Глава 6. Мониторирование вентиляции

веолярного газа и газа функционального мертвого пространства. Эк­ вивалентом функционального мертвого пространства является раз­ ница между раСО2 и уровнем углекислого газа в фазе III выдоха.

При злокачественной гипертермии увеличивается концентрация углекислого газа в конце выдоха, что наряду с тахикардией является ранним ее признаком. Суживание легочной артерии уменьшает ле­ гочный кровоток и поэтому в фазе III концентрация углекислого газа снижается. То же наблюдается при газовой эмболии сосудов малого круга, сердечной слабости, прекращении кровообращения. Если в фазу вдоха концентрация углекислоты не снижается до 0, это может свидетельствовать об истощении поглотителя углекислоты или на­ рушении работы направляющих клапанов дыхательного контура. Капнограмма является также чувствительным индикатором разгер­ метизации дыхательного контура и прекращения вентиляции вслед­ ствие закупорки, перегиба интубационной трубки или интубации пищевода.

Простым, не требующим особых затрат видом мониторинга является применение прекордиальных стетоскопов. Целесообразно использовать их во время операции, а также во время транспорти­ ровки больных из оперблока в ОИТ. Головку прекордиального сте­ тоскопа устанавливают в области яремной вырезки и фиксируют к коже бумажным кольцом с двухсторонним клеящим слоем. Длинная соединительная трубка с моноаурикулярным наконечником дает анестезиологу определенную степень свободы и обеспечивает не­ прерывную связь его с пациентом для оценки кардиореспираторных звуков. Однако количество получаемой таким образом информации невелико вследствие ограниченности зоны аускультации. Современ­ ной альтернативой прекордиальным являются многофункциональ­ ные пищеводные стетоскопы. Они часто содержат термисторы для измерения температуры, электроды для пищеводного отведения ЭКГ, предсердной электрокардиостимуляции и даже датчики для ультразвуковых исследований. Пищеводные стетоскопы просты, дешевы, но используются они только у интубированных пациентов. В целом они применяются как дополнение к более сложным аппара­ турным методам контроля.

Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

ИВЛ - существенный компонент поддержки газообмена при дыхательной недостаточности. Наряду с положительными сторона­ ми, такими как улучшение газообмена, увеличение транспортной емкости крови по кислороду, уменьшение энергозатрат на дыхание с уменьшением потребления кислорода, ИВЛ присущ ряд побочных эффектов. Ее использование может сопровождаться осложнениями, многие из которых могут быть предотвращены при раннем распо­ знавании. Среди осложнений различных категорий - потенциальные проблемы, связанные с использованием искусственных дыхатель­ ных путей (интубационные трубки, воздуховоды), сбои в работе ме­ ханического респиратора, повышенная вероятность инфекции. Баро­ травма легких, сердечно-сосудистые нарушения, дисфункции ЦНС, почек и ЖКТ в основном связаны с повышением внутригрудного. давления, особенно при вентиляции с ПДКВ. Увеличение внутригрудного давления приводит к:

уменьшению венозного возврата;

увеличению легочного сосудистого сопротивления;

уменьшению МОС;

снижению перфузии почек, печени и ЖКТ;

уменьшению венозного оттока из мозга с последующим увели­ чением внутричерепного давления;

баротравме легких, особенно если пик инспираторного давления превышает 40 см вод. ст.

Неблагоприятные эффекты ИВЛ суммированы табл.7.1.

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

Таблица 7.1. Отрицательные эффекты вентиляции с положительным давлением

Пациенты в критическом состоянии, требующие ИВЛ, являются группой высокого риска осложнений, большинство из которых свя­ зано с основным заболеванием. Однако ряд хорошо известных ле­ гочных и внелегочных осложнений обусловлены непосредственно ИВЛ. Их часто, по крайней мере, если рано распознать, можно пре­ дотвратить.

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

7.1. Осложнения, связанные с введением интубационных (трахеотомических) трубок

Проблемы дыхательных путей не специфичны для ИВЛ, но сле­ дуют из потребности в интубации трахеи для передачи в легкие по­ ложительного давления. Эти проблемы составляют унылый пере­ чень осложнений от повреждения слизистой ротовой полости до подсвязочного стеноза. Вероятность этих осложнений растет с уве­ личением продолжительности интубации и ИВЛ. Обычные и отно­ сительно редкие проблемы, которые могут возникать в связи с необ­ ходимостью создания искусственных воздухоносных путей для про­ ведения ИВЛ, представлены в табл.7.2.

Одной из наиболее драматичных проблем является смещение трубки в один из бронхов, что приводит к перераздуванию одного легкого и гиповентиляции другого. Менее драматичной, но более частой проблемой является повреждение трахеи непосредственно трубкой (табл.7.2, 7.3). Хотя при использовании пластичных трубок острая эрозия и перфорация в настоящее время бывают редко, но все еще встречается образование язв слизистой трахеи, сопровождаемое трахеомаляцией с последующим развитием стеноза трахеи. Чтобы обеспечить герметизацию дыхательных путей и уменьшить при этом осложнения, необходимо поддерживать давления в манжетке на са­ мом низком возможном уровне. Повреждения трахеи также возни­ кают из-за того, что пациент двигается и смещает трубку, при этом часто возникают эрозии слизистой рта и носа. Этих проблем можно избежать при стабилизации трубки. Комбинация интубационной трубки и желудочного зонда повышают риск образования трахеопищеводного свища. Бактериальный синусит чаще возникает у па­ циентов при назотрахеальной интубации в связи с нарушением дре­ нажа синуса. Проведение назогастрального зонда и интубационной трубки через носовые ходы может привести к эрозии носовой пере­ городки. Перегиб интубационной трубки вызывает внезапную поте­ рю ее проходимости, что является потенциально летальным ослож­ нением. Осложнения могут возникать даже при тщательной интуба­ ции и наблюдении за интубационной трубкой. Использование тру­ бок большого диаметра (8 мм или 9 мм) у взрослых уменьшает веро­ ятность перегибов трубки, но увеличивает вероятность травмы тра-

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

хеи. Отсасывание из интубационной трубки сопровождается допол­ нительными механическими травмами, если манипуляции проводят­ ся нещадяще. При выраженном беспокойстве ребенка во время отса­ сывания может возникать острая гипоксия с последующими арит­ миями.

Таблица 7.2. Повреждения дыхательных путей, связанные с интубацией

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

Таблица 7.3. Осложнения, связанные с дислокацией интубационной трубки

Проблемы, связанные с обструкцией интубационной трубки представлены в табл.7.4.

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

Таблица 7.4. Типичные осложнения, связанные с обструкцией интубационной трубки

Закрытие интубационной трубки раздувной манжеткой

Использование адекватного увлажне­ ния.

Увеличение размера трубки или, если проблема постоянна, трахеостомирование.

7.2. Нарушения работы аппарата ИВЛ

Респираторы становятся все более и более сложными, оснаща­ ются дополнительными функциями, что несомненно полезно, по­ скольку появляется возможность более тонкой настройки аппарата при лечении вентиляционной недостаточности и дифференцирован­ ного подхода к пациентам с дыхательной недостаточностью. Однако увеличение количества технических манипуляций с аппаратом по­ вышает риск ятрогенных и технических осложнений. Приведем ти­ пичные нарушения работы аппарата ИВЛ:

Негерметичность и рассоединение дыхательного контура.

Недостатки в управлении аппаратом и отказ включения сигнала тревоги.

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

Неправильная настройка дыхательных параметров аппарата.

Неадекватное увлажнение дыхательной смеси.

Чрезмерное увлажнение, скопление воды в дыхательных шлан­

гах, аспирация воды, повышение давления в дыхательном кон­ туре.

