Меню

Зачем аппарат вентиляции легких



Второе дыхание: как спасают аппараты ИВЛ

Искусственная вентиляция легких применяется в тяжелых случаях заболевания COVID-19, при котором поражаются нижние дыхательные пути. Таким больным требуется срочное подключение к аппарату ИВЛ. Спрос на подобные устройства в условиях пандемии сегодня сильно превышает предложение.

Разбираемся, как работают аппараты искусственной вентиляции легких и почему их так остро не хватает при пандемии коронавируса.

История ИВЛ

Восстановление и поддержка дыхательных процессов волновали еще древних врачевателей и ученых. В классических трактатах содержатся теории дыхания и описания первых попыток искусственной вентиляции легких. Известно, что в XVI веке европейские реформаторы медицины Парацельс и Везалий применяли вентиляцию легких в своих практиках. С XVII века для поддержки дыхания использовались аппараты, устроенные на основе мехов для раздувания огня. К сожалению, такая вентиляция часто приводила к разрыву легких. Параллельно развиваются более щадящие мануальные методы вентиляции посредством наружного воздействия на грудную клетку.

Во второй половине XIX – начале XX века на волне научно-технического прогресса появляются новые методики и устройства для ИВЛ. В частности, в 1907 году был разработан мобильный респиратор Pulmotor «патефонного» типа, который применялся в горноспасательных работах. Однако ученые пришли к выводу, что экспираторные методы ИВЛ, основанные на активном вдувании воздуха в дыхательные пути, не физиологичны и могут приводить к негативным последствиям: изменению легочной механики, атрофии легочных мышц, недостаточному притоку крови к сердцу. Как следствие, появился новый тип устройств – камера с отрицательным давлением, в которую помещался пациент и из которой периодически откачивался воздух. Возникающий вакуум оказывал присасывающее воздействие на грудную клетку, создавая отрицательное давление в дыхательных путях и таким образом обеспечивая дыхание.


Пациенты, пораженные полиомиелитом, в аппаратах Энгстрёма, 1953 г. Фото: wikimedia.org

Как это часто бывает в медицине, ее развитию способствуют нерадостные события. Так, толчком для создания первого поколения современных аппаратов ИВЛ стали эпидемия полиомиелита 1940-50 гг. и Вторая мировая война, когда военные технологии активно использовались гражданскими медиками. В 1960-70-е годы компактные экспираторные приборы становятся основным типом аппаратов для ИВЛ. В это время в СССР начат выпуск серии аппаратов ИВЛ «РО». Они выпускались как с ручным, так и с автоматическим приводом, были просты в работе и эффективны.

Второе поколение аппаратов ИВЛ отличалось расширенными функциями мониторинга дыхания и появлением новых режимов работы. Для третьего поколения характерно широкое использование микропроцессоров, которые помогли эффективнее управлять устройствами. Сегодня медики имеют дело с аппаратами ИВЛ четвертого поколения. Кроме большого спектра режимов работы и широкого арсенала мониторинга параметров, их системы отклика отличаются высокой чувствительностью на дыхательную попытку пациента, то есть внимательно следят за тем, когда больной начнет дышать самостоятельно.

Последний шанс на спасение

Искусственная вентиляция легких – крайняя мера, необходимая в том случае, если дыхательная система человека не справляется самостоятельно. Известно, что без питания кислородом человек может прожить до 7 минут, дальше наступают необратимые изменения в мозге, остановка сердца и смерть. Аппарат ИВЛ замещает функцию дыхания и позволяет организму направить силы на восстановление. Очень часто подключение к аппарату ИВЛ является последним шансом на спасение пациента.

Аппарат работает следующим образом. С помощью компрессора под давлением в легкие подается воздух, в обратном направлении – из легких − выводится углекислый газ. Специальные устройства увлажняют входящую смесь и корректируют ее температуру. Также при наличии жидкости в легких она откачивается.


