WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 |
-- [ Страница 1 ] --

МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ БЕЛОРУССКАЯ МЕДИЦИНСКАЯ АКАДЕМИЯ ПОСЛЕДИПЛОМНОГО ОБРАЗОВАНИЯ СОВРЕМЕННЫЕ РЕЖИМЫ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ Учебно-методическое пособие Минск

2004 2 УДК: 616.24-085.816 (071) ББК 53.5 я 73 К 19 - заведующий кафедрой анестезиологии Авторы: И.И. Канус реаниматологии Бел МАПО, д-р мед. наук, профессор - ассистент кафедры анестезиологии В.Э. Олецкий реаниматологии Бел МАПО, канд. мед. наук Рецензенты: В.В. Курек - заведующий кафедрой детской анестезиоло гии-реаниматологии Бел МАПО, д-р мед. наук, профессор Л.Л. Миронов - заведующий кафедрой скорой помощи Бел МАПО, канд. мед. наук И.И. Канус, В.Э. Олецкий Современные режимы искусственной вентиляции легких:

Учебно-методическое пособие. – Мн.: БелМАПО, 2004. – 64 с.

В данном учебно-методическом пособии подробно рассматриваются наиболее распро страненные режимы искусственной вентиляции легких, их преимущества и недостатки, приводятся принципы графического мониторинга параметров вентиляции. Учебно методическое е пособие предназначено для врачей анестезиологов-реаниматологов, вра чей работающих в отделениях интенсивной терапии, врачей стажеров и студентов меди цинских ВУЗов.

© И.И Канус, В.Э. Олецкий, Оглавление Введение......................................................................................................................................... Глава 1. Механизмы управления количеством газа поступающего в легкие в фазу вдоха... Вентиляция с контролем по объему.................................................................................... Вентиляция с ограничением давления на вдохе................................................................. Вентиляция с контролем по давлению.............................................................................. Глава 2. Смена фаз дыхательного цикла................................................................................... Принудительная вентиляция.............................................................................................. Синхронизированная принудительная вентиляция......................................................... Вспомогательная вентиляция............................................................................................. Сочетание спонтанного дыхания и принудительной вентиляции.................................. Глава 3. Алгоритмы, используемые для автоматического управления вентиляцией........... Управление потоком в рамках текущего дыхательного цикла....................................... Автоматическое изменение параметров вентиляции от цикла к циклу......................... Алгоритмы автоматизации перевода на спонтанное дыхание........................................ Глава 4. Графический мониторинг параметров вентиляции................................................... Кривая давления.................................................................................................................. Кривая потока...................................................................................................................... Кривая объема...................................................................................................................... Петля давление-объем......................................................................................................... Петля поток-объем.............................................................................................................. Литература................................................................................................................................... Введение Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) является одним из наиболее динамично развивающихся разделов интенсивной терапии. Постоянное совершенствование техноло гии открывает поистине новые возможности для обеспечения взаимодействия аппарата ИВЛ с пациентом. Современные микропроцессорные технологии позволяют использовать сложные алгоритмы контроля и управления вентиляцией. Жесткая конкуренция заставля ет производителей предлагать новые и постоянно совершенствовать уже имеющиеся ре жимы вентиляции. Вместе с тем, до настоящего времени отсутствует согласие в отноше нии номенклатуры и терминологии, относящейся к искусственной вентиляции. Зачастую одни и те же термины используются для обозначения совершенно разных понятий, в то же время сходные по своей сути режимы у различных производителей имеют совершенно разные запатентованные названия. Это вносит определенные трудности в практическую работу.

Задачей пособия, предлагаемого вашему вниманию, служит систематизация наибо лее распространенных режимов и алгоритмов управления вентиляцией, сопоставление их потенциальных преимуществ и недостатков. Нам хотелось бы надеяться, что эта инфор мация может быть полезной при выборе режима вентиляции в конкретной клинической ситуации.

Режим вентиляции - алгоритм, с помощью которого осуществляется управление газовым потоком в дыхательном контуре. Его характеристики можно разделить на три группы:

1. Механизмы управления количеством газа, поступающего в легкие во время вдоха 2. Механизмы, с помощью которых осуществляется смена фаз дыхательного цикла 3. Алгоритмы обратных связей, используемые для автоматического изменения пара метров вентиляции.

Вентиляция легких представляет собой циклический процесс, при котором вдох или фаза высокого объема сменяется выдохом (фаза низкого объема). Во время вдоха осуществляется активная поставка газа в дыхательные пути больного. Выдох, как прави ло, представляет собой пассивный процесс. Поддержка в фазу выдоха заключается в соз дании определенного уровня положительного давления в контуре вентиляции – повышен ного давления в конце выдоха, или ПДКВ. В простейших аппаратах ИВЛ это достигается за счет специального клапана, создающего заданное сопротивление выдоху. В более сложных - с помощью, так называемой системы «Flow-by», поддерживающей постоянный (базовый) поток в контуре вентиляции. Это позволяет компенсировать отсутствие герме тичности контура вентиляции и устранить момент высокого сопротивления в начале вдо ха, когда все клапаны остаются закрытыми.

Краткий перечень наиболее распространенных режимов вентиляции и их обозна чения представлены в следующей таблице.

Таблица 1. Наиболее распространенные режимы вентиляции и их обозначения Режим обозначения Принудительная вентиляция IPPV, CMV - с контролем по объему то же, VCV (VC) - с контролем по давлению PCV, PC Синхронизированная принудительная Assist-Control (A/C), (a)CMV, IPPVAssist вентиляция - с контролем по объему то же, VCV (VC) - с контролем по давлению PCV, PC Вентиляция с поддержкой давлением PSV, PS, ASB® Синхронизированная перемежающая- ся принудительная вентиляция SIMV - с контролем по объему то же - с контролем по давлению PSIMV Вентиляция с чередованием двух BIPAP®, DuoPAP®, BiLevel®, SPAP® уровней постоянного положительного давления Дополнительные возможности Вентиляция с ограничением давления PLV на вдохе Вентиляция с пропорциональной под- PPS®, PAV держкой Вентиляция с инверсией длительности IRV вдоха и выдоха Вентиляция с освобождением давле- APRV ния в дыхательных путях Компенсация сопротивления эндотра- ATC®, TC хеальной трубки Вентиляция с поддержкой давлением с VAPS гарантированным дыхательным объе мом Вентиляция с автоматическим измене- APV, VS, PSVG, VPC, VPS нием инспираторного давления от цикла к циклу для достижения задан ного дыхательного объема Вентиляция по объему с автоматиче- AutoFlow®, VV+®, PRVC ским изменением величины и формы инспираторного потока Вентиляции с заданным минимальным MMV минутным объемом Адаптивная поддерживающая венти- ASV ляция Глава 1. Механизмы управления количеством газа поступающего в легкие в фазу вдоха Механизмы управления количеством газа поставляемого в легкие во время вдоха принято делить на две группы. Это:

1. Вентиляция с контролем по объему, когда дыхательный объем устанавливается не посредственно, как в аппаратах для ИВЛ, построенных на базе дыхательного меха, либо как функция инспираторного потока и времени.

2. Вентиляция с контролем по давлению, предусматривающая управление количест вом газа, поступающего в легкие во время вдоха за счет ограничения инспиратор ного давления.

Каждый из этих методов обладает своими преимуществами и недостатками. В со временных аппаратах для ИВЛ имеется тенденция к объединению этих механизмов и соз данию режимов вентиляции с так называемым двойным контролем, представляющим со бой попытку объединить преимущества обоих механизмов управления вентиляцией.

Вентиляция с контролем по объему Классический режим вентиляции с контролем по объему обычно обозначается анг лийской аббревиатурой VC или VCV (от Volume Controlled Ventilation). Структура дыха тельного цикла при вентиляции с контролем по объему представлена на Рис. 1. Связь ос новных параметров вентиляции можно описать с помощью следующего уравнения:

V P = RF + - PRM C Где: P –давление в контуре вентиляции F – поток V – объем вдоха R – динамическое сопротивление C – растяжимость PRM – давление создаваемое усилиями респираторных мышц больного Главным отличием вентиляции с контролем по объему является то, что характери стики потока во время вдоха жестко заданы и не зависят от усилий больного и показате лей респираторной механики.

Дыхательный объем (VT) – при вентиляции с контролем по объему задается непосредст венно. Численно равен площади, ограниченной инспираторной кривой потока (заштрихо ванная область на Рис. 1). Если есть возможность использовать ПДКВ, начальное значе ние дыхательного объема, как правило, устанавливается из расчета 6-8 мл на килограмм идеального веса больного.

Инспираторный поток. При вентиляции с контролем по объему инспираторный поток создаваемый аппаратом не зависит от показателей респираторной механики. В аппаратах, построенных на базе дыхательного меха, инспираторный поток, обычно, не регулируется непосредственно, а оказывается функцией от дыхательного объема, частоты дыхания и соотношения длительности вдоха и выдоха. При непосредственном управлении потоком, задается его пиковое значение. Характер изменения потока во времени может быть раз личным. Многие аппараты для ИВЛ предоставляют возможность выбора одной из не скольких форм инспираторного потока (постоянная, синусоидальная и замедляющаяся.).

В клинической практике чаще применяется постоянная и замедляющаяся формы потока.

При равном значении пикового потока его среднее значение, а, следовательно, и повреж дающее действие сил растяжения на паренхиму легких, будет максимальным при посто янной форме потока. В связи с этим предпочтительнее замедляющаяся форма инспира торного потока – когда его максимальная величина приходится на раннюю фазу вдоха и постепенно снижается по мере уменьшения инспираторного запроса больного. Современ ные дыхательные аппараты предоставляют возможность автоматического управления по током, когда его величина и форма рассчитывается таким образом, чтобы доставить дыха тельный объем в течение заданного времени при минимально возможном давлении.

Давление (см. вод. ст.) PPEAK PPEAK PPLATO PPLATO PPEEP 0 1 2 3 4 5 Поток (л/мин) F F Vt Vt -50 Время (с) - - T TE TI TI TIP TIP Vt – дыхательный объем, соответствует площади, ограниченной кривой, отражающей из менения потока во времени (заштрихованная часть);

F – максимальная величина инспираторного потока;

T – максимальная продолжительность дыхательного цикла;

TIP – длительность инспираторной паузы;

TE – длительность выдоха PPEEP - повышенное давление в конце выдоха (ПДКВ) PPEAK - пиковое инспираторное давление, PPLATO - инспираторное давление плато Рис. 1. Характеристики дыхательного цикла при ИВЛ с контролем по объему Пиковый поток устанавливается с учетом двух положений. Если поток слишком высок, дыхательный объем поступает в наиболее податливые участки легких при высоком давле нии, что может вызвать травму альвеол. Если поток слишком низок, он не сможет обеспе чить инспираторный запрос больного, что приведет к десинхронизации его дыхания с ИВЛ. Простейшее правило – пиковый поток должен быть приблизительно в четыре раза больше минутного объема вентиляции (если МОД составляет 15 л/мин, больной нуждает ся в пиковом потоке порядка 60 л/мин). Это правило относится к постоянной, т. е. прямо угольной форме потока. При замедляющейся форме - пиковый поток несколько увеличи вается. Снижение потока требуется, если пиковое инспираторное давление превышает 35 40 см. вод. ст. Увеличение - при сохранном спонтанном дыхании, чтобы обеспечить ин спираторный запрос больного. В данной ситуации может потребоваться увеличение пико вого потока до 100 л/мин и более.

Длительность вдоха (TI) оказывается производной от дыхательного объема (Vt) и инспи раторного потока (F), может быть увеличена за счет инспираторной паузы.

Инспираторная пауза (TIP) представляет собой промежуток времени между окончанием вдоха и началом выдоха (открытие экспираторного клапана). В большинстве случаев в использовании инспираторной паузы нет необходимости. Она служит для дифференци ровки пикового давления и давления плато при исследовании показателей респираторной механики. Обычно для достижения равновесия давлений в альвеолах и контуре вентиля ции требуется инспираторная пауза не менее 0,5 с.

Пиковое инспираторное давление (PPEAK) представляет собой максимальное давление во время вдоха. При условии отсутствия спонтанного дыхания оно является производным инспираторного потока (F), дыхательного объема (Vt), статической растяжимости (C) и сопротивления (R) респираторной системы Vt PPEAK = + RF C Для обеспечения безопасности вентиляции пиковое давление не должно превышать 35- см. вод. ст. Уменьшить пиковое давление при ИВЛ с контролем по объему можно за счет снижения пикового потока, и выбора замедляющейся формы кривой инспираторного по тока, как видно из данных, приведенных на Рис.1.

Давление плато, или давление в конце инспираторной паузы, соответствует альвеоляр ному, если длительность инспираторной паузы достаточна для достижения равновесия.

Альвеолярное давление представляет собой производное дыхательного объема (Vt) и статической растяжимости респираторной системы (C).

Vt PPLATO = C Параметры вентиляции подбираются таким образом, чтобы давление плато не превышало 30 см. вод. ст. В противном случае необходимо уменьшение дыхательного объема. Важ ным практическим моментом при измерении давления плато является исключение авто ПДКВ. Т. е. кривая потока к моменту окончания выдоха должна достигнуть нулевого зна чения.

ИВЛ с контролем по объему может с успехом использоваться как у больных с на рушением вентиляции, так и у больных с гипоксемической дыхательной недостаточно стью. Правильный выбор параметров даже при частично сохранном спонтанном дыхании позволяет обеспечить ИВЛ с минимальными энергетическими затратами. При этом всегда следует учитывать опасность гипервентиляции и развития выраженного дыхательного ал калоза. Вентиляция с контролем по объему не предусматривает возможности частичной респираторной поддержки и используется только у больных не готовых к переводу на спонтанное дыхание.

Преимущества вентиляции с контролем по объему:

Гарантированная доставка заданного дыхательного объема и обеспечение минут ной вентиляции независимо от показателей респираторной механики Возможность полной респираторной поддержки при минимальных энергетических затратах.

Недостатки:

Отсутствие возможности частичной респираторной поддержки Достижение синхронизации ИВЛ со спонтанным дыханием требует постоянного подбора инспираторного потока Высокий риск травмы легких при неправильном выборе параметров вентиляции Сложное косвенное управление средним давлением в дыхательных путях Чувствительность к герметичности дыхательного контура Вентиляция с ограничением давления на вдохе Режим вентиляции с ограничением давления на вдохе в англоязычной литературе обозна чается аббревиатурой (PLV от Pressure Limited Ventilation), занимает промежуточное по ложение между объемной вентиляцией и вентиляцией с контролем по давлению. Сущест венным недостатком объемно-ориентированной вентиляции является то, что гарантиро вать доставку заданного дыхательного объема можно только при условии герметичности дыхательного контура и респираторной системы в целом. Существует значительная груп па пациентов, у которых обеспечить это условие не представляется возможным. Это дети младше 8 лет, у которых для предупреждения подсвязочного ларингеального отека ис пользуются эндотрахеальные трубки без манжеты, больные с травмой легких, бронхоп левральными свищами и т. д. Из-за отсутствия герметичности реальный дыхательный объем оказывается всегда меньше заданного. Степень утечки может быстро изменяться в широких пределах в зависимости от многих факторов - положения больного, количества мокроты, усилий дыхательных мышц, показателей респираторной механики. Компенсация утечки требует значительного увеличения дыхательного объема, что сопряжено с риском гиперинфляции, и травмы легких. Подбор параметров вентиляции в данных условиях ста новится крайне затруднительным. Решением этой проблемы и является режим вентиляции с ограничением давления на вдохе. Структура дыхательного цикла при вентиляции в дан ном режиме представлена на Рис. 2.

