Респираторы наркозных аппаратов

Автор Robert W. Phelps, Ph.D., M.D.

1. Как появились респираторы наркозных аппаратов?
На заре анестезиологии пациент оставался живым под наркозом при условии сохранения анестезиологом его спонтанного дыхания и кровообращения. По мере развития дыхательных контуров и особенно распространения миорелаксантов и интубации, анестезиологи обучались не только теоретически, но и практически, поскольку это было необходимо, поддерживать вентиляцию пациента. Респираторы наркозных аппаратов просто автоматизировали функцию «сжимания мешка», освободив руки анестезиолога для выполнения других задач.

2. Как респираторы «сжимают мешок»?
Может быть использовано любое механическое устройство сжимания мешка. После включения респиратора современных наркозных аппаратов функция дыхательного мешка переходит ко второму «мешку», заключённому в герметичную для воздуха камеру. Второй мешок - это меха респиратора. Меха сжимаются при нагнетании газа в окружающую их камеру. Важно помнить, что газ, приводящий мех в движение (газ в камере), и газ внутри меха (газ, которым дышит пациент) никогда не смешиваются.

3. Чем отличаются респираторы наркозных аппаратов от респираторов палаты интенсивной терапии (ПИТ)?
Прежде всего, респираторы ПИТ обычно более мощные (позволяют применять более высокое давление надува и больший дыхательный объём). Разнообразнее у них и режимы вентиляции. Газ, подаваемый на респиратор ПИТ, непосредственно вентилирует лёгкие пациента. Рабочий газ респиратора наркозного аппарата приводит в движение мех, но никогда не поступает к пациенту. Меха являются существенным компонентом респиратора наркозного аппарата. На респираторы ПИТ этот компонент устанавливается по выбору, для мониторинга и измерения дыхательного объёма.

4. Какой газ используют, чтобы привести в движение меха наркозного аппарата?
Из-за своей доступности и дешевизны для этой цели обычно используют кислород или воздух. Приводился аргумент, что применение кислорода предотвращает поступление гипоксической смеси к пациенту в случае появления дефекта мехов. При поднятии мехов давление в них всегда несколько выше давления в камере, окружающей меха. Таким образом, итогом любой утечки будет снижение дыхательного объёма, а не изменение состава дыхательной смеси.

5. Выше ли давление внутри мехов, чем снаружи?
Да. Интуитивно сначала может показаться обратное, но этот не так. В отличие от дыхательного мешка, меха движутся внутри камеры, содержащей сжатый респиратором газ. Для расправления мехов давление в них должно превышать давление в окружающей камере на величину, равную весу мехов. Обычно это эквивалентно 1-2 см Н2О. Когда меха при расширении доходят до верхней стенки камеры, дополнительное увеличение давления на 1-2 см Н2О приводит к открытию выпускного клапана.

6. Как функционирует система удаления отработанных газов в условиях, когда меха при расширении не достигают верхней стенки?
Если при работе респиратора экскурсия мехов не достигает верхнего предела, дыхательный контур - полностью закрытый. Избыточный газ может покинуть дыхательный контур, только при условии достижения мехом верхнего предела и сжатия газа до определённого значения. Таким образом, работают все респираторы наркозных аппаратов отвечающие современным требованиям.

7. Каков эффект дополнительного давления, требующегося для открытия выпускного клапана?
Пациенты, вентилируемые с помощью поднимающихся мехов респиратора, обычно испытывают 2,5-3 см Н2О положительного давления в конце выдоха (ПДКВ). Большинство специалистов согласны с тем, что добавление ПДКВ, на самом деле, более физиологично, чем вентиляция пациента без ПДКВ.

8. Какие параметры могут быть установлены на респираторе наркозного аппарата?
На большинстве респираторов наркозных аппаратов можно задавать дыхательный объём (или минутную вентиляцию), частоту дыхания, соотношение вдоха и выдоха (I:E), давление вдоха ПДКВ, а также режим вентиляции.

9. Почему на различных моделях наркозных аппаратов используется различное направление движения мехов?
Меха классифицируют по тому, в каком направлении они двигаются во время выдоха или по их положению при выключенном респираторе.

Рассмотрим сначала опускающиеся меха. При нарушение герметичности контура, меха будут резко сжиматься и во время выхода не расправятся. Такое движение меха быстро даёт информацию анестезиологу о невозможности  нормального проведения ИВЛ. Есть ещё одна особенность опускающихся мехов. Своей тяжестью меха создают небольшое разрежение  и это может привести к отрицательному давлению в конце выдоха (ОДКВ). Некоторые врачи считают, что может происходить обратное подсасывание воздуха помещение из системы удаления отработанных газов. Однако, учитывая реальный вес мехов, составляющий несколько десятков грамм и установление при вентиляции ПДКВ-5см Н2О обратное подсасывание практически невозможно а разрежением, создаваемым весом мехов можно пренебречь.

