Искусственная вентиляция легких

ИВЛ — один из наиболее распространенных методов интенсивной терапии в практике ИТАР. Показаниями к его примению служат:

1) гиповентиляция или апноэ любой этиологии, не поддающиеся коррекции воздействием на основной вызвавший их механизм;

2) повышенная работа дыхания, не сопровождающаяся гиповентиляцией, но резко увеличивающая кислородную цену дыхания;

3) необходимость повышения внутриальвеолярного давления (интерстициальный отек, низкое вентиляционно-перфузионное соотношение и т. п.);

4) необходимость миорелаксации (анестезия при операции, судорожный синдром и др.).

ИВЛ оказывает на функции организма сложное воздейст­вие, которое зависит и от исхедного состояния организма, и от режима ИВЛ, и от характера респиратора. В этой главе мы не рассматриваем простейшие методы ИВЛ, используемые только в практике скорой помощи; они обсуждены в другой на­шей книге [Зильбер А. П., 1978]. Здесь же представлены клинико-физиологические аспекты различных режимов современ­ной автоматической ИВЛ.

Влияние искусственной вентиляции легких на функции организма

При острой дыхательной недостаточности ИВЛ вначале нормализует функции организма, нарушенные из-за гипоксии, респираторного и метаболического ацидоза. Исчезает катехоламинемия, нормализуются частота сердечных сокращений, ар­териальное давление, улучшаются функции печени и почек. После наступившего улучшения, что проявляется и клиничес­кой картиной, и результатами функциональных исследований, могут возникнуть неблагоприятные физиологические аспекты ИВЛ.

При гиповолемии ИВЛ может нарушить венозный возврати сократить сердечный выброс. Стимуляция волюмрецепторов через систему антидиуретического гормона (АДГ) снижает диурез. Нарушается регуляция дыхания из-за раздражения ле­гочных рецепторов или гипокапнии.

Перечисленные неблагоприятные функциональные следствия. ИВЛ подробно рассмотрены в книге, специально посвященной ИВЛ [Зильбер А. П., 1978]. Необходимо иметь в виду, что эти физиологические эффекты, своевременно замеченные и корригированные, не являются опасными для жизненных функций ор­ганизма.

Физиологические эффекты различных режимов искусственной вентиляции легких

Режимы автоматической ИВЛ различаются по форме кривой надува, принципу смены фаз дыхательного цикла и частоте циклов. Кроме того, различают режимы ИВЛ при полностью отсутствующем и при сохраненном, но недостаточном спонтан­ном дыхании. Наконец, следует отметить режимы струйной ИВЛ при негерметичном контуре.

Влияния формы кривой надува. Главное различие в кривых надува — разный характер выдоха:

1) перемежающееся положительное давление вдоха до +1,47+1,96 кПа (+15+20 см вод. ст.) при пассивном выдохе (IPPV — intermittent positive pressure ventilation английских авторов);

2) такой же вдох при сохранении положительного давления +0,29+0,78 кПа (+3+8 см вод. ст.) к концу выдоха (PEEP— positive end-expiratory pressure);

3) такой же вдох с отрицательным давлением в ходе выдо­ха (IPNV — intermittent positive — negative ventilation).

Кроме того, кривые надува могут быть различными по соотношению продолжительности фаз вдоха и выдоха, наличию плато в конце вдоха и выдоха и т. д.

Наиболее распространен режим ИВЛ с перемежающимся положительным давлением вдоха при пассивном выдохе. Режим с отрицательным давлением выдоха применяется редко — главным образом для снижения вредного эффек­та ИВЛ на гемодинамику. Однако при этом режиме распределение вентиляци-онно-перфузионных соотношений нарушено больше в связи с усугублением аномального эффекта внутрилегочного давления на вентиляцию и кровоток (при вдохе в легких много воздуха и мало крови, при выдохе—наоборот). Кро­ме того, режим ИВЛ с отрицательным давлением выдоха способствует более выраженному экспираторному закрытию дыхательных путей (ЭЗДП), в связи с чем возрастает шунтирование венозной крови через легкие.