С технической точки зрения вентиляция с ограничением давления на вдохе отлича ется от классической объемной вентиляции включением в дыхательный контур клапана, открывающегося при давлении, превышающем определенный предел. Этот предел носит название максимального инспираторного давления. Все остальные установки - дыхатель ный объем, пиковое значение и форма инспираторного потока, время вдоха аналогичны классической объемной вентиляции.

До тех пор пока инспираторное давление в контуре не достигает заданной величи ны (PMAX), структура дыхательного цикла ни чем не отличается от обычной объемной вен тиляции. Когда давление в контуре оказывается выше PMAX, клапан открывается, и часть инспираторного потока сбрасывается, так чтобы давление в контуре не превышало значе ния PMAX. Поток поставляется в контур вентиляции до окончания времени вдоха TI, кото рое зависит от заданного дыхательного объема. Часть его поступает в дыхательные пути, часть сбрасывается. Результирующий дыхательный объем оказывается меньше заданного.

Инспираторный поток, поступающий в дыхательные пути с момента достижения макси мального давления, носит замедляющийся характер.

Давление (см. вод. ст.) PMAX Поток (л/мин.) F V V - - - TI PMAX - максимальное инспираторное давление V1 – и V2 различные значения дыхательного объема TI - время вдоха F - инспираторный поток Рис. 2. Структура дыхательного цикла при вентиляции с ограничением давления Обычно при инициации вентиляции с ограниченным давлением значение PMAX устанавли вается приблизительно на 3 см. вод. ст. выше давления плато. Дыхательный объем - на 20% больше расчетной величины для данного больного. В случае значительной утечки может потребоваться увеличение дыхательного объема до 2 литров и более.

Существенным моментом является то, что данный режим вентиляции не гарантирует дос тавки заданного дыхательного объема и минутной вентиляции, и для предупреждения возможной гиповентиляции требуется постоянный мониторинг выдыхаемого объема.

Преимущества вентиляции с ограничением давления:

Обеспечение вентиляции при отсутствии герметичности в контуре вентиляции Снижение риска травмы легких благодаря ограничению максимального давления Недостатки:

Сложность в управлении Необходимость постоянного мониторинга дыхательного объема и минутной венти ляции Вентиляция с контролем по давлению Вентиляция с контролем по давлению в англоязычной литературе обычно обозна чается аббревиатурой PC или PCV (от Pressure Controlled Ventilation). Для иллюстрации ее принципов удобно воспользоваться следующей механической моделью. Представьте себе аппарат для искусственной вентиляции легких, построенный на базе меха с пневматиче ским приводом (мех в колбе). Пока рабочее давление в колбе значительно превосходит инспираторное давление в дыхательных путях больного, количество газа, поступающего в легкие, зависит только от конечного объема меха, и это объемный режим вентиляции. При использовании рабочего давления сопоставимого с инспираторным давлением характер вентиляции принципиально изменяется (Рис. 3). Поток во время вдоха определяется раз ницей между рабочим давлением в колбе аппарата и давлением в дыхательных путях больного. По мере увеличения альвеолярного объема, давление в дыхательных путях рас тет, скорость потока снижается. В момент, когда достигается равновесие давлений, поток останавливается. Таким образом, управление скоростью потока и результирующим дыха тельным объемом осуществляется величиной рабочего давления в колбе. Это давление соответствует конечному инспираторному давлению в дыхательных путях больного (PI).

Максимальная скорость потока и дыхательный объем не лимитируются. Поток всегда но сит замедляющийся характер и зависит от инспираторных усилий больного. Чем больше разность давлений, тем выше скорость потока и дыхательный объем.

В аппаратах, построенных на основе непосредственного управления потоком в ды хательном контуре, такой режим вентиляции осуществляется путем включения обратной связи. С помощью системы датчиков аппарат постоянно контролирует величину давления и поток в контуре вентиляции. За счет интерактивной работы сервопривода клапана вдоха поток изменяется пропорционально разнице между заданным инспираторным давлением и давлением в контуре вентиляции.

Максимальное значение потока лимитируется только техническими возможностя ми аппарата и составляет порядка 120-180 л/мин. Чем большие инспираторные усилия прилагаются больным, тем выше градиент давлений, соответственно - поток и дыхатель ный объем. Давление в контуре вентиляции поддерживается в течение заданного времени вдоха (TI). Промежуток с момента остановки инспираторного потока до окончания фазы вдоха соответствует инспираторной паузе (TIP). В случае, когда длительность вдоха не достаточна для полного заполнения легких при данном давлении, инспираторный поток не достигает нулевого значения. Об этом свидетельствует излом на кривой потока (на Рис.

3 обозначен стрелкой). При отсутствии герметичности контура чтобы удержать заданное давление, аппарат будет поддерживать поток на протяжении всего времени вдоха.

Объем (мл) Поток (л/мин) - - - Давление (см.вод ст.) PI PPEEP TIP Время (сек) TI TE TI PI – инспираторное давление PPEEP - повышенное давление в конце выдоха (ПДКВ) TE – длительность выдоха TIP - длительность инспираторной паузы Рис. 3. Структура дыхательного цикла при вентиляции с контролем по давлению Если утечка достаточно велика, поток приобретает постоянный характер. Таким образом, при вентиляции с контролем по давлению возможно обеспечение ИВЛ даже на фоне зна чительной утечки. Это делает вентиляцию с контролем по давлению методом выбора в тех случаях, когда невозможно достичь герметичности контура вентиляции (например, у детей и у больных с бронхиальными свищами).

Управление вентиляцией осуществляется с помощью следующих параметров: инспира торное давление, длительность вдоха, частота дыхания.

Инспираторное давление соответствует пиковому давлению, поскольку последнее легче измерять. Обычно у взрослых стартовое значение инспираторного давления устанавлива ется на уровне 20 см. вод. ст., затем подбирается таким образом, чтобы обеспечить дос тавку дыхательного объема из расчета 6-8 мл/кг. Начиная с больших значений и посте пенно снижая. Такой подход способствует лучшему расправлению дыхательных путей и нормализации соотношения вентиляции и перфузии в легочной ткани. Чтобы предупре дить травму легких максимальное значение инспираторного давления не должно превы шать 35 см вод ст. Излом инспираторной кривой потока, как показано на Рис.3, свидетель ствует о том, что максимальный дыхательный объем при данном инспираторном давлении не достигнут. В таком случае увеличить объем можно за счет удлинения фазы вдоха. При сохранном спонтанном дыхании изменение инспираторного давления позволяют регули ровать степень респираторной поддержки. Как уже упоминалось ранее, работа дыхания представляет собой произведение дыхательного объема и градиента давлений. В данной ситуации степень респираторной поддержки или доля работы по доставке дыхательного объема, выполняемая аппаратом ИВЛ будет пропорциональна соотношению заданного инспираторного давления и давления создаваемого дыхательными мышцами больного.

При нормальных показателях респираторной механики 100 % уровень респираторной поддержки соответствует инспираторному давлению порядка 15 см. вод ст.

Длительность вдоха в режиме PCV задается непосредственно. В качестве стартовой ве личины у взрослого устанавливается на уровне около 1 секунды. Зависит от размеров лег ких. Ориентировочные значения стартовых длительности в доха и инспираторного давле ния в зависимости от идеального веса больного представлены таблице 2.

Таблица 2. Выбор параметров вентиляции у больных без существенных нарушений легочной механики в зависимости от идеального веса тела Идеальный вес тела Инспираторное дав- Длительность вдоха Частота дыхания (кг) ление у детей 2-5 15 0,6 6-8 15 0,6 9-11 15 0,6 12-20 15 1,0 21-26 15 1,0 27-29 15 1,5 у взрослых 30-39 15 1,0 40-59 15 1,0 60-89 15 1,0 90-100 18 1,5 выше 100 20 1,5 В современных аппаратах ИВЛ эти значения хранятся в памяти и устанавливаются авто матически при введении веса больного. В режиме PCV предоставляется возможность вы бора между непосредственным управлением длительностью вдоха либо ее изменением вместе с частотой дыхания при постоянном соотношении длительности вдоха и выдоха.

Первый механизм позволяет регулировать минутную вентиляцию при неизменных харак теристиках дыхательного объема. Второй - изменять частоту дыхания при неизменном значении среднего давления в дыхательных путях. Некоторые аппараты позволяют изме нять длительность дыхательного цикла при постоянной длительности выдоха, что может быть необходимо для предупреждения авто ПДКВ.

Дыхательный объем не задается непосредственно, а оказывается производным от инспи раторного давления, длительности вдоха, показателей респираторной механики и дыха тельных усилий больного. При резком увеличении сопротивления дыхательных путей достижение заданного инспираторного давления не гарантирует доставки необходимого объема. Это может быть причиной гиповентиляции и угрожающей гипоксии при скопле нии мокроты, бронхоспазме, десинхронизации с дыханием больного. Необходимым усло вием безопасности вентиляции с контролем по давлению является постоянный монито ринг дыхательного объема.

Инспираторный поток. Режим вентиляции с контролем по давлению не предусматривает непосредственной регулировки инспираторного потока. Максимальное его значение огра ничивается только конструктивными возможностями аппарата. Такая ситуация выгодна далеко не во всех ситуациях. Если податливость легких мала, дыхательный объем постав ляется в течение слишком короткого времени. Большую часть вдоха занимает инспира торная пауза, что не всегда благоприятно сказывается на условиях распределения дыха тельного объема, в особенности в случаях с гетерогенным характером поражения легких.

Для обеспечения оптимальных условий вентиляции современные аппараты в режиме ИВЛ с контролем по давлению предоставляют возможность косвенного управления инспира торным потоком. Это достигается за счет изменения скорости нарастания инспираторного давления (Рис. 4). Заданное давление (PI) достигается не сразу, а за определенное время (TR), которое может выражаться непосредственно в секундах, или в процентах по отноше нию к длительности вдоха (TI).

Замедленное нарастание инспираторного давления используется при выраженных нару шениях легочной механики с неоднородным поражением легких, в случаях отсутствия спонтанного дыхания. Дыхательный объем при этом поставляется при меньшем значении стартового потока, за большее время. Это способствует улучшению распределения дыха тельного объема, и вентиляции менее растяжимых областей легких.

Достижение заданного инспираторного давления в начале вдоха, соответствует прямоугольной форме кривой давления, когда стартовое значение потока максимально, дыхательный объем поставляется за короткое время, поток быстро замедляется. Прямо угольная форма кривой давления предпочтительнее при высоком инспираторном запросе, бронхоспастических состояниях с выраженным увеличением константы времени респира торной системы, когда, для предупреждения авто ПДКВ необходимо быстро доставить дыхательный объем, и обеспечить достаточную продолжительность выдоха.

Поток - - - Давление TR TR PI TI TI TI PI – инспираторное давление TI - время вдоха TR - время нарастания инспираторного давления Рис. 4. Управление параметрами инспираторного потока за счет наклона кривой давления Если стартовый поток слишком высок, за счет инерционности систем аппарата на начальном участке кривой давления можно выявить пик, превышающий заданное значе ние инспираторного давления (PI).

Преимущества вентиляции с контролем по давлению:

Обеспечение инспираторного запроса больного при сохранном спонтанном дыха нии за счет неограниченной величины потока во время вдоха. Чем сильнее попытка вдоха, тем больше градиент давлений и выше поток.

Возможность участия больного в управлении не только частотой дыхания, но и ды хательным объемом.

Возможность осуществления частичной респираторной поддержки.

Улучшение распределения газа в легких с гетерогенными механическими свойст вами за счет замедляющегося характера потока.

Снижению риска травмы легких благодаря ограничению максимального давления.

Прямое управление давлением и длительностью вдоха, что позволяет непосредст венно контролировать среднее давление в дыхательных путях, и является одним из инструментов улучшения оксигенации крови при гипоксической дыхательной не достаточности.

Возможность обеспечения вентиляции легких при отсутствии герметичности – у детей, у больных с бронхоплевральными свищами и т.д.

Недостатки:

Вентиляция с контролем по давлению не гарантирует доставку заданного дыха тельного объема и минутной вентиляции.

Быстрое изменение показателей респираторной механики, скопление секрета в ды хательных путях или эндотрахеальной трубке может привести к гиповентиляции и угрожающей гипоксии.

Необходимость постоянного мониторинга дыхательного объема.

Глава 2. Смена фаз дыхательного цикла Механизмы, с помощью которых осуществляется смена фаз дыхательного цикла, определяют различие принудительной и вспомогательной вентиляции. Ранние модели ап паратов для ИВЛ не имели возможности синхронизации со спонтанным дыханием боль ного. Искусственная вентиляция легких в таких условиях требовала глубокой седации и даже мышечной релаксации до тех пор, пока патологический процесс не разрешался. Пе ревод больного на спонтанное дыхание до того как, его дыхательные мышцы атрофирова лись, был серьезной проблемой. Это сделало необходимым решить целый ряд техниче ских проблем, чтобы обеспечить возможность взаимодействия больного и аппарата ИВЛ на том уровне, при котором можно вести речь о вспомогательной вентиляции легких и до зированной респираторной поддержке.

Принудительная вентиляция.

При принудительной вентиляции смена фаз дыхательного цикла осуществляется по времени, в соответствии с заданной частотой дыхания. Длительность вдоха в зависимости от выбранного режима может устанавливаться непосредственно, определяться как соот ношение продолжительности вдоха и выдоха (I:E), или быть функцией дыхательного объ ема и инспираторного потока. Частота дыхания выбирается такой, чтобы обеспечить ми нутную вентиляцию на уровне необходимом для элиминации углекислого газа и поддер жания pH крови в рамках приемлемых значений (7,3-7,4). Принудительная вентиляция используется в случаях, когда спонтанное дыхание отсутствует или подавлено. В таких условиях чаще всего предпочтение отдается объемной вентиляции, поскольку она гаран тирует доставку заданного дыхательного объема и позволяет непосредственно измерять показатели респираторной механики. Режим принудительной вентиляции с контролем по объему обычно обозначается как CMV (от Continuous Mandatory Ventilation). Принуди тельная вентиляция с контролем по давлению используется у больных со значительными нарушениями респираторной механики, когда не удается обеспечить доставку необходи мого дыхательного объема в допустимых рамках давления.