Техническая сложность современных дыхательных аппаратов не позволяет клиницисту постоянно проводить адекватную оценку рабо­ ты респиратора, и часто нарушения функции аппарата ИВЛ регистри­ руются только при включении сигнала тревоги. Однако включение тревожной сигнализации активируется лишь третью нарушений функции аппарата ИВЛ. Отсоединение коннектора, так же как и де­ фекты работы клапанов аппарата, составляет около 40% случаев, и, по крайней мере, около 30% сбоев в работе аппарата являются итогом человеческих ошибок. По данным литературы, 30% этих событий со­ провождались существенными осложнениями. Неправильная уста­ новка параметров вентиляции может быть причиной баротравмы лег­ ких, более вероятной, если максимальное давление на вдохе превы­ шает 40 см вод. ст. Дополнительные проблемы возникают при спон­ танной вентиляции интубированных больных и связаны они с увели­ чением работы дыхания пациента для обеспечения движения воздуха через трубку и шланги аппарата. Отлучение от респиратора также проблематично из-за дополнительной рабочей нагрузки. Для облегче­ ния преодоления сопротивления дыханию целесообразна поддержка давлением (от 5 до 10 см вод. ст.).

7.3. Побочное влияние ИВЛ на легкие

ИВЛ оказывает отрицательное влияние на легкие. Проблемами являются инфицирование легких, изменения соотношения вентиля­ ции, и перфузии, податливости легких и вентиляция мертвого про­ странства. Паренхиматозные повреждения или баротравма - наибо­ лее тревожащая проблема. Разрыв альвеол вследствие перерастяже­ ния - обычный результат вентиляции с положительным давлением и может привести к потенциально опасному пневмотораксу, пневмомедиастинуму или пневмоперикарду. Длительное воздействие по­ ложительного давления вызывает развитие бронхо-легочной дисплазии.

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

Большинство детей после операций на сердце в раннем после­ операционном периоде нуждаются во вспомогательной вентиляции. Изменения дыхательной функции после анестезии и искусственного кровообращения требуют определенного периода восстановления, прежде чем вентиляция может быть прекращена и удалена интубационная трубка. Множество факторов, единичных или в сочетании, могут способствовать дыхательной недостаточности, и поэтому к проблеме необходим системный подход.

Баротравма: общие концепции и патофизиология. Классиче­ ская диагностика легочной баротравмы основана на обнаружении экстраальвеолярного воздуха в безвоздушных в норме полостях и тканях тела. К типичной локализации воздуха при баротравме отно­ сится пневмоторакс, пневмоперикард, пневмомедиастинум, подкож­ ная эмфизема и пневмоперитонеум. Все они являются вероятным следствием перерастяжения и разрыва альвеол. Баротравма легких обычно относится к тяжелым осложнениям. Менее драматичным, но одинаково серьезным, является длительное перерастяжение альвеол. Разрывы альвеол могут приводить к интерстициальной эмфиземе с формированием булл в паренхиме легкого, которые обнаруживают­ ся при рентгенографии, особенно если присутствуют плотные ин­ фильтраты. Рентгенографическими исследованиями почти в 90% случаев установлено наличие интерстициальной эмфиземы, предше­ ствующей развитию серьезной баротравмы. Рентгенографические изменения при этом достаточно тонкие и могут быть выявлены только квалифицированными клиницистами.

Основной причиной баротравмы является увеличение давления в дыхательных путях. Уровень PEEP, среднего давления и пикового давления на вдохе коррелирует со степенью баротравмы. Вообще Ppeak меньше 40 см вод. ст. у взрослых не вызывает очевидной ба­ ротравмы. Ppeak больше 70 см вод. ст. ведет к баротравме почти в половине случаев. Стоит обратить внимание на эти сообщения, и предельные давления применять только у пациентов с низким комплайнсом при РДС, у которых большое положительное давление не передается альвеолам. У пациентов с нормальной или высокой по­ датливостью легких вероятность баротравмы выше при низком дав­ лении, поскольку положительное давление передается альвеолам,

Глава 7. Отрицательные эффекты искусственной вентиляции легких

что ведет к их расширению и разрыву. Чрезмерно ослабленными легкие бывают в случае абсцедирующей и некротизирующей пнев­ монии. При лечении стероидами риск баротравмы при низком дав­ лении на вдохе также повышенный. Взаимосвязь между баротрав­ мой и увеличением летальности во многом отражает степень выра­ женности патологии самого легкого. Однако прогностическая цен­ ность баротравмы не выше, чем других признаков, таких как дли­ тельность вентиляции, фракция внутрилегочного шунтирования или легочный комплайнс.

Предотвращение. При развитии баротравмы ее трудно лечить, поскольку разрывы альвеол не отменяют необходимость проведения ИВЛ. Сопротивление экстраальвеолярных воздухоносных путей обычно очень низкое. Поэтому главным в профилактике баротравмы является снижение положительного давления на вдохе. Давление в дыхательных путях зависит от объема подаваемого воздуха, времени вдоха, характера потока и адекватности времени выдоха. В общем, у пациента с нормальным весом тела ДО составляет от 10 до 15 мл/кг массы тела. Нужно избегать неконтролируемого положительного давления с резким повышением объема вдоха при обеспечении ды­ хательной поддержки. Например, при расширенной волне вдуваемо­ го воздуха повышение пикового давления на вдохе более вероятно, чем при узкой волне. Неадекватно установленное время выдоха при­ водит к «накоплению воздуха» (внутреннее ПДКВ) и поэтому необ­ ходимо контролировать вероятное перераздувание. Наиболее часто перераздувание возникает при попытке отлучения пациента от аппа­ рата ИВЛ с использованием режима IMV у ослабленных больных с жесткими легкими, которые при спонтанном дыхании дышат ма­ ленькими объемами с большой частотой. Несинхронизированные дыхательные циклы аппаратного дыхания с неизменными времен­ ными параметрами заставляют пациентов прилагать дополнитель­ ные усилия при дыхании против потока аппаратной циркуляции, в результате чего увеличивается Рреаk.

Ситуация с более серьезными последствиями может возникать у пациентов с неврологическими расстройствами или у пациентов с несогласованной дыхательной активностью, которым проводится поддержка в режиме вспомогательно-контролируемой вентиляции.

Помимо знания методических и (пато-) физиологических основ прежде всего необходим некоторый опыт.

В стационаре вентиляция осуществляется через интубационную или трахеостомическую трубку. Если предполагается вентиляция дольше одной недели, следует наложить трахеостому.

Для понимания искусственной вентиляции, различных режимов и возможных настроек вентиляции в качестве основы можно рассмотреть нормальный дыхательный цикл.

При рассмотрении графика «давление/ время» становится понятно, как изменения единственного параметра дыхания могут влиять на дыхательный цикл в целом.

Показатели ИВЛ:

• Частота дыхания (движений в минуту): каждое изменение частоты дыхания при неизменной продолжительности вдоха влияет на соотношение вдох/выдох
• Соотношение вдох/выдох
• Дыхательный объем
• Относительный минутный объем: 10-350% (Galileo, ASV-режим)
• Давление вдоха (P insp), примерные настройки (фирма Drager: Evita/Oxylog 3000):
  • IPPV: PEEP = нижний уровень давления
  • BIPAP: P tief = нижний уровень давления (=РЕЕР)
  • IPPV: P plat = верхний уровень давления
  • BIPAP: P hoch = верхний уровень давления
• Поток (объем/время, tinspflow)
• «Скорость подъема» (скорость нарастания давления, время до уровня плато): при обструктивных нарушениях (ХОБЛ, астма) необходим более высокий начальный поток («резкий подъем») для быстрого изменения давления в бронхиальной системе
• Длительность плато поток → = плато → : фаза плато является фазой, во время которой происходит распространенный газообмен в различных участках легкого
• PEEP (положительное давление в конце выдоха)
• Концентрация кислорода (измеренная как фракция кислорода)
• Пиковое дыхательное давление
• Максимальная верхняя граница давления = граница стеноза
• Разность давления между РЕЕР и P реак (Δр) = разница давления, необходимая для преодоления растяжимости (= эластичности = сопротивления сжатию) дыхательной системы
• Триггер потока/давления: триггер потока или триггер давления служит «пусковым моментом» начала вспомогательного/поддерживающего давление дыхания при усиленных методах искусственной вентиляции. При запуске потоком (л/мин) для осуществления вдоха через дыхательный аппарат необходима определенная скорость потока воздуха в легких пациента. В случае, если триггером служит давление, для вдоха вначале должно быть достигнуто определенное отрицательное давление («вакуум»). Желаемый триггерный режим, включая порог срабатывания триггера, устанавливается на дыхательном аппарате и должен подбираться индивидуально на период проведения искусственной вентиляции. Преимуществом потокового триггера является нахождение «воздуха» в состоянии движения и более быстрое и легкое поступление вдыхаемого воздуха (= объема) пациенту, что уменьшает дыхательную работу. При инициации потоком до его появления (=вдох) необходимо достичь отрицательного давления в легких пациента.
• Периоды дыхания (на примере прибора Evita 4):
  • IPPV: время вдоха - Т I время выдоха =Т Е
  • BIPAP: время вдоха - T hoch , время выдоха = T tief
• АТС (автоматическая компенсация трубки): пропорциональное потоку поддержание давления для компенсации связанного с трубкой турбодинамического сопротивления; для поддержания при спокойном спонтанном дыхании необходимо давление около 7-10 мбар.