Общая схема работы аппарата ИВЛ

Вентиляция может выполняться двумя способами: неинвазивным и инвазивным. В первом случае воздух подается через плотно прилегающую маску. Такая вентиляция показана пациентам с более легкими симптомами. При инвазивном способе в трахею через рот или нос вводится интубационная трубка. Это довольно болезненная процедура, поэтому часто она сопровождается анестезией. Кроме того, пациент, подключенный к респиратору, не может ни есть, ни пить, ни разговаривать. Питание при этом подается через специальную трубку.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса и возможности современных приборов работать в автоматическом режиме, аппарат ИВЛ может использоваться только квалифицированным медперсоналом. Поэтому покупка аппарата ИВЛ в личное пользование – довольно бессмысленная затея. Его обладателю придется также нанимать соответствующий штат медиков. И нужно понимать, что сам по себе аппарат не лечит. Он лишь дает возможность пройти тяжелый этап болезни, чтобы время и лекарственная терапия восстановили естественное дыхание.

«Искусственные легкие» для российских клиник

Одно из серьезных осложнений от вируса COVID-19, с которым столкнулся весь мир – это быстрое развитие тяжелой пневмонии, при котором возникает острая дыхательная недостаточность. Такого больного нужно как можно быстрее подключить к аппарату искусственной вентиляции легких, иначе существует риск летального исхода. Еще раз повторим: подключение к аппарату ИВЛ требуется только самым тяжелым больным, находящимся на грани жизни и смерти.

Аппараты ИВЛ не являются чем-то уникальным и сегодня достаточно распространены. Ими оснащаются отделения интенсивной терапии, реанимационные, машины и вертолеты скорой помощи. Но в условиях пандемии резкий рост количества больных с острыми формами пневмонии привел к тому, что во всем мире возникла нехватка и аппаратов ИВЛ, и специалистов по работе с ними.

Читайте также:  Холодный воздух из вентиляции в ванной комнате

Глава Минпромторга Денис Мантуров отметил, что Россия уже сейчас является одной из самых обеспеченных стран в мире с точки зрения количества аппаратов ИВЛ на душу населения, и призвал еще увеличить производство. В стране есть несколько производителей ИВЛ, в числе которых − холдинги Госкорпорации Ростех КРЭТ и «Швабе». В линейке продукции Корпорации есть универсальные приборы, которые подходят как для взрослых, так и для детей, а также мобильные транспортные варианты для машин скорой помощи и бортов санитарной авиации.

Ростех, как крупнейший производитель аппаратов ИВЛ в России, также наращивает их производство. В соответствии с распоряжением правительства, основным поставщиком аппаратов искусственной вентиляции легких в региональные медучреждения назначен КРЭТ, а в качестве производственной площадки выступает Уральский приборостроительный завод.

С начала 2010-х годов завод успешно производит аппараты ИВЛ под маркой «Авента». Это новое поколение «искусственных легких» – некоторые специалисты в области ИВЛ называют их «интеллектуальными». В частности, эти аппараты обладают активным клапаном выдоха – не препятствуют попыткам выдоха пациента в случае, если он начинает дышать самостоятельно. Кроме того, работа врача облегчается интуитивно понятным интерфейсом, а также возможностью передачи данных по Wi-Fi.

В апреле УПЗ получил заказ от государства на изготовление партии примерно в 6,7 тысячи аппаратов искусственной вентиляции легких для российских клиник. Предприятие работает над увеличением выпуска приборов до 3 тысяч единиц в месяц.

Источник

Про искусственную вентиляцию легких и о том, стоит ли покупать аппарат ИВЛ домой

Решил написать серию коротких постов о лечении коронавирусной инфекции
Про искусственную вентиляцию легких и о том, стоит ли покупать аппарат ИВЛ домой.

Все знают – эпидемия или пандемия коронавируса. Вирус поражает легкие и искусственная вентиляция легких (далее ИВЛ) помогает компенсировать повреждение лёгких.