При ИВЛ меняются внутрилегочное распределение газов, кровотока и вентиляционно-перфузионного соотношения. На регионарное распределение влияют характер анестезии, на фоне которой выполняется ИВЛ, объемная скорость вдоха и форма кривой надува, продолжительность ИВЛ и др. Подробно эти сведения представлены в другой книге [Зильбер А. П., 1971]. Здесь же следует отметить, что характер газообмена в конеч­ном итоге обусловливается регионарным распределением вентиляционно-перфузионных соотношений, на которые отчетливо влияет режим ИВЛ. При длительной ИВЛ невозможно полу­чить идеальное распределение вентиляционно-перфузионных со­отношений при любой кривой надува, однако наилучшие ре­зультаты следует ожидать при периодическом смещении пика объемной скорости в начало, середину и конец искусственного вдоха и частой смене положения тела больного. При таких ус­ловиях происходит поочередное преимущественное раздувание различных легочных зон.

Режим ПДКВ. Режим с сохранением положительного давления к концу выдоха получает все большее распространение. Суть его состоит в том, что с помощью специальных мер дав­ление в дыхательных путях больного в конце выдоха не сни­жается до нуля, как при пассивном выдохе, а остается поло­жительным (+0,29+0,78 кПа, или +3+8 см вод. ст.). Нередко этот режим путают с искусственным замедлением выдоха, при котором меняется соотношение фаз вдоха и выдоха, но давление снижается до нуля. Различают постоянное положительное давление в дыхательных путях (СРАР — continuous positive airway pressure), положительное давление в конце выдоха (PEEP — positive end-expiratory pressure), нулевое давление в конце выдоха (ZEEP — zero end-expiratory pressure) и при дыхании с постоянным положительным давлением (СРРВ—continuous positive pressure breathing). Мы считаем наиболее правильным такие состояния обозначать как искусственную или спонтанную вентиляцию легких с сохранением положительного давления в конце выдоха, которое мы сокращенно обозначаем как режим ПДКВ [Зильбер А. П., 1978].

Режим искусственной вентиляции легких с ПДКВ рекомендуется: 1) при низкой функциональной остаточной емкости лег­ких, например из-за ателёктазирования; 2) для снижения внутрилегочного объема крови и жидкости, в частности при отеке легких, в том числе интерстициальном; 3) для уменьшения ЭЗДП в связи с бронхоастматическим состоянием, обструктивной эмфиземой легких и т. п.

При ИВЛ в режиме ПДКВ возможны три специфических осложнения: 1) нарушается гемодинамика из-за увеличения среднего внутригрудного давления; 2) по той же причине могут произойти разрывы пораженных или травмированных альвеол и бронхов с развитием напряженного пневмоторакса; 3) при восстановлении спонтанной вентиляции дыхательные мышцы больного быстро устают. Относительными противопоказаниями к ре­жиму ПДКВ считаются гиповолемические состояния, буллезная эмфизема легких и вероятность послеоперационной негерметичности легкого (см. главу 21).

Величина ПДКВ колеблется от 0,09—0,19 до 1,96—2,94 кПа (от 1—2 до 20—30 см вод. ст.) в зависимости от обеспечиваемого режимом ПДКВ увеличения транспорта кислорода (сер­дечный выброс x артериальное содержание О₂), снижения аль­веолярного шунта и роста дыхательного мертвого простран­ства.