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ)

Вентиляция с отрицательным давлением (ВОД)

Метод используется у пациентов с хронической гиповентиляцией (например, при полиомиелите, кифосколиозе, мышечных заболеваниях). Выдох осуществляется пассивно.

Наиболее известными являются так называемые железные легкие, а также грудные кирасные устройства в виде полужесткого приспособления вокруг грудной клетки и другие кустарные аппараты.

Данный режим вентиляции не требует интубации трахеи. Однако уход за пациентом затруднен, поэтому ВОД - метод выбора только в неотложной ситуации. Пациент может быть переведен на вентиляцию с отрицательным давлением как метод отлучения от ИВЛ после экстубации, когда минует острый период заболевания.

У стабильных пациентов, требующих проведения длительной вентиляции, может также использоваться метод «поворачивающейся кровати».

Вентиляция легких с перемежающимся положительным давлением

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ): показания

Нарушение газообмена вследствие потенциально обратимых причин дыхательной недостаточности:

• Пневмония.
• Ухудшение течения ХОБЛ.
• Массивные ателектазы.
• Острый инфекционный полиневрит.
• Церебральная гипоксия (например, после остановки сердца).
• Внутричерепное кровоизлияние.
• Внутричерепная гипертензия.
• Массивное травматическое или ожоговое повреждение.

Существует два основных типа аппаратов для ИВЛ. Аппараты, регулируемые по давлению, вдувают воздух в легкие, пока не будет достигнут нужный уровень давления, затем инспираторный поток останавливается и после короткой паузы происходит пассивный выдох. Этот тип вентиляции имеет преимущества у больных с РДСВ, так как позволяет снизить пиковое давление в дыхательных путях без воздействия на производительность сердца.

Аппараты, регулируемые по объему, вдувают в легкие в течение установленного времени вдоха заданный дыхательный объем, поддерживают этот объем, а затем наступает пассивный выдох.

Назальная вентиляция

Назальная перемежающая вентиляция с ПДДП создает инициируемое дыхательными усилиями пациента положительное давление в дыхательных путях (ПДДП), допуская при этом возможность выдоха в атмосферу.

Положительное давление создается небольшим аппаратом и подается через плотно прилегающую носовую маску.

Часто используется как метод домашней ночной вентиляции у пациентов с тяжелыми костно-мышечными заболеваниями грудной клетки или обструктивным сонным апноэ.

С успехом может применяться как альтернатива обычной ИВЛ у пациентов, не нуждающихся в создании ПДДП, например, при приступе бронхиальной астмы, ХОБЛ с задержкой С02, а также при затрудненном отлучении от ИВЛ.

В руках опытного персонала система проста в управлении, но некоторые пациенты владеют этой аппаратурой не хуже медицинских работников. Метод не должен применяться не имеющим опыта его использования персоналом.

Вентиляция с положительным давлением в дыхательных путях

Постоянная принудительная вентиляция

Постоянная принудительная вентиляция подает установленный дыхательный объем с заданной частотой дыхания. Продолжительность вдоха определяется частотой дыхания.

Минутный объем вентиляции рассчитывается по формуле: ДО х частота дыхательных движений.

Соотношение вдоха и выдоха при обычном дыхании составляет 1:2, но при патологии может нарушаться, например при бронхиальной астме в связи с образованием воздушных ловушек требуется увеличение времени выдоха; при респираторном дистресс-синдроме взрослых (РДСВ), сопровождаемом снижением эластичности легких, полезно некоторое удлинение времени вдоха.

Требуется полная седатация пациента. При сохранении собственного дыхания пациента на фоне постоянной принудительной вентиляции спонтанные вдохи могут наслаиваться на аппаратные вдохи, что ведет к перераздуванию легких.

Длительное применение данного метода ведет к атрофии дыхательной мускулатуры, что создает трудности при отлучении от ИВЛ, особенно если сочетается с проксимальной миопатией на фоне глюкокортикоидной терапии (например, при бронхиальной астме).

Прекращение ИВЛ может происходить быстро или путем отлучения, когда функция управления дыханием постепенно передается от аппарата к пациенту.

Синхронизированная перемежающая принудительная вентиляция (СППВ)

СППВ легких позволяет пациенту дышать самостоятельно и эффективно вентилировать легкие, при этом происходит постепенное переключение функции управления дыханием от аппарата ИВЛ к пациенту. Метод полезен при отлучении от ИВЛ пациентов со сниженной силой дыхательных мышц. А также у пациентов с острыми заболеваниями легких. Постоянная принудительная вентиляция на фоне глубокой седатации уменьшает потребность в кислороде и работу дыхания, обеспечивая более эффективную вентиляцию.

Способы синхронизации отличаются в разных моделях аппаратов ИВЛ, но их объединяет то, что пациент самостоятельно инициирует дыхание через контур аппарата ИВЛ. Обычно аппарат ИВЛ устанавливают таким образом, чтобы пациент получил минимально достаточное число вдохов в минуту, и, если частота самостоятельного дыхания падает ниже установленной частоты аппаратных вдохов, аппарат ИВЛ производит принудительное дыхание с заданной частотой.

В большинстве аппаратов ИВЛ, осуществляющих вентиляцию в режиме СДППД, реализована возможность проведения нескольких режимов поддержки положительным давлением спонтанного дыхания, что позволяет уменьшить работу дыхания и обеспечить эффективную вентиляцию.

Поддержка давлением

Положительное давление создается в момент вдоха, что позволяет частично или полностью помочь осуществлению вдоха.

Этот режим может использоваться вместе с режимом синхронизированной принудительной перемежающейся вентиляции легких или как средство поддержания спонтанного дыхания при вспомогательных режимах вентиляции во время процесса отлучения от ИВЛ.

Режим позволяет пациенту установить собственную частоту дыхания и гарантирует адекватное расправление легких и оксигенацию.

Однако этот метод применим у пациентов с адекватной функцией легких при сохранении сознания и отсутствии утомления дыхательной мускулатуры.

Метод положительного давления в конце выдоха

ПДКВ представляет собой заданное давление, которое создается только в конце выдоха для поддержания объема легких, предупреждения коллабирования альвеол и дыхательных путей, а также для раскрытия ателектазированных и заполненных жидкостью отделов легких (например, при РДСВ и кардиогенном отеке легких).

Режим ПДКВ позволяет значительно улучшить оксигенацию за счет включения в газообмен большей поверхности легких. Однако платой за это преимущество является повышение внутригрудного давления, что может значительно уменьшить венозный возврат к правым отделам сердца и тем самым привести к снижению сердечного выброса. Одновременно повышается риск возникновения пневмоторакса.

Авто-ПДКВ возникает при неполном выходе воздуха из дыхательных путей перед очередным вдохом (например, при бронхиальной астме).

Определение и интерпретация ДЗЛК на фоне ПДКВ зависит от расположения катетера. ДЗЛК всегда отражает венозное давление в легких, если его значения превышают значения ПДКВ. Если катетер находится в артерии в верхушке легкого, где давление в норме низкое в результате воздействия гравитационных сил, определяемое давление является, скорее всего, альвеолярным давлением (ПДКВ). В зависимых зонах давление более точное. Устранение ПДКВ на момент измерения ДЗЛК вызывает значительные колебания показателей гемодинамики и оксигенации, и полученные значения ДЗЛК не будет отражать состояние гемодинамики при повторном переходе на ИВЛ.

