Сопротивление, создаваемое анестезиологическим оборудованием

Газ входит и выходит из легких в результате раз­ницы в давлении. Работа дыхания обеспечивает газовый поток и градиенты давления во всех ды­хательных путях, поэтому все факторы, повы­шающие градиент давления, увеличивают работу дыхания, способствуют утомлению и снижают способность поддерживать адекватную вентиля­цию альвеол. Ровный и направленный поток га­за, параллельный стенкам трубки и называемый ламинарным, выражается уравнением Хагена— Пуазейля [9\:

Однако дыхательный поток отнюдь не всегда бы­вает ламинарным даже в прямых трубках. Когда этот поток превышает возможность трубки обес­печить его гладкое прохождение, он становится неравномерным или турбулентным, требующим для своего прохождения более высокого давле­ния. Дыхательный контур, маска и ЭТТ повыша­ют сопротивление дыханию пациента, и анесте­зиолог должен учитывать это.

Клапаны

Во многих анестезиологических аппаратах ис­пользуются направляющие и предохранитель­ные клапаны. Поскольку большинство клапанов имеет форму дисков или снабжено пружинкой, их сопротивление складывается из двух компо­нентов, разделяющих потоки при вдохе и выдо­хе [10, 11]. Когда клапан закрыт, диск поднима­ется со своего седла, перекрывая поток. Давле­ние, регулирующее работу клапана, следующее

Подставляя j? • г² • h (где p — плотность диска, г — радиус диска и h — толщина диска) вместо массы диска, получаем следующее уравнение:

Давление, необходимое для подъема диска <х px.fi. (4)

Таким образом, сопротивление открытию кла­пана наименьшее при тонком клапане из легкого материала. При открытом клапане сопротивле­ние потоку будет определяться величиной отвер­стия и контурами приводящей и отводящей тру­бок. Роль этих дополнительных компонентов со­противления клапана отражена на рис. 9.2. При слабом потоке сопротивление остается постоян­ным, а при сильном оно возрастает соответствен­но величине потока. Сопротивление, создаваемое клапаном, обозначается как его порог сопротивле­ния. Если увлажненная дыхательная смесь приво­дит к конденсации влаги на основании диска, то это увеличивает давление, необходимое для от­крытия клапана примерно на 0,25 см вод. ст. вне зависимости от силы потока [10\.

Канистры, коннекторы и эндотрахеальные трубки

Канистры, коннекторы и ЭТТ увеличивают со­противление дыхательному потоку в анестезио­логическом оборудовании. Например, резкий прямоугольный изгиб адаптера создает гораздо большее сопротивление, чем плавно закруглен­ный коннектор такого же просвета [77]. Сопро­тивление, создаваемое канистрами, обычно меньше и колеблется от 0,25 до 0,8 см вод.ст. при потоке 40 л/мин. Величина этих колебаний зави­сит от плотности упаковки адсорбента (плотная упаковка удваивает его [72]), от типа гранул

(большие неравномерные создают меньшее со> противление, чем мелкие однородные [70]) и от конфигурации канистр (короткие и широкие уменьшают сопротивление).

Сопротивление в дыхательном контуре в наи­большей степени связано с ЭТТ (так называемое тубулярное сопротивление), поскольку ее просвет гораздо меньше, чем в остальных отделах дыха-; тельной аппаратуры [75]. У взрослых сопротивле* ние в носоглотке сопоставимо с таковым в ЭТТ с внутренним диаметром 10 мм [77]. При обычно используемых у взрослых трубках диаметром 7 или 8 мм давление возрастает на 300 и 150 % со­ответственно по сравнению с его величиной в носоглотке. Если анатомические аномалии горта-ни или иные обстоятельства вынуждают приме? нять ЭТТ меньшего диаметра, то и сопротивле­ние возрастает еще больше. Уже смена ЭТТ 8 мм на 7,5 мм повышает сопротивление в воздушных путях на 29 %. У детей выбор трубки диаметром 4,5 мм вместо 5 мм повышает сопротивление на 52 %. Точно так же резистентность воздушному потоку в ЭТТ с просветом 3,5 мм \ьа.1\% выше; чем в трубке с просветом 4 мм. Все расчеты стро­ятся на том, что в сравниваемых трубках разного диаметра воздушный поток остается ламинар­ным. И, чем меньше просвет трубки, тем больше вероятность турбулентного потока в ней, еще бо* лее повышающего сопротивление.

Cole [14\ отметил, что величина просвета вы* бираемой ЭТТ зависит от размера гортани и тра* хеи, особенно в трубках с укороченным и сужи­вающимся нижним концом, расположенным ни­же голосовых связок, и с более широким прокси» мальным концом. Сопротивление току воздуха в таких трубках ниже, чем в трубках с равномер­ным просветом, хотя их мертвое пространство на 1 мл больше [75]. Правда, турбулентность потока* усиливающаяся у места сужения, сводит на нет это преимущество [76]. Кроме того, боковые стенки широкого отдела трубки могут повредит* голосовые связки [17\. В силу этих причин по­добные суживающиеся трубки обычно не и<* пользуются в современной педиатрии, за исклю* чением реанимации новорожденных.

Альтернативным способом уменьшения сопро* тивления может быть использование ЭТТ со стенками, армированными проволокой, в 3 раза тоньше обычных [Щ. При том же наружном диаметре их просвет будет больше, благодаря ч му и снизится сопротивление. Однако подобные! трубки не получили широкого распространения* возможно, из-за своей дороговизны. Другим бо-j лее простым способом снижения сопротивлении! может стать укорочение трубки до минимальной допустимой величины.

Следует помнить и о сопротивлении, оказы»| ваемом воздушному потоку другими приспособ?

Оборудование для анестезии у детей 255

лениями, включенными в состав дыхательного контура. Этот прибор для измерения объемов выдыхаемого воздуха (прибор Ohmeda) очень не­значительно повышает сопротивление в дыха­тельном контуре (не более 0,5 см вод.ст. при ско­рости потока 30 л/мин (личное сообщение А. Berssenbrugge, PhD., Ohmeda, Madison, WI). Ис­кусственные приспособления (тепло- и влагооб-менники) в минимальной степени повышают со­противление, если не происходит накопления слизи. (Увлажнитель Servo Humidifier, Siemens— Elema, Schaumburg, IL повышает сопротивление всего на 0,4 см вод.ст. при потоке 30 л/мин) [19\.