АВТОМАТИЗАЦИЯ АППАРАТОВ ИВЛ БЕЗ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ИНФОРМАЦИИ

В предыдущих главах подчеркивалось, что, с одной стороны, аппараты ИВЛ работают в условиях значитель­ных изменений нагрузки, вызванных как широким разбросом характеристик пациента (растяжимость легких, сопротивление дыхательных путей, степень герметичности присоединения к аппарату), так и их изменением в про­цессе применения ИВЛ у одного пациента. С другой сто­роны, уже было показано, что стабильность поддержания в этих условиях установленного режима вентиляции явля­ется важным потребительским качеством аппарата ИВЛ. Недостаточная стабильность приводит к необходимости постоянного контроля за взаимодействием системы аппа­рат — пациент, частей коррекции установленных парамет­ров ИВЛ по клиническим показателям или показателям многочисленных контрольно-измерительных приборов и т.п. Другими словами, анестезиолог или реаниматолог значи­тельное время тратит на аппаратуру, а не на слежение за пациентом. Наилучшим решением этой задачи было бы автоматическое поддержание заданного газового состава крови. Однако, как уже указывалось выше, создание таких аппаратов ИВЛ чрезвычайно сложно. В связи с этим на­ходят все большее применение «местные» системы автома­тического управления, главное назначение которых — ком­пенсация упомянутых выше и других дестабилизирующих факторов. Технические решения, стабилизирующие режим работы аппарата ИВЛ, достаточно многообразны. Напри­мер, в отечественных аппаратах «Фаза», «Вдох» и «Спирон» в канале регулирования минутной вентиляции ис­пользуется стабилизатор перепада давления на регули­рующем дросселе, что позволяет получить заданную вели­чину вентиляции (на выходе аппарата) при колебаниях нагрузки или производительности генератора вдоха. Дру­гой пример использования пневматических автоматических устройств — стабилизаторы давления питания, получившие широкое распространение в аппаратах ИВЛ с пневмоприводом.

Успехи электронной, в том числе микропроцессорной, техники расширили возможности автоматических систем, стабилизирующих режим работы. Здесь можно отметить применение в аппарате «Пневмотрон-80» переключение на выдох после подачи в линии вдоха заданного объема газа, поддержание заданной минутной вентиляции при сочета­нии самостоятельной и искусственной вентиляции в аппа­рате «Энгстрем-Эрика», а также стабилизацию заданной величины минутной вентиляции с помощью измерения ее действительного значения в линии выдоха [Гальпе­рин Ю.С., Кантор П.С., 1983]. Электронная элементная база позволяет также применять системы автоматического регулирования и для контроля других характеристик аппаратов ИВЛ. Так, в аппарате «Сервовептилятор-900» обеспечивается управление формой кривой вдувания газа, а также величиной максимальной скорости выдыхаемого газа. О необходимости таких систем можно спорить, одна­ко несомненно, что такого рода аппараты представляют особый класс аппаратуры ИВЛ, важнейшей особенностью которых является слияние собственно аппаратов с раз­личными измерительными средствами, наличие других блоков, характерных для замкнутых систем автоматиче­ского регулирования — задающе-сравнивающего устройст­ва, регулятора, исполнительного механизма и обратной связи.

К автоматическим устройствам другого плана можно от­нести, например, устройства, обеспечивающие переключе­ние аппарата с вспомогательной на управляемую вентиля­цию в случае прекращения дыхательных усилий пациента, автоматический переход на вспомогательную вентиляцию с управляемой вследствие появления дыхательных уси­лий и т.п. Здесь же, пожалуй, следует упомянуть и мно­гообразные средства сигнализации тех или иных аварий­ных ситуаций в системе аппарат — пациент.

Качественное изменение автоматизации аппаратов свя­зано с внедрением в них микропроцессорных систем управ­ления. Основным преимуществом аппаратов этого класса является их функциональная гибкость. Еще одной важной функцией является совмещение внутренних систем управ­ления аппаратом с осуществлением слежения за состоя­нием пациента, сигнализацией опасных ситуаций или от­клоняющихся от установленных врачом граничных условий ИВЛ, представление этой информации в алфавитно-цифровой и графической форме, запоминание с возможно­стью последующего воспроизведения на дисплее инфор­мации, существовавшей некоторое время до начала неже­лательной ситуации в системе аппарат — пациент. Микро­процессорное управление аппаратами ИВЛ наряду с неко­торыми конструктивными особенностями аппаратов позво­ляет быстро реализовать в аппаратах этого класса но­вые функциональные возможности, необходимость в су­ществовании которых появляется с приобретением медицинского опыта ИВЛ в результате интенсивно ведущихся в этом направлении научных исследований, и, таким образом, существенно сократится период, необхо­димый на внедрение новых медицинских методик в кли­ническую практику.

28. Функциональная блок-схема аппарата ИВЛ с автоматическим уп­равлением без использования биологической информации. Объяснение в тексте.

Существует большое количество различных аппаратов ИВЛ с реализацией такой системы управления «Энгстрем-Эрика» (Швеция), «Дрегер-Ева» (ФРГ), «Система» (Ис­пания), аппарат для детей фирмы «СЛЕ» (Великобрита­ния) и др. Ведутся разработки подобных систем и в СССР. Рассмотрим их обобщенную функциональную схе­му (рис. 28) с тем, чтобы продемонстрировать возможно­сти и задачи, выполняемые в аппаратах такого типа. Схе­ма относится к аппарату ИВЛ с генератором постоянного потока и демонстрирует основные особенности применения систем автоматического управления.

Регулятор вдоха, получая через генератор сравнитель­ного сигнала информацию о заданном и действительном значениях минутной вентиляции, измеренных в линии вы­доха, поддерживает при помощи клапана вдоха такой поток газа на вдохе, чтобы установленная минутная вен­тиляция не отличалась от измеренной, несмотря на изме­нение нагрузки на аппарат и негерметичностн соединения аппарата с пациентом. Задаваемый (генератором формы кривой скорости) сигнал сравнивается с действительной формой скорости, измеренной в линии вдоха, передается через регулятор вдоха, получающий также информацию о положении исполнительного механизма клапана вдоха, в результате чего регулятор вдоха управляет клапаном вдо­ха так, чтобы обеспечивалась заданная форма кривой ско­рости вдувания. Регулятор выдоха, аналогично регулято­ру вдоха, управляет клапаном выдоха, получая для своей работы информацию о значении минутной вентиляции, требуемой величине давления конца выдоха от генератора ПДКВ, действительном значении давления и временных характеристиках выдоха.

Информация от преобразователей потока, давления, концентрации Рсо₂ и O₂ поступает в мониторную систему, которая вырабатывает сигналы для системы сигнализации в случае, если параметры вышли за пределы установлен­ных значений, передает эту информацию в запоминающее устройство и на средство отображения информации.

Возможности микропроцессорного управления далеко не исчерпываются данной схемой. Актуальной задачей явля­ется обоснование необходимой адекватности технических возможностей использования аппарата ИВЛ в конкретной области применения.