Дыхательное мертвое пространство при ИВЛ увеличивает­ся, причем тем больше, чем выше давление надува и чем ни­же частота вентиляции. Если при острой дыхательной недостаточности альвеолярный шунт был велик, ИВЛ вызывает его снижение. На величину шунта влияет концентрация О₂ во вдуваемой смеси: при увеличении содержания О₂ с 21 до 40% величина шунта при ИВЛ снижается, но дальнейшее уве­личение концентрации вдуваемого О₂ до 100% ведет к повыше­нию шунта [Oliven A. et al., 1980]. Изменения шунта при ИВЛ могут быть связаны со многими механизмами: 1) расправление ателектазированных зон снижает шунт; 2) так же действует снятие гипоксической вазоконстрикции; 3) нарушение регионарного распределения вентиляционно-перфузионного соотноше­ния увеличивает шунт; 4) ингаляция 100% О₂ в зоны с естест­венно низким соотношением вентиляция/кровоток ведет к абсорбционному ателектазированию и росту шунта; 5) изменение легочного сосудистого сопротивления под действием Ро₂, Рсо₂ и анестетика, изменения кровенаполнения легких под действи­ем внутриальвеолярного давления также меняет величину шунта.

Если при режиме ПДКВ свыше 0,98 кПа (10 см вод. ст.) начинают снижаться сердечный выброс и транспорт кислоро­да, то восстановить удовлетворительный уровень того и друго­го можно введением раствора альбумина (25 г), как убеди­тельно показали М. Walkinshaw и соавт. (1980), сумевшие такой мерой повысить оптимальный уровень ПДКВ с 1,05 до 1,4 кПа (с 10,7 до 14,1 см вод. ст.).

При отсутствии гиповолемии вредного воздействия режима ПДКВ на гемодинамику не обнаруживается [Кассиль В. Л., Петраков Г. А., 1979]. По мнению D. J. Cullen и соавторов (1979), преувеличена и опасность баротравмы при ИВ Л.

Секреция АДГ и задержка воды в организме при режиме ПДКВ почти вдвое выше, чем при ИВЛ с выдохом до нуля [Hemmer M. et al., 1980], что можно объяснить меньшим наполнением сердца и реакцией с волюмрецепторов.

Увлечение режимом ПДКВ порождено его несомненной эффективностью при использовании с целью увеличения функциональной остаточной емкости, снижения ЭЗДП и альвеолярно­го шунта легких. Эти физиологические эффекты делают режим ПДКВ отличным средством интенсивной терапии респираторно­го дистресс-синдрома взрослых (см. главу 21) и сходных с ним состояний, сопровождающихся микро- и макроателектазированием легких.

Автор является активным пропагандистом режима ПДКВ, поскольку убедился в его эффективности в случае раннего ЭЗДП еще при клинико-физиологических исследованиях 1972—1974 гг. и уже тогда рекомендовал использовать его в практике ИТАР [Зильбер А. П. и др., 1974]. Однако будучи сторонником режима ПДКВ, автор опасается, как бы мода не возобладала над рационализмом, как это, к сожалению, не так уже редко бывает в медицине.

Можно задать много вопросов, на которые пока нет общепризнанных убедительных ответов. ПДКВ снижает альвеоляр­ный шунт, но не за счет ли снижения сердечного выброса (по крайней мере в ряде случаев)? Каким образом ПДКВ улучша­ет альвеолярно-капиллярную диффузию и увеличивает функци­ональную остаточную емкость, если объем внесосудистой воды, по данным многих авторов, не снижается? Каковы критерии применения ПДКВ при расстройствах гемодинамики, при не­герметичности легкого, если плевральная полость дренирована, при острой и хронической почечной недостаточности? Каков функциональный эффект ПДКВ при высокой частоте вентиля­ции?

Эти и многие другие вопросы, касающиеся режима ПДКВ, требуют ответов, основанных на данных объективных клинико-физиологических исследований, которые четко обозначат возможности и пределы режима ПДКВ, оптимальные условия применения, процедуру и возможные осложнения.