Прекращение ИВЛ

Прекращение ИВЛ в соответствии со схемой или протоколом уменьшает продолжительность вентиляции и снижает частоту осложнений, а также расходы. У находящихся на искусственной вентиляции пациентов с неврологическими повреждениями отмечено, что при применении структурированной методики прекращения вентиляции и экстубации частота повторных интубаций снижается более чем на половину (12,5 по сравнению с 5%). После (само) экстубации у большинства пациентов не развиваются осложнения или не требуется повторной интубации.

Внимание: Именно при неврологических заболеваниях (например, синдром Гийена-Барре, миастении, высоком уровне повреждения спинного мозга) прекращение ИВЛ может быть затруднено и длительно в связи с мышечной слабостью и ранним физическим истощением или в связи с повреждением нейронов. Кроме того, повреждение спинного мозга на высоком уровне или ствола головного мозга может приводить к нарушению защитных рефлексов, что в свою очередь значительно усложняет прекращение вентиляции или делает его невозможным (повреждение на высоте С1-3 → апноэ, СЗ-5 → нарушение дыхания различной степени выраженности).

Патологические типы дыхания или нарушения механики дыхания (парадоксальное дыхание при отключении межреберных мышц) также могут частично затруднить переход к самостоятельному дыханию с достаточной оксигенацией.

Прекращение ИВЛ включает в себя пошаговое снижение интенсивности вентиляции:

• Снижение F i O 2
• Нормализация соотношения вдох - и доха (I: Е)
• Снижение уровня PEEP
• Снижение поддерживающего давления.

Приблизительно у 80% пациентов прекращение ИВЛ происходит успешно. Примерно в 20% случаев вначале прекращение не удается (- сложное прекращение ИВЛ). В определенных группах пациентов (например, при повреждении структуры легких при ХОБЛ) число неудач составляет 50-80%.

Существуют следующие методики прекращения ИВЛ:

• Тренировка атрофированных дыхательных мышц → усиленные формы вентиляции (с пошаговым снижением аппаратного дыхания: частоты, поддерживающего давления или объема)
• Восстановление истощенной/перегруженной дыхательной мускулатуры → контролируемая вентиляция чередуется с самостоятельной фазой дыхания (например, 12-8-6-4-часовой ритм).

Ежедневные попытки самостоятельного периодического дыхания сразу после пробуждения могут оказать положительное влияние на продолжительность вентиляции и пребывания в ОИТ и не становиться источником повышенного стресса для пациента (в связи со страхом, болью и т.д.). Кроме того, следует придерживаться ритма «день/ночь».

Прогноз прекращения ИВЛ можно сделать на основании различных параметров и индексов:

• Индекс быстрого поверхностного дыхания
• Данный показатель рассчитывается на основании частоты дыхания/объема вдоха (в литрах).
• RSB <100 вероятность прекращения ИВЛ
• RSB > 105: прекращение маловероятно
• Индекс оксигенации: целевое значение P a O 2 /F i O 2 > 150-200
• Окклюзионное давление дыхательных путей (р0,1): р0,1 - это давление на закрытый вентиль дыхательной системы в первые 100 мс вдоха. Оно является мерой основного дыхательного импульса (= усилие пациента) при самостоятельном дыхании.

В норме окклюзионное давление составляет 1-4 мбар, при патологии >4-6 мбар (-> прекращение ИВЛ/экстубация маловероятна, угроза физического истощения).

Экстубация

Критерии для выполнения экстубации:

• Находящийся в сознании, способный к взаимодействию пациент
• Уверенное самостоятельное дыхание (например, «Т-соединение/трахеальная вентиляция») в течение как минимум 24 часов
• Сохраненные защитные рефлексы
• Стабильное состояние сердца и системы кровообращения
• Частота дыхания менее 25 в минуту
• Жизненная емкость легких более 10 мл/кг
• Хорошая оксигенация (PО 2 > 700 мм рт.ст.) при низком F i O 2 (< 0,3) и нормальном PСО 2 (парциальное давление кислорода может оцениваться на основании насыщения кислородом
• Отсутствие значимых сопутствующих заболеваний (например, пневмонии, отека легких, сепсиса, тяжелой черепно-мозговой травмы, отека головного мозга)
• Нормальное состояние метаболизма.

Подготовка и проведение:

• Сообщить находящему в сознании пациенту о проведении экстубации
• Перед экстубацией провести анализ газов крови «ориентировочные» показатели)
• Приблизительно за один час до экстубации внутривенно ввести 250 мг преднизолона (профилактика отека голосовой щели)
• Аспирировать содержимое из глотки/ трахеи и желудка!
• Ослабить фиксацию трубки, разблокировать трубку и, продолжая отсасывать содержимое, вытянуть трубку наружу
• Вводить пациенту кислород через носовой зонд
• В течение следующих часов тщательно наблюдать за пациентом и регулярно контролировать газы крови

Осложнения искусственной вентиляции

• Повышение частоты нозокомиальных пневмоний или связанных с вентиляцией пневмоний: чем дольше проводится вентиляция или чем дольше пациент интубирован, тем больше опасность нозокомиальных пневмоний.
• Ухудшение газообмена с гипоксией вследствие:
  • шунта справа-налево (ателектазы, отек легкого, пневмония)
  • нарушения перфузионно-вентиляционного соотношения (бронхоконстрикция, накопление секрета, расширение легочных сосудов, например, под воздействием лекарств)
  • гиповентиляции (недостаточное собственное дыхание,утечка газа, неправильное подключение дыхательного аппарата, увеличение физиологического мертвого пространства)
  • нарушения функции сердца и кровообращения (синдром низкого сердечного выброса, падение объемной скорости кровотока).
• Повреждение ткани легкого из-за высокой концентрации кислорода во вдыхаемом воздухе.
• Гемодинамические нарушения, в первую очередь в связи с изменением объема легких и давления внутри грудной клетки:
  • уменьшение венозного возврата к сердцу
  • увеличение сопротивления сосудов легких
  • уменьшение конечного диастолического объема желудочков (снижение предварительной нагрузки) и последующее снижение ударного объема или объемной скорости кровотока; на гемодинамические изменения вследствие ИВЛ влияют характеристики объема и насосная функция сердца.
• Снижение кровоснабжения почек, печени и селезенки
• Снижение мочеотделения и задержки жидкости (с возникающими в результате отеками, гипонатриемией, снижением растяжимости легких)
• Атрофия дыхательной мускулатуры с ослаблением дыхательного насоса
• При интубации - пролежни слизистой оболочки и повреждения гортани
• Связанное с вентиляцией повреждение легких вследствие циклического спадания и последующего раскрытия ателектазированных или нестабильных альвеол (альвеолярный цикл), а также перерастяжения альвеол в конце вдоха
• Баротравма/объемная травма легких с «макроскопическими» повреждениями: эмфиземой, пневмомедиастинумом, пневмоэпикардом, подкожной эмфиземой, пневмоперитонеумом, пневмотораксом, бронхо-плевральными фистулами
• Повышение внутричерепного давления в связи с нарушением венозного оттока от мозга и снижение кровоснабжения мозга в связи с вазозоконстрикцией сосудов мозга при (допустимой) гиперкапнии

В силу особенностей биомеханики дыхания , присущих большинству методов искусственной вентиляции, сопровождается и рядом негативных эффектов. Возникающие при ней в инспираторной фазе повышение давления в дыхательных путях и транспульмонального давления усугубляют неравномерность вентиляции и кровотока в легких, снижают венозный возврат крови к сердцу, что сопровождается депрессией сердечного выброса, повышением периферического сосудистого сопротивления и, в конечном итоге, сказывается на транспорте кислорода в организме.

Особенно ярко негативные эффекты ИВЛ проявляются в ларингеальной и торакальной хирургии, а также в процессе интенсивной терапии у больных пожилого возраста и у лиц с сопутствующей патологией органов дыхания и кровообращения. Поэтому не удивительно, что на протяжении всего времени использования ИВЛ не прекращаются поиски путей снижения этих негативных свойств искусственной вентиляции легких.