Как и большинству моих коллег мне постоянно приходят запросы с просьбой прокомментировать тот или иной текст, написанный журналистами, звонят и пишут личные сообщения друзья и знакомые. Так что я решил написать для всех.

ИВЛ проводится многим пациентам, которые не могут нормально дышать самостоятельно. Нормально дышать: это значит обеспечивать достаточное количество кислорода для своих органов и тканей и/или удаление углекислого газа. Ситуаций, которые требуют ИВЛ довольно много и это не только поражение легких, например слабость дыхательных мышц, также, требует ИВЛ.

ИВЛ – это не один метод, на самом деле, существует так называемая неинвазивная вентиляция легких – НИВЛ. НИВЛ проводится через маску или специальный шлем, и часто используется на первом этапе дыхательной недостаточности.
Инвазивная ИВЛ означает, что в дыхательное горло (трахею) вставлена так называемая интубационная трубка (через рот или нос) или трахеостомическая трубка через разрез в трахее. ИВЛ— это не какая-то однотипная техника, существует много режимов, много разных аппаратов, которые применяются в той или иной ситуации. Возможно, даже вентилировать каждое легкой отдельно, для этого используются 2 разных аппарата.
Отвечу на некоторые вопросы

1) Лечит ли ИВЛ поражение легких при коронавирусной инфекции?

Нет. ИВЛ позволяет компенсировать состояние больного и дает ему возможность пережить самую тяжёлый период дыхательной недостаточности, пока время или эффективные препараты востановят состояние легких.
2) Можно ли на ИВЛ дышать самостоятельно?
Да, существует множество режимов, при которых аппаратное дыхание комбинируется или поддерживает самостоятельное дыхание пациента
3) Если я на ИВЛ, то я без сознания?
Не обязательно. Сейчас часто ИВЛ проводится в сознании, если удается обеспечить комфорт пациента и адекватное протезирование работы легких. Часть пациентов даже могут вставать и ходить с помощью (большой помощью) врачей при проведении ИВЛ
4) Достаточно ли одного аппарата ИВЛ для поддержания работы организма у пациента с коронавирусной инфекцией?

Нет. ИВЛ это один из методов реанимационного пособия и работает в комплексе с другими сложными методами. Для проведения ИВЛ нужно огромное количество различных приспособлений – источников кислорода, аппараты для очищения легких и трахеи, бронхоскопы, чтобы посмотреть легкие, мониторы, чтобы наблюдать за пациентом и менять параметры ИВЛ и многое многое другое.
Есть такое понятие, как реанимационная койка. Это не сама по себе кровать для пациента, а большой комплекс стационарного и передвижного оборудования, чтобы лечить одного пациента.

  • Стоит ли покупать аппарат ИВЛ домой?

На мой взгляд нет. Еще раз повторю, то что сказал выше. Один аппарат ИВЛ не сработает. Во-первых, как правило не бывает изолированного поражения/повреждения легких. Страдают многие системы организма, мы в таких случаях говорим о полиорганной недостаточности.

Для того, чтобы лечить реанимационного больного, даже одного, нужна реанимация хотя бы на одного со всеми стационарными и расходными материалами, лабораторией/лабораториями, аппаратами для стерилизации инструмента и прочим. Понятно, что нужен квалифицированный персонал на смену. И это не только врачи-реаниматологи и медсестры, но и лаборанты, врачи других специальностей – рентгенологи, хирурги и т.д.

Читайте также:  Эффективность вентиляции помещений оценивают по показателю содержание кислорода в воздухе

Создаются ли такие «одиночные места» да создаются при небольших стационарах, где уже есть часть возможностей для обследования и лечения сложных пациентов. Иногда на больших круизных кораблях. И даже на специальных медынских самолетах.