Высокочастотная ИВЛ. Высокочастотная ИВЛ (60—100 в минуту) применяется для того, чтобы снизить давление вдоха и его влияние на гемодинамику. В последнее время использу­ется новый принцип — высокочастотная осцилляторная ИВЛ. Обычные частоты ИВЛ предназначены для конвекционной сме­ны газа в легких. Однако газ может обмениваться в легких и путем газовой диффузии, хотя нами было показано [Зильбер А. П., 1971], что диффузия заменяет газ в легких в 5 раз хуже, чем конвекционная ИВЛ. В 1974 г. мы попытались вентилировать легкие во время исследований неэластического дыхательного сопротивления с помощью форсированных осцилляции с частотой 3—10 Гц (т. е. 180—600 в мин) при отсутствии пе­риодической смены газа. Удовлетворительный газовый состав артериальной крови удавалось поддерживать в течение 30— 40 мин. В 1980 г. опубликованы материалы W. J. Butler и соавт., которые провели осцилляторную вентиляцию при частоте 15 Гц (900 в минуту) у 12 больных с дыхательной недоста­точностью в течение 1 ч. При этом не ухудшались показатели Расо₂, и снизился шунт.

Метод высокочастотной осцилляторной ИВЛ перспективен для применения при травмах легкого, легочном кровотечении, операциях на дыхательных путях, когда требуется неподвижность легкого при достаточном газообмене, осуществляемом не столько конвекционным, сколько диффузионным путем.

В настоящее время ведутся интенсивные исследования особенностей газообмена, кровообращения, механических свойств легких в условиях осцилляторной ИВЛ.

При частотах 60—100 в минуту, используемых для ИВЛ при бронхоскопиях и операциях на гортани, функциональная остаточная емкость легких увеличивается, а альвеолоартериальное различие О₂ снижается, что свидетельствует об удовлетвори­тельных вентиляционно-перфузионных отношениях [Eriksson 1., Sjostrand U., 1980]. Отношение вдоха к выдоху при таком ре­жиме ИВЛ меньше 0,3, дыхательный объем мал и внутрилегочное давление низкое. Частое раздражение внутрилегочных ре­цепторов подавляет собственную ритмику дыхания, в связи с чем адаптация больных к высокочастотному дыханию должна быть лучше, чем при ИВЛ с обычной частотой.

Струйная ИВЛ. Струйная вентиляция может выполняться без герметизации дыхательных путей. Принцип метода, осно­ванный на эффекте Вентури (засасывание воздуха направлен­ной струей какого-либо газа), был впервые предложен R. D. Sanders в 1967 г. и в дальнейшем разработан Г. И. Лукомским, Л. А. Вайсбергом и др.

Суть метода состоит в том, что через инжекционную иглу в тубус бронхоскопа, интубационную трубку или непосредственно в дыхательные пути в на­правлении легких периодически подается тонкая струя кислорода, к которой вследствие эффекта Вентури подсасывается атмосферный воздух, поступающий в легкие, — происходит вдох. Уравновешивание притока газа в легкие и его пассивного оттока через негерметичные пространства между тубусом и трахеей графически выражается в кратковременном плато давления при вдохе, в те­чение которого расправляются различные участки легких. После того как инжекция кислородной струи обрывается, наступает пассивный выдох под действием эластической тяги. Продолжительность и объем вдоха зависят от дли­тельности инжекции и давления струи, которые могут регулироваться произвольно и автоматически. Существуют автоматические струйные респираторы, регулируемые по частоте и продолжительности фаз вдоха и выдоха [Вайсберг Л. А. и др., 1974, и др.]. Многочисленными исследованиями показано, что скорость струи (надува) и наличие плато в конце вдоха имеют большое зна­чение для равномерного внутрилегочного распределения газа, особенно при обструктивных расстройствах дыхания. Чем медленнее надув и продолжитель­нее плато вдоха, тем равномернее распределение вентиляции [Baker А. В. et al., 1977, и др.]. Для достижения пикового давления вдоха 0,98 кПа (10 см вод. ст.) требуется давление струи не менее 3 атм.

Рис. 26. Приспособление для струйной ИВЛ, которое может использоваться для срочной и кратковременной искусственной вентиляции легких (схема).

1 — струйный эжектор; 2 — катетер для отсасывания; 3 — прерыва­тель потока; 4 — отсасывающий прибор.

Среди специальных клинико-физиологических проблем струйной ИВЛ надо упомянуть отрицательное давление в тра­хее в самой начальной фазе: при слабости мембранной части трахеи (экспираторная дискинезия) может возникнуть сужение дыхательных путей в зоне голосовой щели и ниже. Последую­щее положительное давление устраняет обструкцию, если она возникает.

