Héliox: Utilidades en Pediatría

Durante el nuevo milenio han resurgido terapias para pacientes críticamente enfermos, que buscan optimizar y ampliar las intervenciones existentes para poder aplicarlas a niños cada vez con mayores y severos compromisos.

La búsqueda de nuevas estrategias de manejo ha permitido lograr mayores índices de supervivencia en niños que tradicionalmente fallecían o que quedaban con secuelas importantes por falta de intervenciones adecuadas para su condición patofisiológica de base.1,2,9

Mezcla de oxígeno y helio

La mezcla de oxígeno y helio, llamada Héliox por Barach y cols. en 1935, es una de esas “viejas nuevas” terapias que, luego de dejarse de utilizar, han resurgido con gran fuerza, logrando demostrar grandes beneficios en el grupo de pacientes pediátricos.1,10 Este autor demostró que el Héliox mejoraba el flujo aéreo en pacientes con afección inflamatoria y obstructiva de la vía aérea superior e inferior.

A pesar de estos excelentes beneficios su impacto en la comunidad médica fue pobre, descontinuándose rápidamente su uso, especialmente por la aparición de otras terapias como los broncodilatadores, así como la menor disponibilidad de Héliox durante la segunda guerra mundial.

Es importante recalcar que este gas no tiene propiedades terapéuticas intrínsecas perse, pero sí tiene otras características que le permiten ser un muy buen vehículo para que otras medicaciones actúen, como permitir estabilizar el paciente con intervenciones menos agresivas mientras el proceso de base se resuelve.3-5,50

A continuación revisamos los conceptos más recientes y las nuevas aplicaciones de este gas, partiendo de sus propiedades fisiológicas, sin olvidar las diferencias existentes tanto en la anatomía como en la fisiología respiratoria del niño al ser comparado con el adulto.

Diferencias Aplicadas entre la Vía Aérea del Niño y la del Adulto

Hay que partir de la base que los niños “no son adultos pequeños”. Las diferencias, en principio anatómicas, de la vía aérea del niño le confieren propiedades especiales que hacen que las intervenciones sean diferentes, como se discute a continuación (tabla 1).18

El niño tiene la vía aérea de menor calibre, lo que hace que niveles más pequeños de edema en la vía aérea sean responsables de obstrucciones más importantes. De la misma manera el tamaño de la lengua con respecto a la cavidad oral, al ser más grande, hace que fácilmente se obstruya la vía aérea al entrar en contacto el maxilar inferior con el tórax, especialmente en lactantes menores.

Otra diferencia importante es la ubicación de la laringe en posición más cefálica, así como la epiglotis más grande, ello hace que al tratar de realizar una laringoscopia directa sea mucho más fácil visualizar completamente la vía aérea usando hojas rectas en el laringoscopio en menores de cuatro años.

Igualmente, el hecho de que la vía aérea del adulto sea cilíndrica y la del niño cónica hace que en este último no se requiera neumotaponador en el tubo orotraqueal, en menores de ocho años, por el sello fisiológico que ejerce el cartílago cricoides (sitio más estrecho de la vía aérea del niño).6-7 (Ver: Esclerosis Tuberosa en Gemelos Monocigotos)

Otra característica adicional es la menor cantidad de canales de ventilación colateral, lo que predispone a atelectasias.

Una caja torácica inestable limita la generación de volúmenes corrientes adecuados, como sucede en lactantes y niños con importante desnutrición, así como una mayor predisposición de los músculos respiratorios a la fatiga muscular.9

Estas diferencias, tanto anatómicas como funcionales, son importantes al momento de intervenir pacientes críticos que están en falla respiratoria posible y evolucionan a falla probable con posterior instauración de la insuficiencia respiratoria, para poderse adelantar a estos eventos y lograr tener el equipo, personal y medicaciones adecuadas.

Tabla 1. Diferencias de la vía aérea en el niño comparado con el adulto.

Propiedades Físicas del Héliox

La mezcla de oxígeno y helio se considera como un gas noble, inerte, no inflamable, inodoro e incoloro, que posee el menor peso específico de todos los gases, a excepción del hidrógeno, altamente inflamable. Su bajo peso específico le confiere una densidad muy baja.11,18

El aire que respira todo ser humano está constituido cerca de 70% por nitrógeno, 20,9% por oxígeno y una muy pequeña proporción por otros gases.

