nous ont menés à proposer un modèle pour la conception UX. L’élément nouveau, resté jusqu’alors inaperçu, consiste à s’assurer que l’interface (au sens large) appelle une attitude réceptive à l’inattendu, pour qu’une information puisse déclencher les processus spatiaux, offrant une opportunité de passer de l’attention ordinaire à l’attention autotélique. Le nouveau modèle ouvre la porte à une meilleure valorisation des habiletés et processus du designer au sein de l’équipe multidisciplinaire en conception UX.

Modelling oil absorption during post-frying cooling - I: model development

Several studies have highlighted the importance of the cooling period in oil absorption in deep-fat fried products. Specifically, it has been established that the largest proportion of oil which ends up into the food, is sucked into the porous crust region after the fried product is removed from the oil bath, stressing the importance of this time interval. The main objective of this paper was to develop a predictive mechanistic model that can be used to understand the principles behind post-frying cooling oil absorption kinetics, which can also help identifying the key parameters that affect the final oil intake by the fried product. The model was developed for two different geometries, an infinite slab and an infinite cylinder, and was divided into two main sub-models, one describing the immersion frying period itself and the other describing the post-frying cooling period. The immersion frying period was described by a transient moving-front model that considered the movement of the crust/core interface, whereas post-frying cooling oil absorption was considered to be a pressure driven flow mediated by capillary forces. A key element in the model was the hypothesis that oil suction would only begin once a positive pressure driving force had developed. The mechanistic model was based on measurable physical and thermal properties, and process parameters with no need of empirical data fitting, and can be used to study oil absorption in any deep-fat fried product that satisfies the assumptions made.

Modelling oil absorption during post-frying cooling - II: solution of the mathematical model, model testing and simulations

The mathematical models that describe the immersion-frying period and the post-frying cooling period of an infinite slab or an infinite cylinder were solved and tested. Results were successfully compared with those found in the literature or obtained experimentally, and were discussed in terms of the hypotheses and simplifications made. The models were used as the basis of a sensitivity analysis. Simulations showed that a decrease in slab thickness and core heat capacity resulted in faster crust development. On the other hand, an increase in oil temperature and boiling heat transfer coefficient between the oil and the surface of the food accelerated crust formation. The model for oil absorption during cooling was analysed using the tested post-frying cooling equation to determine the moment in which a positive pressure driving force, allowing oil suction within the pore, originated. It was found that as crust layer thickness, pore radius and ambient temperature decreased so did the time needed to start the absorption. On the other hand, as the effective convective heat transfer coefficient between the air and the surface of the slab increased the required cooling time decreased. In addition, it was found that the time needed to allow oil absorption during cooling was extremely sensitive to pore radius, indicating the importance of an accurate pore size determination in future studies.

Avaliação dos efeitos agudos de diferentes niveis de PEP sobre o padrão respiratório e volumes operacionais de pacientes com Parkinson

Objetivo: Determinar os efeitos agudos de diferentes intensidades de pressão expiratória positiva sobre o padrão respiratório e volumes operacionais de pacientes com doença de Parkinson. Métodos: Foram eleitos para o estudo 23 pacientes em estágios II ou III da doença, estando na condição ON , sendo 8 excluídos, e 15 controles saudáveis. Os indivíduos foram submetidos a uma avaliação inicial, constando de dados gerais, avaliação antropométrica, função pulmonar e força muscular respiratória. Após esta etapa inicial, realizou-se a avaliação dos volumes pulmonares com pletismografia optoeletrônica associado a utilização de pressão expiratória positiva (PEP) em três intensidades de pressão positiva, 10 cmH2O, 15 cmH2O e 20 cmH2O em ordem aleatória. Resultados: O grupo Parkinson apresentou valores espirométricos e de força muscular respiratória significativamente menores que o grupo controle (p<0.01). Houve diferença nos valores de volume corrente (Vt) do grupo Parkinson em relação ao grupo controle na respiração tranqüila (p<0.001) e aumento no Vt do grupo Parkinson com uso das três intensidades de PEP (p<0.001), sem diferenças estatisticamente significativas entre as intensidades e com diferença na distribuição compartimental do Vt entre os grupos (p<0.001). O fluxo inspiratório médio e o volume minuto do grupo Parkinson foram menores em relação ao grupo controle na respiração tranqüila (p<0.001) e aumentaram com o uso das três intensidades de PEP (p<0.001), sem diferenças estatisticamente significativas entre as intensidades. Houve diferença na variação dos volumes operacionais entre os grupos em todas as intensidades de PEP (p < 0.001). O volume pulmonar expiratório final não aumentou no grupo Parkinson com uso de PEP. O volume pulmonar inspiratório final aumentou no grupo Parkinson em todas intensidades de PEP (p < 0.001), não havendo diferenças entre as intensidades. Conclusão: Os pacientes com doença de Parkinson apresentam alterações em diferentes componentes do padrão respiratório e a terapia com PEP determina modificações clinicamente importantes nos volumes pulmonares, considerando a intensidade de 10 cmH2O suficientes para este objetivo terapêutico