По мере восстановления спонтанного дыхания, возникает проблема обеспечения синхронной работы аппарата с собственным дыхательным ритмом больного. Первой сту пенью в ее решении является синхронизированная принудительная вентиляция.

Синхронизированная принудительная вентиляция.

Режим синхронизированной принудительной вентиляции с контролем по объему в анг лоязычной литературе чаще всего называется как Assist Control (A/C), в дословном пере воде на русский язык это звучит как вспомогательная принудительная вентиляция. Анало гичный режим с контролем по давлению обычно обозначается общей аббревиатурой PCV (Pressure Controlled Ventilation).

Синхронизация принудительных дыханий со спонтанными попытками вдоха больного осуществляется за счет инспираторного триггера. Возможные механизмы его работы и их характеристики перечислены в таблице 3. В клинической практике наибольшее распро странение получили системы, реагирующие на снижение давления, или потока в контуре вентиляции. Время ответа аппарата на попытку вдоха больного существенно не отличает ся в том и другом случае. Детектор давления проще в техническом плане. Его недостатка ми являются:

Реакция на посторонние колебания давления, которые могут приводить к ложным срабатываниям вплоть до автоциклирования, Резкое снижение чувствительности при наличии утечки, это делает затруднительным ис пользование детектора давления в качестве инспираторного триггера при отсутствии гер метичности контура вентиляции.

Таблица 3. Характеристики систем детекции попытки вдоха Время Сигнал Сенсор Свойства ответа Надежность зависит от правильного поло жения Движения Использование затруднительно при пара Детектор уско брюшной 53 ± 13 мс доксальном движении грудной клетки, или рения стенки брюшной стенки Фиксированное значение чувствительно сти Надежность зависит от положения элек Импеданс Грудные тродов грудной 70-200 мс электроды Надежность контакта (высыхание геля) клетки Длительная задержка Простота в использовании Авто-срабатывание, высокая энергетиче Давление в Детектор давле- ская цена дыхания 40-100 мс контуре ния Точность измерения зависит от растяжи мости контура Нет контроля дыхательного объема Простота в использовании Детектор разно Контроль дыхательного объема и утечки Поток сти давлений 25-50 мс Авто-срабатывание, чувствительность к Пневмотахометр влаге и загрязнению Простота в использовании Контроль дыхательного объема и утечки Поток Термоанемометр 40 мс Авто-срабатывание, чувствительность к загрязнению Выбор уровня чувствительности требует учета следующих факторов. Слишком высокая чувствительность может быть причиной гипервентиляции из-за реакции на артефакты.

При слишком низкой - возрастает энергетическая цена дыхания и возможна десинхрони зация. Обычно в начале ИВЛ чувствительность триггера устанавливается на уровне - 2 см.

вод. ст., затем подбирается индивидуально, так, чтобы обеспечить оптимальные условия ИВЛ.

Потоковый триггер позволяет в определенной степени избежать перечисленных выше проблем. Он значительно устойчивее к автоциклированию, сохраняет чувствитель ность при отсутствии герметичности контура вентиляции и утечке до 30 л/мин и более.

Потоковый триггер предусматривает установку базового потока. Его значение должно быть не менее суммы потока утечки и порога срабатывания триггера. Так, если поток утечки составляет 6 л/мин, чувствительность триггера - 0,5 л/мин, базовый поток устанав ливается на уровне не менее 6,5 л/мин. Кроме того, наличие базового потока позволяет снизить сопротивление контура вентиляции в момент инициации вдоха, что способствует уменьшению энергетической цены дыхания.

Потоковый триггер значительно сложнее в техническом плане, поскольку требует ся дифференцировать поток утечки и поток создаваемый инспираторными усилиями больного. Решением данной проблемы является регистрация потока в нескольких точках, в инспираторной и экспираторной части контура вентиляции. Это увеличивает сложность и стоимость системы. Еще один вариант - вынесение датчика потока за У-образный трой ник, между контуром и коннектором эндотрахеальной трубки. Такое решение позволяет наиболее точно дифференцировать поток в контуре и поток, поступающий в дыхательные пути больного, однако связано с проблемой загрязнения датчика мокротой и конденсатом.

Инспираторный триггер - единственный «интерактивный» элемент при синхрони зированной принудительной вентиляции с контролем по объему. При достаточной чувст вительности в ответ на инспираторную попытку пациент получает синхронизированный принудительный вдох. Если инспираторные попытки отсутствуют, или чувствительность триггера слишком низкая, инициация вдоха осуществляется по времени в соответствии с заданной частотой дыхания. В режиме синхронизированной принудительной вентиляции при отсутствии спонтанного дыхания или установке чувствительности триггера на ноль результирующая частота дыхания будет равняться заданной. В случае срабатывания триг гера частота дыхания будет увеличиваться в соответствии с частотой инспираторных по пыток больного. Начальный уровень частоты дыхания у взрослых устанавливается в пре делах 12-16 в минуту, из расчета объема минутной вентиляции 100 мл/кг. В последующем частота дыхания корректируется на основании анализа показателей кислотно-основного состояния и газового состава крови. При гиповентиляции и дыхательном ацидозе частота дыхания увеличивается. В случае гипервентиляции требуется углубление седации. При условии адекватной величины пикового потока, режим синхронизированной принуди тельной вентиляции с контролем по объему позволяет обеспечить полную респираторную поддержку, за исключением работы по активации триггера аппарата. Вентиляция с кон тролем по давлению обладает рядом преимуществ в подобной ситуации, поскольку позво ляет достичь синхронизации инспираторного потока с дыхательными усилиями больного, дает возможность регулировать степень респираторной поддержки. Поэтому по мере вос становления спонтанного дыхания большинство клиницистов отдает предпочтение режи му PCV.

Вспомогательная вентиляция Вспомогательная вентиляция как таковая подразумевает соответствие ИВЛ спон танному дыханию больного по трем параметрам – это момент инициации вдоха, скорость инспираторного потока и переключение со вдоха на выдох.

Описанные выше режимы не могут соответствовать этим требованиям. Синхрони зированная принудительная вентиляция с контролем по объему обеспечивает только соот ветствие инициации принудительных вдохов с инспираторными попытками больного. Ре жим PCV, кроме того, позволяет больному в определенной степени управлять и величи ной инспираторного потока. Однако длительность вдоха в том и другом случае задается по времени и не зависит от дыхания больного. Длительность спонтанного вдоха больного может колебаться в широких пределах, быть короче или дольше чем принудительный вдох аппарата. Если аппарат прекращает вдох слишком рано, поставка потока в контур прекратится до окончания инспираторных усилий больного, которые могут повторно инициировать принудительный вдох, двойное срабатывание триггера на одну инспира торную попытку. Слишком большая длительность вдоха крайне неприятна для больного, приводит к включению экспираторных мышц, способствует росту авто ПДКВ, увеличе нию энергетических затрат на включение инспираторного триггера и десинхронизации спонтанного дыхания и ИВЛ.

Синхронизация момента окончания вдоха со спонтанным дыханием больного сде лала необходимым включение специального экспираторного триггерного механизма. В современных аппаратах для ИВЛ его работа, основана на измерении инспираторного по тока. Переключение со вдоха на выдох осуществляется когда инспираторный поток сни жается до определенной пороговой величины. В модели Siemens 900C, вдох прекращает ся, когда инспираторный поток снижается до 25 % от его пиковой величины;

Puritan Ben nett 7200, - до 5 литров в мин. Такие алгоритмы связаны с рядом проблем.

Во-первых, необходимо дифференцировать инспираторный поток, поступающий в легкие больного от возможного потока утечки. Эта проблема решается так же, как и при определении попытки вдоха. Кроме того, устанавливается максимальная длительность вдоха. Если не поступает сигнала с триггера, переключение со вдоха на выдох осуществ ляется по времени.

Во-вторых, у больных с выраженными нарушениями показателей респираторной механики, когда величина константы времени значительно отличается от нормы (напри мер, при хронических бронхообструктивных заболеваниях) для снижения инспираторного потока до пороговой величины может потребоваться слишком большое время. В совре менных аппаратах для ИВЛ предусматривается возможность регулировки порога сраба тывания экспираторного триггера. Обычно его значение выражается в процентах от мак симального инспираторного потока. В норме, у взрослых оно устанавливается на уровне 25%, у детей - 15%. Примером технического воплощения вспомогательной вентиляции является режим вентиляции с поддержкой давлением.

Режим вентиляции с поддержкой давлением, обычно обозначается английской аббре виатурой PS или PSV от Pressure Support Ventilation. Это вспомогательный режим венти ляции. Структура дыхательного цикла представлена на Рис. 5. Управление вентиляцией осуществляется изменением давления поддержки. Все остальные параметры – частота дыхания, дыхательный объем, время вдоха контролируются больным. Обратите внимание на то, что давление поддержки (PS) всегда измеряется по отношению к уровню ПДКВ. Его значение определяет долю работы по вентиляции, выполняемую аппаратом ИВЛ. Как видно из данных, представленных на рисунке характер инспираторного потока зависит от инспираторных усилий больного. В случае, когда большую часть работы по доставке ды хательного объема выполняет аппарат, инспираторный поток носит замедляющийся ха рактер, при увеличении доли работы больного – приближается к синусоидальному.

Дыхательный объем соответствует площади, ограниченной кривой потока, его минималь ное значение определяется давлением поддержки и параметрами респираторной механи ки. При увеличении дыхательных усилий больного соответственно увеличивается и дыха тельный объем.

Поток (л/мин) FMAX FMAX FTR FTR - - - Давление (см. вод. ст.) PS TI TI FMAX – максимальный инспираторный поток FTR – порог срабатывание экспираторного триггера PS – давление поддержки TI – время вдоха Рис. 5. Структура дыхательного цикла в режиме вентиляции с поддержкой давлением.

Все дыхательные циклы инициируются больным. Переключение со вдоха на выдох осу ществляется в момент, когда инспираторный поток снижается до заданного значения (FTR), которое обычно выражается в процентах по отношению к максимальному инспира торному потоку (FMAX). Таким образом, время вдоха (TI) зависит от инспираторных уси лий больного, показателей респираторной механики и уровня давления поддержки. В со временных аппаратах для ИВЛ имеется возможность регулировки параметров потока за счет изменения скорости нарастания инспираторного давления, как было описано выше.

Серьезной технической проблемой является отсутствие герметичности контура вентиля ции. Если поток утечки приближается к порогу срабатывания экспираторного триггера (FTR), определение момента окончания вдоха становится невозможным. Надежная работа экспираторного триггера требует дифференцировать поток утечки и инспираторный по ток, поступающий в дыхательные пути больного. Эта проблема решается вынесением датчика потока за Y образный тройник, и/или включением в контур вентиляции несколь ких датчиков потока.

Для обеспечения безопасности при нарушении работы экспираторного триггера ус танавливается максимально допустимая длительность вдоха (т. е. временной интервал, после которого осуществляется переключение со вдоха на выдох если нет сигнала с экс пираторного триггера). Аппараты, предназначенные для ИВЛ у детей, предусматривают возможность ее регулировки.

Поскольку все дыхательные циклы инициируются больным, глубокая седация, уг нетение дыхательного центра другой этиологии могут приводить к гиповентиляции вплоть до остановки дыхания. Это ограничивает возможности режима поддержки давле нием, и требует обязательного использования страховочной вентиляции апноэ, переход на которую производится автоматически при отсутствии попыток спонтанного дыхания в течение заданного времени.

С другой стороны инициация каждого дыхательного цикла, как и в описанных вы ше режимах синхронизированной принудительной вентиляции, сопряжена с тенденцией к гипервентиляции, в особенности на ранних этапах.

Важным параметром, позволяющим оценить адекватность респираторной под держки, является давление заклинивания, измеряемое в контуре вентиляции в момент со ответствующий 100 мс от начала вдоха. Чаще всего эта величина обозначается как P0,1.

Ее использование можно объяснить исходя из двух положений:

1. В момент, соответствующий 100 мс от начала вдоха, инспираторный поток не успевает достичь значений влияющих на результаты измерения.

2. Время реакции больного на внезапную окклюзию в контуре составляет около 150 мс, поэтому инспираторные усилия не изменяются, если окклюзия не превышает 100 мс.

Величина P0,1 характеризует респираторные усилия больного. Если аппарат выпол няет всю работу по вентиляции значение P0,1 будет низким. При увеличении инспиратор ного запроса больного или снижении уровня респираторной поддержки P0,1 растет. Чем больше P0,1 - тем больше усилия больного. Его оптимальное значение у взрослого челове ка лежит в пределах 3,5-4,5 см. вод. ст.

Если P0,1 составляет 6 см. вод. ст. и более - уровень респираторной поддержки должен быть увеличен, так чтобы P0,1 не превышало 4,5 см. вод. ст.

Если P0,1 менее 3 см. вод. ст. аппарат выполняет всю работу по вентиляции. В данном слу чае необходимо учитывать парциальное давление углекислого газа в артериальной крови.

Если имеет место нормо- или гипокапния – уровень респираторной поддержки нужно уменьшить. Сочетание гиперкапнии и снижения P0,1 свидетельствует об угнетении дыха тельного центра. В данном случае потребуется режим вентиляции с управляемой частотой дыхания.

Для получения достоверных значений P0,1 перед его измерением следует дождаться установки постоянного правильного ритма дыхания. контроль повторяется несколько раз и используется среднее значение. Не следует проводить измерение во время кашля, чиха ния, или какой либо нагрузки, которая приведет к тахипноэ, или заставит больного задер жать дыхание. После изменения параметров вентиляции перед измерением P0,1 необходи мо подождать как минимум 15 минут.

Преимущества вентиляции с поддержкой давлением:

Данный режим обладает всеми преимуществами вентиляции с контролем по давле нию, кроме того, предоставляет больному возможность управлять большинством параметров дыхания - дыхательный объем, длительность вдоха, частота и минут ный объем дыхания.

Простота управления степенью респираторной поддержки (от полной до частич ной) при переводе на спонтанное дыхание.

Недостатки:

Технические сложность в обеспечении работы экспираторного триггера.

Необходимость контроля объема утечки при отсутствии герметичности контура вентиляции.

Отсутствие гарантированного обеспечения доставки дыхательного объема и ми нутной вентиляции, как и во всех режимах с контролем по давлению.

Тенденция к гипервентиляции.

Опасность гиповентиляции при седации или угнетении спонтанного дыхания Вентиляция с постоянным положительным давлением (CPAP от английского Continu ous Positive Airway Pressure). Этот термин широко используется в медицинской литерату ре для обозначения разных понятий, с чем связана определенная путаница. Многие боль ные с нарушением оксигенации крови вполне могут обеспечивать необходимый объем минутной вентиляции. Респираторная поддержка в данном случае заключается в создании постоянного положительного давления в дыхательных путях. Для этого предложено мно жество различных устройств, простейшие из которых предусматривают дыхание через плотную лицевую маску, соединенную системой шлангов с генератором потока и экспи раторным клапаном, обеспечивающим определенный уровень сопротивления. Макси мальный инспираторный поток значительно превышает поток газовой смеси в системе.

