лёгких

Глава 1. ИВЛ в современной интенсивной терапии . 3

Терминология. 4

Глава 2. Основные принципы современной респираторной терапии. 5

Логика врача. 5

Параметры дыхания пациента, их значение для подбора оптимального режима ИВЛ и диагностики состояния респираторной системы.. 5

Особенности современных аппаратов ИВЛ, подход к детальному описанию методов и режимов 7

Глава 3. Формирование дыхательного цикла. 8

Дыхательный цикл. 8

Принудительные методы вентиляции. 9

Метод вентиляции - Volume control ventilation - вентиляция с управляемым объемом 10

Метод вентиляции - Pressure control ventilation - «вентиляция с управляемым давлением» 15

Спонтанный дыхательный цикл. 20

Вспомогательные методы вентиляции. 21

Метод вентиляции - Pressure support ventilation - вентиляция с поддержкой давлением 22

Опции РЕЕР/СРАР (Positive End-Expiratory Pressure /Continius Positive Airway Pressure - Положительное давление на выдохе/постоянное положительное давление) 24

Глава 4. Формирование ритма вентиляции. 26

Триггер. 27

Режимы формирования ритма вентиляции. 29

Режимы CMV(Continius Mandatory Ventilation) - Постоянная принудительная вентиляция 29

Режим (S)CMV (Synchronized Continius Mandatory Ventilation) -Синхронизированная постоянная принудительная вентиляция 29

Режим Spont - спонтанная вентиляция. 30

Режим SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation) - Синхронизированная Перемежающаяся Принудительная вентиляции. 31

Сравнение режимов (s)cmv и simv. 32

Глава 5 . Дополнительные методы и режимы вентиляции. 33

Опция Sigh - Вздох. 33

Режим IRV-intensive ratio ventilation- вентиляция с обратным соотношением вдох/выдох 33

Режим BiPAP-BIFASICpositive airway ressure -вентиляция с двумя уровнями сдвумя дпум уровнями постоянного положительного давления. 34

Метод Pressure limited ventilation (PLV) - (объемная) вентиляция с ограничением давления 36

Apnoe Ventilation - вентиляция апноэ. 37

VAPS-volume assured pressure support -вентиляция с поддержкой давлением с гарантированным, дыхательным объемом 38

Глава 6. Клинический пример использования графического мониторинга для оценки адекватности ИВЛ 39

Заключение. 42

Глава 1. ИВЛ в современной интенсивной терапии

Искусственная вентиляция легких - одно из важнейших лечебных мероприятий в современной интенсивной терапии. Показания к проведению ИВЛ в наше время значительно расширились в связи с появлением современной аппаратуры, позволяющей, с одной стороны, проводить ИВЛ с наименьшей травматичностью для респираторной системы пациента (контроль давления в дыхательных путях, адекватное увлажнение.и подогрев дыхательной смеси), с другой - имеющей режимы плавного уменьшения респираторной поддержки, облегчающие перевод больного на самостоятельное дыхание.

Можно выделить несколько типов клинических ситуаций, требующих проведения ИВЛ:

Поражение непосредственно респираторной системы пациента вентиляционная дыхательная недостаточность - тяжелые пневмо нии, травмы груди с повреждением реберного каркаса, респираторный дистресс-синдром взрослых.

Особенности этих ситуаций в том, что пациенты чаще всего в сознании. Дыхательный центр больного способен регулировать параметры дыхания. Следовательно, требуются преимущественно вспомогательные методы ИВЛ (Pressure support), направленные на уменьшение работы дыхания.

Показаниями для начала ИВЛ служит обычно нарастание одышки, уменьшение дыхательного объема, снижение РаО2 Минутный объем дыхания (ориентир - РаСО2) может быть как снижен (гиповентиляция) – в стадии декомпенсации, так и повышен (гиповентиляция) - в стадии субкомпенсании. Предпочтительнее начинать ИВЛ в стадии субкомпенсацпии.

2. Нарушения нервной регуляции дыхания, центральные (ЧМТ и ОНМК с поражением ствола мозга, отравление опиатами) и периферичес кие (применение миорелаксантов). В этих ситуациях требуется полное замещение регуляторной функции дыхательного центра, применение при нудительных методов ИВЛ с адекватным мониторингом газов"артерналыюй крови.

Клиническими показаниями к началу ИВЛ служит урежение частоты дыхания (вплоть до апноэ), гиповентиляция.

3. ИВЛ в связи с внутричерепной гипертензией (ЧМТ, ОНМК,гипоксия).

Функция внешнего дыхания больного может быть, не нарушена! Минутным объем дыхания, частота дыхания, дыхательный объем, Р"аСО2, в норме, однако пациенту необходимо проиеденпе ИВЛ в режиме умеренной гипо-вентнляции с целью снижения РаС02 до 25-30 мм Hg

Клиническими показаниями к началу ИВЛ будут признаки внутричерной гипертензнии- угнетение сознания до уровня сопора и комы, судорожным синдром, отрицательная неврологическая динамика, а также ранний (до 1 сут.) послеоперационный и посттравматический период. В раннем периоде лечения применяются принудительные режимы вентиляции, и дальнейшем - выбор режима ИВЛ основывается на данных мони торинга внутричерепного давления.

4. ИВЛ в связи с крайне тяжелым общим состоявшем больного -травматический, иифекционно-токсический шок, синдром полиорганной недостаточности, сепсис. Собственно респираторная система пациента может быть не поражена, регуляция дыхания в норме, однако пациенту требуется проведение ИВЛ с целью увеличения доставки кислорода с од новременным снижением его затрат на дыхание.

Клиническими показаниями к началу ИВЛ будут все признаки общем тяжести состояния - объем перенесенной травмы, операции и кровопотери, выраженная продолжительная гипотония, выраженная гипертермия, клинические и лабораторные признаки тяжелой интоксикации. Чаще используются принудительные режимы вентиляции несмотря на уровень сознания больного, при необходимости вводятся седатнвпые препараты.

Таким образом, необходимость ИВЛ не всегда связана напрямую с нарушением функции внешнего дыхания. Критерии для начала и прекращения ИВЛ до сих пор широко обсуждаются в литературе, проблема остается не до конца решенной.