Принципиально струйная вентиляция может быть осуществлена через иглу и любые тонкие штуцеры, введенные в тра­хею или главные бронхи. Особый клинико-физиологический интерес представляет струйная ИВЛ при отсасывании мокро­ты у больных с апноэ. Стимуляция вагальных рефлексов (брадикардия, асистолия, бронхиолоспазм) усугубляется возникающими при длительной процедуре отсасывания гипоксемией и гиперкапнией. Чтобы устранить эту опасность, мы исполь­зуем во время отсасывания миниатюрное приспособление для струйной ИВЛ (рис. 26), прикрепляющееся к интубационной или трахеостомической трубке и позволяющее не прерывать вентиляцию при отсасывании мокроты.

Струйная ИВЛ применяется и в высокочастотном варианте: частота 100 в минуту, отношение вдоха и выдоха 1:2. Такой режим при острой дыхательной недостаточности дает лучшие клинические и функциональные результаты, чем обычный ре­жим ИВЛ.

Электростимуляция диафрагмы (ЭСД). Этот метод ИВЛ представляет существенный клинико-физиологический интерес потому, что электростимуляция дыхательных мышц — это единственный принцип ИВЛ, при котором можно рассчитывать на близкое к нормальному регионарное вентиляционно-перфузионное соотношение в легких, поскольку принципы надува и экстраторакального воздействия на легкие сделать это не позволяют [Зильбер А. П., 1971, 1978]. ЭСД находит применение главным образом при повреждении высоких отделов спинного мозга. Используют имплантируемые электростимуляторы, успешно действующие свыше 10 лет [Glen W. W., 1980, и др]. Однако, обеспечивая необходимый объем вентиляции, ЭСД оставляет нерешенными многие другие клинико-физиологические пробле­мы ИВЛ — в первую очередь необходимость искусственного дренирования мокроты, поскольку кашлевой механизм при ЭСД осуществляться не может.

Вспомогательная вентиляция легких. Прежде всего условим­ся относительно терминологии, поскольку наибольшая терминологическая путаница имеется как раз в проблемах вспомогательной вентиляции легких. При этом постараемся совместить рационализм, логику и традиции, что сделать, как правило, нелегко.

Под вспомогательной искусственной вентиляцией лег­ких (ВИВЛ) подразумевается добавление искусственных вдува­ний при сохраненной, но не адекватной потребности организма спонтанной вентиляции. Как ИВЛ, так и вспомогательная вентиляция легких (ВВЛ) являются методами принудительной вентиляции, и при обоих может сосуществовать спон­танная вентиляция, но в первом случае (ИВЛ) она мешает, и мы стремимся ее подавить (гипервентиляция, нейролептики, миорелаксанты), а во втором (ВВЛ)—стараемся восстановить спонтанную вентиляцию, используя ВВЛ как лечебный метод.

ВВЛ может быть полностью независимой от спонтанной вентиляции: это редкие (5—8 вдуваний в минуту) искусственные вдохи на фоне недостаточной спонтанной вентиляции. Говоря­щие на английском языке авторы обычно называют такую ИВЛ intermittent mandatory ventilation (IMV), что в переводе оз­начает прерывистая принудительная вентиляция, хотя уже имеется тенденция называть этот метод небла­гозвучным для русского уха словом «мандаторная венти­ляция».

Другой режим ВВЛ приспособлен к запросам организма при недостаточности спонтанной вентиляции: искусственные вдохи автоматически возникают при слишком длительной пау­зе в спонтанной вентиляции или при слишком малом объеме спонтанного вдоха. Такую ВВЛ говорящие на английском язы­ке авторы называют intermittent demand ventilation (IDV), что означает прерывистая вентиляция по потребности. Имеют­ся также попытки называть этот вид ВВЛ еще менее благозвуч­ным словом «димандная вентиляция», хотя лучше бы именовать ее паузной ВВЛ, поскольку в большинстве случаев «димандные» или «мандаторные» респираторы включаются в режим вдувания временным пределом — паузой.