Другая разновидность мехов – это поднимающиеся во время выдоха меха как считают некоторые специалисты, более безопасна. Но реально разница мехов определяется конструкцией аппарата и для подавляющего большинства врачей абсолютно неважно направление движения мехов, а более важно, чтобы меха наркозного аппарата были индикатором работы аппарата.    

10. Опасно ли допускать, чтобы переключатель «респиратор/мешок» находился в положении «респиратор» при спонтанном дыхании пациента (или при отключённом от питания респираторе)?
Единственная функциональная разница между тем, дышит пациент спонтанно через контур, соединённый с дыхательным мешком, или дышит через контур, соединённый с мехами респиратора, заключается в том, что меха респиратора создают небольшое ПДКВ 2,5-3,0 см Н2О. Главное, сопротивление дыханию не растёт. Некоторых анестезиологов беспокоит то, что, не чувствуя мешка, они не могут следить за вентиляцией пациента.

11. Как поток свежего газа изменяет дыхательный объём?
Давайте предположим, что при отношении I:E как 1:2 и дыхательном объёме 1000 мл установлена частота дыхания 10 в минуту. Тогда каждый дыхательный цикл будет длиться 6 секунд: 2 секунды - вдох, 4 секунды - выдох. Если поток свежего газа равен 6 л/мин, 2/60 - 6000 = 200 мл свежего газа дополнительно поступает на вдох. Если поток свежего газа равен лишь 600 мл/мин, то только 20 мл прибавляется к каждому вдоху.

12. Какими свойствами должен обладать респиратор?
Из дополнительных параметров, задаваемых пользователем, важнейшими являются давление в дыхательных путях и пиковая скорость вдоха. Чтобы обеспечить поступление 1000 мл за 2 секунды (обычное требование при частоте дыхания 10 в минуту и отношении I:E как 1:2), необходима пиковая объёмная скорость вдоха 30 л/мин. При вентиляции пациента с респираторным дистресс-синдромом взрослых (РДСВ) пиковый поток вдоха может легко превысить 100 л/мин. Максимальная скорость вдоха респираторов большинства наркозных аппаратов составляет 60-80 л\мин. Соответствующие пределы типичных респираторов ПИТ существенно выше.

13. Как и где измеряется дыхательный объём, почему отдельные измерения часто не совпадают?
Дыхательный объём измеряется несколькими способами и в разных местах дыхательного контура. В широком смысле, измерения включают значения, устанавливаемые на контрольной панели респиратора (Datex-Ohmeda), отметки положения ограничителя хода мехов (Dräger), величины действительной амплитуды хода мехов (Datex-Ohmeda и Dräger) и потока через магистрали вдоха или выдоха дыхательного контура. Эти измерения часто отличаются, поскольку могут включать или не включать дополнительный поток на вдохе, могут выполняться при разных давлениях и по-разному компенсировать влияние скорости потока. Наиболее точным считается метод измерения объема выхода с помощью специального устройства волюметра, расположенного у клапана выхода (F.STEPHAN). Поскольку теоретически любой способ измерения отдельного параметра может давать точный результат, важнее фиксировать параллельные измерения дыхательного объёма, чем спорить о том, какое из них точнее.

14. Почему при очень низких потоках свежего газа иногда возникает несоответствие между величиной фракции кислорода во вдыхаемой смеси и в потоке свежего газа?
При низких потоках свежего газа концентрации газов в контуре будут медленно меняться. Однако проблема, затронутая в вопросе, может быть связана с разницей между скоростью поглощения газов пациентом (удаления их из контура) и скоростью притока газов в контур. Взрослый человек обычного телосложения поглощает (постоянно удаляя его из контура) в среднем 200-300 мл кислорода. Если кислород поступает вместе с азотом или закисью азота, то постоянное поглощение кислорода сопровождается ростом содержания этих газов. Образование гипоксической смеси возможно даже при потоке свежего газа, состоящим на 50% или более из кислорода.

15. Каковы положительные и отрицательные эффекты ПДКВ?
Положительные эффекты включают увеличение функциональной остаточной ёмкости (ФОЕ) за счёт расправления частично спавшихся альвеол, улучшение податливости лёгких и уменьшение вентиляционно-перфузионной неравномерности. Конечный эффект - улучшение оксигенации. К отрицательным эффектам относятся баротравма и уменьшение венозного притока вследствие высокого внутрилёгочного и внутригрудного давления. Высокое давление может приводить к пневмотораксу, пневмомедиастинуму, пневмоперикарду, подкожной эмфиземе или снижению сердечного выброса. Считается, что применение ПДКВ в 5 см Н2О и менее в обычных случаях физиологично и благоприятно.