Современная дыхательная аппаратура, снабженная микропроцессорным управлением, реализует большое количество методов и режимов, используемых в перечисленных клинических ситуациях. Очевидно, что детальное представление врача о том, как функционирует респиратор в том или ином режиме - основа успешного лечения и гарантия безопасности пациента.

Терминология

В связи с тем, что большинство современных дыхательных аппаратов -западноевропейского и американского производства и большинство литера-турных источников по этой теме опубликовано на английском языке , возникает необходимость адаптации англоязычных терминов для русскоязычного пользователя. Попытки перевода английских понятий на русский язык нередко искажают их смысл и препятствуют их пониманию. Особенно трудны для восприятия созданные из русского перевода аббревиатуры . Поэтому и данном руководстве будут использоваться только англоязычные аббревиатуры, для понимания они будут расшифрованы на английском и дословно переведены па русский. В качестве базового для однозначной идентификации того или иного понятия предлагается использовать англоязычный термин и его аббревиатуру. Русский перевод будет считаться дополнительным. Поэтому частое использование англоязычных терминов имеет целью преодолеть терминологическую путаницу и облегчить в дальнейшем эксплуатацию дыхательной аппаратуры и взаимодействие специалистов.

Дискуссия по поводу точности и общепринятости русских переводов и аббревиатур представляется нецелесообразной.

В литературе нет терминологического единства относительного самого понятия «режим ИВЛ». Дело в том, что некоторые понятия (volume control, pressure control, pressure support) касаются только способа формирования отдельного дыхательного цикла, другие - CMV, (s)CMV, SIMV -отражают принципы формирования ритма вентиляции. Понятия «вентиляция по давлению» и «вентиляция по объему» принято обозначать как два «метода» (mode) (Точный перевод-«способ». «вид» Однако для удобства переведем «mode» как метод вентиляции)

При этом имеется ввиду способ формирования отдельного дыхательного цикла. Предлагается все виды дыхательных циклов, как принудительных, так и вспомогательных обозначать как «методы вентиляции», под понятием «режим» подразумевать принцип формирования ритма вентиляции.

Таким образом, полное описание РЕЖИМА РЕСПИРАТОРНОЙ ТЕРАПИИ у конкретного больного должно выглядеть примерно так:

«режим SIMV , триггер «по давлению», чувствительность -1 см Н20, метод вентиляции Volume control + Pressure Support (VC - 10 в I мин (пиковый поток па вдохе - 65 л/мин, время вдоха -0.9 сек., форма кривой потока - deceleration ), PSV + 20 см Н2,О, уровень РЕЕР/СРАР+ 7см H 2 O , FiO 2,- 0.4, данные мониторинга- МОД - 11.5-12 л/мин, ЧД - 1 8 в 1 мин, дыхательный объем Pressure support -цикл-400-460 мл.»

Подпонятие «метод вентиляции» подходят также современные «интеллектуальные» виды вентиляции - Pressure limited ventilation, BiPAP, VAPS.

Глава 2. Основные принципы современной респираторной терапии

Логика врача

Пожалуй, наиболее важным моментом в осмыслении принципов со временной респираторной терапии представляется искоренение известного жаргонного выражения реаниматологов «больной не синхронен с аппа ратом!». Прямое следствие этого подхода - массивное применение седа-тивных препаратов, т.е. подавление собственной регуляторной системы пациента. Необходимо осознать, что сопротивление пациента работе венти лятора (десинхронизация системы «ПАЦИЕНТ - респиратор») свиде тельствует о несоответствии параметров работы респиратора потребностям пациента.

08.05.2011 44341

Как-то на одном из профессиональных медицинских форумов поднялся вопрос о режимах ИВЛ. Возникла мысль написать об этом "просто и доступно", т.е. так, чтобы не запутывать читателя в обилии аббревиатур режимов и названий способов вентиляции.

Тем более, они все очень похожи друг на друга по своей сути и являются ни чем иным, как коммерческим ходом производителей дыхательной аппаратуры.

Модернизация оснащения машин СМП привела к появлению в них современных респираторов (например, аппарат фирмы Дрегер “Карина”), которые позволяют осуществлять ИВЛ на высоком уровне, с использованием самых разнообразных режимов. Однако ориентация работников СМП в этих режимах часто затруднена и поспособствовать решению этой проблемы в какой-то степени призвана эта статья.

Я не буду останавливаться на устаревших режимах, напишу лишь о том, что актуально на сегодняшний день, для того, чтобы после прочтения у вас осталась основа, на которую уже будут накладываться дальнейшие познания в этой области.

Итак, что такое режим ИВЛ? Если по-простому, то режим ИВЛ - это алгоритм управления потоком в дыхательном контуре. Поток может управляться при помощи механики - мех (старые аппараты ИВЛ, типа РО-6) или при помощи т.н. активного клапана (в современных респираторах). Активный клапан требует наличия постоянного потока, что обеспечивается либо компрессором респиратора, либо подводкой сжатого газа.

Теперь рассмотрим основные принципы формирования искусственного вдоха. Их два (если отбросить устаревшие):
1) с контролем по объему;
2) с контролем по давлению.

Формирование вдоха с контролем по объему : респиратор подает поток в легкие пациента и переключается на выдох при достижении заданного врачом объема вдоха (дыхательного объема).

Формирование вдоха с контролем по давлению : респиратор подает поток в легкие пациента и переключается на выдох при достижении заданного врачом давления (инспираторного давления).

Графически это выглядит так:

А теперь основная классификация режимов ИВЛ, от которой мы будем отталкиваться:

1. принудительные
2. принудительно-вспомогательные
3. вспомогательные

Принудительные режимы вентиляции

Суть одна - в дыхательные пути пациента подается заданный врачом МОД (который суммируется из заданных дыхательного объема либо инспираторного давления и частоты вентиляции), любая активность пациента исключается и игнорируется респиратором.

Различают два основных режима принудительной вентиляции:

1. вентиляция с контролем по объему
2. вентиляция с контролем по давлению

В современных респираторах предусматриваются еще и дополнительные режимы (вентиляция по давлению с гарантированным дыхательным объемом), но мы их в целях упрощения опустим.

