Лекция № 2: Искусственная вентиляция легких

План лекции:

Некоторые специальные методы и способы ИВЛ: струйный

(инжекционный) метод ИВЛ;

Некоторые специальные методы и способы ИВЛ: высокочастотная ИВЛ (ВЧ ИВЛ);

Вспомогательная искусственная вентиляция легких (ВИВЛ).

1. Некоторые специальные методы и способы ИВЛ

Струйный (инжекционный) метод ИВЛ

В медицинской практике часто возникают такие ситуации, когда необходимо проводить ИВЛ 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 открытой трахее, на главных бронхах, гортани и др. В этих условиях может быть применен только струйный (инжекционный) метод ИВЛ, предложенный в 1967 г. Sanders и усовершенствованный Лукомским Г. И., Вийсбергом в 1973, 74 гг., а также Колюцкой 0. Д. с соавторами в 1981 г.

Струйным принято называть такой метод, при котором скорость потока дыхательного газа, подаваемого непосредственно в дыхательные пути пациента или в какую-либо трубку (трахеальную трубку, трахеостомическую канюлю, бронхоскоп и т. п.), соединенную с дыхательными путями пациента, в десятки раз превышает скорость ламинарного потока при дыхании. Таким образом образуется устройство, подобное инжектору (рис.57), который состоит из смесительной камеры 1, сопла 2, камеры низкого давления 3, всасывающего патрубка 4 и диффузора 5.

Газ высокого давления с большой скоростью вытекает из сопла 2, через камеру низкого давления 3 в камеру смешения 1. В струе газа, имеющего большую скорость, согласно закону Д. Бернулли возникает пониженное давление, а частички газа, движущиеся с большой скоростью, увлекают за собой неподвижные слои газа в камеру смешения.

В камере смешения 1 скорости газов выравниваются по всему сечению. В диффузоре 5 поток смеси газов тормозится, скорость смеси падает, а давление возрастает. Таким образом, в камере пониженного давления 3 создается давление ниже атмосферного, а за диффузором 5 - превышающее атмосферное. Свободное пространство между струёй и стенками камеры смешения оказывается перекрытым струёй втекающего газа из сопла.

Рис. 57.

Таким образом, 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. Расчет и конструирование инжектора с оптимальными параметрами достаточно сложны и не выполнимы при изменении расходных конструктивных параметров. Поэтому в медицинской практике для обеспечения струйной ИВЛ пользуются весьма простыми устройствами. Так, для ИВЛ при операциях на верхнем отделе гортани О. Д. Колюцкая, В. С. Молостовский, 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.

2. Высокочастотная ИВЛ (ВЧ ИВЛ)

Это понятие относится к ИВЛ с частотой дыхания более 60/мин при адекватном уменьшении дыхательного объема. Метод был предложен Jonzon с соавт. в 1970 г. в развитие идеи частого дыхания Т. Грея.

Основная ВЧ ИВЛ - резкое уменьшение перепада давления в легких от выдоха к вдоху (при частоте 200/мин и дыхательном объеме 100-150 мл давление становится практически постоянным в течение всего дыхательного цикла) и некоторое снижение среднего внутригрудного давления, что необходимо при операциях на легких и при микрохирургических вмешательствах на мозге. Кроме того ВЧ ИВЛ создает ощущение "дыхательного комфорта" у больного, за счет подавления спонтанной дыхательной активности. ВЧ ИВЛ достигается двумя способами: "струйным" и "объемным".

Струйная ВЧ ИВЛ

Сущность этого способа заключается в комбинации струйного (инжекционного) метода ИВЛ с вентиляцией под перемежающимся положительным давлением (ПДКВ) при частоте дыхания 100-300 /мин.

Некоторые специалисты считают, что струйная ВЧ ИВЛ способствует равномерности распределения газа в легких и улучшает смешение газа, поступающего из аппарата, с газом остаточного объема, что способствует оксигенации артериальной крови. Однако следует заметить, что в 1985 году демонстрировалась единственная модель – аппарат ВЧ ИВЛ МК - 800 фирмы "Акутроник" (Швейцария) и экспериментальный образец СССР "СПИРОН-607".

Объемная ВЧ ИВЛ

Этот способ отличается от традиционных способов ИВЛ только значительным увеличением частоты дыхания. При нем сохраняется обычная линейная скорость газовой струи (ламинарное течение) и необходимость герметичного соединения системы аппарат-пациент, так и доступность измерения параметров вентиляции и возможность кондиционирования дыхательной смеси. Для обеспечения ВЧ ИВЛ всеми способами уменьшают внутреннюю растяжимость аппарата (так называемый сжимаемый объем), например, полностью заполняют увлажнитель, заменяют гофрированные шланги гладкостенными трубками меньшей длины и т. п. Только в этих условиях прибор для измерения объемных параметров ИВЛ показывает действительные значения объема вентиляции.