Чтобы предупредить отрицательное давление во время вдоха и снизить энергетическую цену дыхания в дыхательный контур включается мешок, создающий резервный запас газа.

Не смотря на ряд недостатков, таких как: проблемы с увлажнением газовой смеси, высо кое сопротивление дыханию, отсутствие герметичности, снижение давления в контуре во время вдоха, подобная система позволяет достичь положительного результата. В контуре современных аппаратов для ИВЛ, используемых в интенсивной терапии, наличие резерв ных мешков не предусматривается. Вентиляция в режиме CPAP может рассматриваться только как частный случай вентиляции с поддержкой давлением, когда инспираторное давление равно положительному давлению в конце выдоха. Сопротивление искусствен ных дыхательных путей и инерционность элементов дыхательного контура делают энер гетическую цену вентиляции в таком режиме слишком высокой. В связи с чем, рекомен дуется устанавливать давление поддержки хотя бы на 5 см водного столба выше ПДКВ. В конечном итоге термин CPAP стал значительно чаще использоваться в качестве синонима повышенного давления в конце выдоха, чем для обозначения отдельного режима вентиля ции.

Сочетание спонтанного дыхания и принудительной вентиляции Современная концепция респираторной поддержки подразумевает сочетание ИВЛ и спонтанного дыхания больного. Это может быть реализовано несколькими путями. При синхронизированной принудительной вентиляции (A/C, PCV), вспомогательной вентиля ции с поддержкой давлением (PS, CPAP) аппарат реагирует на каждую инспираторную попытку больного. Теоретически такой подход кажется предпочтительным. Однако его реальное воплощение сопряжено с рядом серьезных технических проблем, решение кото рых все еще остается актуальным. На практике это проявляется как тенденция к гипервен тиляции при высоком уровне респираторной поддержки и слишком большим сопротивле нием дыханию при его снижении. В связи с этим широко применяются альтернативные подходы к сочетанию ИВЛ и спонтанного дыхания.

С исторической точки зрения первым режимом вентиляции, предусматривающим возможность частичной респираторной поддержки, была перемежающаяся принудитель ная вентиляция. Этот режим обозначается английской аббревиатурой IMV от Intermittent Mandatory Ventilation. В контур аппарата для объемной вентиляции был добавлен клапан, позволяющий сделать спонтанный вдох из специального мешка, куда подавался постоян ный поток газовой смеси. Пациент получил возможность дышать спонтанно на фоне при нудительной искусственной вентиляции. По мере восстановления спонтанного дыхания число принудительных вдохов снижалось до тех пор, пока больной полностью не обеспе чивал себя за счет спонтанного дыхания из контура вентиляции. К сожалению, такая сис тема обладала двумя существенными недостатками:

1) Возможность совпадения принудительного вдоха аппарата и спонтанного вдоха боль ного с развитием слишком высокого давления в дыхательных путях.

2) Чрезмерная энергетическая цена спонтанного дыхания. Больному приходилось дышать без поддержки против сопротивления эндотрахеальной трубки, контура вентиляции и сис темы клапанов аппарата.

Обе проблемы были решены с внедрением микропроцессорной технологии. Первая - за счет триггера вдоха, который синхронизировал спонтанные дыхания пациента с ис кусственной вентиляцией (вплоть до заданной частоты), подобно режиму синхронизиро ванной принудительной вентиляции. Вторая – поддержкой спонтанного дыхания (анало гично режиму поддержки давлением). В современных аппаратах режим IMV в чистом ви де не используется, его усовершенствованным аналогом является синхронизированная пе ремежающаяся принудительная вентиляция с поддержкой давлением. Из контура венти ляции исключены дополнительные клапана и источники потока, управление вентиляцией осуществляется за счет тех же исполнительных элементов, что и при других режимах вен тиляции.

Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция (SIMV- от Syn chronized Intermittent Mandatory Ventilation), в настоящее время рекомендуется использо вать SIMV только в сочетании с поддержкой давлением (SIMV+PS). Существует два ва рианта SIMV, с управлением параметрами принудительных вдохов по объему и по давле нию. На Рис. 6. представлен вариант SIMV с контролем по объему.

Поток (л/мин) - - Давление (см.вод. ст.) TTR TI TE T TI - время вдоха TE - время выдоха TTR - триггерное окно T – длительность дыхательного цикла Рис. 6. Структура дыхательного цикла при вентиляции в режиме SIMV с поддерж кой давлением В отличие от синхронизированной принудительной вентиляции аппарат отвечает принудительным вдохом с заданными параметрами не на каждую инспираторную попыт ку больного, а только на те из них, которые приходятся на определенный промежуток времени. Этот промежуток носит название триггерного окна (TTR). Его длительность обычно выражается в процентах по отношению к времени выдоха. На остальные инспира торные попытки аппарат отвечает в режиме поддержки давлением. Если аппарат не реги стрирует инспираторной активности больного в течение промежутка времени (T), соот ветствующего заданной частоте дыхания инициируется принудительный вдох.

Управление вентиляцией в режиме SIMV+PS включает большое число настроек, это:

параметры принудительного вдоха, дыхательный объем, пиковый поток при объ емном варианте SIMV, инспираторное давление и длительность вдоха при венти ляции с контролем по давлению минимальная частота принудительных вдохов, чувствительность инспираторного триггера, длительность триггерного окна настройки режима вспомогательной вентиляции – давление поддержки, чувстви тельность экспираторного триггера Режим SIMV+PS широко используется в тех случаях, когда необходимо обеспечить высокий уровень респираторной поддержки. Варьируя частотой и величиной давления поддержки можно избежать гипервентиляции, характерной для синхронизированной при нудительной вентиляции, когда аппарат отвечает полным принудительным вдохом на ка ждую инспираторную попытку больного.

Недостатком данного подхода является сложность управления сочетанием двух различных режимов вентиляции SIMV и PS. Исследование реакции дыхательного центра на такой механизм респираторной поддержки раскрывает некоторые аспекты для понима ния, взаимодействия больного и аппарата ИВЛ. Снижение числа принудительных дыха ний SIMV при минимальном уровне давления поддержки PS сопровождается уменьшени ем среднего дыхательного объема, с неизбежным увеличением доли вентиляции мертвого пространства. Для предупреждения снижения альвеолярной вентиляции, дыхательный центр повышает, усилия, и частоту дыхания. Увеличение давления поддержки PS до см. вод. ст. приводит к снижению респираторных усилий при любой заданной частоте SIMV. Интересно, что снижение усилий во время принудительного вдоха связано со сни жением стимуляции дыхательного центра за время предшествовавшего спонтанного ды хания. Другими словами, сокращение стимуляции в течение предыдущих дыханий, дос тигнутое, за счет добавления давления поддержки, распространяется на принудительные вдохи, обеспечивая большее снижение энергетической цены дыхания. Таким образом, со вмещение перемежающейся принудительной вентиляции и поддержки давлением являет ся полезным для достижения высокого уровня респираторной поддержки. Эта комбинация имеет клиническое преимущество, когда трудно достигнуть высокого инспираторного по тока при синхронизированной принудительной вентиляции, как, например, в аппарате Siemens 900C (Корпорация Siemens).

Вентиляция с чередованием двух уровней постоянного положительного давления.

Данный режим можно рассматривать как дальнейшее развитие вентиляции с контролем по давлению. Однако связанная с ним терминология требует пояснения. В 1988 г исследовательской группой во главе с профессором H. Benzer, Инсбрук, для определения нового принципа вентиляции, основанного на чередовании двух уровней положительного давления, на каждом из которых больному предоставлялась возможность спонтанного дыхания, был предложен термин BIPAP (от Biphasic Intermittent Positive Airway Pressure).

Годом позже эта концепция, была воплощена в аппарате “Evita” фирмы “Drager”.

Приблизительно в это же время независимой группой под руководством J. B. Downs, Флорида, был предложен режим вентиляции, основанный на аналогичных технических принципах. Предусматривалось использование системы вентиляции с постоянным положительным давлением (CPAP) и высоким потоком при чередовании двух уровней давления. Усиление элиминации углекислого газа обеспечивалось не увеличением, а периодическим снижением давления в контуре. Этот режим получил название вентиляции с разгрузкой дыхательных путей APRV (Airway Pressure Release Ventilation). В 1989 г.

корпорацией Respironics был введен термин BiPAP (от Bi-Level Positive Airway Pressure) под ним подразумевалась неинвазивная искусственная вентиляция в домашних условиях.

Аппарат с электрическим приводом поставлял два различных уровня давления через единственный шланг к маске, переключение осуществлялось в ответ на изменение потока за счет дыхания больного, при этом не предусматривалась возможность полной респираторной поддержки.

В настоящее время термин BIPAP® является торговой маркой фирмы “Drager”.

Аналогичные режимы вентиляции у других производителей называются иначе – BiLevel (“Puritan-Bennett”, Tyco Healthcare), DuoPAP (“Galileo”, Gamilton), SPAP (“Inspiration”, eVent Medical). Термин APRV служит для обозначения частного случая вентиляции с двумя уровнями положительного давления с максимальной инверсией продолжительно сти вдоха и выдоха. BiPAP® подразумевает непродолжительную неинвазивную вентиля цию с частичной респираторной поддержкой.

Структура дыхательного цикла при вентиляции с чередованием двух уровней по стоянного положительного давления представлена на Рис. 7.

Поток (л/мин) Вдох FTR - Выдох - - Давление (см. вод. ст.) PH PH PL TTRI TTRE TTRE TE TI TI PH - верхний уровень давления (инспираторное давление) PL - нижний уровень давления (ПДКВ) TI - заданная длительность вдоха TE - заданная длительность выдоха TTRI - длительность инспираторного триггерного окна TTRE - длительность экспираторного триггерного окна FTR - триггерное значение инспираторного потока Рис. 7. Структура дыхательного цикла при вентиляции с чередованием двух уровней постоянного положительного давления Управление вентиляцией осуществляется с помощью следующих параметров: час тота дыхания, длительность вдоха (TI), может задаваться непосредственно или как соот ношение длительности вдоха и выдоха (I/E), инспираторное давление, или верхний уро вень CPAP (PH), ПДКВ или нижний уровень CPAP (PL), скорость нарастания, или форма кривой давления. Кроме того, может устанавливаться уровень респираторной поддержки спонтанного дыхания, отличный от PL и PH.

Кривая потока на Рис. 7 демонстрирует, что больной имеет возможность дышать самостоятельно как на нижнем, так и на верхнем уровне давления. Смена давления проис ходит синхронно с дыханием больного, если таковое отсутствует - по времени. Респира торная поддержка осуществляется за счет изменения легочного объема при чередовании двух уровней давления (соответствует принудительной вентиляции) и за счет поддержки давлением собственного дыхания больного (аналогично режиму CPAP ± PS).

Таким образом вентиляция с чередованием двух уровней постоянного положитель ного давления предоставляет самые широкие возможности сочетания спонтанного дыха ния и ИВЛ. Начиная от принудительной вентиляции с контролем по давлению, через сис тему предоставляющую возможность беспрепятственного спонтанного дыхания в любой момент времени, вплоть до спонтанного дыхания при двух чередующихся уровнях ПДКВ.

В зависимости от уровня спонтанного дыхания и сочетания параметров вентиляции (PH и PL, TI и TE) можно представит пять возможных вариантов вентиляции с чередованием двух уровней постоянного положительного давления:

1. Принудительная вентиляция с контролем по давлению, при отсутствии спонтанной ды хательной активности, когда PH – соответствует инспираторному давлению, необходимо му для доставки желаемого дыхательного объема, PL – ПДКВ, TI - времени принудитель ного вдоха, а TE – времени выдоха.

2. Аналог SIMV. Используется по мере восстановления спонтанного дыхания. PH – соот ветствует инспираторному давлению, PL – ПДКВ, TI - времени вдоха больного (около 1 с), соотношение TI/TE 1:2. Больной получает возможность дышать самостоятельно с часто той большей заданной, главным образом в фазу низкого давления.

3. «Классический» вариант BIPAP, у больных с гипоксической дыхательной недостаточ ностью, и сохранным спонтанным дыханием, когда коррекция гипоксии требует увеличе ния среднего давления в дыхательных путях за счет инверсии отношения длительности вдоха к выдоху. PH – соответствует инспираторному давлению, PL – ПДКВ, TI/TE 1:1.

Больной дышит самостоятельно на верхнем и нижнем уровне давления. Оксигенация кро ви поддерживается в рамках допустимых значений FiO2 и максимального альвеолярного давления за счет подбора соотношения TI/TE. Возможность дыхания в фазу высокого дав ления в данной ситуации является важным преимуществом. Больные тяжело переносят инверсию соотношения длительности вдоха к выдоху. Если длительность принудительно го вдоха значительно превышает таковую при спонтанном дыхании, а возможность спон танного дыхания отсутствует, развивается десинхронизация. Проведение ИВЛ становится невозможным без глубокой седации, а в ряде случаев и без мышечной релаксации. Воз можность спонтанного дыхания в фазу высокого давления в режиме BIPAP позволяет ре шить эту проблему. Потребность в седации значительно снижается, ускоряется процесс перевода на спонтанное дыхание.

4. Вентиляция с разгрузкой дыхательных путей (APRV от Airway Pressure Release Ventila tion) вариант описанной выше ситуации с крайней степенью инверсии соотношения дли тельности вдоха к выдоху. Больной большую часть времени дышит спонтанно на высоком уровне давления PH, который в режиме APRV рассматривается как точка отсчета. При этом через определенное время, которое задается частотой дыхания, давление в контуре снижается на 0,5-1,5 секунды до PL. Это способствует увеличению альвеолярной венти ляции и элиминации углекислого газа. Начальные установки для взрослых PL соответст вует ПДКВ, PH - дыхательному объему из расчета 6 мл/кг веса больного, частота дыхания 12-14 в минуту, промежуток низкого давления 0,5-0,8 секунд.

5. Вариант вентиляции с частичной респираторной поддержкой в процессе перевода на спонтанное дыхание, когда большая часть работы выполняется больным, а смена уровней давления обеспечивает поставку только определенной части дыхательного объема.

Преимущества вентиляции с чередованием двух уровней постоянного положитель ного давления:

Возможность сочетания ИВЛ и спонтанного дыхания больного в самых широких пределах, что делает такой режим практически универсальным, приемлемым в са мых различных клинических ситуациях, начиная от принудительной вентиляции вплоть до перевода на спонтанное дыхание Контроль среднего давления в дыхательных путях за счет соотношения фаз высо кого и низкого давления Снижение потребности в седации, что позволяет сократить сроки ИВЛ, и частоту осложнений Недостатки Аналогичны всем режимам вентиляции с контролем по давлению, это - зависи мость дыхательного объема и минутной вентиляции от изменений показателей рес пираторной механики, необходимость их постоянного мониторинга, высокие тех нические требования к конструкции аппарата, точности и скорости работы клапа нов, датчиков давления и потока.

