Аппараты ИВЛ, обеспечивающие положительное давление в дыхательных путях

Аппараты ИВЛ, обеспечивающие положитель­ное давление в дыхательных путях, периодически создают градиент давления между своим дыхатель­ным контуром и альвеолами, в результате чего про­исходит активный принудительный вдох. Выдох осуществляется пассивно. Аппараты ИВЛ работа­ют от пневматического или электрического приво­да; иногда в одном аппарате сочетаются оба приво­да. Поток дыхательной смеси поступает либо непо­средственно от источника газа, находящегося под давлением, либо генерируется с помощью вращаю­щегося или линейного поршня. Этот поток или по­ступает прямо к больному (одноконтурная систе­ма), или, что более распространено, периодически сжимает резервуарный мешок или меха, которые являются частью дыхательного контура больного (двухконтурная система).

Цикл работы любого аппарата ИВЛ можно под­разделить на 4 фазы: вдох, переключение со вдоха на выдох, выдох, переключение с выдоха на вдох (глава 4). Манипулирование этими фазами опреде-

ляет дыхательный объем, частоту дыхания, продол­жительность вдоха, инспираторный поток газа и продолжительность выдоха.

Классификация

Современные аппараты ИВЛ очень сложно уст­роены, что затрудняет их классификацию. Оснаще­ние аппаратов ИВЛ последнего поколения микро­процессорами еще более усложняет эту задачу. Тем не менее аппараты ИВЛ чаще всего классифициру­ют на основании характеристик фазы вдоха и спосо­ба переключения со вдоха на выдох.

А. Характеристики вдоха:Большинство совре­менных аппаратов ИВЛ представляют собой генера­торы потока газа. Генераторы постоянного потокаобеспечивают постоянный инспираторный поток газа независимо от давления в дыхательном контуре. Постоянный поток газа создается либо с помощью соленоидного релейного клапана и источника газа высокого давления (0,4-4 атм.), либо с помощью га­зового инжектора (Вентури) и источника газа низ­кого давления. Аппараты, работающие от источника газа высокого давления, обеспечивают постоянный инспираторный поток газа даже при значительных колебаниях сопротивления дыхательных путей и растяжимости легких. Инспираторный поток, гене­рируемый аппаратами, работающими от источника газа низкого давления, может зависеть от давления в дыхательных путях. В генераторах непостоянного потокаинспираторный поток газа меняется с каж­дым дыхательным циклом; чаще всего поток имеет синусоидальную форму.

Генераторы постоянного давленияподдержи­вают постоянное давление в дыхательных путях в течение всей фазы вдоха независимо от потока газа. Поток газа продолжается до тех пор, пока давление в дыхательных путях не сравнивается с заданным давлением вдоха. Генераторы давления обычно ра­ботают при низком давлении (несколько выше пи­кового инспираторного давления).

Б. Переключение со вдоха на выдох: Аппара­ты ИВЛ с переключением по временипереключа­ются со вдоха на выдох через заданный промежуток времени после начала вдоха. Дыхательный объем зависит от установленной продолжительности вдо­ха и объемной скорости инспираторного потока газа. Аппараты ИВЛ с переключением по времени чаще всего применяют у новорожденных и в опера­ционной.

Аппараты ИВЛ с переключением по объемупереключаются со вдоха на выдох после вдувания в дыхательные пути заданного дыхательного объе­ма. Большинство предназначенных для взрослых аппаратов ИВЛ переключаются по объему, но во избежание баротравмы они также снабжены огра­ничителями инспираторного давления. Если ин-спираторное давление превысит определенный уро­вень, то аппарат ИВЛ переключается на выдох, даже если в дыхательные пути еще не поступил весь задан­ный дыхательный объем. В действительности аппа­раты ИВЛ с переключением по объему не вдувают в дыхательные пути весь заданный дыхательный объ­ем, потому что некоторая часть его всегда теряется из-за растяжимости дыхательного контура. Растяжи­мость дыхательного контура обычно составляет 4-5 мл/см вод. ст.; если инспираторное давление равняется 30 см вод. ст., то в дыхательные пути не поступает 120-150 мл заданного дыхательного объ­ема. Потери дыхательного объема в дыхательном контуре прямо пропорциональны пиковому давле­нию в дыхательных путях и обратно пропорцио­нальны растяжимости дыхательного контура. Для точного измерения выдыхаемого дыхательного объ­ема спирометр целесообразно устанавливать на эн-дотрахеальной трубке, а не на клапане выдоха.