Я много работал именно на медицинских реанимационных самолетах и поделюсь своим впечатлением. Да, это временная реанимационная койка с большими возможностями, хотя и меньшим, чем в стационарной реанимации. Но, как правило, длительность использования оборудования рассчитана на 12-14 часов. После этого нужна реанимация стационарная.

Подитожу ответ на вопрос. Можно ли купить аппарат ИВЛ? Можно. Поможет ли? На короткий промежуток времени до 12 часов, если есть все остальные необходимы приборы.

Может ли обеспеченный человек (очень хорошо обеспеченный) человек лечить себя от коронавирусной инфекции самостоятельно?

Может. Но для этого ему нужен не аппарат ИВЛ и даже не палата интенсивной терапии, для этого ему нужна больница.

Задавайте вопросы, если будут. С удовольствие отвечу в следующих постах.

И будьте здоровы )

Следующий пост о том, почему пациенты с коронавирусной инфекции в реанимации часто лежат на животе.

Источник

Чурсин В.В. Искусственная вентиляция легких (учебно-методическое пособие)

Информация

Физиология дыхания

Анатомия

Проводящие пути

Нос — первые изменения поступающего воздуха происходят в носу, где он очищается, согревается и увлажняется. Этому способствует волосяной фильтр, преддверие и раковины носа. Интенсивное кровоснабжение слизистой оболочки и пещеристых сплетений раковин обеспечивает быстрое согревание или охлаждение воздуха до температуры тела. Испаряющаяся со слизистой оболочки вода увлажняет воздух на 75-80%. Длительное вдыхание воздуха пониженной влажности приводит к высыханию слизистой оболочки, попаданию сухого воздуха в легкие, развитию ателектазов, пневмонии и повышению сопротивления в воздухоносных путях.

Трахея — основной воздуховод, в ней согревается и увлажняется воздух. Клетки слизистой оболочки захватывают инородные вещества, а реснички продвигают слизь вверх по трахее.

Бронхи (долевые и сегментарные) заканчиваются концевыми бронхиолами.

В альвеолах происходит газообмен между кровью легочных капилляров и воздухом. Общее число альвеол равно примерно 300 млн., а суммарная площадь их поверхности — примерно 80 м 2 . Диаметр альвеол составляет 0,2-0,3 мм. Газообмен между альвеолярным воздухом и кровью осуществляется путем диффузии. Кровь легочных капилляров отделена от альвеолярного пространства лишь тонким слоем ткани — так называемой альвеолярно-капиллярной мембраной, образованной альвеолярным эпителием, узким интерстициальным пространством и эндотелием капилляра. Общая толщина этой мембраны не превышает 1 мкм. Вся альвеолярная поверхность легких покрыта тонкой пленкой, называемой сурфактантом.

при низком давлении растяжения, уменьшает действие сил, вызывающих накопление жидкости в тканях. Кроме того, сурфактант очищает вдыхаемые газы, отфильтровывает и улавливает вдыхаемые частицы, регулирует обмен воды между кровью и воздушной средой альвеолы, ускоряет диффузию СО2, обладает выраженным антиокислительным действием. Сурфактант очень чувствителен к различным эндо- и экзогенным факторам: нарушениям кровообращения, вентиляции и метаболизма, изменению РО2 во вдыхаемом воздухе, загрязнению его. При дефиците сурфактанта возникают ателектазы и РДС новорожденных. Примерно 90-95% альвеолярного сурфактанта повторно перерабатывается, очищается, накапливается и ресекретируется. Период полувыведения компонентов сурфактанта из просвета альвеол здоровых легких составляет около 20 ч.

2. Резервный объем вдоха (РОвд IRV – Inspiratory Reserve Volume) — объем, который может дополнительно поступить после спокойного вдоха, т.е. разница между нормальной и максимальной вентиляцией. Нормальное значение: 2-2,5 л (около 2/3 ЖЕЛ).

увеличением скорости потока (форсирование вдоха или выдоха) сопротивление дыхательных путей увеличивается.

