Modeling of FiO2 delivered by self-inflating ventilation device

Abstract

During the COVID-19 pandemic, professionals in the medical field have been using bag resuscitators, also called bag valve masks, to provide respiratory support for patients for long periods. A relevant issue arising because of such use is the little information regarding the FiO2delivered by these devices, leading to toxic effects of O2and its waste. This paper presents a model that relates volume, respiratory frequency, and flow in an O2line with the FiO2delivered by bag resuscitators. The model was obtained based on a formal procedure and data from a 1500 ml Hsiner bag resuscitator collected in the literature, both presented in this paper. Then, we compared through Bland-Altman analysis the FiO2values estimated by our model with the ones from data considering different bag resuscitators to evaluate the amplitude of the errors it can generate. The average error for Hsiner and Laerdal bag resuscitators was less than 0.035 (or 3.5%) and less than 0.063 (or 6.3%) for Ambu devices. The maximum error found for Ambu bag resuscitators was high. The obtained model presented satisfactory errors, compatible with the uncertainty levels associated with FiO2measuring instruments and blenders, meaning the model can be used to estimate the delivered FiO2accurately. Additionally, the procedure presented in this paper can be used to obtain specific models for bag resuscitators of other companies, equipping professionals with tools that can accurately estimate FiO2.

Durante a pandemia de COVID-19, profissionais da área médica têm usado bolsas auto infláveis, também chamadas reanimadores manuais, para fornecer suporte respiratório aos pacientes por longos períodos. Uma questão relevante decorrente desse uso é a pouca informação sobre a FiO2 fornecida por esses dispositivos, levando a efeitos tóxicos do O2 e seus resíduos. Este artigo apresenta um modelo que relaciona volume, frequência respiratória e fluxo em uma linha de O2 com a FiO2 fornecida por ressuscitadores de bolsa. O modelo foi obtido com base em procedimento formal e dados de um reanimador com bolsa Hsiner de 1500 ml coletados na literatura, ambos apresentados neste trabalho. Em seguida, comparamos através da análise de Bland-Altman os valores de FiO2 estimados pelo nosso modelo com os dados de diferentes reanimadores de balão para avaliar a amplitude dos erros que ele pode gerar. O erro médio para ressuscitadores de bolsa Hsiner e Laerdal foi menor que 0,035 (ou 3,5%) e menor que 0,063 (ou 6,3%) para dispositivos Ambu. O erro máximo encontrado para ressuscitadores com bolsa Ambu foi alto. O modelo obtido apresentou erros satisfatórios, compatíveis com os níveis de incerteza associados aos instrumentos de medição de FiO2 e misturadores, o que significa que o modelo pode ser utilizado para estimar com precisão a FiO2 fornecida. Além disso, o procedimento apresentado neste artigo pode ser utilizado para obter modelos específicos para ressuscitadores com bolsa de outras empresas, equipando os profissionais com ferramentas que possam estimar com precisão a FiO2.