Аппараты ИВЛ с переключением по давлениюпереключаются со вдоха на выдох, когда давление в дыхательных путях достигнет заданного уровня. Дыхательный объем и продолжительность вдоха непостоянны, зависят от сопротивления дыхатель­ных путей, растяжимости легких и дыхательного контура. Значительные утечки дыхательной смеси в контуре могут препятствовать достижению задан­ного давления и переключению со вдоха на выдох. Напротив, внезапное увеличение сопротивления в дыхательных путях, уменьшение растяжимости легких и дыхательного контура (например, при пе­регибе шлангов или эндотрахеальной трубки) при­водит к преждевременному переключению со вдоха на выдох и уменьшению дыхательного объема. Ап­параты с переключением по давлению обычно применяют только для кратковременной ИВЛ (напри­мер, при транспортировке).

Аппараты ИВЛ с переключением по потокуснабжены датчиками давления и потока, что позво­ляет проводить мониторинг инспираторного пото­ка при фиксированном заданном давлении. Когда инспираторный поток достигает заданного уровня (обычно 25% от начальной максимальной объем­ной скорости), аппарат переключается со вдоха на выдох (см. Поддержка давлением).

В. Аппараты ИВЛ с микропроцессорным управлением:Аппарат ИВЛ этого типа способен обеспечить разнообразные профили инспиратор­ного потока и различные способы переключения со вдоха на выдох. Микропроцессоры управляют ключевыми параметрами ИВЛ по механизму от­рицательной обратной связи. Примеры аппара­тов ИВЛ с микропроцессорным управлением включают Puritan Bennet 7200, Siemens Servo 300, Bird 6400.

Режимы ИВЛ

Режимы ИВЛ определяются по способу пере­ключения с выдоха на вдох, а также по возможности сочетания респираторной поддержки с самостоя­тельным дыханием (таблица 50-3 и рис. 50-1). Большинство современных аппаратов ИВЛ позво­ляют проводить ИВЛ в нескольких режимах, а в ап­паратах с микропроцессорным управлением эти ре­жимы можно комбинировать.

А. Принудительная ИВЛ (Controlled Mechani­cal Ventilation):B этом режиме аппарат переклю­чается с выдоха на вдох по истечении заданного промежутка времени. Этот промежуток времени определяет частоту аппаратных вдохов. Дыхатель­ный объем, частота аппаратных вдохов и минутный объем дыхания постоянны вне зависимости от по­пыток самостоятельного вдоха. Самостоятельное дыхание не предусмотрено. Установка ограниче­ния инспираторного давления предотвращает ба-ротравму легких. Принудительную ИВЛ целесооб­разно проводить в отсутствие попыток самостоя­тельного дыхания. Если больной бодрствует и пытается дышать, то необходимо ввести седатив-ные препараты и миорелаксанты.

Б. Вспомогательно-принудительная ИВЛ (Assist-Control Ventilation):Установка датчика давления в дыхательный контур позволяет использо­вать попытку самостоятельного вдоха для запуска ап­паратного вдоха. Регулируя чувствительность датчи­ка, можно подобрать необходимую для запуска глу­бину самостоятельного вдоха (чаще устанавливают величину разрежения в дыхательном контуре). Аппа­рат настраивают на минимальную фиксированную

ТАБЛИЦА 50-3.Режимы ИВЛ

частоту дыхания, но каждая попытка самостоятельно­го вдоха (создаваемое больным разрежение должно быть не меньше заданного) запускает аппаратный вдох. В отсутствие попыток самостоятельного вдоха аппарат работает в принудительном режиме.

В. Перемежающаяся принудительная ИВЛ (Intermittent Mandatory Ventilation):Этот режим предусматривает возможность самостоятельного дыхания. Основным физиологическим преимущест­вом является снижение среднего давления в дыха­тельных путях (табл. 50-4). Вдобавок к возможно­сти самостоятельно дышать через аппарат ИВЛ уста­навливается определенное количество аппаратных вдохов (т.е. задается минимально гарантированный дыхательный объем). Если заданная частота аппарат­ных вдохов высока (10-12/мин), то аппарат ИВЛ обеспечивает практически весь минутный объем дыхания. Напротив, если заданная частота аппарат­ных вдохов невысока (1-2/мин), то аппарат ИВЛ осуществляется лишь минимум респираторной поддержки, и большая часть минутного объема ды­хания обеспечивается самостоятельным дыханием больного. Частоту аппаратных вдохов подбирают таким образом, чтобы обеспечить нормальное РаСO₂. Этот режим получил широкое распростра­нение при переводе больного с ИВЛ на самостоя­тельное дыхание. При синхронизированной переме­жающейся принудительной ИВЛ аппаратный вдох по возможности совпадает с началом самостоятель­ного вдоха. Правильная синхронизация предупреж­дает наложение аппаратного вдоха на середину са­мостоятельного, которое приводит к значительному увеличению дыхательного объема. Ограничение ин-

Рис. 50-1.Кривые давления в дыхательных путях при разных режимах ИВЛ

ТАБЛИЦА 50-4.Преимущества синхронизирован­ной перемежающейся принудительной ИВЛ

спираторного давления защищает легкие от баротравмы.