Осцилляторная вентиляция является разновидностью ВЧ ИВЛ с частотой циклов от 10 до 25 Гц (600-1500 /мин) и более. При таких частотах перемещаемый объем газа снижается до минимальных объемов (10-15 мл и менее) и само понятие "вентиляция" как обмен объемов утрачивает реальный смысл. В этих условиях газообмен осуществляется, по-видимому, не за счет конвекции, а за счет диффузии, значительно усиливаемой осцилляциями. Lee и Sweeney (1980 г.) на математических и физических моделях продемонстрировали быстрое смешение газа при высокочастотном (10-20 Гц) потоке. Транспортный коэффициент осциллирующего потока на несколько порядков выше диффузионного коэффициента для кислорода в воздухе, а также транспортного коэффициента вихревого потока при числе Рейнольдса менее 50000. Осцилляция производится при помощи специальных соленоидных или мембранных устройств либо громкоговорителей. В настоящее время осцилляторная ВЧ ИВЛ чаще применяется в сочетании с "обычной" или с объемной высокочастотной (100-300 1/мин) ИВЛ.

В отечественных аппаратах семейства "Спирон" используется наложение на обычный режим вентиляции высокочастотных осцилляции с частотой 90-135 Гц.

3. Вспомогательная искусственная вентиляция легких (ВИВЛ)

Вспомогательную искусственную вентиляцию легких (ВИВЛ) можно охарактеризовать как метод, при котором частота дыхательных циклов аппарата определяется частотой сохраненных дыхательных усилий больного в отличие от управляемой вентиляции. Основным условием проведения вспомогательной вентиляции является достижение синхронизации дыхания больного и работы аппарата. Это достигается двумя способами.

Адаптационный способ

При этом способе аппарат работает в обычном режиме, а дыхательный объем, частота, отношение продолжительности вдоха и выдоха тщательно приспосабливаются к дыханию больного, его субъективным потребностям. Для этого проводят предварительные исследования и определяют частоту дыхательных циклов и дыхательный объем и на аппарате устанавливают частоту циклов аппарата на 1-2 дыхания больше, а дыхательный объем - на 20-25 % выше, чем у больного, что не всегда приводит к адаптации аппарата к больному и требует дополнительного контроля и других мер.

Триггерный способ ВИВЛ

Этот способ осуществляется с помощью специального блока, переключающего распределительное устройство на вдох (на выдох) при появлении дыхательного усилия больного. Иногда такое устройство называют «блоком откликания», а ВИВЛ с его помощью «откликающейся».

В зарубежной литературе этот блок называют триггером (англ. Trigger- спусковой крючок), а ВИВЛ с его помощью – триггерной. Работу триггерного блока характеризуют чувствительность и инерционность. Чувствительность блока определяется наименьшей величиной потока или отрицательного давления, необходимой для срабатывания переключающего устройства респиратора.

Триггерный блок, чувствительный к потоку должен реагировать на поток 5-10 мл/сек., а блок чувствительный к отрицательному давлению – на разряжение – 0,25...2,5 см. вод. столба. Такие величины скорости и разряжения на вдохе, способен создавать ослабленный больной. Чувствительность блока должна быть регулируемой, чтобы при соответствующих обстоятельствах иметь возможность уменьшать её во избежании ложных переключений.

Величиной характеризующей инерционность триггерного блока, является время задержки, измеряемое от момента достижения пороговой величины до начала ответного цикла, которое не должно превышать 0,05-0,1 сек. [Грузман А.Б. и др. 1974 г.]. Графики объёмной скорости, давления Р(t), и объёма V(t) при триггерном способе ВИВЛ приведены на рис. 58. Здесь Твд – длитель

, (46)

ность вдоха; Твыд. - длительность выдоха; t1- начало ожидания дыхательного усилия; t2 - начало дыхательного усилия; t3- момент достижения дыхательным усилием порогового значения (Р вдоха); t.4 - начало вдоха аппарата. Тзад = t4 - t3 - время задержки (ожидания); тр, Ртр - пороговые значения.

Рис. 58.

Для адаптации аппарата к спонтанному дыханию больного и автоматическому переключению его со вспомогательного режима ИВЛ на активный в аппараты вводят еще один регулируемый параметр – Тож. вд = t2 - t3 - время ожидания попытки вдоха. По прошествии этого заданного оператором времени аппарат начинает самостоятельный вдох без попытки больного.