Глава 3. Алгоритмы, используемые для автоматического управ ления вентиляцией Автоматическое управление вентиляцией невозможно без наличия целого комплекса обратных связей. Современная микропроцессорная техника, позволяет использовать про граммы высокого уровня, анализировать изменения респираторной механики, энергетиче ские затраты больного и вносить соответствующие изменения в параметры вентиляции.

Все многообразие алгоритмов автоматического управления вентиляцией можно разделить на три направления:

1. Управление потоком в рамках текущего дыхательного цикла 2. Автоматическое изменение параметров вентиляции от цикла к циклу 3. Алгоритмы автоматизации перевода на спонтанное дыхание К первой группе, безусловно, можно отнести механизмы автоматического управления потоком при вентиляции с контролем по давлению, которые были рассмотрены выше. Их дальнейшим развитием являются пропорциональная поддержка давлением и автоматиче ская компенсация сопротивления эндотрахеальной трубки.

Управление потоком в рамках текущего дыхательного цикла Пропорциональная поддержка давлением PPS (от Proportional Pressure Support) - этот режим можно рассматривать как интерактивный аналог вентиляции с поддержкой давле нием (PS). Он предназначен для обеспечения вспомогательной вентиляции у больных со значительными изменениями податливости и динамического сопротивления легких.

Принципы, на которых строится этот режим, иллюстрируют данные, приведенные на Рис. 8. Инспираторное давление в контуре вентиляции уравновешивает две составляющих - давление создаваемое потоком газа (RF) и эластическое сопротивление легких и грудной клетки (1/C)Vt. У больных с хронической бронхообструктивной патологией и эмфиземой легких эти составляющие изменяются непропорционально. Преодоление высокого сопро тивления дыхательных путей требует значительного увеличения инспираторного давле ния в режиме PS. Вместе с тем высокая податливость легких приводит к тому, что соот ветствующий инспираторный объем (Vt ) оказывается слишком большим.

Кроме того, серьезную проблему представляет синхронизация работы экспираторного триггера с моментом окончания вдоха больного. Вследствие высокого значения постоян ной времени респираторной системы (RC), достижение порога срабатывания (FTR), в ре жиме PS происходит значительно позже момента окончания вдоха, как показано на Рис. (пунктирная линия). Результат – десинхронизация ИВЛ с дыханием больного.

Режим пропорциональной поддержки предусматривает раздельную регулировку давлений для преодоления резистивной и эластической составляющих:

PFlow – давление поддержки потока PVol – давление поддержки объема При вентиляции с пропорциональной поддержкой аппарат постоянно контролирует поток F и поставленный дыхательный объем Vt, и в соответствии с их значениями рассчи тывает давление поддержки PA в каждый момент вдоха.

PM Инспираторные усилия больного - PM - - F FTR Поток в контуре вентиляции - F - - - PA Давление в контуре вентиляции - PA PA = PFlow + PVol = K1F + K2Vt PA+ PM = RF + (1/C)Vt Начальные установки K1 80% R, K2 80% (1/C) PM = [RF + (1/C)Vt] – [K1F + K2Vt] R – динамическое сопротивление C – статическая растяжимость K1 - коэффициент, характеризующий степень поддержки работы по преодолению сил динамического сопротивления потоку K2 - коэффициент, характеризующий степень поддержки работы по преодолению эластических сил Для сравнения пунктирной линией обозначены изменения потока и давления при венти ляции в режиме поддержки давлением (PS) Рис. 8. Структура дыхательного цикла при вентиляции в режиме пропорциональной поддержки (PPS) Больной получает возможность управлять инспираторным давлением за счет уси лий дыхательных мышц. Чем выше усилия больного, тем выше поток, а соответственно и давление поддержки (K1F), то же относится и к эластической составляющей (K2Vt). С другой стороны, если инспираторный поток и дыхательный объем равны нулю, аппарат не создает никакого давления поддержки. Это делает наличие спонтанного дыхания необхо димым условием, поскольку данный режим не предусматривает какого-либо гарантиро ванного минимального давления поддержки при отсутствии инспираторного потока.

Таким образом, режим пропорциональной поддержки давлением представляет со бой перспективный метод респираторной поддержки, способный оптимально компенси ровать работу больного по вентиляции на фоне значительных изменений респираторной механики. Характеристики потока и момент переключения со вдоха на выдох в большей степени соответствуют инспираторным усилиям больного чем при вентиляции в режиме поддержки давлением (PS). Это позволяет достичь лучших условий синхронизации рабо ты аппарата с дыханием больного, снизить потребность в седативных препаратах, полу чить ощущение комфорта. В то же время вентиляция в этом режиме сопряжена с рядом проблем.

Прежде всего, необходимо хотя бы приблизительно знать величины сопротивления и эластичности легких. Конечно же, определить их с достаточной точностью при спон танном дыхании невозможно. Различия инспираторных усилий больного значительно сказывается на результатах измерения. Наиболее достоверные значения можно получить при объемной принудительной вентиляции с постоянным потоком после выключения спонтанного дыхания. Важно, исключить авто ПДКВ (кривая потока должна возвращаться к нулевому значению в конце выдоха). Спонтанное дыхание больного может быть подавлено с помощью гипервентиляции.

Приступая к вентиляции с пропорциональной поддержкой, рекомендуется устано вить значения PFlow и PVol на уровне, гарантирующем компенсацию не менее 80% сопро тивления потоку и эластичности легких, а тревоги давления и объема – так, чтобы исклю чить негативные последствия возможной гиперкомпенсации, которая может привести к дестабилизации процесса вентиляции. Признаки гиперкомпенсации:

постоянное срабатывание сигнала тревоги «Высокий дыхательный объем» видимое включение мышц выдоха кривая потока, которая быстро достигает высокого уровня, а затем резко на правляется вниз.

При такой картине следует уменьшить давление компенсации объемной составляющей (PVol) до тех пор, пока проблема не разрешится. Гиперкоррекция сопротивления дыха тельных путей (PFlow) обычно проявляет себя как автоциклическое срабатывание триггера вдоха, которое не разрешается регулировкой его чувствительности. Конечно же, заведо мая гиперкоррекция PFlow, может проявляться так же, как и гиперкомпенсация объема.

После начальной установки параметров вентиляции необходим постоянный мони торинг для предупреждения гиперкоррекции. По мере нормализации растяжимости лег ких (как правило, она увеличивается) установленная изначально компенсация эластиче ской составляющей оказывается завышенной. В этом же контексте следует обращать вни мание на изменения растяжимости при смене положения больного.

Определить растяжимость легких C при вентиляции в режиме пропорциональной поддержки можно за счет увеличения эластической составляющей давления PVol до тех пор, пока не появятся признаки гиперкоррекции. Этот порог расценивается как истинное значение эластичности легких, а давление поддержки эластической составляющей PVol устанавливается на уровне соответствующем 80 % его значения.

Преимущества вентиляции с пропорциональной поддержкой давлением Максимальный контроль больного над параметрами инспираторного потока Облегчение управления вспомогательной вентиляцией у больных с выраженными нарушениями показателей респираторной механики Снижение давления в дыхательных путях Обеспечение комфортных условий для больного Снижение потребности в седации Недостатки Необходимым условием вентиляции является наличие спонтанного дыхания Отсутствие минимального уровня давления поддержки Управление требует знания показателей респираторной механики Неправильные установки могут привести к дестабилизации вентиляции Высокие технические требования к аппаратуре Чувствительность к нарушениям герметичности контура вентиляции Автоматическая компенсация сопротивления эндотрахеальной трубки (ATC от Automatic Tube Compensation) является современным дополнением к существующим ре жимам вентиляции. Принципы ее работы во многом аналогичны используемым при вен тиляции с пропорциональной поддержкой давлением.

Искусственные дыхательные пути (эндотрахеальные, трахеостомические трубки) представляют существенное сопротивление дыханию. Его значение сопоставимо с общим динамическим сопротивлением дыхательных путей. До тех пор пока больному проводится принудительная вентиляция, это дополнительное сопротивление не представляет пробле мы, так как полностью преодолевается за счет работы аппарата. Как только больному да ется возможность дышать самостоятельно, например, в целях перевода на самостоятель ное дыхание, сопротивление искусственных дыхательных путей делает вентиляцию зна чительно тяжелее по сравнению с дыханием через естественные дыхательные пути. Поток газа через трубку приводит к возникновению разности давлений между началом и концом трубки PTube. Респираторным мышцам приходится компенсировать эту разницу за счет увеличения отрицательного давления в легких. Это можно устранить за счет положитель ного давления в контуре вентиляции в точности равного PTube. Прямое измерение давле ния в области дистального конца трубки в реальных клинических условиях сопряжено со значительными погрешностями вследствие скопления секрета, мокроты и т. д. Разница давлений по сторонам трубки пропорциональна потоку газа. Это означает, что компенса торное давление так же должно все время соответствовать величине потока. Если геомет рические размеры трубки известны, используя систему контроля потока аппарата ИВЛ, PTube может быть рассчитано в любой момент времени: PTube = f(RtF2) где Rt так же за висит от величины потока.

В клинической практике для преодоления сопротивления искусственных дыха тельных путей широко используется режим поддержки давлением (PS), когда аппарат увеличивает давление в контуре на заданную величину, как только определяет инспира торную попытку больного. После того, как спонтанное дыхание больного становится дос таточно эффективным, небольшой уровень поддержки сохраняется до момента экстуба ции. Однако возможности такого подхода ограничены. Например, для трубки диаметром 7,5 см давление поддержки равное 5 см. вод. ст. остается оптимальным только при потоке равном 45 л/мин. Если больной создает больший поток при активной попытке вдоха это давление оказывается недостаточным. Таким образом, давление поддержки только в гру бом приближении соответствует среднему значению сопротивления искусственных дыха тельных путей, и по мере восстановления спонтанного дыхания нуждается в постоянной ручной коррекции.

Поток (л/мин) - - - Давление (см. вод.ст.) 20 PI PPEEP PI - инспираторное давление PPEEP - ПДКВ Жирной линией отображается динамика давления в контуре вентиляции, пунктир ной – в трахее (расчетное значение) Рис. 9. Давление в контуре вентиляции и трахее при вентиляции с использованием автоматической компенсации сопротивления эндротрахеальной трубки Автоматическая компенсация сопротивления эндотрахеальной трубки может ис пользоваться с любым из доступных режимов вентиляции. Перед ее включением задается диаметр трубки, ее вид (эндотрахеальная или трахеостомическая) и уровень компенсации - полный или частичный (1-100%). Длина трубки не оказывает существенного влияния на давление, даже при значительном ее укорочении, и обычно нет необходимости отдельно задавать ее значение. Аппарат постоянно контролирует поток, рассчитывает величину PTube, и вносит соответствующую коррекцию в значение давления в контуре вентиляции.

При включении автоматической компенсации сопротивления эндотрахеальной трубки на экране аппарата вместе с давлением в контуре вентиляции отображается расчетное давле ние в трахее (Рис. 9). Компенсация включает экспираторную и инспираторную часть. Для компенсации экспираторной составляющей давление в контуре снижается, по отношению к заданному уровню ПДКВ, но не может быть отрицательным. Экспираторная часть ком пенсации может быть отключена. При этом давление в трахее остается выше заданного уровня ПДКВ большее время, что может быть полезным у больных с бронхообструктив ной патологией, так как способствует поддержанию участков легких с обструкцией в рас крытом состоянии.

Автоматическая компенсация сопротивления эндотрахеальной трубки может ис пользоваться во всех случаях, когда сохраняется значительный уровень спонтанного ды хания. Например, при вентиляции в режиме с чередованием двух уровней постоянного положительного давления, в особенности - вариант с разгрузкой дыхательных путей (APRV), в процессе перевода на спонтанное дыхание. При оценке способности больного дышать самостоятельно эта опция помогает моделировать состояние после удаления ис кусственных дыхательных путей больного.

Использование автоматической компенсации сопротивления искусственных дыха тельных путей вместе с пропорциональной поддержкой давлением позволяет селективно управлять составляющими работы дыхания (Рис. 10), что должно способствовать оптими зации вспомогательной вентиляции по сравнению с традиционными методами респира торной поддержки.

Начальные установки PFlow, и PVol соответствуют физиологическим значениям ди намического сопротивления дыхательных путей (R) и статической податливости (CStat) у данного больного. Недостатки такого подхода связаны с техническими проблемами, обес печения постоянного мониторинга поставленного объема и потока в контуре вентиляции, необходимостью дифференцировать поток, поступающий в дыхательные пути больного от потока утечки. Серьезную погрешность может вносить скопление мокроты, приводя щее к снижению просвета эндотрахеальной трубки.

Общая компенсация Селективная компенсация RT ATC PS PPS PFlow R PS PVol CSta RT - сопротивление эндотрахеальной трубки R – сопротивление дыхательных путей CStat – статическая растяжимость легких и грудной клетки PS – поддержка давлением ATC – автоматическая компенсация сопротивления искусственных дыхательных путей PPS – пропорциональная поддержка давлением Рис. 10. Возможности управления составляющими респираторной поддержки при различных вариантах вспомогательной вентиляции Еще одной существенной проблемой, характерной для ИВЛ с контролем по давле нию является необходимость постоянной коррекции инспираторного давления для того, чтобы гарантировать доставку дыхательного объема и обеспечение адекватного уровня минутной вентиляции. Решение этой проблемы лежит в использовании автоматического управления параметрами вентиляции, которое позволяет объединить преимущества вен тиляции с контролем по объему (гарантированное обеспечение необходимого уровня ми нутной вентиляции) и вентиляции с контролем по давлению (соответствие инспираторно го потока требованиям больного, снижение риска травмы объемом). Такой подход полу чил название вентиляции с двойным контролем. Существует несколько алгоритмов его практического осуществления, предлагаемых разными фирмами производителями дыха тельной аппаратуры:

1. Двойной контроль за счет изменения параметров потока внутри каждого дыхательного цикла. Режим вентиляции с поддержкой давлением с гарантированным дыхательным объемом (VAPS от Volume Assured Pressure Support, Bird 8400sti).

2. Вентиляция с автоматическим изменением инспираторного давления от цикла к циклу для достижения заданного дыхательного объема.

3. Вентиляция по объему с автоматическим изменением величины и формы инспиратор ного потока, так, чтобы доставить дыхательный объем в течение заданного инспира торного времени при минимально возможном давлении.

Поддержка давлением с гарантированным дыхательным объемом (VAPS от Volume Assured Pressure Support). Данный режим основан на принципах вентиляции с поддержкой давлением (PS). Чтобы предупредить снижение дыхательного объема и гипо вентиляцию, кроме инспираторного давления (PI), предусматривается установка мини мального гарантированного дыхательного объема (Vt) порогового уровня инспираторного потока (FI) и минимальной частоты дыхания (f).Алгоритм управления вентиляцией в ре жиме VAPS представлен на Рис. 11.