Correlação de diferentes períodos de jejum com níveis séricos de cortisol, glicemia plasmática, estado clínico e equilíbrio ácido-base em case submetidos à anestesia geral inalatória

This study correlated the solid preoperative fasting periods with plasma glycemia, serum cortisol, condition clinic and acid-base balance in dogs submitted to inhalation of general anaesthesia. Eight adults, animals were distributed into three groups in accordance with solid preoperative fasting: group 1 (12 hours), group 2 (18 hours) and group 3 (24 hours). Gastric emptying was observed and following this animals were submitted to the same anesthetic procedure. Heart and respiratory rate, rectal temperature, capillary refill time, percent hydration and noninvasive arterial pressure determined before and after Acepromazine and every 10 minutes during anaesthesia, included ETCO 2; values blood gas (pH, PaCO 2, PaO 2, HCO 3, TCO 2, SaO 2, BE), glycemic and serum cortisol were analyzed before MPA and each 30 minutes during anaesthesia. In recovery anaesthetic, glycemia and serum cortisol were repeated. During anaesthesia there were little cardiovascular and respiratory alteration not having interference of the preoperative fasting periods. Animals with 12 hours of the preoperative fasting showed a higher rise in glycemia levels than others groups in recovery anaesthetic. Serum cortisol wasn't influenced by fasting. Solid preoperative fasting independent of the duration describe a discreet respiratory alkalosis. All animals showed good clinical condition in all three groups. Solid preoperative fasting of the 18 hours is recommended to ensure a complete absence of the solid food contents in stomach.

Edema agudo pulmonar associado à obstrução das vias aéreas. Relato de caso

BAKGROUND AND OBJECTIVES: Negative pressure pulmonary edema has been defined as non-cardiogenic edema, with transudation of fluid to the interstitial space of the lungs due to an increase in negative intrathoracic pressure secondary to obstruction of the upper airways. This is the case of a healthy patient who underwent general anesthesia and developed acute pulmonary edema after extubation. CASE REPORT: A 23-year old female patient, physical status ASA II, underwent gynecologic videolaparoscopy under general anesthesia. The procedure lasted 3 hours without intercurrence. After extubation the patient developed laryngeal spasm and reduction in oxygen saturation. The patient improved after placement of an oral cannula and administration of oxygen under positive pressure with a face mask. Once the patient was stable she was transferred to the recovery room where, shortly after her arrival, she developed acute pulmonary edema with elimination of bloody serous secretion. Treatment consisted of elevation of the head, administration of oxygen via a face mask, furosemide and fluid restriction. Chest X-ray was compatible with acute pulmonary edema and normal cardiac area. Electrocardiogram (ECG), echocardiogram and cardiac enzymes were normal. The condition of the patient improved and she was discharged from the hospital the following day, asymptomatic. CONCLUSIONS: Acute pulmonary edema associated with obstruction of the upper airways can aggravate surgical procedures with low morbidity, affecting mainly young patients. Early treatment should be instituted because it has a fast evolution and, in most cases, resolves without lasting damages. © Sociedade Brasileira de Anestesiologia, 2008.

Comparação entre diferentes períodos de jejum em cães submetidos à anestesia geral inalatória: aspectos clínicos, bioquímicos e eletrolíticos

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq)

Efeito agudo de CPAP na funçao diastólica ventricular e na capacidade funcional de pacientes com insuficiência cardíaca

Pós-graduação em Fisiopatologia em Clínica Médica - FMB