Вентиляция с контролем по объему - Volume Control Ventilation (CMV, VC-CMV, IPPV, VCV и т.д.)
Врачом задаются: дыхательный объем (в мл), частота вентиляции в минуту, соотношение вдоха и выдоха. Респиратор подает заданный дыхательный объем в легкие пациента и переключается на выдох при его достижении. Выдох происходит пассивно.

В некоторых вентиляторах (например, дрегеровских Эвитах) при принудительной вентиляции по объему используется переключение на выдох по времени. При этом имеет место следующее. При подаче объема в легкие пациента давление в ДП повышается до тех пор, пока респиратор не даст установленный объем. Появляется пиковое давление (Ppeak или PIP). После этого поток прекращается - возникает давление плато (пологая часть кривой давления). После окончания времени вдоха (Tinsp) начинается выдох.

Вентиляция с контролем по давлению - Pressure Control Ventilation (PCV, PC-CMV)
Врачом задаются: инспираторное давление (давление на вдохе) в см вод. ст. или в mbar, частота вентиляции в минуту, соотношение вдоха и выдоха. Респиратор подает поток в легкие пациента до достижения инспираторного давления и переключается на выдох. Выдох происходит пассивно.

Несколько слов о преимуществах и недостатках различных принципов формирования искусственного вдоха.

Вентиляция с контролем по объему
Преимущества:

1. гарантирован дыхательный объем и, соответственно, минутная вентиляция

Недостатки:

1. опасность баротравмы
2. неравномерность вентиляции различных отделов легких
3. невозможность адекватной вентиляции при негерметичных ДП

Вентиляция с контролем по давлению
Преимущества:

1. гораздо меньшая опасность баротравмы (при правильно установленных параметрах)
2. более равномерная вентиляция легких
3. может использоваться при негерметичности ДП (вентиляция с безманжеточными трубками у детей, например)

Недостатки:

1. нет гарантированного дыхательного объема
2. необходим полный мониторинг вентиляции (SpO2, ETCO2, МОД, КЩС).

Переходим к следующей группе режимов ИВЛ.

Принудительно-вспомогательные режимы

По сути дела, эта группа режимов ИВЛ представлена одним режимом - SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation - синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция) и его вариантами. Принцип режима состоит в следующем - врач задает необходимое число принудительных вдохов и параметры для них, но пациенту позволяется при этом дышать самостоятельно, причем число самостоятельных вдохов будет включено в число заданных. Кроме того, слово "синхронизированная" означает, что принудительные вдохи будут включаться в ответ на дыхательную попытку пациента. Если же пациент не будет дышать совсем, то респиратор будет исправно давать ему заданные принудительные вдохи. В тех случаях, когда синхронизация с вдохами пациента отсутствует, режим носит название "IMV" (Intermittent Mandatory Ventilation).

Как правило, для поддержки самостоятельных вдохов пациента используется режим поддержки давлением (чаще) - PSV (Pressure support ventilation), или объемом (реже) - VSV (Volume support ventilation), но о них мы поговорим ниже.

Если для формирования аппаратных вдохов пациенту задается принцип вентиляции по объему, то режим называется просто "SIMV" или "VC-SIMV", а если используется принцип вентиляции по давлению, то режим носит название "P-SIMV" или "PC-SIMV".

В связи с тем, что мы начали говорить о режимах, которые откликаются на дыхательные попытки пациента, следует сказать несколько слов о триггере. Триггер в аппарате ИВЛ - это пусковая схема, включающая вдох в ответ на дыхательную попытку пациента. В современных аппаратах ИВЛ используются следующие виды триггеров:

1. Триггер по объему (Volume trigger) - он срабатывает на прохождение заданного объема в дыхательные пути пациента
2. Триггер по давлению (Pressure trigger) - срабатывает на падение давления в дыхательном контуре аппарата
3. Триггер по потоку (Flow trigger) - реагирует на изменение потока, наиболее распространен в современных респираторах.

Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по объему (SIMV, VC-SIMV)
Врач задает дыхательный объем, частоту принудительных вдохов, соотношение вдоха и выдоха, параметры триггера, при необходимости устанавливает давление или объем поддержки (режим в этом случае будет иметь аббревиатуру "SIMV+PS" или "SIMV+VS"). Пациент получает заданное число вдохов с контролем по объему и при этом может дышать самостоятельно с поддержкой или без нее. При этом на попытку вдоха пациента (изменение потока) сработает триггер и респиратор позволит ему осуществить собственный вдох.

Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по давлению (P-SIMV, PC-SIMV)
Врач задает инспираторное давление, частоту принудительных вдохов, соотношение вдоха и выдоха, параметры триггера, при необходимости устанавливает давление или объем поддержки (режим в этом случае будет иметь аббревиатуру "P-SIMV+PS" или "P-SIMV+VS"). Пациент получает заданное число вдохов с контролем по давлению и при этом может дышать самостоятельно с поддержкой или без нее по тому же принципу, что и описано ранее.

Я думаю, уже стало понятным, что в отсутствие самостоятельных вдохов пациента, режимы SIMV и P-SIMV превращаются соответственно в принудительную вентиляцию с контролем по объему и принудительную вентиляцию с контролем по давлению, что и делает этот режим универсальным.

Переходим к рассмотрению вспомогательных режимов вентиляции.

Вспомогательные режимы

Как понятно из названия, это группа режимов, задача которых состоит в той или иной поддержке спонтанного дыхания пациента. Строго говоря, это уже не ИВЛ, а ВИВЛ. Следует помнить, что все эти режимы могут применяться только у стабильных пациентов, а никак не у критических больных с нестабильной гемодинамикой, нарушениями КЩС и т.д. Я не буду останавливаться на сложных, т.н. "интеллектуальных" режимах вспомогательной вентиляции, т.к. у каждого уважающего себя производителя дыхательной аппаратуры здесь есть своя "фишка", а мы разберем самые основные режимы ВИВЛ. Если будет желание поговорить о каком-либо конкретном "интеллектуальном" режиме, мы обсудим это все отдельно. Единственное, я отдельно напишу про режим BIPAP, так как он является по сути дела универсальным и требует совершенно отдельного рассмотрения.