В ответ на попытку вдоха, или в соответствии с заданной частотой дыхания аппа рат создает давление поддержки (PI) и постоянно регистрирует инспираторный поток и дыхательный объем. Если к моменту снижения потока до заданной величины FI постав ленный дыхательный объем оказывается меньше заданного, аппарат продолжает поставку объема с потоком FI до момента достижения Vt аналогично объемной вентиляции. По ме ре восстановления спонтанного дыхания увеличиваются инспираторные усилия больного, а вместе с ними и дыхательный объем. В определенный момент дыхательный объем ста новится больше заданного и вентиляция приближается к таковой в режиме поддержки давлением.

Режим поддержки давлением с гарантированным дыхательным объемом (VAPS) может быть полезен в тех случаях, когда с одной стороны требуется полное замещение функции внешнего дыхания, с другой – адаптация потока в начальной фазе вдоха в соот ветствии с инспираторными усилиями больного. Подобная ситуация возможна у больных с черепно-мозговой травмой и в состоянии после гипоксии.

Режим VAPS может использоваться и как принудительный. При отсутствии спон танного дыхания аппарат генерирует принудительные вдохи с заданной частотой, дыха тельным объемом и потоком, аналогично классической объемной вентиляции. По мере восстановления спонтанного дыхания больной получает возможность управлять инспира торным потоком, как при вентиляции по давлению. Это делает данный режим универ сальным, применимым как при инициации ИВЛ, так и в ходе перевода на спонтанное ды хание.

Объем (мл) Vt Давление (см. вод. ст.) PI PI PI Поток (л/мин) FI FI FI TI TI TI - - - Vt - дыхательный объем PI - инспираторное давление FI – поддерживающий инспираторный поток TI - время вдоха стрелкой показан момент переключения фазы поддержки давлением в фазу под держки объемом Рис. 11. Алгоритм управления вентиляцией в режиме поддержки давлением с гарантированным дыхательным объемом VAPS В то же время имеется ряд проблем. Прежде всего - это выбор оптимального уров ня поддерживающего потока, регулировка которого требует наличия графического мони торинга параметров вентиляции. Так же трудно управлять длительностью вдоха и сред ним давлением в дыхательных путях. Если поддерживающий поток слишком мал, пере ключение в фазу поддержки объемом задерживается, что приводит к неоправданному уд линению вдоха. Кроме того, в отличие от вентиляции по давлению при активации объем ной составляющей максимальное давление не ограничивается, что связано с риском трав мы объемом.

Преимущества вентиляции в режиме поддержки давлением с гарантированным ды хательным объемом Универсальность - возможность принудительной вентиляции с гарантированной доставкой дыхательного объема и минутной вентиляции, а так же обеспечение со ответствия потока инспираторному запросу по мере восстановления спонтанного дыхания Недостатки Трудность управления, в частности подбор оптимального уровня поддерживающе го инспираторного потока, среднего давления в дыхательных путях, длительности вдоха.

Если инспираторные попытки слишком слабы, или изменяются показатели респи раторной механики, вентиляция переключается в объемный режим Опасность травмы объемом при неправильном выборе параметров вентиляции Чувствительность к нарушению герметичности контура Автоматическое изменение параметров вентиляции от цикла к циклу Вентиляция с автоматическим изменением инспираторного давления от цик ла к циклу для достижения заданного дыхательного объема. APV - Adaptive Pressure Ventilation (Hamilton), PSVG - Pressure Support Volume Guarantee (Drager), VPC – Variable Pressure Control, VPS – Variable Pressure Support (Cardiopulmonary Corporation), VS - Vol ume Support (Puritan-Bennett, Tyco Healthcare). Алгоритм лежащий в основе данного под хода представлении на Рис. 12.

Оператором задаются следующие параметры – желаемый дыхательный объем (Vt), Начальное инспираторное давление (PI), максимально допустимое инспираторное давле ние (PMax). На протяжении нескольких тестовых вдохов аппарат определяет дыхательный объем, если он меньше заданного Vt – увеличивает инспираторное давление, если выше – снижает его на определенную величину, пока не будет достигнуто соответствие. В случае, когда в рамках допустимого давления PMax не удается доставить желаемый дыхательный объем, включается сигнал тревоги.

Подобный подход позволяет автоматически регулировать дыхательный объем и минутную вентиляцию при изменениях показателей респираторной механики больного.

Он может использоваться с любым режимом вентиляции с контролем по давлению (PCV, SIMV, PS). К его недостаткам относится сложность мониторинга (требует дифференциро вать поток, поступающий в легкие больного, от потока утечки). При росте сопротивления дыхательных путей, например, в случае бронхоспазма, для доставки дыхательного объема аппарат будет значительно увеличивать инспираторное давление. Это может привести к нарушению синхронизации с дыханием больного увеличению авто ПДКВ за счет меха низмов, описанных в разделе, посвященном пропорциональной поддержке давлением (PPS). Возникновение проблем возможно в случае неправильного выбора дыхательного объема при частичной респираторной поддержке. Если объем слишком велик – аппарат будет увеличивать инспираторное давление, а соответственно и степень поддержки, что приведет к затягиванию процесса перевода на спонтанное дыхание. Если объем слишком мал – по мере развития гиперкапнии, за счет стимуляции дыхания, усилия больного воз растут, а соответственно будет снижаться давление поддержки. Если больной не готов к спонтанному дыханию это может привести к истощению дыхательных мышц и декомпен сации.

Объем (мл) Vt Давление (см. вод.ст.) PMax PI PI PI Поток (л/мин) - - - Vt - заданный дыхательный объем PI - инспираторное давление PMax - максимально допустимое инспираторное давление Рис. 12. Алгоритм управления вентиляцией с автоматическим изменением инспира торного давления от цикла к циклу Преимущества вентиляции с автоматическим изменением инспираторного давления Автоматизация управлением инспираторным давлением по мере изменения показа телей респираторной механики, при смене положения тела больного Недостатки Высокие требования к мониторингу Трудность управления объемом при частичной респираторной поддержке Вентиляция по объему с автоматическим изменением величины и формы инспира торного потока. AutoFlow (Drager), PRVC – Pressure Regulated Volume Control (Siemens), VV+ - Volume Ventilation+ (Puritan-Bennett, Tyco Healthcare). Включает алгоритмы управ ления ИВЛ с двойным контролем, строящиеся на базе объемной вентиляции, позволяю щие приблизить таковую к преимуществам вентиляции с контролем по давлению (Рис.

13). Оператором задаются дыхательный объем (Vt), время вдоха (TI) и частота дыхания.

На протяжении серии тестовых вдохов аппарат определяет параметры респираторной механики больного (динамическое сопротивление R и статическую растяжимость C). На их основании автоматически рассчитывает величину и форму инспираторного потока (F), так чтобы доставить дыхательный объем в течение заданного времени (TI) при минималь но возможном давлении (PI). Такой алгоритм управления параметрами вентиляции может использоваться как дополнение к любому режиму вентиляции с контролем по объему CMV, Assist/Control, SIMV. Его цель - упрощение управления вентиляцией за счет мень шего числа параметров, значения которых необходимо подбирать, создание выгодных ус ловий для больного, расширение терапевтических возможностей. Замедляющийся харак тер потока снижает пиковое давление, способствует равномерному распределению дыха тельного объема. Значения показателей респираторной механики постоянно контролиру ются, и соответственно корректируется инспираторный поток. Заданный дыхательный объем поставляется при минимально возможном давлении. При этом допускается спон танное дыхание (открытие клапанов) на протяжении всего дыхательного цикла. Во время принудительного вдоха аппарат ведет себя как система вентиляция с постоянным положи тельным давлением (CPAP), установленным на уровне инспираторного давления (PI). Ко гда больной пытается вдохнуть инспираторный клапан позволяет увеличить поток, во время выдоха – экспираторный клапан открывается так, чтобы удержать давление на уровне PI. Эта возможность позволяет снизить потребность в седативной терапии при ин версии отношения длительности вдоха и выдоха.

Обеспечение спонтанного дыхания в любую фазу принудительной вентиляции представляет собой сложную техническую проблему. Она решается с помощью микро процессорного управления, высокотехнологичных клапанов, датчиков потока и давления.

Привычные технологии с доставкой заданного объема и потока при каждом принудитель ном вдохе противопоставляются спонтанному дыханию. Управление объемом обеспечи вается по принципу от вдоха к вдоху. Во время каждого вдоха больному предоставляется возможность увеличить или уменьшить дыхательный объем. Аппарат мониторирует ды хательный объем и компенсирует изменения при каждом последующем вдохе. В случае, когда объем недостаточен объем следующего вдоха будет автоматически увеличен за счет инспираторного давления (PI). Если объем слишком высок, либо за счет инспираторных усилий больного, или улучшения показателей респираторной механики, инспираторное давление при следующем вдохе будет автоматически снижено. Для плавного взаимодей ствия с больным величина изменений давления от вдоха к вдоху ограничена до 3 см вод ст. таким образом, исключаются значительные колебания давления при кашле или спон танном вздохе.

Давление (см. вод. ст.) PI PI Объем (мл) Vt Vt Vt Поток (л/мин) F F F TI TI TI - - - TI - время вдоха Vt - дыхательный объем PI - инспираторное давление Рис. 13. Вентиляция по объему с автоматическим изменением величины и формы инспираторного потока Защита от слишком высокого или малого объема осуществляется тремя путями:

Во-первых, оператор предостерегается от неверных установок с помощью экран ных подсказок и необходимостью подтверждения введенных параметров прежде, чем они вступят в силу.

Во-вторых, шаг при увеличении давления ограничен (3 см вод ст и 5 см вод ст ни же верхнего лимита максимального инспираторного давления, AutoFlow, Drager).

В-третьих, автоматически активируемый сигнал тревоги непостоянного дыхатель ного объема включается, если заданный дыхательный объем не может быть достигнут за счет изменения показателей респираторной механики. Тревога превышения лимита мак симального инспираторного давления оповещает о чрезмерном кашле или обструкции дыхательных путей. Тревога превышения дыхательного объема оповещает о возросшей потребности в дыхательном объеме.

Имеется очень немного исключений для применения этой опции во всех объемно ориентированных режимах вентиляции. Показания к ее использованию можно классифи цировать по двум направлениям: в зависимости от стратегии вентиляции, и индивидуаль ных особенностей больного. Преимущества автоматизированного управления потоком очевидны:

Когда при вентиляции с контролем по объему необходимо снизить пиковое инспи раторное давление и дать возможность больному дышать самостоятельно. Это способст вует уменьшению доз седативных препаратов и мышечных релаксантов. Замедляющийся характер потока и управляемые клапана вдоха и выдоха обеспечивают ответ на каждую дыхательную попытку, вентиляция приближается к дыханию через открытую систему.

В случаях быстро изменяющейся податливости легких в послеоперационном пе риоде, когда требуется постоянный подбор значений дыхательного объема и давления для предупреждения баротравмы и гиперинфляции.

В процессе перевода на спонтанное дыхание, когда необходимо немедленно реаги ровать на любые дыхательные попытки больного на протяжении всего дыхательного цик ла, в отличие от привычного SIMV где дыхательный цикл включает закрытые фазы.

Использование этой опции показано во всех случаях, когда ожидаются быстрые и значительные изменения в растяжимости легких. Рекомендуется у всех больных в после операционном периоде, где имеется ограничение подвижности грудной клетки, и имеется необходимость гарантировать нормальную вентиляцию. При остром отеке легких, когда высокое начальное инспираторное давление приемлемо, но по мере получения эффекта от лечения давление должно снижаться автоматически, а объем оставаться постоянным.

Использование объемной вентиляции с автоматическим изменением величины и формы инспираторного потока проще, чем вентиляции с контролем по давлению в случа ях, когда ателектазы в результате травмы или пневмонии требуют частой смены положе ния больного в кровати. В данной ситуации вентиляция с контролем по давлению сопря жена со значительными колебаниями дыхательного объема, тогда как объемная вентиля ция гарантирует доставку заданного объема при минимальном давлении.

Объемная вентиляция с автоматическим изменением величины и формы инспира торного потока предпочтительна во всех случаях инициации ИВЛ, когда недостаточно информации о состоянии больного и важно обеспечить управление вентиляцией при оп тимальных значениях потока и давления без подавления спонтанного дыхания.

Показания к использованию этой опции имеют те же ограничения, что и все объ емные режимы вентиляции.

Объемная вентиляция не рекомендуется при тяжелом поражении легких с длитель ным периодом восстановления (от нескольких суток до нескольких недель). В тех случа ях, когда установлен синдром острого повреждения легких или ОРДС, лучше использо вать режимы вентиляции с контролем по давлению. Там, где для раскрытия дыхательных путей требуются небольшие объемы, предпочтительнее режимы BIPAP или APRV.

Вентиляция с контролем по объему не показана в тех случаях, когда имеется риск авто-ПДКВ и перерастяжения легких. В особенности на фоне бронхообструктивного син дрома, или там, где требуется продолжительная вентиляция с инверсией длительности вдоха и выдоха.

Преимущества объемной вентиляции с автоматическим изменением величины и формы инспираторного потока Поток и объем адаптируются к потребностям больного Возможность сохранения спонтанного дыхания при ИВЛ Снижение числа регулировок и сигналов тревог Недостатки Сложность технической реализации Не может заменить вентиляцию с контролем по давлению, в случае частичной рес пираторной поддержки и при выраженном поражении легких Алгоритмы автоматизации перевода на спонтанное дыхание В 1977 году Hewlett и соавторами был сформулирован принцип обязательной ми нутной вентиляции. Он заключался в управлении параметрами ИВЛ на основании минут ного объема дыхания. Степень респираторной поддержки автоматически изменяется та ким образом, чтобы суммарный объем минутной вентиляции (принудительной и спонтан ной) оставался в рамках заданных оператором. Данный принцип реализуется во многих аппаратах для ИВЛ, и представляет собой усовершенствованный вариант режима синхро низированной перемежающейся принудительной вентиляции (SIMV). Он обозначается как вентиляция с заданным минимальным минутным объемом - MMV, от Mandatory Min ute Ventilation. В отличие от SIMV частота принудительных вдохов изменяется в зависи мости от объема спонтанного дыхания больного.

Управление вентиляцией осуществляется с помощью обязательного объема минут ной вентиляции МОД, который может задаваться непосредственно, или как производное дыхательного объема (Vt) и заданной максимальной частоты дыхания (f):

МОД = Vt * f Пока спонтанное дыхание отсутствует, аппарат поставляет принудительные вдохи с за данной частотой f. По мере восстановления спонтанного дыхания число принудительных вдохов сокращается, так, чтобы суммарный МОД оставался в пределах заданной величи ны. Когда спонтанное дыхание больного полностью обеспечивает заданный объем минут ной вентиляции, поставка принудительных вдохов прекращается. При снижении объема спонтанного дыхания больного, аппарат увеличивает число принудительных вдохов, так чтобы гарантировать заданный объем минутной вентиляции. При использовании варианта вентиляции с контролем по давлению управление величиной МОД возможно так же и за счет изменения инспираторного давления.