Вариант ВВЛ — включение искусственного вдоха на каждые несколько спонтанных вдохов — от одного до нескольких десят­ков. Такая ВВЛ не является истинно регулируемой, поскольку установленное соотношение, например 1 :4, обеспечивает два искусственных вдоха при частоте спонтанной вентиляции 8 в минуту и 10 искусственных вдохов при спонтанной вентиляции 40 в минуту, хотя требуется, возможно, обратное соотношение. Более удобна, особенно при переводе на спонтанную вентиляцию, ВВЛ по типу стабильного минутного объема (mandatory minute volume) [Hewlett A. M. et al., 1977].

Суть метода состоит в том, что больному с недостаточной спонтанной вентиляцией устанавливается стабильный объем минутной вентиляции, например 8 л/мин. Если объем спонтанной вентиляции составит 3 л/мин, то остальные; 5 л/мин больной получит с помощью ВВЛ.

ВВЛ, синхронизированная с недостаточным спонтанным дыханием, является по сути дела ауторегулируемой ИВЛ: искусственные вдувания включаются от разрежения, создаваемого недостаточным спонтанным вдохом больного. Такую ВВЛ назы­вают триггерной, откликающейся. Помимо этого, ауторегуляция частоты, объема и характера кривой надува ИВЛ может осуществляться с учетом артериального Рсо₂, рН, компонентов ды­хательного сопротивления.

Итак, договоримся использовать следующие термины:

ИВЛ — принудительная вентиляция легких при отсутствующей или нуждающейся в выключении спонтанной вентиляции;

ВВЛ — принудительная вентиляция легких при имеющейся спонтанной вентиляции легких, которую надо сохранить и нормализовать;

ОВВЛ — откликающаяся ВВЛ, при которой каждый недостаточный спонтанный вдох искусственно доводится до нужного объема;

ПВВЛ — паузная ВВЛ, при которой искусственный вдох осуществляется автоматически при слишком длительной паузе в спонтанной вентиляции.

Назначение и регуляция ВВЛ. ВВЛ показана в трех главных ситуациях: 1) при лечении хронической дыхатель­ной недостаточности у больных со снижением функциональной остаточной емкости легких, обструктивными нарушениями и задержкой мокроты; 2) при ведении новорожденных с респираторным дистресс-синдромом, у которых не хватает усилия для полного расправления легких; 3) при переходе от ИВЛ к спон­танной вентиляции.

Увеличение объема вдоха с помощью ВВЛ необходимо не только для расширения поверхности газообмена, но и для улучшения дренирования мокроты, в том числе у «дыхательных хро­ников», дышащих самостоятельно (см. главу 13).

Для ВВЛ могут использоваться любые респираторы, имеющие специальные триггерные механизмы и не имеющие тако­вых. Основные клинико-физиологические требования к ВВЛ можно сформулировать так:

1) ВВЛ не должна подавлять спонтанную вентиляцию или мешать ей;

2) ВВЛ должна создавать режим нормовентиляции лишь в той степени, которая не подавляет спонтанную: быстрая нормализация Расо₂ при длительной дыхательной недостаточности мо­жет вести к апноэ;

3) по этой же причине концентрация Ро₂ во вдыхаемой сме­си должна быть регулируемой;

4) при ВВЛ должен быть предусмотрен режим ПДКВ, который способствует восстановлению спонтанной вентиляции.

Регуляция ВВЛ должна осуществляться с учетом частоты вдуваний (обычно очень редкая), давления и объема вдува­ния, концентрации О₂ во вдыхаемой смеси (желательно ниже 40%).

При ВВЛ, независимой от спонтанной вентиляции, возмож­но наслоение искусственного вдоха на конец спонтанного, что теоретически может вести к баротравме и нарушению гемодинамики, однако клинически достоверные данные, характеризую­щие эту опасность, нам неизвестны.