В последнее время в этом плане достигнуты большие успехи. Появились новые модели многофункциональных респираторов, значительно снижающих негативные эффекты ИВЛ. Существенным достижением в этих моделях является возможность реализовать ряд режимов вспомогательной вентиляции, что способствовало серьезному повышению эффективности респираторной поддержки при интенсивной терапии у наиболее тяжелого контингента больных с острыми расстройствами газообмена и гемодинамики.

В некоторых моделях современных респираторов (NPB-840, Puritan Bennett, USA и G-5, Hamilton Medical, Switzerland) обеспечивается автоматическое регулирование параметров респираторной механики в ответ на изменения эластического и аэродинамического сопротивления в дыхательных путях. Конструктивные новации в современной респираторной аппаратуре постепенно приближают ее функциональные возможности к возможностям «идеального» респиратора.

Однако остается еще немалое количество ситуаций , при которых функциональные возможности и таких респираторов оказываются недостаточно эффективными.
Это, прежде всего , обеспечение респираторной поддержки при анестезиологическом пособии в ларингеальной и легочной хирургии, особенно в тех случаях, в которых неизбежно нарушается герметичность в дыхательных путях больного.

Это травмы легкого , сопровождающиеся деструкцией трахеобронхиального дерева и/или паренхимы с возникновением пневмоторакса или пневмомедиастинума.
Это ситуации , когда значительно нарушен газообмен в альвеоло-капиллярном секторе дыхательных путей (тяжелый респираторный дистресс-синдром, пневмония с большим поражением легочной паренхимы, различные эмболии легочной артерии).

Это ситуации , когда необходим срочный доступ к дыхательным путям при сложности или невозможности интубации трахеи и неэффективности масочной вентиляции.
В большинстве перечисленных выше ситуаций реальную помощь может оказать использование струйной, в том числе высокочастотной (ВЧС ИВЛ), вентиляции. В сравнении с традиционной (конвективной) вентиляцией этот метод механической вентиляции легких обладает рядом позитивных эффектов.

Основным побочным эффектом ИВЛ является ее отрицательное воздействие на кровообращение, которое можно отнести к числу почти неизбежных недостатков метода. Иной источник движущей силы и связанные с этим изменения механики процесса вентиляции служат причиной извращения сдвигов внутригрудного давления если в условиях спонтанной вентиляции как альвеолярное, так и внутриплевральное давление во время вдоха наименьшее, а во время выдоха наибольшее, то ИВЛ характеризуется обратным соотношением. Более того, увеличение давления во время вдоха намного превышает величину, которая имеет место при спонтанном дыхании во время выдоха. В результате при ИВЛ значительно повышается среднее внутригрудное давление. Именно это обстоятельство создает предпосылки для появления побочных вредных эффектов ИВЛ.

Мы уже отмечали, что в обычных условиях дыхательные движения и соответствующие колебания давления в грудной клетке служат дополнительным важным механизмом, способствующим притоку крови к сердцу и обеспечивающим достаючный сердечный выброс. Речь идет о присасывающем эффекте грудной клетки, развивающемся во время вдоха вследствие чего увеличивается перепад (градиент) давления между периферическими и большими грудными венами и облегчается приток крови к сердцу. Повышение давления во время вдоха при ИВЛ мешает присасыванию крови в большие вены. Более того, увеличение внутригрудного давления теперь уже препятствует венозному возврату со всеми вытекающими из этого последствиями.

Прежде всего, повышается ЦВД. Градиент давления между периферическими и большими венами уменьшается, венозный возврат, а вслед за ним сердечный выброс и артериальное давление снижаются. Этому способствует эффект мышечных релаксантов, выключающих скелетную мускулатуру, сокращения которой в обычных условиях служат "периферическим сердцем". Отмеченные сдвиги быстро компенсируются рефлекторным повышением тонуса периферических вен (а возможно, и мелких артерий, так как периферическое сопротивление возрастает), градиент венозного давления увеличивается, что содействует восстановлению нормальной величины сердечного выброса и артериального давления.

В описанном процессе компенсации существенное значение приобретают нормальный объем циркулирующей крови (ОЦК), сохранение способности сердечно-сосудистой системы к приспособительным реакциям и т.д. Например, выраженная гиповолемия сама по себе вызывает интенсивную вазоконстрикцию, и дальнейшая компенсация уже невозможна. Гиповолемия особенно опасна при применении ПДКВ, опасное воздействие которого на кровообращение еще более выражено. Столь же очевидна возможность осложнений на фоне тяжелой сердечно-сосудистой недостаточности.

Повышение внутригрудного давления непосредственно влияет также на сердце, которое в определенной степени сдавливается раздуваемыми легкими. Последнее обстоятельство позволяет даже говорить о "функциональной тампонаде сердца" в условиях ИВЛ. При этом снижается наполнение сердца, а следовательно, и сердечный выброс.

Легочный кровоток -- третий объект воздействия повышенного внутригрудного давления. Давление в легочных капиллярах в норме достигает 1,3 кПа (13 см вод. ст.). При выраженном повышении альвеолярного давления легочные капилляры частично или полностью сдавливаются, в результате чего: 1) это уменьшает количество крови в легких, перемещая ее на периферию, и является одним из механизмов повышения венозного давления; 2) создается чрезмерная нагрузка на правый желудочек, что в условиях сердечной патологии способно вызвать правожелудочковую недостаточность.

Рассмотренные пути нарушения кровообращения под влиянием ИВЛ играют большую роль при интактной грудной клетке. Положение меняется в условиях торакотомии. Когда грудная клетка открыта, повышение давления более не влияет на венозный возврат. Тампонада сердца также невозможна. Сохраняется только влияние на легочный кровоток, нежелательные последствия которого все же имеют определенное значение.

Таким образом, отличия механики ИВЛ от спонтанного дыхания не проходят бесследно для больного. Вместе с тем большинство больных способны компенсировать эти изменения, и клинически у них не обнаруживают никаких патологических сдвигов. Только у больных с предшествующими расстройствами кровообращения той или иной этиологии, когда приспособительные возможности понижены, ИВЛ может быть причиной осложнений.

Поскольку ухудшение условий кровообращения является неотъемлемой чертой ИВЛ, необходимо искать пути ослабления этого влияния. Разработанные в настоящее время правила позволяют в значительной степени ослабить интенсивность патологических сдвигов. Принципиальную основу этих правил составляет понимание того факта, что главной причиной расстройства кровообращения служит повышение внутригрудного давления.

Основные правила сводятся к следующему:

1) положительное давление на вдохе не следует поддерживать дольше, чем необходимо для эффективного газообмена;

2) вдох должен быть короче выдоха, а при ручной ИВЛ -- выдоха и паузы после него (оптимальное соотношение 1:2);

3) легкие следует раздувать, создавая быстрый газоток, для чего надо сжимать мешок достаточно энергично и одновременно по возможности более плавно;

4) сопротивление дыханию должно быть низким, что обеспечивается обрывистым падением давления во время выдоха, при ручной вентиляции -- поддерживанием мешка в полураздутом состоянии, а также туалетом дыхательных путей, применением бронходилататоров;

5) "мертвое пространство" должно быть сведено к минимуму.

Другие нежелательные эффекты ИВЛ. Тот факт, что выбор параметров ИВЛ имеет ориентировочный характер и не основывается на обратной связи с потребностями организма, предполагает возможность некоторых нарушений (к сожалению, серийное производство созданных в нашей стране аппаратов РОА-1 и РОА-2, автоматически устанавливавших необходимый для поддержания нормокапнии объем вентиляции, не было начато). Неверно заданный объем вентиляции неизбежно приводит к сдвигам газообмена, в основе которых лежит гипо- или гипервентиляция.

Не может вызвать возражений утверждение, что любая степень гиповентиляции вредна для больного. Даже при условии обогащения вдыхаемой смеси кислородом, что предупреждает гипоксию, гиповентиляция приводит к гиперкапнии и дыхательному ацидозу со всеми вытекающими из этого последствиями.