Преимущества вентиляции с заданным минимальным минутным объемом Автоматизация процесса управления частотой принудительных вдохов по мере восстановления спонтанного дыхания больного Недостатки Включает все те же проблемы что и синхронизированная перемежающаяся прину дительная вентиляция Тенденция к гипервентиляции, если заданная величина МОД слишком высока Возможность истощения дыхательных мышц, если выбранный МОД недостаточен Режим адаптивной поддерживающей вентиляции (ASV от Adaptive Support Ventilation, Hamilton) является дальнейшим развитием принципов обязательной минутной вентиля ции. В его основу положен выбор оптимальных параметров вентиляции, для данного па циента на основании показателей респираторной механики и энергетической цены дыха ния.

Математическая модель, описывающая энергетические затраты, необходимые для обеспечения заданной альвеолярной вентиляции в зависимости от объема мертвого про странства, механических свойств легких и соотношения дыхательного объема и частоты дыхания, была предложена Otis A. B. и соавторами (Рис. 14).

Работа дыхания (Дж/сек) 0, 0, Работа по преодолению сил дина мического сопротивления 0, Работа по преодолению сил эла стического растяжения 0, Суммарная работа дыхания 0, Оптимальная частота дыхания 0, 0 10 20 30 40 Частота дыхания (в минуту) Рис. 14. Механическая работа в зависимости от частоты дыхания при заданном объеме альвеолярной вентиляции.

При вентиляции с малым дыхательным объемом и большой частотой возрастает доля неэффективной вентиляции мертвого пространства. Это требует соответствующего увеличения результирующего объема минутной вентиляции и связанной с этим энергети ческой цены дыхания. При вентиляции с малой частотой и большим дыхательным объе мом в свою очередь увеличивается работа по преодолению эластического сопротивления легких и грудной клетки. Таким образом с точки зрения энергетических затрат существует оптимальное соотношение дыхательного объема и частоты дыхания, которое определяет ся необходимым уровнем альвеолярной вентиляции, объемом мертвого пространства и механическими свойствами легких и грудной клетки.

Расчет оптимальной частоты дыхания может быть произведен по следующей формуле:

1+2a (VA/VD - 1) f = 2a Где f – частота дыхания, a – коэффициент, зависящий от формы кривой потока и соотношения дли тельности вдоха к выдоху (для синусоидальной формы кривой потока и со отношения вдох/выдох - 1:1, a = 0,329) – константа времени VA – минутный объем альвеолярной вентиляции (л/мин) VD – объем мертвого пространства (л) Для взрослого пациента весом 70 кг с нормальными показателями респираторной механики оптимальная частота составит 14-15 в минуту.

Режим адаптивной поддерживающей вентиляции предусматривает установку двух величин: идеального веса больного (M) и целевой минутной вентиляции (%MinVol).

Дополнительные установки – вид и чувствительность триггера, скорость нарастания ин спираторного давления, верхний лимит давления в контуре.

На основании серии тестовых вдохов в режиме PCV, с помощью метода наименьших квадратов аппарат рассчитывает показатели респираторной механики больного, вычисля ет оптимальную частоту, и дыхательный объем, а так же рамки допустимых колебаний частоты дыхания и дыхательного объема. На экране строится кривая, показывающая все возможные соотношения частоты дыхания и дыхательного объема в соответствии с за данной массой тела и степенью респираторной поддержки (Рис. 15). Верхняя граница ды хательного объема Vmax лимитируется двумя установками верхним лимитом давления в контуре вентиляции, и заданной массой тела (из расчета 22мл/кг).

Нижняя граница дыхательного объема Vmin вычисляется исходя из веса больного, как уд военная величина мертвого пространства по формуле Редфорда - 2*(2,2*мл/кг) Верхняя граница частоты дыхания fmax рассчитывается как отношение целевой минутной вентиляции к минимальному дыхательному объему. Если устанавливается слишком высо кий объем минутной вентиляции – частота дыхания определяется на основании мини мального экспираторного времени, которое равно удвоенному значению экспираторной временной константы (2*RC). При отношении длительности вдоха к выдоху I/E равному 1/2, fmax рассчитывается как 60/3RC или 20/RC.

Нижняя граница частоты дыхания fmin вычисляется исходя из максимального дыхательно го объема %MinVol/ Vmax. Оптимальная частота дыхания и дыхательный объем рассчи тываются по формуле Отис.

Аппарат постоянно контролирует реальные частоту дыхания, и дыхательный объем и сравнивает их с целевыми параметрами. Задачей вентиляции в режиме ASV является приближении реальных значений к целевым. Если реальный дыхательный объем меньше чем целевой – увеличивается инспираторное давление. Если реальный дыхательный объ ем больше чем целевой - инспираторное давление уменьшается. Если реальная частота меньше, чем целевая - частота принудительных вдохов (SIMV) увеличивается. Если ре альная частота больше целевой – частота SIMV уменьшается. Границы безопасности и це левые параметры вентиляции пересчитываются с каждым вдохом и корректируются по мере изменений легочной механики.

Объем (мл) Vmax fmin fmax Vmin 10 20 30 40 50 Частота (в мин) Vmax - верхняя граница допустимого дыхательного объема Vmin - нижняя граница допустимого дыхательного объема fmax - верхняя граница допустимой частоты дыхания fmin - нижняя граница допустимой частоты дыхания - целевые значения дыхательного объема и частоты - актуальные значния дыхательного объема и частоты Рис. 15. Управление ИВЛ в режиме адаптивной поддерживающей вентиляции Начальный уровень целевой минутной вентиляции устанавливается как 100% (что соответствует объему минутной вентиляции у взрослых 100 мл/кг, у детей 200 мл/кг), увеличивается на 10% с каждым градусом Цельсия выше 37,0 и на 5% на каждые 500 мет ров над уровнем моря. Верхний лимит давления в контуре устанавливается хотя бы на см. вод. ст. выше ПДКВ.

Преимуществами данного подхода являются:

Упрощение управления вентиляцией, задается только два параметра – масса тела и сте пень респираторной поддержки.

Универсальность – данный режим можно использовать как принудительный, так и по мере перевода на спонтанное дыхание.

Недостатки Чувствительность к нарушению герметичности контура При вычислении оптимальных параметров вентиляции используется значение объ ема мертвого пространства, которое закладывается исходя из нормальных значений при спонтанном дыхании. Во время ИВЛ, на фоне патологии легких реальная вели чина мертвого пространства значительно превосходит расчетную. В результате це левые значения минутной вентиляции, дыхательного объема и частоты дыхания могут значительно отличаться от требуемых.

Глава 4. Графический мониторинг параметров вентиляции С момента внедрения искусственной вентиляции легких в клиническую практику, взаимодействие аппарата и пациента оставалось недостаточно понятным, и зачастую было источником дополнительной травмы. Практически стандартом современного аппарата для искусственной вентиляции легких стала возможность графического отображения основ ных параметров вентиляции. Это дает врачу визуальную обратную связь, позволяющую осознанно управлять процессом вентиляции, своевременно устранить возможные пробле мы и достичь оптимальной синхронизации с дыханием больного.

Как правило, выделяется две формы графического представления параметров вен тиляции – в виде кривых, отражающих изменения давления, потока, или дыхательного объема во времени, либо петель, когда по оси X и Y одновременно сопоставляются изме нения двух параметров. Чаще всего используется две петли давление-объем и поток объем. Термины “кривая” и “петля”, закрепились для облегчения выбора той или иной формы графического отображения параметров вентиляции.

Анализ кривых, отражающих динамику изменения давления, потока, дыхательного объема во времени позволяет решить следующие задачи:

1. Мониторинг работы аппарата ИВЛ, 2. Определение ответа больного на искусственную вентиляцию, 3. Обеспечение синхронизации аппарата с дыханием пациента.

Наиболее наглядную картину можно получить при одновременном отображении всех трех кривых. Их форма, характерная для вентиляции с контролем по объему и по давлению представлена на Рис.16. Большинство современных аппаратов предусматривают возможность регулировки масштаба отображаемых величин. Изменение шкалы времени позволяет отображать различное число дыхательных циклов. Увеличение масштаба ис пользуется для подбора индивидуальных параметров вдоха, таких как поток, инспиратор ное давление. Уменьшение – для одновременного наблюдения ряда дыхательных циклов, чтобы судить о респираторной активности больного, подобрать частоту дыхания, соотно шение длительности вдоха и выдоха. Регулировка амплитуды позволяет отобразить необ ходимые детали.

Кривая давления Мониторинг давления является одной из необходимых мер контроля при любом режиме искусственной вентиляции легких. Он позволяет судить о герметичности контура, эффективности работы аппарата, наличии собственного дыхания больного и его синхро низации с ИВЛ. Форма кривой давления наиболее информативна при вентиляции с кон тролем по объему и постоянным инспираторным потоком. Она дает возможность опреде лить показатели респираторной механики (растяжимость и динамическое сопротивление), подобрать чувствительность триггера и величину инспираторного потока.

Вентиляция с контролем по объему Вентиляция с контролем по давлению Объем Объем 300 0 0 1 2 3 0 1 2 3 Поток Поток 1 2 3 1 2 3 - - - - - - Давление Давление C D E C E B B F F A A 0 1 2 3 4 0 1 2 3 Рис. 16. Характерная форма кривых давления, потока и объема при вентиляции с контролем по объему и давлению.

При отсутствии собственных дыхательных попыток больного в момент времени предшествующий вдоху (точка A) давление в контуре вентиляции соответствует заданно му уровню ПДКВ. В начале вдоха давление в контуре резко возрастает за счет динамиче ского сопротивления респираторной системы (точка B). Чем выше заданный поток или динамическое сопротивление, тем больше градиент давлений. После точки B давления увеличивается практически линейно до пикового значения (точка C). Наклон кривой дав ления зависит от инспираторного потока и суммарной растяжимости респираторной сис темы. В точке C аппарат полностью поставил заданный дыхательный объем, инспиратор ный поток прекращается. В результате, давление снижается, достигая давления плато. Это снижение давления, соответствует градиенту давлений в начальный момент вдоха.

Линия между точками A и D проводится параллельно линии B-C. Далее может быть небольшое снижение давления (отрезок D-E). Причинами этого служат расправление определенных участков легких, небольшой уровень утечки в системе. В течение инспира торной паузы никакой объем в легкие не поставляется, поток равен нулю. Поскольку име ется неоднородное распределение объема, за это время происходит выравнивание давле ний между различными участками легких. Величина давления плато, определяется растя жимостью и дыхательным объемом. Разность давления плато, точка E, и давления в конце выдоха (точка F), соответствует отношению дыхательного объема и растяжимости респи раторной системы. В точке E открывается экспираторный клапан и начинается выдох.

Давление в контуре быстро падает. Выдох - пассивный процесс. Движение газа из легких в атмосферу определяют эластические силы отдачи легких и грудной клетки и экспира торное динамическое сопротивление респираторной системы. Как только выдох полно стью закончен, давление еще раз достигает уровня соответствующего окончанию выдоха (точка F). Динамическое сопротивление на вдохе рассчитывается как отношение разницы пикового давления (точка C) и давления плато (точка E) и инспираторного потока. Для получения достоверных значений длительность инспираторной паузы, то есть момента времени на высоте вдоха, когда все клапаны в контуре закрыты, у взрослого должна быть не менее 0,5 секунды. Если на кривой давления во время инспираторной паузы не удается выявить плато, а так же, когда во время выдоха кривая давления не достигает заданного ПДКВ или стремится к нулю, следует думать о нарушении функции экспираторного кла пана аппарата ИВЛ.

При объемных режимах вентиляции кривая давления позволяет легко дифференци ровать причину роста пикового давления, судить о наличии спонтанного дыхания, адек ватности поставляемого инспираторного потока (Рис. 17).

Восстановление активности диафрагмы, по мере прекращения действия мышечных релак сантов проявляется как снижение давления в контуре перед началом принудительного вдоха и отражает усилия больного по инициации инспираторного триггера. Если клиниче ская ситуация требует введения мышечных релаксантов, их дозировка подбирается так, чтобы диафрагма вызывала единичные срабатывания триггера аппарата. При таком уров не релаксации мышцы конечностей расслаблены и не потребляют кислород, в то же время активность диафрагмы частично сохранена.

По мере восстановления спонтанного дыхания кривая давления позволяет судить об адекватности инспираторного потока и длительности фазы вдоха. Если величина ин спираторного потока достаточна, восходящая часть кривой давления имеет правильную форму. В противном случае, в начале вдоха отмечается выраженное падение давления, форма кривой давления становится вогнутой.

PPLATO Снижение растяжимости легких и грудной клетки 0 1 2 3 Увеличение динамического PPEAK сопротивления дыхатель ных путей 0 1 2 3 Отсутствие синхронизации со спонтанным дыханием больного 0 1 2 3 Рис. 17. Изменения формы кривой давления при объемной вентиляции с по стоянным потоком в различных ситуациях.

Попытка выдоха в момент принудительного вдоха приводит к значительному уве личению пикового давления. Как показано на Рис 17. В подобной ситуации требуется увеличение пикового значения инспираторного потока и подбор длительности вдоха, вполне разумно рассмотреть переход на вспомогательную вентиляцию с контролем по давлению. Адекватность инспираторного потока следует оценивать при вентиляции в лю бом режиме. Пиковый поток должен быть достаточен для обеспечения потребности боль ного. Он увеличивается до тех пор, пока кривая давления не примет правильную форму с быстрым подъемом без западения. Десинхронизация работы аппарата ИВЛ с дыханием больного выглядят на кривой давления как инспираторные или экспираторные попытки во время аппаратной фазы вдоха. Множественные попытки спонтанного дыхания проявля ются как колебания пикового давления от вдоха к вдоху.

При вентиляции с контролем по давлению кривая имеет совершенно иной характер (Рис. 16). Давление увеличивается быстро от низкого уровня, соответствующего ПДКВ (точка A), пока не достигает заданного значения (точка B), затем остается постоянным в течение всего времени вдоха. Поскольку давление задано и активно поддерживается ап паратом, кривая давления становится куда менее информативной. Она не дает возможно сти определить инспираторное динамическое сопротивление. Тем не менее, при условии отсутствия потока на высоте вдоха, т. е. наличия инспираторной паузы (как показано на Рис. 16, отрезок C-E), с помощью кривой давления можно судить о статической растяжи мости, которая соответствует отношению дыхательного объема к разнице инспираторного давления и ПДКВ. Во время выдоха давление в контуре снижается аналогично вентиля ции с контролем по объему. Как правило, кривые отражают изменения давления, в конту ре аппарата. Реальные значения давления в дыхательных путях могут быть рассчитаны только, если известны все показатели респираторной механики, включая сопротивление искусственных дыхательных путей.

Кривая потока Кривая потока сама по себе или вместе с кривой давления несет незаменимую ин формацию. Наиболее сложные моменты оптимизации ИВЛ - подбор инспираторного по тока, длительности вдоха и выдоха. Отображение и визуальный анализ кривой потока во многом облегчает выбор этих параметров.