Сопротивление дыхательных путей зависит также от объема легких. При большом объёме паренхима оказывает большее «растягивающее» действие на дыхательные пути, и их сопротивление уменьшается. Применение ПДКВ (PEEP) способствует увеличению объема легких и, следовательно, снижению сопротивления дыхательных путей.

Сопротивление дыхательных путей в норме составляет:

4. Повышенная вентиляция — любое увеличение альвеолярной вентиляции по сравнению с уровнем покоя, независимо от парциального давления газов в альвеолах (например, при мышечной работе).

12.Асфиксия — остановка или угнетение дыхания, связанные, главным образом, с параличом дыхательных центров или закрытием дыхательных путей. Газообмен при этом резко нарушен (наблюдается гипоксия и гиперкапния).

В целях диагностики целесообразно различать два типа нарушений вентиляции — рестриктивный и обструктивный.

Острая дыхательная недостаточность

Классификация ОДН

В соответствии с вышеизложенным (с позиции оказания экстренной помощи), в первую очередь нужно классифицировать ОДН по тяжести.

Наиболее удобно в реаниматологии классифицировать все синдромы, связанные с органной недостаточностью (точнее – с функциональной недостаточностью того или иного органа) по степени компенсации – способности выполнять свои функции. Любую недостаточность можно разделить на компенсированную, субкомпенсированную и некомпенсированную.

Взяв для аналогии классификации Дембо А.Г. (1957), Rossier (1956), Малышева В.Д. (1989) можно разделить ОДН на:

Компенсированную, когда при умеренном напряжении функции дыхания поддерживается нормальный газовый состав крови и удовлетворяются метаболические потребности организма. Клинически в состоянии покоя ЧДД до 30 в мин, газы крови и КЩС в норме, ЖЕЛ снижено до 30-60 мл/кг. По Дембо — 1 вид, по Rossier – латентная, по Малышеву — I стадия. Сюда же можно отнести и состояния, при которых повышается потребность организма в кислороде в покое, хотя правильнее это состояние называть «компенсаторная ОДН».

Субкомпенсированную, когда при выраженном напряжении функции дыхания поддерживается нормальный газовый состав крови и уже не полностью удовлетворяются метаболические потребности организма. Клинически в состоянии покоя ЧДД более 30 в мин, газы крови – РаО2 в норме или несколько снижено, РаСО2 может быть снижено, КЩС – метаболический ацидоз, ЖЕЛ менее 30 мл/кг. По Дембо — 2 вид, по Rossier – парциальная, по Малышеву — II стадия.

Некомпенсированную, когда при выраженных нарушениях механики дыхания не поддерживается нормальный газовый состав крови и уже абсолютно не удовлетворяются метаболические потребности организма. Клинически в состоянии покоя ЧДД более 35 в мин или брадипноэ ( 1, увеличивается физиологическое мертвое пространство, сокращается площадь реального газообмена. Как итог, прогрессирует гипоксемия и гипоксия, которые невозможно компенсировать развивающимся тахипноэ. Для ТЭЛА, кроме того, характерны выраженные гемодинамические нарушения и явления правожелудочковой недостаточности, что усугубляет ситуацию.

Искусственная вентиляция легких

Однако на практике существенное отрицательное влияние ИВЛ на функцию почек наблюдается достаточно редко. Вероятно, положительное влияние на оксигенацию адекватно проводимой ИВЛ все-таки превалирует над отрицательным антидиуретическим эффектом. И в практике автора, и по данным литературы нередки случаи, когда при развивающейся олигурии на фоне гипоксии различного генеза (ОРДС, артериальная гипотен-зия, гестозы) перевод больных на ИВЛ (в комплексе с другой терапией) сопровождался увеличением диуреза вплоть до полиурии. Надо думать, это связано с устранением гипоксии, снижением уровня катехоламинов, купированием спазма артериол и т. д. Прогрессирование олигурии чаще всего обусловлено другой причиной (например, органическими изменениями почек, нескоррегированной гиповолемией, эндогенной или экзогенной интоксикацией).