Итак, к вспомогательным режимам относятся:

1. Поддержка давлением
2. Поддержка объемом
3. Постоянное положительное давление в дыхательных путях
4. Компенсация сопротивления эндотрахеальной/трахеостомической трубки

При использовании вспомогательных режимов очень полезна опция "Вентиляция апноэ" (Apnoe Ventilation) которая заключается в том, что при отсутствии дыхательной активности ациента в течение заданного времени, респиратор автоматически переключается на принудительную ИВЛ.

Поддержка давлением - Pressure support ventilation (PSV)
Суть режима понятна из названия - респиратор осуществляет поддержку спонтанных вдохов пациента положительным давлением на вдохе. Врачом устанавливаются величина давления поддержки (в см Н2О или mbar), параметры триггера. На дыхательную попытку пациента реагирует триггер и респиратор дает заданное давление на вдохе, а затем переключается на выдох. Это режим с успехом может использоваться совместно с SIMV или P-SIMV, о чем я писал ранее, в этом случае спонтанные вдохи пациента будут поддерживаться давлением. Режим PSV широко используется при отлучении от респиратора путем постепенного снижения давления поддержки.

Поддержка объемом - Volume Support (VS)
Этот режим реализует т.н. поддержку объемом, т.е. респиратор автоматически устанавливает уровень давления поддержки исходя из заданного врачом дыхательного объема. Режим этот присутствует в некоторых вентиляторах (Servo, Siemens, Inspiration). Врачом задается дыхательный объем поддержки, параметры триггера, передельные параметры вдоха. На инспираторную попытку респиратор дает пациенту заданный дыхательный объем и переключается на выдох.

Постоянное положительное давление в дыхательных путях - Continuous Positive Airway Pressure (СРАР)
Это режим спонтанной вентиляции, при котором респиратор поддерживает постоянное положительное давление в дыхательных путях. Собственно, опция поддержания постоянного положительного давления в дыхательных путях очень распространена и может быть использована при любом принудительном, принудительно-вспомогательном или вспомогательном режиме. Ее самый распространенный синоним - положительное давление в конце выдоха - Positive end-expiratory pressure (PEEP) . Если же пациент дышит полностью сам, то с помощью СРАР компенсируется сопротивление шлангов респиратора, пациенту подается согретый и увлажненный воздух с повышенным содержанием кислорода, а также поддерживаются альвеолы в расправленном состоянии; таким образом, этот режим широко используется при отлучении от респиратора. В настройках режима врачом задается уровень положительного давления (в см Н2О или mbar).

Компенсация сопротивления эндотрахеальной/трахеостомической трубки - Automatic Tube Compensation (АТС) или Tube Resistance Compensation (TRC)
Этот режим присутствует в некоторых респираторах и призван компенсировать дискомфорт пациента от дыхания через ЭТТ или ТТ. У больного с эндотрахеальной (трахеостомической) трубкой просвет верхних дыхательных путей ограничен ее внутренним диаметром, который значительно меньше, чем диаметр гортани и трахеи. По закону Пуазейля, с уменьшением радиуса просвета трубки резко увеличивается сопротивление. Поэтому во время вспомогательной вентиляции у больных с сохраняющимися самостоятельным дыханием возникает проблема преодоления этого сопротивления, особенно в начале вдоха. Кто не верит, попробуйте подышать некоторое время через взятую в рот "семерку". При использовании этого режима врачом задаются следующие параметры: диаметр трубки, ее характеристики и процент компенсации сопротивления (до 100%). Режим может использоваться в сочетании с другими режимами ВИВЛ.

Ну и в заключение поговорим о режиме BIPAP (BiPAP), который, как мне кажется, стоит рассмотреть отдельно.

Вентиляция с двумя фазами положительного давления в дыхательных путях - Biphasic positive airway pressure (BIPAP, BiPAP)

Название режима и его аббревиатура в свое время были запатентованы фирмой Дрегер. Поэтому, имея в виду BIPAP, мы подразумеваем вентиляцию с двумя фазами положительного давления в дыхательных путях, реализованную в респираторах фирмы Дрегер, а говоря о BiPAP подразумеваем то же самое, но в респираторах других производителей.

Мы здесь разберем двухфазную вентиляцию так, как она реализована в классическом варианте - в респираторах фирмы Дрегер, поэтому будем пользоваться аббревиатурой "BIPAP".

Итак, суть вентиляции с двумя фазами положительного давления в дыхательных путях состоит в том, что задается два уровня положительного давления: верхний - CPAP high и нижний - CPAP low, а также два временных интервала time high и time low, соответствующих этим давлениям.

Во время каждой фазы, при спонтанном дыхании, может состояться несколько дыхательных циклов, это видно на графике. Чтобы вам была понятна суть BIPAP, вспомните, что я писал ранее о СРАР: пациент дышит самостоятельно при определенном уровне постоянного положительного давления в дыхательных путях. А теперь представьте, что респиратор автоматически повышает уровень давления, а затем снова возвращается к исходному и делает это с определенной периодичностью. Вот это и есть BIPAP.

В зависимости от клинической ситуации длительность, соотношения фаз и уровни давлений могут изменяться.

Теперь переходим к самому интересному. К универсальности режима BIPAP.

Ситуация первая. Представьте себе, что у пациента полностью отсутствует дыхательная активность. В этом случае повышение давления в дыхательных путях во вторую фазу будет приводить к принудительной вентиляции по давлению, что графически будет неотличимо от PCV (вспоминайте аббревиатуру).

Ситуация вторая. Если пациент способен сохранять спонтанное дыхание на нижнем уровне давления (CPAP low), то при повышении его до верхнего будет происходить принудительная вентиляция по давлению, то есть режим будет неотличим от P-SIMV+CPAP.

Ситуация третья. Пациент способен сохранять спонтанное дыхание как на нижнем, так и на верхнем уровне давления. BIPAP в этих ситуациях работает как истинный BIPAP, показывая все свои преимущества.

Ситуация четвертая. Если мы установим при спонтанном дыхании пациента одинаковое значение верхнего и нижнего давлений, то BIPAP превратится во что? Правильно, в CPAP.

Таким образом, режим вентиляции с двумя фазами положительного давления в дыхательных путях является универсальным по своей сути и в зависимости от настроек может работать как принудительный, принудительно-вспомогательный или чисто вспомогательный режим.

