Desenvolvimento de um Sistema de Oxigenação Artificial Tipo

Desenvolvimento de um Sistema de Oxigenação Artificial Tipo Membrana Capilar
Autor: José Francisco Biscegli
Tese de Doutorado, defendida em São Paulo, 1989
Instituição: Faculdade de Engenharia Mecânica – Universidade Estadual de Campinas
Orientador: Antonio Celso Fonseca de Arruda
Correspondência:
José Francisco Biscegli – Instituto Dante Pazzanese de Cardiologia – Av. Dr. Dante Pazzanese, 500
CEP: 04012-909 Ibirapuera – São Paulo, SP
Resumo
Este trabalho descreve o processo de desenvolvimento, teste e experimentação de um oxigenador de membrana de
fibra capilar.
Inicialmente é mostrada uma evolução do processo de oxigenação artificial em cirurgia cardiovascular, dando-se
especial atenção à oxigenação através da membrana, por ser um processo mais próximo do fisiológico e com
enormes vantagens sobre os processos atualmente usados que provocam grandes traumas nos elementos figurados
do sangue.
Em seguida, é analisada uma proposta de desenvolvimento de um oxigenador de membrana, onde são introduzidas
idéias inovadoras no processo de troca gasosa, como:
 Membrana microporosa de fios capilares arranjada e embobinada sobre um cilindro em forma cruzada.
 Aumento de eficiência da troca gasosa por membrana microporosa, com menor quantidade de fibras e menor
quantidade de sangue no sistema interno do oxigenador.
 Trocador de calor do oxigenador, funcionando como câmara cheia na fase venosa, que tem menos dependência
do fluxo de sangue quanto à sua eficiência na troca de calor.
Em paralelo às inovações do processo de troca gasosa por membrana, foram analisados processos
mecânicos e técnicos para a manipulação dos plásticos biocompatíveis disponíveis.
Após a análise de processos e técnicas, desenvolveu-se um oxigenador de membrana, usando fibra oca capilar de
polipropileno como elemento de troca gasosa.
O oxigenador idealizado e projetado é formado por três partes básicas: reservatório de sangue venoso, trocador de
calor e câmara de oxigenação.
Após a construção dos protótipos, uma série de avaliações e testes in vivo animal e posteriormente o uso clínico em
cirurgia cardiovascular são apresentados, para caracterizar a viabilidade das inovações originais propostas, fruto do
trabalho desta tese.
Development of a Artificial Oxygenation System with Capillary Membrane
Summary
This paper describes the trajectory of the development of a hollow fiber membrane oxygenator from the time it was
projected to the time of its clinical use, tests and trials performed within this period.
At first it is described the evolution of the methods utilized for artificial oxygenation in cardiovascular surgery.
Special attention was given to the oxygenation through membrane for being the method which most resembles the
physiologic one, offering enormous advantages over methods utilized at present which greatly traumatize the blood
components.
Following this, an analysis is made of a proposal for the development of a membrane oxygenator with innovations on the
gas exchanger chamber such as itemized below:
 Cross-winding bobbing of micro porous capillary fiber membrane.
 Gas exchange efficiency improved by the use of micro porous membrane with smaller quantity of fiber and
blood inside the oxygenator internal system.
 Oxygenator heat-exchanger working with a full chamber in the venous phase and, in regard to its efficiency, less
dependent on the blood flow.
Parallel to the innovations above, an analysis was made of the mechanical and technical procedures presently
available, for the handling of available biocompatible plastics.
Following this analysis, a membrane oxygenator was then developed. Made of polypropylene, utilizing capillary
hollow fiber as the element for gas exchange.
The resulting device consists of three basic parts:
 A venous blood reservoir.
 A heat exchanger chamber.
 An oxygenation chamber.
A series of tests “in vitro” and “in vivo” and results of clinical use in
cardiovascular surgery are also presented in order to characterize the
feasibility of the innovations proposed being this, the objective of this thesis.