Si reemplazamos el nitrógeno del aire inspirado por helio, que es cerca de siete veces menos denso, se obtiene una mezcla gaseosa denominada Héliox (78/22) cuya densidad se vuelve tres veces menor que la del aire: “esta propiedad física es la determinante de sus principales utilidades terapéuticas”.12,18,30

Propiedades Fisiológicas

a) Disminución del trabajo respiratorio

La dinámica de gases en la vía aérea del niño está condicionada por varios factores que han sido agrupados en leyes y/o fórmulas.9,44

El flujo de aire en las vías aéreas es una combinación de flujos laminares y turbulentos. Que el flujo de un gas sea laminar o turbulento estará determinado por el número de Reynolds, valor que depende de la velocidad del flujo, el diámetro de la vía aérea y el cociente entre la densidad del gas y su viscosidad.

Cuando el flujo de un gas es turbulento, la resistencia a dicho flujo está aumentada y el gradiente de presión necesario para mantenerlo es directamente proporcional a la densidad del gas, o sea que se necesitarán gases que a mayor turbulencia proporcionen mayor densidad; sin embargo, si el flujo es laminar, la resistencia ofrecida por la vía aérea es menor y el gradiente de presión ya no depende de la densidad del gas, sino que es simplemente proporcional al flujo.

Traducido en términos de trabajo respiratorio, en situación de flujo turbulento el administrar un gas de muy baja densidad hace que se pierda esta turbulencia disminuyendo la resistencia de la vía aérea volviendo el flujo en la vía aérea laminar.9,13,44

Esto sucede al administrar Héliox.

Logramos que para mayores tasas de flujo del gas (habitualmente oxígeno suplementario) se conserve el flujo laminar (al disminuir el número de Reynolds), favorecemos el paso de flujo turbulento a laminar y logramos que la presión requerida para mantener el flujo sea menor, inclusive en condiciones de turbulencia.

De este modo, respirando Héliox disminuye la resistencia de la vía aérea y por consiguiente el trabajo respiratorio a realizar por el paciente.

Así, de forma concreta, se ha comprobado que en adultos sanos la respiración de Héliox reduce la resistencia de la vía aérea hasta en un 40% y aumenta el flujo espiratorio máximo hasta un 50%.12,15

b) Mejoría del intercambio gaseoso

En las vías de conducción pequeñas (v. gr. bronquíolos respiratorios), donde la eliminación de CO2 está facilitada por la difusión, el CO2 difunde cuatro a cinco veces más rápido en Héliox que en aire; de este modo, para una presión parcial de CO2 dada, la cantidad de CO2 eliminada por unidad de tiempo es mucho mayor en Héliox que en aire.

Esto es debido a que el helio tiene un coeficiente de difusión binaria muy alto gracias a su bajísimo peso molecular, lo que origina que la adición de helio a una mezcla gaseosa incremente notablemente su difusión.

A este efecto difusor del Héliox hay que añadir también la menor producción de CO2 propiciada por disminución del trabajo respiratorio. De esta manera mejora de forma importante la ventilación alveolar.9,18,48

Pero también se han demostrado efectos sobre la oxigenación. Estas propiedades no son intrínsecas al Héliox sino consecuencia de sus propiedades físicas.

Al mejorar la difusión de gases en la vía aérea disminuye el shunt intrapulmonar, se logra una mejor relación ventilación/perfusión y además mejora la compliance dinámica, que sumada a la disminución de la resistencia de la vía aérea (por lograr flujos laminares) hace que se optimicen de mejor manera las constantes de tiempo de la vía aérea/pleura.9,18,28

Aplicaciones Terapéuticas

Como se ha descrito, las principales aplicaciones del Héliox en pediatría están relacionadas con patologías que afecten y produzcan obstrucción de la vía aérea, tanto alta como baja (tabla 2).

a) Obstrucción de vía aérea superior

Tradicionalmente el Héliox ha sido utilizado en procesos que cursen con aumento de la resistencia al flujo en el tracto respiratorio superior.