Контур аппарата, осуществляющего переме­жающуюся принудительную ИВЛ, обеспечивает непрерывную подачу дыхательной смеси, что необ­ходимо для самостоятельного дыхания в проме­жутках между аппаратными вдохами. Современ­ные аппараты позволяют проводить синхронизиро­ванную перемежающуюся принудительную ИВЛ, в то время как старые модели для этого нужно обору­довать параллельным контуром, системой постоян­ного потока дыхательной смеси, или же работающим "по требованию" клапаном вдоха. Независимо от сис­темы, правильное функционирование направляю­щих клапанов и достаточная объемная скорость пото­ка дыхательной смеси являются условиями, необхо­димыми для предотвращения повышенной работы дыхания, особенно при применении положительного давления в конце выдоха (ПДКВ).

Г. ИВЛ с гарантированным минутным объе­мом дыхания (Mandatory Minute Ventilation):Больной дышит самостоятельно и получает аппа­ратные вдохи тоже; непрерывно проводится мони­торинг выдыхаемого минутного объема дыхания. Аппарат работает таким образом, что спонтанные и аппаратные вдохи в сумме составляют заданный минутный объем дыхания. Эффективность этого режима для перевода с ИВЛ на самостоятельное дыхание еще предстоит выяснить.

Д. ИВЛ с поддерживающим давлением; сино­ним: поддержка давлением (Pressure Support Ventilation):ИВЛ с поддерживающим давлением применяется при сохраненном самостоятельном дыхании, она предназначена для увеличения дыха­тельного объема, а также преодоления повышенного сопротивления, обусловленного эндотрахеальной трубкой, дыхательным контуром (шланги, коннек­торы, увлажнитель) и аппаратом (пневматический контур, клапаны). При каждой попытке самостоятельного вдоха аппарат вдувает в дыхательные пути поток дыхательной смеси, объемная скорость кото­рого достаточна для достижения заданного давления на вдохе. Когда инспираторный поток снижается до определенного уровня, аппарат ИВЛ по механизму отрицательной обратной связи переключается со вдоха на выдох, и давление в дыхательных путях снижается до исходного. Единственным задавае­мым параметром является давление на вдохе. Час­тота дыхания определяется больным, тогда как ды­хательный объем может значительно колебаться в зависимости от инспираторного потока, механиче­ских свойств легких и силы самостоятельного вдоха (т.е. создаваемого разрежения). Низкий уровень за­даваемого давления на вдохе (5-15 см вод. ст.) обыч­но достаточен для преодоления любого сопротивле­ния, обусловленного дыхательной аппаратурой. Бо­лее высокий уровень задаваемого давления на вдохе (20-40 см вод. ст.) представляет собой полноценный режим ИВЛ, требующий ненарушенной централь­ной регуляции дыхания и стабильности механиче­ских свойств легких. Основным преимуществом ИВЛ с поддерживающим давлением является свой­ство увеличивать спонтанный дыхательный объем и снижать работу дыхания для больного. Этот ре­жим используют при переводе с ИВЛ на самостоя­тельное дыхание.

E. ИВЛ с управлением по давлению (Pressure Control Ventilation):B этом режиме, как и при ИВЛ с переключением по объему, инспираторный поток снижается по мере повышения давления в дыхательных путях и прекращается по достиже­нии заданного максимума. Основной недостаток ИВЛ с управлением по давлению: дыхательный объем непостоянен, он зависит от растяжимости грудной клетки и легких, заданной частоты дыха­ния и исходного давления в дыхательных путях. Более того, при повышенном сопротивлении в ды­хательных путях инспираторный поток прекраща­ется еще до того, как давление в альвеолах повысит­ся до давления в дыхательных путях.

Ж. ИВЛ с обратным соотношением вдох/вы­дох (Inverse I:E Ratio Ventilation):B этом режиме ИВЛ соотношение продолжительности вдох/выдох превышает 1:1, чаще всего составляя 2:1. Это достига­ется различными способами: установка паузы в конце вдоха; снижение максимального инспираторного по­тока при ИВЛ с переключением по объему; наиболее распространенный способ — ограничение инспира­торного давления в сочетании с такой настройкой частоты аппаратных вдохов и продолжительности вдоха, чтобы продолжительность вдоха превышала продолжительность выдоха (ИВЛ с управлением по давлению и обратным соотношением вдох/выдох).