Вот мы и рассмотрели все основные режимы ИВЛ, создав таким образом, основу для дальнейшего накопления знаний по этому вопросу. Сразу хочу заметить, что постичь все это можно только при непосредственной работе с пациентом и респиратором. Кроме того, производителями дыхательной аппаратуры выпускается множество программ-симуляторов, которые позволяют ознакомиться и поработать с каким-либо режимом, не отходя от компьютера.

Швец А.А. (Граф)

ИВЛ (искусственная вентиляция легких) — это метод аппаратной поддержки дыхания пациента, которая осуществляется путем проделывания в трахее отверстия — трахеостомы. Через него воздух поступает в дыхательные пути и удаляется из них, имитируя естественный дыхательный цикл (вдох/выдох). Параметры работы аппарата задаются различными режимами ИВЛ, предназначенными для создания подходящих конкретному пациенту условий вентиляции.

Как работает ИВЛ?

ИВЛ состоит из респиратора (прибора, осуществляющего вентиляцию) и интубационной трубки, которая соединяет дыхательные пути с аппаратом подачи и удаления воздуха. Такое устройство применяется только в условиях стационара. Через осуществляется вдох и выдох, которые контролируются режимом вентиляции.

ИВЛ применяется в исключительных случаях. Назначается пациентам с недостаточным или же полностью отсутствующим естественным дыханием.

Что такое режимы ИВЛ?

Под режимом искусственной вентиляции легких понимают модель взаимодействия между пациентом и аппаратом ИВЛ, которая описывает:

• последовательность вдохов/выдохов;
• тип функционирования аппарата;
• степень замены естественного дыхания искусственным;
• способ контроля ;
• физические параметры дыхания (давление, объем и т. д.).

Режим аппарата ИВЛ подбирается в зависимости от нужд конкретного пациента, объема и состояния его легких, а также способности к самостоятельному дыханию. Основная задача врача заключается в том, чтобы работа вентилятора помогала больному, а не мешала ему. Иными словами, режимы подстраивают работу аппарата под организм пациента.

Проблема интерпретации режимов искусственной вентиляции легких

В современных аппаратах, выпускаемых различными фирмами, содержится огромное количество названий различных режимов ИВЛ: tcpl, HFJV, ITPV и др. Многие из них подчиняются правилам Американской классификации, а другие являются не более чем маркетинговым ходом. На основе этого часто возникает путаница по поводу того, что означает тот или иной режим, даже несмотря на развернутое пояснение каждой аббревиатуры. Например, IMV расшифровывается как Intermittent mandatory ventilation, что переводится как "принудительная перемежающаяся вентиляция".

Для того чтобы разобраться в этом вопросе, необходимо иметь представление об общих принципах, на которых основаны режимы работы ИВЛ. Несмотря на то что единой утвержденной системы классификации аппаратного обеспечения дыхания до сих пор не разработано, можно объединять его виды в различные группы на основании тех или иных характеристик. Такой подход позволяет понять основные типы режимов вентиляции ИВЛ, которых не так уж и много.

В настоящее время предпринимаются попытки разработать единую стандартизированную систему классификации работы респиратора, которая упростила бы настройку любого аппарата под нужды больного.

Параметры функционирования

К параметрам режима ИВЛ относят:

• число аппаратных дыхательных циклов (в минуту);
• дыхательный объем;
• время вдоха и выдоха;
• среднее давление в дыхательных путях;
• содержание кислорода в выдыхаемой смеси;
• соотношение фаз вдоха-выдоха;
• объем выдыхаемого воздуха за минуту;
• минутный объем вентиляции;
• скорость подачи газовой смеси на вдохе;
• пауза в конце выдоха;
• пиковое давление в дыхательных путях на вдохе;
• давление в дыхательных путях во время плато на вдохе;
• положительное давление конца выдоха.

Режимы вентиляции описываются тремя характеристиками: триггером (потоком против давления), пределом и циклом.

Классификация режимов искусственной вентиляции легких

Существующая в настоящий момент классификация режимов ИВЛ учитывает 3 компонента:

• характеристика общей картины дыхания, включающая все контрольные переменные;
• тип уравнения, описывающего дыхательный цикл;
• указание вспомогательных операционных алгоритмов.

Эти три блока образуют трехуровневую систему, позволяющую максимально подробно описать каждый вид искусственной вентиляции. Однако для краткого описания режима достаточно только первого пункта. Второй и третий уровни необходимы для более тонкого различения похожих типов настроек ИВЛ.

На основе способа согласования вдохов-выдохов режимы ИВЛ подразделяются на 4 группы.

Основные типы режимов

В самой обобщенной классификации все режимы искусственной вентиляции подразделяются на 3 основных категории:

• принудительные;
• принудительно-вспомогательные;
• вспомогательные.

В основе этой дифференциации лежит степень замены естественного дыхания пациента аппаратным.

Принудительные режимы

При принудительном режиме ИВЛ на работу аппарата никак не влияет активность пациента. Самостоятельное дыхание при этом полностью отсутствует, а вентиляция легких исключительно зависит от заданных врачом параметров, совокупность которых называется МОДом. Последний включает настройку:

• объема или инспираторного давления;
• частоты вентиляции.

Любое проявление активности пациента респиратор игнорирует.

В зависимости от способа контроля дыхательного цикла выделяют 2 основных разновидности принудительных режимов ИВЛ:

• CMV (с регуляцией по объему);
• PCV (с регуляцией по давлению).

В современных аппаратах присутствуют также механизмы работы, в которых контроль по давлению совмещен с установленным дыхательным объемом. Такие объединенные режимы делают искусственную вентиляцию более безопасной для больного.

Каждый тип контроля имеет свои преимущества и недостатки. В случае регулируемого объема минутная вентиляция не будет выходить за рамки необходимых для пациента значений. Однако инспираторное давление при этом не контролируется, что приводит к неравномерному распределению воздушного потока по легким. При таком режиме возникает риск баротравмы.

Работа ИВЛ с контролем по давлению обеспечивает равномерную вентиляцию и снижает вероятность травмы. Однако гарантированный дыхательный объем при этом отсутствует.

При контроле по давлению аппарат перестает нагнетать воздух в легкие по достижении заданного значения этого параметра и сразу же переключается на выдох.