Los trabajos realizados han demostrado eficacia en pacientes con crup viral, crup post-extubación y lesión de cuerdas vocales, en casos severos que no responden a la terapia convencional o como coadyuvante de la misma.17,19,20 Su eficacia en estas entidades radica en que en las vías respiratorias de mayor calibre, ya en situación basal, el flujo es turbulento y por tanto dependiente de la densidad.

Cuando se produce una obstrucción a este nivel, la resistencia al flujo de aire se hace todavía mayor y los flujos más turbulentos, lo que incrementa de forma considerable el trabajo respiratorio.

La menor densidad del Héliox servirá para atenuar en gran medida estos fenómenos, más aún si tenemos en cuenta la dinámica de la porción extratorácica de la tráquea flexible del niño, que se estrecha durante la inspiración incluso en condiciones normales.17,19-24

b) Obstrucción de vía aérea inferior

En pediatría existen varias aplicaciones del Héliox en patología que afecte la vía aérea distal. La mayoría de los estudios se han realizado en pacientes con asma bronquial, en fase de agudización moderada a severa.

Rodrigo G. y cols.26 en su meta-análisis incluyen cinco trabajos realizados en adultos y uno en pediatría (en total 369 pacientes) considerados de alta calidad para ser incluidos luego de una búsqueda exhaustiva en más de veinte años en la literatura mundial. Estos autores llegan a la conclusión que con la evidencia actual el Héliox no ha demostrado mejorar la función pulmonar con respecto al placebo en ninguna mezcla.

Sin embargo, se aclara que los estudios son muy pocos y, aunque seleccionados, no son de alto valor epidemiológico para afirmar con plena seguridad que no es una buena alternativa para el manejo de estos pacientes.
Por el contrario, los estudios realizados por el Dr. Federico Martinón en el Hospital Santiago de Compostela en España,28,45 han demostrado que el Héliox ha sido efectivo como manejo no convencional de las crisis asmáticas moderadas a severas, porque disminuye la resistencia de la vía aérea y permite aumentar el flujo espiratorio, reduce el atrapamiento de aire y mejora la distensibilidad dinámica.

De este modo se mejora la ventilación, se disminuye el trabajo respiratorio y se disminuye significativamente la fatiga muscular que potencialmente lo llevaría a falla respiratoria.4-6

Tabla 2. Principales indicaciones de la terapia con Héliox en el manejo
de procesos obstructivos de la vía aérea superior.

* Indicaciones relativas, Modificado de Ruza, Manual de Cuidados Intensivos, 3a ed., 2001.

En los niños asmáticos las resistencias de las vías aéreas están más influenciadas por la obstrucción en vías de mayor calibre que en los adultos, por lo que es mucho más probable una respuesta positiva al Héliox.9-12

Se ha constatado su efecto benéfico en niños con estatus asmático, reflejado fundamentalmente en la caída significativa del pulso paradójico, pero también en la mejoría del índice de disnea y el pico flujo espiratorio.14

Sin embargo, la experiencia clínica acumulada en niños asmáticos es todavía limitada y son necesarios más estudios para valorar con exactitud el papel del Héliox en las crisis asmáticas agudas, comparar la eficacia clínica de las distintas mezclas de helio y oxígeno (60/40, 70/30, 80/20), y establecer escalas clínicas modificadas que valoren concretamente el componente obstructivo, sobre todo el dependiente de vías aéreas mayores, con el objeto de predecir qué pacientes se beneficiarán más de la aplicación de este gas.

Otra potencial utilidad de esta terapia de sostén es en niños con bronquiolitis.

Los trabajos han demostrado que puede mejorar la resistencia de la vía aérea inferior convirtiendo flujos turbulentos en laminares, reduciendo así el trabajo respiratorio, lo que se traduce en mejoría progresiva de los índices clínicos y, por ende, disminuye la posibilidad de falla respiratoria.27-29

Estos efectos se han demostrado especialmente en pacientes con mayor obstrucción de la vía aérea, logrando mejores resultados en los niños críticos luego de 30 minutos de su aplicación, de acuerdo con lo encontrado por Piva y cols.22 Recientemente, Martinón y cols. encontraron grandes efectos sobre la mecánica respiratoria en pacientes con bronquiolitis, lo que se traducía en una significativa mejoría del puntaje clínico de Westley modificado.46

Hay otras entidades en donde el Héliox ha demostrado ser potencialmente efectivo.