Каковы клиническое значение и вредные последствия гипервентиляции, в результате которой возникает гипокапния? Во время бурных дискуссий защитников и противников гипервентиляции каждая сторона выдвигала убедительные аргументы, самым неопровержимым из которых является утверждение, что манипуляции анестезиолога должны быть направлены на нормализацию функций, а не на заведомое их нарушение (особенно если оно сопровождается такими явлениями, как сдвиг влево кривой диссоциации оксигемоглобина и сужение сосудов головного мозга). Этот тезис действительно неоспорим: оптимальными условиями газообмена являются нормовентиляция и как ее следствие нормокапния. Однако в повседневной практике точная нормовентиляция является желаемым, но трудно достижимым идеалом как при ручной, так и при аппаратной ИВЛ. Если признать реальность этого факта, то неизбежен вывод, что из двух зол выбирают наименьшее, чем является легкая гипервентиляция, при которой pc о, артериальной крови поддерживается около 4 кПа (30 мм рг. ст.). Рассмотренные нами правила выбора объема вентиляции обеспечивают такую возможность, а возникающая при этом небольшая гипокапния практически безвредна для больного.

В качестве одного из путей оптимизации ИВЛ и предупреждения нежелательного влияния ее на кровообращение была предложена вентиляция с ВППОД. Фаза отрицательного давления, снижая среднее давление в грудной клетке, действительно может улучшить условия гемодинамики. Однако это положение теряет значение при операциях на открытой грудной клетке. Кроме того, ВППОД, кроме преимуществ, обладает существенными недостатками.

У больных эмфиземой или бронхиальной астмой выдох затруднен. Казаюсь бы, имеются прямые показания к использованию фазы отрицательного явления у больных этой группы. Однако у них в результате патологического процесса стенки мелких бронхов могут быть истончены. Отрицательная фаза увеличивает перепад давления между альвеолами и ртом. При превышении определенного уровня разницы давлений включается механизм, получивший название "клапан-отсекатель" (chack-valve в англоязычной литературе): истонченные стенки бронхов спадаются и задерживают часть выдыхаемого в альвеолах (воздушная ловушка). Тот же механизм имеет место у эмфизематозных больных во время форсированного выдоха Эта особенность ставит под сомнение пользу применения ВППОД у лиц, страдающих хроническими легочными заболеваниями. Если к этому добавить, что отрицательное давление способно приводить к экспираторному закрытию дыхательных путей даже у здоровых лиц, то следует признать, что без особых показаний применение ВППОД нецелесообразно.

К числу нежелательных эффектов ИВЛ следует отнести также баротравму, возможность которой возрастает при применении ПДКВ, особенно в отсутствие должного контроля за величиной избыточного давления.

Наконец, можно упомянуть снижение мочеотделения, обусловленное ИВЛ. Этот эффект длительной ИВЛ опосредуется через антидиуретический гормон. Однако нет четко документированных данных, которые свидетельствовали бы о подобном значении относительно кратковременного (несколько часов) периода ИВЛ во время анестезии. Невозможно также отличить антидиуретический эффект ИВЛ от задержки мочеотделения, вызванной другими причинами, во время и в ближайшие часы после операции.

– Какие параметры вдоха и выдоха измеряет аппарат ИВЛ?

Время (time), объём (volume), поток (flow), давление (pressure).

Время

Время – это мера длительности и последовательности явлений (на графиках давления, потока и объёма время бежит по горизонтальной оси «Х»). Измеряется в секундах, минутах, часах. (1час=60мин, 1мин=60сек)

С позиций респираторной механики нас интересует длительность вдоха и выдоха, поскольку произведение потокового времени вдоха (Inspiratory flow time) на поток равно объёму вдоха, а произведение потокового времени выдоха (Expiratory flow time) на поток равно объёму выдоха.

Временные интервалы дыхательного цикла (их четыре) Что такое «вдох – inspiration» и «выдох – expiration»?

Вдох это вход воздуха в легкие. Длится до начала выдоха. Выдох – это выход воздуха из легких. Длится до начала вдоха. Иными словами, вдох считается с момента начала поступления воздуха в дыхательные пути и длится до начала выдоха, а выдох – с момента начала изгнания воздуха из дыхательных путей и длится до начала вдоха.

Эксперты делят вдох на две части.

Inspiratory time = Inspiratory flow time + Inspiratory pause.
Inspiratory flow time – временной интервал, когда в легкие поступает воздух.

Что такое «инспираторная пауза» (inspiratory pause или inspiratory hold)? Это временной интервал, когда клапан вдоха уже закрыт, а клапан выдоха еще не открыт. Хотя в это время поступления воздуха в легкие не происходит, инспираторная пауза является частью времени вдоха. Так договорились. Инспираторная пауза возникает, когда заданный объём уже доставлен, а время вдоха ещё не истекло. Для спонтанного дыхания – это задержка дыхания на высоте вдоха. Задержка дыхания на высоте вдоха широко практикуется индийскими йогами и другими специалистами по дыхательной гимнастике.

В некоторых режимах ИВЛ инспираторная пауза отсутствует.

Для аппарата ИВЛ PPV выдох expiratory time – это временной интервал от момента открытия клапана выдоха до начала следующего вдоха. Эксперты делят выдох на две части. Expiratory time = Expiratory flow time + Expiratory pause. Expiratory flow time – временной интервал, когда воздух выходит из легких.

Что такое «экспираторная пауза» (expiratory pause или expiratory hold)? Это временной интервал, когда поток воздуха из легких уже не поступает, а вдох ещё не начался. Если мы имеем дело с «умным» аппаратом ИВЛ, мы обязаны сообщить ему сколько времени, по нашему мнению, может длиться экспираторная пауза. Если время экспираторной паузы истекло, а вдох не начался, «умный» аппарат ИВЛ объявляет тревогу (alarm) и начинает спасать пациента, поскольку считает, что произошло апноэ (apnoe). Включается опция Apnoe ventilation.

В некоторых режимах ИВЛ экспираторная пауза отсутствует.

Total cycle time – время дыхательного цикла складывается из времени вдоха и времени выдоха.

Total cycle time (Ventilatory period) = Inspiratory time + Expiratory time или Total cycle time = Inspiratory flow time + Inspiratory pause + Expiratory flow time + Expiratory pause

Этот фрагмент убедительно демонстрирует трудности перевода:

1. Expiratory pause и Inspiratory pause вообще не переводят, а просто пишут эти термины кириллицей. Мы используем буквальный перевод, – задержка вдоха и выдоха.

2. Для Inspiratory flow time и Expiratory flow time в русском языке нет удобных терминов.

3. Когда мы говорим «вдох» – приходится уточнять: – это Inspiratory time или Inspiratory flow time. Для обозначения Inspiratory flow time и Expiratory flow time мы будем использовать термины потоковое время вдоха и выдоха.

Инспираторная и/или экспираторная паузы могут отсутствовать.

Объём (volume)

Некоторые наши курсанты отвечают: «Объём – это количество вещества». Для несжимаемых (твердых и жидких) веществ это верно, а для газов не всегда.

Пример: Вам принесли баллон с кислородом, емкостью (объёмом) 3л, – а сколько в нём кислорода? Ну конечно, нужно измерить давление, и тогда, оценив степень сжатия газа и ожидаемый расход, можно сказать, надолго ли его хватит.

Механика – наука точная, поэтому прежде всего, объём – это мера пространства.

И, тем не менее, в условиях спонтанного дыхания и ИВЛ при нормальном атмосферном давлении мы используем единицы объема для оценки количества газа. Сжатием можно пренебречь.* В респираторной механике объёмы измеряют в литрах или миллилитрах.
*Когда дыхание происходит под давлением выше атмосферного (барокамера, глобоководные аквалангисты и т.д.), сжатием газов пренебрегать нельзя, поскольку меняются их физические свойства, в частности растворимость в воде. В результате – кислородное опьянение и кесонная болезнь.

В высокогорных условиях при низком атмосферном давлении здоровый спортсмен-альпинист с нормальным уровнем гемоглобина в крови испытывает гипоксию, несмотря на то, что дышит глубже и чаще (дыхательный и минутный объёмы увеличены).

Для описания объёмов используются три слова

1. Пространство (space).

2. Ёмкость (capacity).

3. Объём (volume).

Объёмы и пространства в респираторной механике.