Принудительно-вспомогательные режимы

В принудительно-вспомогательных режимах совмещены 2 типа дыхания: аппаратное и естественное. Чаще всего они синхронизированы между собой, и тогда работа вентилятора обозначается как SIMV. При таком режиме врачом задается определенное число вдохов, часть которых может совершить пациент, а остальное "доделывает" ИВЛ за счет искусственной вентиляции.

Синхронизация между вентилятором и больным осуществляется благодаря специальному пусковому механизму, который называется триггером. Последний бывает трех видов:

• по объему — сигнал срабатывает при поступлении в дыхательные пути определенного объема воздуха;
• по давлению — аппарат реагирует на скачкообразное снижение давления в дыхательном контуре;
• по потоку (наиболее распространенный тип) — пусковым сигналом служит изменение воздушного потока.

Благодаря триггеру аппарат ИВЛ "понимает", когда пациент пытается совершить вдох, и активирует в ответ заданные режимом функции, а именно:

• поддержку дыхания в инспираторной фазе;
• активацию принудительного вдоха при отсутствии соответствующей активности у больного.

Поддержка чаще всего осуществляется давлением (PSV), но иногда — объемом (VSV).

В зависимости от типа регуляции принудительных вдохов режим может иметь 2 названия:

• просто SIMV (контроль вентиляции по объему);
• P-SIMV (контроль по давлению).

Принудительно-вспомогательные режимы без синхронизации называются IMV.

Особенности SIMV

В этом режиме системе задаются следующие параметры:

• частота принудительных вдохов;
• величина давления/объема, которые аппарат должен создавать при поддержке;
• объем вентиляции;
• триггерные характеристики.

Во время работы аппарата пациент сможет совершать произвольное число вдохов. При отсутствии последних вентилятор будет генерировать принудительные вдохи с контролем по объему. В итоге частота инспираторных фаз будет соответствовать установленному врачом значению.

Вспомогательные режимы

Вспомогательные режимы ИВЛ полностью исключают принудительную вентиляцию легких. В таком случае работа аппарата носит поддерживающий характер и полностью синхронизирована с собственной дыхательной активностью пациента.

Различают 4 группы вспомогательных режимов:

• поддерживающие давлением;
• поддерживающие объемом;
• создающие положительное давление постоянного характера;
• компенсирующие сопротивление эндотрахеальной трубки.

Во всех типах аппарат как бы дополняет дыхательную работу пациента, доводя легочную вентиляцию до необходимого жизненного уровня. Стоит отметить, что такие режимы применяются только для стабильных больных. И все равно, во избежание риска вспомогательная вентиляция часто запускается вместе с опцией "апноэ". Суть последней заключается в том, что, если пациент в течение определенного временного отрезка не проявляет дыхательной активности, аппарат автоматически переходит на принудительный режим работы.

Поддержка давлением

Этот режим сокращенно называется PSV (аббревиатура от Pressure support ventilation). При таком типе работы ИВЛ аппарат создает положительное давление, сопровождающее каждый вдох пациента, таким образом обеспечивая поддержку естественной вентиляции легких. Функционирование респиратора зависит от триггера, параметры которого заранее устанавливаются врачом. В систему аппарата также вводится величина давления, которое должно создаваться в легких в ответ на попытку вдоха.

Поддержка объемом

Эта группа режимов называется Volume Support (VS). Здесь заранее задается не величина давления, а инспираторный объем. При этом система аппарата самостоятельно рассчитывает уровень поддерживающего давления, который необходим для достижения нужной величины вентиляции. Параметры триггера также определяются врачом.

Аппарат, настроенный по типу VS, нагнетает в легкие заданный объем воздуха в ответ на попытку вдоха, после чего система автоматически переключается на выдох.

Режим СРАР

Суть режима ИВЛ CPAP заключается в поддержке постоянного давления в дыхательных путях. При этом вентиляция носит спонтанный характер. CPAP может быть использован в качестве дополнительной функции к принудительным и вспомогательно-принудительным режимам. В случае самостоятельного дыхания пациента поддержка постоянного давления обеспечивает компенсацию сопротивления респираторного шланга.

Режим CPAP обеспечивает постоянное расправленное состояние альвеол. Во время вентиляции в легкие поступает влажный теплый воздух с повышенным содержанием кислорода.

Режим с двумя фазами положительного давления

Существует 2 модификации этого режима ИВЛ: BIPAP, который есть только в аппаратуре фирмы "Дрегер", и BiPAP, характерный для респираторов других производителей. Разница здесь заключается только в форме аббревиатуры, а схема работы аппарата и там, и там одинакова.

При режиме BIPAP вентилятор создает 2 давления (верхнее и нижнее), которые сопровождают соответствующие уровни дыхательной активности пациента (последняя носит спонтанный характер). Смена значений имеет интервальный характер и настраивается заранее. Между всплесками повышения проходит пауза, во время которой аппарат работает как CPAP.

Иными словами, BIPAP представляет собой режим ИВЛ, при котором в дыхательных путях поддерживается определенный уровень давления с периодическим всплеском повышения. Однако если верхний и нижний уровни давления сделать одинаковыми, то аппарат начнет функционировать как чистый CPAP.

При полном отсутствии дыхания пациента периодические всплески давления будут вызывать вынужденную вентиляцию, что равносильно принудительному режиму ИВЛ. Если больной сохраняет спонтанную активность на нижнем пике, но не поддерживает ее на верхнем, то работа аппарата будет аналогична искусственному вдоху. То есть CPAP превратиться в P-SIMV+CPAP -- полувспомогательный режим с принудительной вентиляцией по давлению.

Если настроить работу аппарата таким образом, что значение верхнего и нижнего давлений совпадут, то BIPAP начнет функционировать как CPAP в чистом виде.

Таким образом, BIPAP — довольно универсальный режим ИВЛ, который может работать не только по вспомогательному, но также по принудительному и полупринудительному механизмам.

Режим АТС

Данный вид режима предназначен для того, чтобы компенсировать больному трудности с дыханием через эндотрахеальную трубку, диаметр которой меньше, чем у трахеи и гортани. Следовательно, вентиляция будет иметь гораздо большее сопротивление. Для того чтобы компенсировать его, респиратор создает определенное давление, которое устраняет пациенту дискомфорт на вдохе.