Возможное отрицательное действие ИВЛ на функцию печени и ЖКТ связано со следующими механизмами:

Принципы работы аппаратов ИВЛ

Сущность работы любого приспособления или аппарата для проведения ИВЛ заключается в том, что необходимо сделать вдох — вдуть в лёгкие газовую смесь, и потом обеспечить выдох — возможность удаления из лёгких этой смеси.
Принципиальным моментом в обеспечении цикличной работы аппарата ИВЛ является способ переключения с вдоха на выдох и обратно.

Существуют несколько способов осуществления цикличности:

По давлению – аппарат контролирует давление в дыхательном контуре и по заданным величинам давления в конце вдоха и выдоха обеспечивает цикличную ИВЛ. Принцип работы следующий – генератор сжатой газовой смеси (компрессор, турбина) осуществляет вдох – раздувает лёгкие, пока в них не поднимется давление, например до 18 см.вод.ст., после чего срабатывают клапана и лёгким пациента даётся возможность освободиться от избыточного давления, удалив отработанную газовую смесь и снизив давление, например до 0 см вод.ст. Затем опять начинается вдох, опять до достижения 18 см.вод.ст. и т.д. Изменяя величины давления для срабатывания клапанов и производительность генератора можно менять параметры ИВЛ – ДО, ЧД и МОД.

По частоте – аппарат контролирует время фаз дыхательного цикла – вдоха и выдоха. Зная частоту дыхания и соотношения длительности фаз, можно рассчитать длительность вдоха и выдоха. Например, ЧД – 10 в минуту, значит на один дыхательный цикл (вдох+выдох) уходит 6 секунд. При соотношении вдох:выдох (I:E) – 1:2, длительность вдоха составит 2 секунды, выдоха 4 секунды. Принцип работы следующий – генератор сжатой газовой смеси (компрессор, турбина) осуществляет вдох – раздувает лёгкие в течении 2-х секунд, после чего срабатывают клапана и лёгким пациента даётся возможность освободиться от отработанной газовой смеси в течении 4-х секунд. Изменяя ЧД (и/или I:E) и производительность генератора можно менять ДО и МОД.

По объёму – аппарат контролирует объём газовой смеси, нагнетаемой в лёгкие пациента, обеспечивая ДО. Затем даётся время для освобождения от отработанной газовой смеси. Изменяя ДО и производительность генератора (МОД), при заданном соотношении I:E, можно изменять ЧД.

Достаточно давно появился (ещё в РО-5), но только сейчас широко используется ещё один принцип управления цикличностью:
По усилию пациента – когда сам больной инициирует вдох и генератор нагнетает в его лёгкие заданный ДО. В этом случае такие показатели как ЧД и, соответственно МОД, определяются самим пациентом. Эти триггерные (откликающиеся) системы определяют попытки самостоятельного вдоха а) по созданию небольшого отрицательного давления в дыхательном контуре или б) по изменению потока газовой смеси.

В более современном представлении классификацию по принципу обеспечения цикличности можно представить в следующем виде:

Аппараты или режимы ИВЛ с контролем дыхательного объёма. Работая «по частоте», т.е. в рамках расчётного времени на вдох, аппарат рассчитывает с какой скоростью надо доставить заданный ДО в лёгкие пациента.

Аппараты или режимы ИВЛ с контролем давления на вдохе. Работая также «по частоте», т.е. в рамках расчётного времени на вдох, аппарат с определённой скоростью и до достижения установленного давления в дыхательных путях, нагнетает в лёгкие пациента ДО, измеряя его величину.

Источник

Вентилиция и кондиционирование © 2021
Внимание! Информация, опубликованная на сайте, носит исключительно ознакомительный характер и не является рекомендацией к применению.

Вид гипоксии Причины
Гипоксическая гипоксия