En adultos con Epoc, cuando se administra mediante mascarilla con presión de soporte o Sipap, ha sido efectivo en reducir la disnea y mejorar la eliminación de gas carbónico disminuyendo la necesidad de intubación.32

Igualmente se ha demostrado en modelos experimentales que puede ser útil para reducir el neumotórax inducido artificialmente, muy probablemente por un mecanismo de denitrogenación.36,44 Se ha utilizado también en la inducción anestésica con sevoflurano, porque aumenta el intercambio gaseoso y la ventilación minuto, y además acelera la inducción al mejorar la llegada del anestésico.24-25

Modos de Aplicación

La administración de Héliox en la práctica clínica no es complicada, sin embargo, debemos tener en cuenta algunos aspectos técnicos para que alcancemos los objetivos terapéuticos propuestos.

a) Forma no invasiva

Puede ser suministrado a cualquier paciente mediante sistemas de administración de oxígeno, ya sea de alto o bajo flujo. Es importante tener presente que para que sea efectivo debe administrarse en concentraciones de 60 a 80% de helio, porque menores concentraciones son insuficientes y mayores no aportarían suficiente mezcla de oxígeno.

En el mercado las mezclas disponibles habitualmente dan este rango (relación helio/oxígeno: 60/40; 70/30: 80/20) con costos 8 a 9 veces mayores a la mezcla de oxígeno convencional.18

Lo ideal sería utilizar un regulador de flujo (flujómetro) específico para el Héliox para evitar su subutilización, sin embargo, pueden utilizarse reguladores de flujo convencionales para oxígeno teniendo en cuenta que el verdadero flujo entregado al paciente será el producto de multiplicar el flujo señalado en el regulador por el correspondiente factor de conversión de la siguiente manera:47

• Héliox 80/20: Flujo x Factor Conversión (2,1)
• Héliox 70/30: Flujo x FC (1,7)
• Héliox 60/40: Flujo x FC (1,4)

Se debe utilizar con flujos de 8 a 15 l/min.

Cuando se administra en pacientes no intubados lo ideal sería utilizar una mascarilla de no reinhalación:

Siendo fundamental impedir a toda costa la entrada de aire ambiente para evitar la “dilución” del gas, con la pérdida subsecuente de sus propiedades.47

También se puede administrar por cánula nasal, especialmente en los lactantes, asegurándose que quede ajustada para evitar pérdidas. En caso de necesitar oxígeno suplementario puede administrarse con mascarilla o cámara de Hood.

La administración mediante esta última es subóptima, puesto que la mezcla con aire es mayor, y mientras el helio se va a la parte alta, el nitrógeno, más pesado, se deposita en la parte baja, justo donde está la vía aérea del paciente.18

Su utilización como fuente de nebulización no representa ningún problema adicional ni requiere ningún equipo específico.

Aplicaremos un flujo adecuado, por lo general un 20-25% mayor que el que utilizaríamos con aire u oxígeno, y debemos tener en consideración únicamente que el tiempo de nebulización será más prolongado, comparado con un flujo similar de aire u oxígeno puro.

No existe ninguna incompatibilidad descrita entre el Héliox y cualquier medicación nebulizable de uso habitual en una unidad de cuidados intensivos pediátricos.29,39,50

b) Formas invasivas

El uso en pacientes con ventilación mecánica requiere sumo cuidado. Habitualmente se utiliza en el ventilador el sitio de entrada de aire a alta presión para colocar el Héliox. Sin embargo, las propiedades físicas de este gas, fundamentalmente su menor densidad, pueden interferir con diversas funciones claves del ventilador, esencialmente los volúmenes registrados, la FiO2, la sensibilidad, la medida del flujo y la compensación automática de fugas con que cuentan algunos modelos.35,41

La importancia de dichas variaciones dependerá del modelo de ventilador utilizado y, de manera concreta, del tipo de válvula y pneumotacómetro que utilice y su mayor o menor sensibilidad a las diferentes propiedades de la mezcla gaseosa.