Минутный объём (MV) – по-английски Minute volume – это сумма дыхательных объёмов за минуту. Если все дыхательные объемы в течение минуты равны, можно просто умножить дыхательный объём на частоту дыханий.

Мертвое пространство (DS) по-английски Dead* space – это суммарный объём воздухоносных путей (зона дыхательной системы, где нет газообмена).

*второе значение слова dead – бездыханный

Объемы, исследуемые при спирометрии

Дыхательный объём (VT ) по-английски Tidal volume – это величина одного обычного вдоха или выдоха.

Резервный объём вдоха – РОвд (IRV) по-английски Inspired reserve volume – это объём максимального вдоха по завершении обычного вдоха.

Ёмкость вдоха – ЕВ (IC) по-английски Inspiratory capacity – это объём максимального вдоха после обычного выдоха.

IC = TLC – FRC или IC = VT + IRV

Общая ёмкость лёгких – ОЕЛ (TLC) по-английски Total lung capacity – это объём воздуха в лёгких по завершении максимального вдоха.

Остаточный объём – ОО (RV) по-английски Residual volume – это объём воздуха в лёгких по завершении максимального выдоха.

Жизненная ёмкость лёгких – ЖЕЛ (VC) по-английски Vital capacity – это объём вдоха после максимального выдоха.

VC = TLC – RV

Функциональная остаточная ёмкость – ФОЕ (FRC) по-английски Functional residual capacity – это объём воздуха в лёгких по завершении обычного выдоха.

FRC = TLC – IC

Резервный объём выдоха – РОвыд (ERV) по-английски Expired reserve volume – это объём максимального выдоха по завершении обычного выдоха.

ERV = FRC – RV

Поток(flow)

– «Объёмная скорость» – точное определение, удобное для оценки работы насосов и трубопроводов, но для респираторной механики больше подходит:

Поток – это скорость изменения объёма

В респираторной механике поток() измеряют в литрах в минуту.

1. Поток() = 60л/мин, Длительность вдоха(Тi) = 1сек(1/60мин),

Дыхательный объём (VT ) = ?

Решение: х Тi =VT

2. Поток() = 60л/мин, Дыхательный объём(VT ) = 1л,

Длительность вдоха(Тi) = ?

Решение: VT / = Тi

Ответ: 1сек(1/60мин)

Объём – это произведение потока на время вдоха или площадь под кривой потока.

VT = х Тi

Это представление о взаимоотношении потока и объема используется при описании режимов вентиляции.

Давление(pressure)

Давление(pressure) – это сила, приложенная к единице площади.

Давление в дыхательных путях измеряют в сантиметрах водного столба (см H 2 O) и в миллибарах (mbar или мбар). 1 миллибар=0,9806379 см водного столба.

(Бар - внесистемная единица измерения давления, равная 105 Н/м 2 (ГОСТ 7664-61) или 106 дин/см 2 (в системе СГС).

Значения давлений в разных зонах дыхательной системы и градиенты (gradient) давления По определению давление – это сила, которая уже нашла себе применение, – она (эта сила) давит на площадь и ничего никуда не перемещает. Грамотный доктор знает, что вздох, ветер, и даже ураган, создается разностью давлений или градиентом (gradient).

Например: в баллоне газ под давлением 100 атмосфер. Ну и что, стоит себе баллон и никого не трогает. Газ в баллоне спокойно себе давит на площадь внутренней поверхности баллона и ни на что не отвлекается. А если открыть? Возникнет градиент (gradient), который и создаёт ветер.

Давления:

Paw – давление в дыхательных путях

Pbs - давление на поверхности тела

Ppl - плевральное давление

Palv- альвеолярное давление

Pes - пищеводное давление

Градиенты:

Ptr-трансреспиратонное давление: Ptr = Paw – Pbs

Ptt-трансторакальное давление: Ptt = Palv – Pbs

Pl-транспульмональное давление: Pl = Palv – Ppl

Pw-трансмуральное давление: Pw = Ppl – Pbs

(Легко запомнить: если использована приставка «транс» – речь идёт о градиенте).

Главной движущей силой, позволяющей сделать вдох, является разность давлений на входе в дыхательные пути (Pawo- pressure airway opening) и давлением в том месте, где дыхательные пути заканчиваются – то есть в альвеолах (Palv). Проблема в том, что в альвеолах технически сложно померить давление. Поэтому для оценки дыхательного усилия на спонтанном дыхании оценивают градиент между пищеводным давлением (Pes), при соблюдении условий измерения оно равно плевральному(Ppl), и давлением на входе в дыхательные пути (Pawo).

При управлении аппаратом ИВЛ наиболее доступным и информативным является градиент между давлением в дыхательных путях (Paw) и давлением на поверхности тела (Pbs- pressure body surface). Этот градиент (Ptr) называется «трансреспиратораное давление», и вот как он создаётся:

Как видите, ни один из методов ИВЛ не соответствует полностью спонтанному дыханию, но если оценивать воздействие на венозный возврат и лимфоотток аппараты ИВЛ NPV типа «Kirassa» кажутся более физиологичными. Аппараты ИВЛ NPV типа «Iron lung», создавая отрицательное давление над всей поверхностью тела, снижают венозный возврат и, соответственно, сердечный выброс.

Без Ньютона здесь не обойтись.

Давление (pressure) – это сила, с которой ткани лёгких и грудной клетки противодействуют вводимому объёму, или, иными словами, сила, с которой аппарат ИВЛ преодолевает сопротивление дыхательных путей, эластическую тягу лёгких и мышечно-связочных структур грудной клетки (по третьему закону Ньютона это одно и то же поскольку «сила действия равна силе противодействия»).

Equation of Motion уравнение сил, или третий закон Ньютона для системы «аппарат ИВЛ – пациент»

В том случае, если аппарат ИВЛ осуществляет вдох синхронно с дыхательной попыткой пациента, давление, создаваемое аппаратом ИВЛ (Pvent), суммируется с мышечным усилием пациента (Pmus) (левая часть уравнения) для преодоления упругости легких и грудной клетки (elastance) и сопротивления (resistance) потоку воздуха в дыхательных путях (правая часть уравнения).

Pmus + Pvent = Pelastic + Presistive

(давление измеряют в миллибарах)

(произведение упругости на объём)

Presistive = R x

(произведение сопротивления на поток) соответственно

Pmus + Pvent = E x V + R x

Pmus(мбар) + Pvent(мбар) = E(мбар/мл) x V(мл) + R (мбар/л/мин) x (л/мин)

Заодно вспомним, размерность E - elastance (упругость) показывает на сколько миллибар возрастает давление в резервуаре на вводимую единицу объёма (мбар/мл); R - resistance сопротивление потоку воздуха проходящему через дыхательные пути (мбар/л/мин).

Ну и для чего нам пригодится это Equation of Motion (уравнение сил)?

Понимание уравнения сил позволяет нам делать три вещи:

Во-первых, любой аппарат ИВЛ PPV может управлять одномоментно только одним из изменяемых параметров входящих в это уравнение. Эти изменяемые параметры – давление объём и поток. Поэтому существуют три способа управления вдохом: pressure control, volume control, или flow control. Реализация варианта вдоха зависит от конструкции аппарата ИВЛ и выбранного режима ИВЛ.

Во-вторых, на основе уравнения сил созданы интеллектуальные программы, благодаря которым аппарат рассчитывает показатели респираторной механики (напр.: compliance (растяжимость), resistance (сопротивление) и time constant (постоянная времени «τ »).

В-третьих, без понимания уравнения сил не понять такие режимы вентиляции как “proportional assist”, “automatic tube compensation”, и “adaptive support”.

Главные расчетные параметры респираторной механики resistance, elastance, compliance

1. Сопротивление дыхательных путей (airway resistance)

Респираторная механика рассматривает сопротивление дыхательных путей воздушному потоку. Сопротивление (airway resistance) зависит от длины, диаметра и проходимости дыхательных путей, эндотрахеальной трубки и дыхательного контура аппарата ИВЛ. Сопротивление потоку возрастает, в частности, если происходит накопление и задержка мокроты в дыхательных путях, на стенках эндотрахеальной трубки, скопление конденсата в шлангах дыхательного контура или деформация (перегиб) любой из трубок. Сопротивление дыхательных путей растёт при всех хронических и острых обструктивных заболеваниях лёгких, приводящих к уменьшению диаметра воздухоносных путей. В соответствии с законом Гагена-Пуазеля при уменьшении диаметра трубки вдвое для обеспечения того же потока градиент давлений, создающий этот поток (нагнетающее давление), должен быть увеличен в 16 раз.