Перед тем как активировать режим АТС, врач вбивает в систему несколько параметров:

• диаметр эндотрахеальной трубки;
• характеристики трубки;
• процент компенсации сопротивлению (устанавливается на значении 100).

Во время работы аппарата дыхание пациента полностью самостоятельно. Однако АТС может быть использована в качестве дополнительной функции к другим режимам вспомогательной вентиляции.

Особенности режимов в реанимации

В реанимации режимы ИВЛ подбираются для больных с тяжелым состоянием и потому должны отвечать следующим требованиям:

• минимальная нагрузка на легкие (достигается путем снижения вентиляционного объема);
• облегчение поступления крови к сердцу;
• давление в дыхательных путях не должно быть высоким с целью исключения баротравмы;
• высокая частота циклов (компенсирует сниженный инспираторный объем).

Работа вентилятора должна обеспечивать пациента необходимым уровнем кислорода, но не травмировать дыхательные пути. Для больных с нестабильным состоянием всегда применяют принудительный или принудительно-вспомогательный режимы.

Тип вентиляции определяется в зависимости от патологии пациента. Так, при отеке легких рекомендован режим по типу РЕЕР с сохранением положительного давления на выдохе. Это обеспечивает уменьшение внутрилегочного объема крови, что благоприятно при данной патологии.

– Какие параметры вдоха и выдоха измеряет аппарат ИВЛ?

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

Время

– Что такое 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)

– Что такое ОБЪЁМ?

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)

– Что такое ПОТОК?

– «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)

– Что такое ДАВЛЕНИЕ?

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)

Сокращенное обозначение – Raw. Размерность – смH 2 O/Л/сек или мбар/мл/сек Норма для здорового человека – 0,6-2,4 смH 2 O/Л/сек. Физический смысл данного показателя говорит, каким должен быть градиент давлений (нагнетающее давление) в данной системе, чтобы обеспечить поток 1 литр в секунду. Современному аппарату ИВЛ несложно рассчитать резистанс (airway resistance), у него есть датчики давления и потока – разделил давление на поток, и готов результат. Для расчета резистанс аппарат ИВЛ делит разность (градиент) максимального давления вдоха (PIP) и давления плато вдоха (Pplateau) на поток ().
Raw = (PIP–Pplateau)/.
Что и чему сопротивляется?

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?...)

Принципиальным физиологическим эффектом искусственной вентиляции легких , в отличие от акта самостоятельного дыхания, является положительное давление в дыхательных путях во время дыхательного цикла. Положительное давление имеет ряд преимуществ при газообмене, включая рекрутинг периферических альвеол, увеличение функциональной остаточной емкости, улучшение вентиляционно-перфузионного соотношения и снижение внутрилегочного шунтирования крови. Отрицательные же эффекты заключаются в возможности появления баротравмы и респираторного повреждения легких при использовании больших дыхательных объемов или давления на вдохе, а также потенциальном снижении сердечного выброса при увеличении среднего внутригрудного давления. В общем, некоторая степень позитивных и негативных эффектов искусственной вентиляции легких свойственна всем используемым режимам. Эта величина неодинакова у различных режимов, что обусловлено уровнем положительного давления на вдохе.

Принудительные (Control-mode, CV) и вспомогательные (assist/control-mode ventilation, ACV) режимы представляют собой циклические, объемные режимы, доставляющие фиксированный дыхательный объем с установленным минимальным числом вдохов и скоростью дыхательного потока. Дыхательные попытки пациента при первом варианте не являются триггерами для начала аппаратного вдоха. При CV, вентилятор не добавляет вдохов, несмотря на попытки пациента. Учитывая безопасность и комфорт вспомогательных режимов вентиляции, CV не должен применяться рутинно.

Режим ACV позволяет по запросу больного в виде дыхательных попыток, инициировать дополнительный аппаратный вдох. В зависимости от состояния пациента, а также чувствительности и типа (потоковый или по давлению) триггера вдоха, режим позволяет пациенту создавать свой ритм дыхания и дыхательный объем (с установлением минимального количества вдохов в качестве системы защиты). Использование ACV типично у больных с паралитическими состояниями (при использовании мышечных релаксантов или при паралитических нейромышечных заболеваниях), требующих большого количества седативных средств, а также при трудностях с синхронизацией или при невозможности инициировать вдох в PSV или IMV режимах. Путем повышения аппаратной ЧДД, приводящего к снижению количества спонтанных вдохов, с помощью ACV режима можно добиться уменьшения работы дыхания пациента. Чрезмерное увеличение количества инициированных вдохов значительно увеличивает цену дыхания. С другой стороны триггер вдоха должен быть достаточно чувствительным, чтобы не приводить к возникновению избыточных усилий при дыхательных попытках, что быстро истощает больного.

Режим вентиляции с контролем по объему (PRVC) . При этом режиме возможно ограничение чрезмерно высокого пикового давления, приводящего к перерастяжению альвеол. При PCVR создается регулируемый, снижающийся поток на вдохе, который ограничивает пиковое давление, но доставляет установленный объем, в отличие от режима контроля вентиляции по давлению. Стоит отметить, что теоретические преимущества PCVR, не подтвердились рандомизированными исследованиями благоприятного эффекта при данном режиме, за исключением снижения пикового давления.

Перемежающая принудительная вентиляция (IMV) . Режим IMV был разработан в 1970-х с целью сохранения спонтанного дыхания пациента в дополнение к аппаратному, с заранее заданной минимальной частотой и объемом вдохов. Вначале данный режим использовался для отлучения пациента от вентилятора, обеспечивая плавный переход по сравнению с классическим методом использования Т-переходников. Синхронизированный вариант режима (SIMV) создавался для предотвращения наложения аппаратных вдохов на пик или окончание спонтанного вдоха пациента.

SIMV продолжает широко использоваться как режим отлучения , и имеет преимущество, выражающееся в ступенчатом снижении частоты аппаратных вдохов и увеличении спонтанных. У пациентов со сниженным комплаенсом, IMV может не обеспечивать достаточный объем спонтанного вдоха из-за сильно ограниченных дыхательных возможностей. В данных условиях поддержка по давлению может быть использована в помощь к каждому вдоху IMV, значительно увеличивая объем спонтанного вдоха и снижая работу дыхания.