Recientemente el Dr. Mark Rogers y cols. publicaron su experiencia en el manejo de pacientes intubados por asma severa a quienes se les aplicó Héliox en estrategias de ventilación mecánica convencional.45

Utilizando un ventilador Servo 900c y administrando el Héliox por la válvula de entrada de aire con flujos de 5-8 l/min, encontraron que existía una reducción significativa en los requerimientos de oxígeno, optimización del estado ácido/basico y disminución dramática del nivel de PCO2 así como la presión inspiratoria máxima.

Berkenbosh y cols.49 compararon el comportamiento clínico y gasimétrico de pacientes a quienes se les administró Héliox en concentración 80/20, utilizando cuatro modelos de ventiladores empleados más frecuentemente en pediatría (Bird Vip, Bird Vip Gold, Servo 300, Servo 900C).

Estos autores encontraron que la adición de Héliox tenía un efecto significativo sobre la FiO2 entregada al paciente y sobre el volumen tidal cuando se utilizaban modos controlados por volumen y presión. Sin embargo, estos resultados están supeditados al tipo de ventilador y el modo ventilatorio utilizados, siendo el servo 900c el ventilador en que se observó menos variabilidad.

La manera más segura de ventilar mecánicamente a un paciente con Héliox:

Será utilizando un modo ventilatorio controlado por presión, empleando la presión media como guía; de este modo, el uso de Héliox puede disminuir el tiempo necesario para alcanzar la presión pico, pero no alterará el volumen entregado por el aparato.48

Cuando se utiliza un modo controlado por volumen debe tenerse mucho cuidado porque las alteraciones en el funcionamiento del ventilador pueden ser mayores.

Generalmente el volumen tidal entregado por el ventilador será mayor al volumen tidal prefijado, lo que puede favorecer la aparición de baro-volutrauma. Teniendo en cuenta que a menor FiO2 programada mayor diferencia entre estos volúmenes.37,43,45 (tabla 3)

Efectos Secundarios

La utilización de la mezcla oxígeno-helio es bastante segura. Se ha descrito hipoxemia profunda por ser insuficiente la mezcla de oxígeno que se administra, fenómeno que fácilmente se puede corregir. Igualmente, al tener una alta conductividad térmica (cerca de seis veces la del aire) puede inducir hipotermia, si la administración del gas es prolongada y se administra a temperaturas inferiores a 36oC.18,38,48,50

Cuando se utiliza en ventilación mecánica se han descrito casos de neumotórax secundario, muy probablemente debido a aumento excesivo de presiones o volúmenes prefijados.48 Es por esto que debe, inmediatamente se coloca, monitorizarse la presión plateau y media de vía aérea para realizar los ajustes necesarios para evitar esta complicación.

Como se ha descrito, el Héliox se ha convertido en un excelente coadyuvante de diferentes patologías respiratorias, aunque aún se necesitan más investigaciones en pediatría que permitan conocer completamente sus efectos fisiológicos en los diferentes grupos etáreos, así como todas sus propiedades y utilidades terapéuticas.

Sin embargo, una de las principales líneas de investigación en la que se están concentrando los expertos es en sus excelentes propiedades como vehículo para nebulizar, lo que lo convierte en un potencial muy prometedor para el futuro en el manejo de pacientes con obstrucción de la vía aérea.

Tabla 3. Ventilación mecánica con Héliox (80%He:20%O2) en modo controlado por volumen.
Factores de corrección para FiO2 y volumen tidal para los aparatos de
ventilación mecánica más comúnmente utilizados.

Para una FiO2prog concreta, el volumen tidal real, se obtendrá de multiplicar el volumen tidal programado por el correspondiente FCVt.
Cuando en la FiO2real aparece el símbolo “=”, significa que su valor se corresponde con la FiO2prog.
& Con el Evita 4, FCVt sólo válido para volúmenes tidal < 500 ml; para volúmenes mayores, correlación no lineal.
FiO2prog = FiO2 programada en el ventilador.
FiO2real = FiO2 realmente entregada por el ventilador para esa FiO2prog.
FCVt = factor de corrección del volumen tidal para una FiO2prog determinada.
Modificado de: Héliox: teoría y práctica pediátricas, F. Martinón Torres. En: Ruza F. Manual de Cuidados Intensivos Pediátricos, 3ª Ed.

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Autor – Héliox: Utilidades en Pediatría