Важно иметь в виду, что сопротивление всей системы определяется зоной максимального сопротивления (самым узким местом). Устранение этого препятствия (например, удаление инородного тела из дыхательных путей, устранение стеноза трахеи или интубация при остром отёке гортани) позволяет нормализовать условия вентиляции легких. Термин резистанс широко используется российскими реаниматологами как существительное мужского рода. Смысл термина соответствует мировым стандартам.

Важно помнить, что:

1. Аппарат ИВЛ может измерить резистанс только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента.

2. Когда мы говорим о резистанс (Raw или сопротивлении дыхательных путей) мы анализируем обструктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием проходимости дыхательных путей.

3. Чем больше поток, тем выше резистанс.

2. Упругость (elastance) и податливость (compliance)

Прежде всего, следует знать, это строго противоположные понятия и elastance =1/сompliance. Смысл понятия «упругость» подразумевает способность физического тела при деформации сохранять прилагаемое усилие, а при восстановлении формы – возвращать это усилие. Наиболее наглядно это свойство проявляется у стальных пружин или резиновых изделий. Специалисты по ИВЛ при настройке и тестировании аппаратов в качестве модели легких используют резиновый мешок. Упругость дыхательной системы обозначается символом E. Размерность упругости мбар/мл, это означает: на сколько миллибар следует поднять давление в системе, чтобы объём увеличился на 1 мл. Данный термин широко используется в работах по физиологии дыхания, а специалисты по ИВЛ пользуются понятием обратным «упругости» – это «растяжимость» (compliance) (иногда говорят «податливость»).

– Почему? – Самое простое объяснение:

– На мониторах аппаратов ИВЛ выводится compliance, вот мы им и пользуемся.

Термин комплайнс (compliance) используется как существительное мужского рода российскими реаниматологами так же часто, как и резистанс (всегда когда монитор аппарата ИВЛ показывает эти параметры).

Размерность комплайнса – мл/мбар показывает, на сколько миллилитров увеличивается объём при повышении давления на 1 миллибар. В реальной клинической ситуации у пациента на ИВЛ измеряют комплайнс респираторной системы – то есть легких и грудной клетки вместе. Для обозначения комплайнс используют символы: Crs (compliance respiratory system) – комплайнс дыхательной системы и Cst (compliance static) – комплайнс статический, это синонимы. Для того, чтобы рассчитать статический комплайнс, аппарат ИВЛ делит дыхательный объём на давление в момент инспираторной паузы (нет потока – нет резистанс).

Cst = V T /(Pplateau –PEEP)

Норма Cst (комплайнса статического) – 60-100мл/мбар

Приводимая ниже схема показывает, как на основе двухкомпонентной модели рассчитывается сопротивление потоку (Raw), статический комплайнс (Cst) и упругость (elastance) дыхательной системы.

Измерения выполняются у релаксированного пациента в условиях ИВЛ, управляемой по объёму с переключением на выдох по времени. Это значит, что после того, как объём доставлен, на высоте вдоха клапаны вдоха и выдоха закрыты. В этот момент измеряется давление плато.

Важно помнить, что:

1. Аппарат ИВЛ может измерить Cst (комплайнс статический) только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента во время инспираторной паузы.

2. Когда мы говорим о статическом комплайнсе (Cst, Crs или растяжимости респираторной системы), мы анализируем рестриктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием легочной паренхимы.

Философское резюме можно выразить двусмысленным утверждением: Поток создаёт давление.

Обе трактовки соответствуют действительности, то есть: во-первых, поток создаётся градиентом давлений, а во-вторых, когда поток наталкивается на препятствие (сопротивление дыхательных путей), давление увеличивается. Кажущаяся речевая небрежность, когда вместо «градиент давлений» мы говорим «давление», рождается из клинической реальности: все датчики давления расположены со стороны дыхательного контура аппарата ИВЛ. Для того, чтобы измерить давление в трахее и рассчитать градиент, необходимо остановить поток и дождаться выравнивания давления с обоих концов эндотрахеальной трубки. Поэтому в практике обычно мы пользуемся показателями давления в дыхательном контуре аппарата ИВЛ.

По эту сторону эндотрахеальной трубки для обеспечения вдоха объёмом Хмл за время Yсек мы можем повышать давление вдоха (и соответственно градиент) на сколько у нас хватит здравого смысла и клинического опыта, поскольку возможности аппарата ИВЛ огромны.

По ту сторону эндотрахеальной трубки у нас находится пациент, и у него для обеспечения выдоха объёмом Хмл за время Yсек есть только сила упругости легких и грудной клетки и сила его дыхательной мускулатуры (если он не релаксирован). Возможности пациента создавать поток выдоха ограничены. Как мы уже предупреждали, «поток – это скорость изменения объёма», поэтому для обеспечения эффективного выдоха нужно предоставить пациенту время.

Постоянная времени (τ )

Так в отечественных руководствах по физиологии дыхания называется Time constant. Это произведение комплайнс на резистанс. τ = Cst х Raw вот такая формула. Размерность постоянной времени, естественно секунды. Действительно, ведь мы умножаем мл/мбар на мбар/мл/сек. Постоянная времени отражает одновременно эластические свойства дыхательной системы и сопротивление дыхательных путей. У разных людей τ разная. Понять физический смысл данной константы легче, начав с выдоха. Представим себе, завершён вдох, – начат выдох. Под действием эластических сил дыхательной системы воздух выталкивается из лёгких, преодолевая сопротивление дыхательных путей. Сколько времени займёт пассивный выдох? – Постоянную времени умножить на пять (τ х 5). Так устроены легкие человека. Если аппарат ИВЛ обеспечивает вдох, создавая постоянное давление в дыхательных путях, то у релаксированного пациента максимальный для данного давления дыхательный объём будет доставлен за то же время (τ х 5).

Данный график показывает зависимость процентной величины дыхательного объёма от времени при постоянном давлении вдоха или пассивном выдохе.

При выдохе по истечении времени τ пациент успевает выдохнуть 63% дыхательного объёма, за время 2τ – 87%, а за время 3τ – 95% дыхательного объёма. При вдохе с постоянным давлением аналогичная картина.

Практическое значение постоянной времени:

Если время, предоставляемое пациенту для выдоха <5τ , то после каждого вдоха часть дыхательного объёма будет задерживаться в легких пациента.

Максимальный дыхательный объём при вдохе с постоянным давлением поступит за время 5τ .

При математическом анализе графика кривой объёма выдоха расчет постоянной времени позволяет судить о комплайнс и резистанс.

Данный график показывает, как современный аппарат ИВЛ рассчитывает постоянную времени.

Бывает, что статический комплайнс рассчитать невозможно, т. к. для этого должна отсутствовать спонтанная дыхательная активность и необходимо измерить давление плато. Если разделить дыхательный объём на максимальное давление, получим еще один расчётный показатель, отражающий комплайнс и резистанс.

CD = Dynamic Characteristic = Dynamic effective compliance = Dynamic compliance.

CD = VT /(PIP – PEEP)

Больше всего сбивает с толку название – «динамический комплайнс», поскольку измерение происходит при неостановленном потоке и, следовательно, данный показатель включает и комплайнс, и резистанс. Нам больше нравится название «динамическая характеристика». Когда этот показатель снижается, это значит, что либо понизился комплайнс, либо возрос резистанс, либо и то и другое. (Или нарушается проходимость дыхательных путей, или снижается податливость легких.) Однако если одновременно с динамической характеристикой мы оцениваем по кривой выдоха постоянную времени, мы знаем ответ.

Если постоянная времени растёт, это обструктивный процесс, а если уменьшается, значит лёгкие стали менее податливы. (пневмония?, интерстициальный отек?...)