СТРУЙНЫЙ (ИНЖЕКЦИОННЫЙ) МЕТОД ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ

Одним из обязательных условий проведения традицион­ных методов ИВЛ является герметизация системы аппа­рат — верхние дыхательные пути больного. Это необходи­мо потому, что, согласно физическому закону, ламинарный поток газа всегда направлен в область с более низким давлением, и в условиях разгерметизации такой областью несомненно является окружающая атмосфера, а не легкие пациента. Правда, согласно закону Гагена — Пуазейля, объемный расход газа прямо пропорционален четвертой степени диаметра газопровода. Это в свою очередь позво­ляет допускать частичную разгерметизацию: например, проводить ИВЛ с нераздутой манжетой трахеальной труб­ки, полагая, что при избыточном общем газотоке утечка газа через узкую щель между внутренней стенкой трахеи и наружной стенкой трубки не приведет к уменьшению ле­гочной вентиляции.

Однако существуют такие ситуации, когда ИВЛ необхо­димо проводить в условиях тотальной разгерметизации ды­хательных путей. К таким ситуациям относятся, напри­мер, эндобронхиальные исследования и манипуляции через бронхоскоп при открытом проксимальном его конце, опе­рации на пересеченной и широко открыто? трахее, на глав­ных бронхах, гортани и др. В этих условиях «методом выбора» является струйный (инжекционный) метод ИВЛ, предложенный в 1967 г. Sanders и усовершенствованный благодаря работам Г.И. Лукомского, Л.А. Вайсберга и соавт. (1973, 1974), а также О.Д. Колюцкой и соавт. (1981).

Струйным принято называть такой метод, при котором линейная скорость потока газа при его поступлении непо­средственно в дыхательные пути больного или в какую-либо трубку (трахеальную трубку, трахеостомическую канюлю, бронхоскоп и др.), введенную в дыхательные пути, в десятки раз превышает линейную скорость ламинарного потока газа при обычных методах ИВЛ. При одном и том же объемном расходе газа линейная скорость газотока обратно пропорциональна площади сечения газопровода, т.е. квадрату его диаметра. Следовательно, для дости­жения высокой линейной скорости потока газ должен быть пропущен через газопровод с очень малым внутренним диаметром. Например, при ИВЛ с минутной вентиляцией 12 л/мин и отношением длительности вдоха и выдоха 1 : 2 линейная скорость движения газа в фазе вдоха в тра­хеальной трубке с внутренним диаметром 10 мм равна 7,7 м/с; при тех же параметрах вентиляции, но при пропу­скании газа через иглу для внутривенных вливаний с вну­тренним диаметром 1,5 мм линейная скорость возрастает до 340 м/с, становясь равной скорости звука в воздухе.

В 1738 г. Д. Берпулли сформулировал законы для по­тока газов и жидкостей через трубку неодинакового сече­ния. Он показал, что давление газа или жидкости меньше в том месте трубки, где линейная скорость потока больше. Уменьшение давления связано с временным превращени­ем потенциальной энергии (давления) в увеличенную ки­нетическую энергию потока. Чем выше скорость, тем боль­ше кинетическая энергия в узкой части трубы и тем меньше энергия давления в этой части. Основываясь на зако­нах Бернулли, в конце XVIII века Вентури установил, что если скорость потока газа или жидкости в трубе достаточ­но велика, то давление в пей падает ниже атмосферного и наружный воздух может всасываться в трубу через отвер­стие в ее стенке. Для вычисления величины кинетической энергии (Н) и соответственно потери давления в потоке воздуха Р. Макинтош и соавт. (1962) предложили следую­щее уравнение:

Н= 2,77.10^-3 х [Q(л/мин)/D²(см)] мм вод.ст.

Для приведенных выше параметров ИВЛ (объемный по­ток в фазе вдоха 36 л/мин, диаметр иглы 0,15 см) расчет­ное падение давления составляет около 7100 мм вод.ст. (71 кПа).

Фактический всасывающий эффект в результате влияния различных дополнительных факторов (сжатие газа, обра­зование теплоты из-за его трения и т.д.) может заметно отличаться от расчетного.

Итак, при струйном методе ИВЛ достаточно широкое от­верстие разгерметизации не является нежелательным ме­стом утечки газа; напротив, в фазе вдоха оно представля­ет собой впускное отверстие для засасывания дополнитель­ного объема воздуха и увеличения объема вентиляции, а в фазе выдоха обеспечивает свободный, без дополнительно­го сопротивления, выход газа в атмосферу. Эффект Вентури послужил основой создания инжектора, принципи­альная схема которого приведена на рис. 7. Расчет и кон­струирование инжектора с заданным коэффициентом инжекции достаточно сложны. Однако на практике для обе­спечения струйной ИВЛ нередко пользуются весьма про­стыми устройствами. Так, для ИВЛ при операциях на верхнем отделе гортани О.Д. Колюцкая, В.С. Молосговский, Е.С. Горобец и соавт. (1981) предложили использо­вать ларингоскоп, в котором рядом с осветительной лам­пой впаяна игла диаметром 1,5 — 2 мм, являющаяся соплом инжектора, диффузором которому служит собственно гортаноглотка.

7. Устройство инжектора (схема).

Другие близкие этому способы — чрескожное введение иглы-сопла в просвет трахеи либо введение в нее через голосовые связки или через прокол крикотиреоидной мем­браны тонкого газопроводящего катетера. Существуют и более сложные инжекционные устройства, например инжекционная насадка с кольцевым соплом переменного се­чения для дыхательного бронхоскопа, входящая в комп­лекс аппарата «Эол» отечественного производства.

Необходимо отметить, что в инжекторе конкретной кон­струкции конечный состав смеси зависит только от разме­ра — постоянного или регулируемого — впускного (всасы­вающего) канала и в определенной степени от противодав­ления в диффузоре инжектора, а не от объемного расхода «питающего» газа. Изменения расхода последнего опре­деляют величину суммарного газотока, т.е. величину объе­ма вентиляции.

Расчеты и практика показывают, что для достижения газовой струен на выходе из сопла линейной скорости со звуковой и сверхзвуковой величинами при условии обеспечения достаточного объемного газотока и адекватной лёгочной вентиляции постоянный градиент давления между входом в сопло и выходом из пего должен составлять не менее 2 — 3 кг/см² (200 — 300 кПа). Такое давление не в состоянии обеспечить генераторы вдоха обычных аппара­тов ИВЛ, чем и объясняется создание специальных аппа­ратов или устройств для струйной (инжекционной) ИВЛ.