При ИВЛ с обратным соотношением вдох/выдох возникает спонтанное ПДКВ,поскольку каждый новый вдох начинается до полного завершения предшествующего выдоха; задерживаемый в лег­ких воздух увеличивает ФОЕ, до тех пор пока не на­ступает новое равновесное состояние. Этот режим не позволяет больному дышать самостоятельно и требует введения высоких доз седативных препа­ратов и миорелаксантов. Эффективность ИВЛ с об­ратным соотношением вдох/выдох в улучшении оксигенации у больных со сниженной ФОЕ такая же, как у ПДКВ. Как и при ПДКВ, оксигенация обычно прямо пропорциональна среднему давле­нию в дыхательных путях. Основным преимущест­вом ИВЛ с обратным соотношением вдох/выдох является более низкое пиковое давление на вдохе. Сторонники ИВЛ с обратным соотношением вдох/выдох считают, что по сравнению с ПДКВ она эффективнее вовлекает альвеолы в газообмен и обеспечивает более равномерное распределение дыхательной смеси в легких.

3. ИВЛ с периодическим снижением давления в дыхательных путях (Airway Pressure Release Ventilation):Этот режим облегчает самостоятель­ное дыхание под постоянным положительным дав­лением в дыхательных путях. Периодическое сни­жение давления в дыхательных путях облегчает вы­дох, что стимулирует самостоятельное дыхание. Таким образом, давление в дыхательных путях сни­жается при самостоятельном вдохе и аппаратном выдохе. Параметры, определяющие минутный объ­ем дыхания: продолжительность вдоха, выдоха, а также периода снижения давления в дыхательных путях; глубина и частота самостоятельных вдохов. Начальные установки: положительное давление в дыхательных путях 10-12 см вод. ст.; продолжи­тельность вдоха 3-5 с; продолжительность выдоха 1,5-2 с. Продолжительность вдоха определяет час­тоту аппаратных вдохов. Основное преимущество ИВЛ с периодическим снижением давления в дыха­тельных путях: значительное снижение риска де­прессии кровообращения и баротравмы легких. Этот режим является хорошей альтернативой ИВЛ с управлением по давлению и обратным соотноше­нием вдох/выдох в решении проблем, обусловлен­ных высоким пиковым давлением вдоха у больных со сниженной растяжимостью легких.

И. Высокочастотная ИВЛ (ВЧ ИВЛ) (High-FrequencyVentilation):Выделяют три вида ВЧ ИВЛ. При ВЧ ИВЛ с положительным давлением ап­парат подает в дыхательные пути небольшой дыха­тельный объем с частотой 60-120/мин. ВЧ инжек-ционная ИВЛ (ВЧИ ИВЛ) проводится с помощью небольшой канюли, через которую с частотой 80-300/мин подается дыхательная смесь; поток воз­духа, подсасываемый газовой струей (эффект Бер-нулли), может увеличивать дыхательный объем. При ВЧ осцилляционной ИВЛ специальный пор­шень создает в дыхательных путях колебательные движения газовой смеси с частотой 600-3000/мин. Дыхательный объем при ВЧ ИВЛ ниже анатомиче­ского мертвого пространства, и механизм газообме­на при этом точно неизвестен; считают, что он может происходить в результате усиленной диффузии. ВЧИ ИВЛ чаще всего применяют в операционной при вмешательствах на гортани, трахее и бронхах; кроме того, она может спасти жизнь в экстренных ситуациях при невозможности интубации трахеи и проведения стандартной ИВЛ (глава 5). При то-ракотомии и литотрпсии ВЧИ ИВЛ не имеет пре­имуществ перед стандартными режимами ИВЛ. В отделении интенсивной терапии ВЧИ ИВЛ пока­зана при бронхоплевральных и трахеопищеводных свищах, если другие режимы ИВЛ неэффективны. Невозможность подогревания и увлажнения дыха­тельной смеси при ВЧ ИВЛ сопряжена с риском оп­ределенных осложнений. Начальные установки при ВЧИ ИВЛ: частота аппаратных вдохов: 100-200/мин, фаза вдоха 33%, рабочее давление 1-2 атм. Во избежание ошибок среднее давление в дыхательных путях следует измерять в трахее в точке, расположенной не менее чем в 5 см дисталь­нее инжектора. Элиминация CO₂ прямо пропорцио­нальна рабочему давлению, тогда как оксигенация — среднему давлению в дыхательных путях. При ВЧИ ИВЛ с высоким рабочим давлением и фазой вдоха >40% может возникнуть спонтанное ПДКВ.

К. Раздельная ИВЛ (Differential Lung Ventila­tion):Этот режим применяют при тяжелом пораже­нии одного легкого, резистентном к ПДКВ. В этом случае стандартные режимы ИВЛ с ПДКВ могут утяжелить нарушения вентиляционно/перфузи-онных отношений. Неравномерная вентиляция и перерастяжение здорового легкого усугубляют гипоксемию и баротравму. После установки двух-просветной эндобронхиальной трубки проводят раздельную ИВЛ каждого легкого с помощью одно­го или двух аппаратов ИВЛ. При использовании двух аппаратов осуществляют временную синхро­низацию аппаратных вдохов.