Кривая потока включает инспираторную и экспираторную части. Во многих аппа ратах используются несколько потоковых датчиков. При нарушении работы одного из них на мониторе отображается только одна из частей кривой потока. Практический опыт показывает, что чаще всего нарушается работа внешнего сенсора, находящегося в экспи раторной части контура вентиляции.

Анализ инспираторной части кривой потока позволяет убедиться соответствует ли характер потока заданному режиму вентиляции. Во многих аппаратах ИВЛ имеется выбор одной из нескольких форм инспираторного потока – прямоугольной, замедляющейся или синусоидальной. При вентиляции с контролем по давлению инспираторный поток обычно носит замедляющийся характер, при спонтанном дыхании - приближается к синусоидаль ному. Во многих случаях форма потока не имеет существенного значения, если его вели чина соответствует запросу больного. При восстановлении спонтанного дыхания у взрос лых обычно требуется не менее 80 л/мин. В ряде случаев при увеличении сопротивления дыхательных путей лучшие условия для газообмена создаются при замедляющейся форме инспираторного потока. В норме длительность вдоха у взрослого составляет чуть меньше 1 секунды. Увеличение длительности вдоха за счет выдоха способствует развитию авто ПДКВ и динамической гиперинфляции. Современные аппараты ИВЛ предусматривают регулировку скорости нарастания инспираторного давления, подбор этой величины про водится с помощью графического анализа кривых потока и давления.

Анализ формы экспираторной части кривой потока позволяет судить о наличии ав то ПДКВ, ответе больного на бронхолитические препараты. Если кривая потока не воз вращается к нулевому значению к моменту начала следующего дыхательного цикла, дли тельность выдоха недостаточна для возвращения легких к начальному объему. Это свиде тельство наличия авто ПДКВ. При вентиляции с контролем по давлению авто ПДКВ мо жет быть причиной снижения дыхательного объема и гиповентиляции. При объемном ре жиме - приводить к слишком высокому альвеолярному давлению с нарушением гемоди намики, и возможностью баротравмы. Тем не менее, в некоторых ситуациях авто ПДКВ может быть полезным, так как авто ПДКВ развивается только в отдельных, наиболее про блемных участках легких, в то время как внешнее ПДКВ прилагается ко всему легкому.

Увеличение необходимой длительности выдоха может быть результатом бронхос пазма, динамической компрессии дыхательных путей. Осцилляции на кривой потока сви детельствуют о скоплении секрета, наличии слизистых пробок, травматических повреж дений слизистой трахеи или бронха, приводящих к образованию своего рода клапана.

Форма экспираторной части кривой потока, его пиковая величина, длительность необходимая для завершения выдоха позволяют оценить действие бронхолитических пре паратов. При наличии положительного эффекта экспираторный пиковый поток растет, а длительность выдоха сокращается.

Определение экспираторного сопротивления. Определение динамического сопротив ления во время выдоха (Re) требует одновременного измерения потока и давления. Что может быть достигнуто с помощью специального окклюзионного приема или включения дополнительного аэродинамического сопротивления с известными параметрами.

В первом случае, как показано на Рис.18, контур закрывается на 0,2 секунды для контроля альвеолярного давления. Динамическое сопротивление рассчитывается как от ношение полученного значения альвеолярного давления к потоку в момент предшест вующий окклюзии. Данная методика используется у больного при отсутствии спонтанно го дыхания.

Динамическое сопротивление (Re) может быть определено с помощью последова тельного включения в контур дополнительного сопротивления (RK).

Re F1 = (Re + RK)F Где F1- поток в контуре в момент времени предшествующий включению сопротивления, F2 – поток сразу после включения.

Re = F2 RK /(F1- F2) Поскольку экспираторный поток непостоянен, измерение проводится в момент соответст вующий дыхательного объема.

Измерение сопротивления в том и другом случае требует контроля потока. При вы ключении спонтанного дыхания (у релаксированного больного) выдох пассивен. Поэтому после того, как растяжимость легких установлена, динамическое сопротивление может быть рассчитано на основании контроля давления в контуре вентиляции.

Поток 60 Re = (Pt – PPEEP)/Ft t -20 1 2 3 Ft - - Давление P Pt PPEEP 0 1 2 3 Рис. 18. Определение динамического сопротивления во время выдоха с помощью окклюзионной методики Исходя из предположения, что изменения альвеолярного давления описываются простым экспоненциальным уравнением, постоянная времени (производное растяжимости и со противления) может быть определена с помощью единичной окклюзии во время выдоха.

Определив альвеолярное давление (Pt) в момент времени t во время выдоха. Следующее экспоненциальное выражение позволяет вычислить :

Pt = (P0 – PPEEP)*e-t/.

Откуда t = ln([P0- PPEEP]/Pt) Re = /C Предположение, что изменения альвеолярного давления во время выдоха описыва ется простой экспоненциальной зависимостью справедливо для пациентов с нормальными легкими и частично для больных с респираторным дистресс синдромом, снижение альве олярного давления у больных с бронхообструктивной патологией подчиняется более сложной закономерности.

Подбор длительности вдоха. В ряде ситуаций, например, у больных с респираторным дистресс синдромом достижение приемлемых показателей оксигенации крови требует ис пользования высокого ПДКВ, это может приводить к ограничению дыхательного объема и гиповентиляции. Как показано на Рис. 19, излом на инспираторной части кривой свиде тельствует о том, что при данном инспираторном давлении дыхательный объем может быть увеличен за счет удлинения фазы вдоха.

Объем 0 2 4 6 8 Поток 2 4 6 8 - - Давление 0 2 4 6 8 Рис.19. Использование инспираторной части кривой потока для оптимизации дли тельности вдоха при вентиляции с контролем по давлению Для оптимального распределения дыхательного объема при гетерогенном характере по ражения легких при вентиляции в режиме PCV длительность вдоха и инспираторное дав ление подбираются таким образом, чтобы к моменту окончания вдоха кривая потока плавно достигала нулевого значения.

Определение авто-ПДКВ. О наличии авто ПДКВ свидетельствует излом на экспиратор ной части кривой потока, как показано на Рис. 20. К моменту начала следующего вдоха кривая потока не успевает достичь нулевого значения. Объем выдоха так же не соответ ствует объему вдоха. Для предупреждения авто-ПДКВ и динамической гиперинфляции используются все меры для увеличения длительности выдоха – снижение частоты дыха ния, сокращение длительности вдоха, увеличение инспираторного потока.

Объем 0 2 4 6 8 Поток 1 2 3 4 5 6 7 8 9 - - Давление 0 2 4 6 8 Рис. 20. Признаки авто-ПДКВ Для непосредственного измерения величины авто ПДКВ используется специальный окк люзионный прием. В момент соответствующий началу принудительного вдоха, клапана контура перекрываются на время, необходимое для достижения равновесия. При этом давление в контуре соответствует альвеолярному. Если известна постоянная времени, авто ПДКВ может быть рассчитано по величине экспираторного потока в момент предше ствующий инициации вдоха, исходя из предположения, что поток и давление во время пассивного выдоха подчиняются простой экспоненциальной зависимости. Порог срабаты вания тревоги авто ПДКВ устанавливается на уровне 5 % от максимального значения экспираторного потока.

Кривая объема При принудительной вентиляции кривая объема менее информативна. С ее помо щью можно оценить объем утечки, провести калибровку сенсора потока.

О наличии утечки можно судить при несоответствии инспираторной и экспираторной час тей кривой объема, как показано на Рис. 21. Если в аппарате используется несколько дат чиков потока, несоответствие инспираторной и экспираторной частей кривой объема го ворит о необходимости их калибровки. Отсутствие части кривой объема – о неисправно сти одного датчиков потока.

При вспомогательной вентиляции кривая объема приобретает уникальные свойст ва, поскольку позволяет оценить спонтанный дыхательный объем. С ее помощью в опре деленной степени можно судить о способности больного к самостоятельному дыханию.

Объем 0 1 2 3 4 5 6 7 Рис. 21. Кривая объема при наличии утечки из контура вентиляции Увеличение дыхательного объема может быть первым проявлением восстановления спо собности больного к самостоятельному дыханию. Снижение спонтанного дыхательного объема свидетельствует о возможной необходимости увеличения респираторной под держки.

Петля давление-объем Одновременное графическое отображение дыхательного объема и давления пред ставляет особый интерес, поскольку является прямым отражением работы по вентиляции.

С точки зрения респираторной механики работа является производным давления и объе ма. Если давление и объем выражаются в системе координат x/y, работа соответствует площади, ограниченной кривой давление-объем. Эта работа может выполняться аппара том (принудительный вдох), или больным (спонтанное дыхание). Давление, как правило, измеряется в контуре вентиляции. В отношении спонтанного дыхания это означает, что петля давление объем представляет работу по преодолению сопротивления контура и не включает сопротивление эндотрахеальной трубки и дыхательных путей больного.

Для принудительного вдоха с положительным давлением петля несет информацию о работе необходимой для преодоления эластических сил легких и грудной клетки, и ди намического сопротивления респираторной системы, включая искусственные дыхатель ные пути. Работа, затраченная во время вдоха, служит источником потенциальной энергии для обеспечения пассивного выдоха против сил динамического сопротивления. Динами ческие петли давление-объем, возможность отображения которых предусматривается многими современными аппаратами ИВЛ, не следует путать со статической кривой дав ление-объем, построение которой производится в условиях отсутствия потока в контуре вентиляции. Форма петли давление-объем при принудительной вентиляции с контролем по объему и постоянным инспираторным потоком представлена на Рис. 22, часть A.

Вентиляция по объему (A) Вентиляция по давлению (B) Объем Работа по вентиляции Работа по вентиляции C C D D 500 250 B B A A 0 10 20 0 10 20 Давление - Площадь, ограниченная инспираторной частью петли «давление-объем» (заштрихо ванная область) характеризует работу по вентиляции, выполняемую аппаратом ИВЛ - Наклон линии, соединяющей крайние точки изменения объема (A и C) по отношению к оси абсцисс - динамическую растяжимость респираторной системы.

Рис. 22. Петля Давление-объем при принудительной вентиляции с контролем по объему и по давлению В начальный момент вдоха (точка A), дыхательный объем равен нулю, давление - ПДКВ. К моменту, соответствующему точке B, давление быстро увеличивается за счет динамического сопротивления инспираторному потоку, На отрезке B-C давление и объем увеличиваются пропорционально. Наклон отрезка B-C характеризует растяжимость лег ких. Чем он круче по отношению к оси абсцисс, тем выше растяжимость легких. В точке C вдох прекращается, открывается экспираторный клапан. Давление в контуре быстро па дает (точка D). По мере выдоха снижается дыхательный объем. Цикл повторяется.

При вентиляции с контролем по давлению форма петли «Давление-объем» стре мится к прямоугольной (Рис. 22, часть B). Аппарат быстро создает заданное инспиратор ное давление в контуре и удерживает его до окончания вдоха. Ширина петли определяется значениями ПДКВ и инспираторного давления, ее высота зависит от дыхательного объе ма, который в свою очередь является производным показателей респираторной механики и усилий больного.

При отсутствии спонтанного дыхания наклон линии, соединяющей точки A и C, отражает динамическую растяжимость респираторной системы. Этот показатель включает эластический и резистивный компоненты, тогда как статическая растяжимость, измерен ная на фоне инспираторной паузы, характеризует только эластическую составляющую ра боты по вентиляции. Смещение инспираторной части петли вправо свидетельствует о снижении динамической растяжимости, влево – ее увеличении.

Петля «Давление-объем» наиболее информативна при вентиляции с контролем по объему с постоянным потоком. При отсутствии спонтанного дыхания с ее помощью мож но судить о показателях респираторной механики, а по мере его восстановления – о соот ветствии инспираторного потока потребности больного.

На Рис 23 представлены характерные изменения формы петли «Давление-объем» в зависимости от показателей респираторной механики.

Объем Объем 1000 Снижение растяжимости Увеличение сопротивления 750 500 250 0 10 20 30 40 0 10 20 30 Давление Давление - Наклон инспираторной части петли по отношению к оси x характеризует статиче скую растяжимость легких и грудной клетки - Ширина петли – динамическое сопротивление дыхательных путей Рис. 23. Изменения формы петли «Давление-объем» при вентиляции по объему с по стоянным потоком в зависимости от показателей респираторной механики В случае вентиляции по объему с постоянным потоком инспираторная часть петли «Давление-объем» отражает эластические свойства системы дыхания. Чем меньше инспи раторный поток, тем в большей степени она приближается к инспираторной части стати ческой кривой давление-объем.

Статическая кривая давление-объем – характеризует эластические свойства лег ких и грудной клетки, демонстрирует взаимосвязь давления в дыхательных путях и объе ма легких (Рис. 24). Статическая кривая строится на основании ряда точек, с координата ми соответствующими давлению в дыхательных путях и объему легких после исключения динамической составляющей (поток в контуре вентиляции).

Объем (л) Тотальная емкость легких Остаточный объем -60 -30 0 30 60 90 Давление (см. вод. ст.) - Инспираторная (сплошная линия) и экспираторная (пунктирная линия) части кривой давление-объем не совпадают - Угол наклона кривой по отношению к оси абсцисс () характеризует статическую рас тяжимость респираторной системы при данном объеме легких Рис. 24. Статическая кривая давление-объем в норме у взрослого Один из методов получения статической кривой – последовательное раздувание легких с помощью «супер-шприца», с регистрацией давления после достижения равнове сия в контуре и дыхательных путях. Результирующая кривая имеет S образную форму, и две точки изгиба. Угол ее наклона по отношению к оси абсцисс () характеризует статиче скую растяжимость легких и грудной клетки CStat. Как видно из данных представленных на Рис. 24, величина CStat снижается по мере приближения к минимальному и максималь ному объему легких. Это связано с ограничением подвижности грудной клетки, и измене нием растяжимости легких. По мере снижения объема менее определенной величины (объем закрытия), часть дыхательных путей спадается и практически выключается из га зообмена. С другой стороны, суммарная растяжимость легких так же снижается по мере достижения частью дыхательных путей максимального объема.

Инспираторная кривая, полученная при раздувании (сплошная линия) и экспиратор ная, при десуфляции легких (пунктирная линия) не совпадают. Это объясняется двумя факторами:

1. Экспираторный объем оказывается несколько ниже за счет потребления кислорода за время исследования.

2. Для расправления спавшихся дыхательных путей требуется большее давление, чем для поддержания их в расправленном состоянии.

Вентиляция легких наиболее выгодна в зоне наибольшей крутизны кривой давле ние/объем как с точки зрения энергетической цены дыхания, так и риска возможных ос ложнений.

В норме при спонтанном дыхании объем закрытия меньше функциональной остаточ ной емкости, нижняя точка изгиба кривой давление объем лежит в зоне отрицательного давления. Вентиляция осуществляется в наиболее выгодной зоне на фоне максимальной растяжимости легких.

Pages:     || 2 |



© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.