Вентиляция с поддержкой по давлению (PCV) . Режим PSV был разработан в 1980-х как вспомогательный режим вентиляции. Каждый вдох в режиме PSV инициируется дышащим пациентом и поддерживается давлением, с максимальным потоком во время фазы вдоха. Окончание поддержки вдоха происходит в момент ослабления собственного потока вдоха пациента ниже установленного уровня, инициируя спонтанный выдох. В этом заключается отличие принципа переключения фаз вдох-выдох, регулируемого по потоку, от регуляции этого переключения по объему (рис. 60-3). Режим поддержки по давлению не подразумевает заранее установленной частоты аппаратных дыханий, так как каждый вдох должен быть инициирован пациентом. Это делает применение PSV невозможным у пациентов с нейромышечными заболеваниями, при применении мышечных релаксантов и глубокой седации.

PSV присущи некоторые преимущества , включая улучшение синхронизации пациента с аппаратом , так как ритм дыхания задает сам больной. PSV может обеспечивать минимальную поддержку дыхания перед моментом эксту-бации или значительную (20-40 мм водн. ст.), что означает полное протезирование дыхательной функции пациента и минимальную работу дыхания. Как режим отлучения, поддержка по давлению может использоваться совместно с IMV режимом, как описано выше, или как единственный режим, с постепенным снижением давления поддержки, позволяя пациенту брать на себя больше работы по обеспечению дыхания. У пациентов со сниженными дыхательными резервами, заниженные уровни поддержки давлением могут приводить к неадекватному минутному объему дыхания, что требует постоянного мониторинга частоты и объема дыхания.

Вентиляция с переключением фаз вдох-выдох

Вентиляция с переключением фаз вдох-выдох по объему в условиях тяжелого острого респираторного дистресс синдрома (ОРДС) и сниженного легочного комплаенса, может приводит к чрезмерному пиковому давлению или/и высокому объему вдоха в некоторых легочных сегментах, вызвав вторичное респиратор-ассоциированное легочное повреждение. Эти соображения привели к большему использованию режимов вентиляции с переключением фаз вдох-выдох по времени с регулированием по давлению. В этом режиме вентиляции дыхательный объем доставляется с постоянным потоком вплоть до достижения установленного давления. Время аппаратного вдоха устанавливается заранее и не зависит от потока, как в случае вентиляции с контролем по давлению. Контроль по давлению имеет преимущества в виде постоянного ограничения пикового давления, независимо от изменений податливости легких и грудной клетки или десинхронизации с аппаратом ИВЛ.

Учитывая вышесказанное, это наиболее распространенный и безопасный режим вентиляции в условиях поражения легких, сопровождающихся низкой податливостью, что типично для ОРДС. Как бы то ни было, PCV не очень хорошо переносится пациентами в сознании, что часто требует достаточного уровня седации.

Вентиляция с измененным соотношением фаз дыхания (IRV ) может быть вариантом вентиляции с контролем по объему или по давлению, но наиболее часто используется при PCV. IRV является современной адаптацией практики прошлого, заключавшейся в удлинении фазы вдоха, результатом чего становилось увеличение остаточной функциональной емкости легких и улучшение газообмена у некоторых больных. Традиционная ИВЛ с использованием соотношения вдох-выдох 1:2 или 1:1,2 подразумевает относительно долгую экспираторную фазу, значительно снижая среднее давление в дыхательных путях. При IRV соотношение фаз обычно составляет от 1,1:1 до 2:1, что может быть достигнуто относительно быстрым инспираторным потоком и его снижением для поддержания достигнутого давления в фазу вдоха.

При применении IRV возникают два эффекта : а) удлинение времени вдоха ведет к увеличению среднего давления в дыхательных путях и открытию краевых альвеол, схожего результата достигают применением высокого ПДКВ; б) при более тяжелом поражении дыхательных путей, как результат перибронхиального сужения просвета терминальных отделов, с каждым вдохом происходит медленное выравнивание внутрилегочного давления, что приводит к неравномерной альвеолярной вентиляции. Эта неравномерность может стать причиной снижения перфузии альвеол с увеличением внутрилегочного шунтирования крови. При осторожном применении IRV, могут появляться воздушные ловушки, создающие внутреннее или аутоПДКВ, с селективным увеличинием интраальвеолярное давление в таких замкнутых полостях. Такой эффект может сочетаться с увеличением шунтирования и оксигенации. Внутреннее ПДКВ должно часто измеряться по причине возможного перерастяжения альвеол и вторичного респиратор-ассоциированного легочного повреждения.

Несмотря на привлекательность возможности создания селективного ПДКВ при IRV, остается вопрос, добавляет ли данный эффект что-нибудь новое, помимо простого эффекта повышения среднего давления в дыхательных путях. Исследования, подобные проведенному Lessard, свидетельствуют о том, что вентиляция с контролем по давлению может быть использована для ограничения пикового инспираторного давления и нет значительных преимуществ PCV или PCIRV в сравнении с традиционной объемной ИВЛ с добавлением ПДКВ у пациентов с острой дыхательной недостаточностью. Данная точка зрения в дальнейшем была развита Shanholtz и Brower, которые задались вопросом применения IRV при лечении ОРДС.

Вентиляция с освободждением давления (APRV)

В основе APRV лежит режим постоянно положительного давления в дыхательных путях (СРАР). Короткий период более низкого давления позволяет выводить из легких СО2. Пациент имеет возможность дышать самостоятельно во время всего цикла аппаратного дыхания. Теоретическими преимуществами APRV являются более низкое давление в дыхательных путях и минутная вентиляция, мобилизация спавшихся альвеол, более высокий уровень комфорта пациента при спонтанном дыхании и минимальные гемодинами-ческие эффекты. Поскольку пациент сохраняет способность к самостоятельному дыханию благодаря открытому экспираторному клапану, данный режим легко переносится пациентами, отлучаемыми от седации или имеющими положительную динамику после черепно-мозговой травмы. Раннее начало применения данного режима приводит к улучшению гемодинамики и к мобилизации альвеол. К тому же существуют научные данные, доказывающие, что сохранение самостоятельного дыхания при данном режиме вентиляции снижает потребность в седации.