Р.И. БУРЛАКОВ, Ю.Ш. ГАЛЬПЕРИН, В.М. ЮРЕВИЧ

ИСКУССТВЕННАЯ

ВЕНТИЛЯЦИЯ

ЛЕГКИХ

принципы - методы • аппаратура

Москва. «Медицина» 1986

ББК 54.5

Б 90

УДК 615.816+615.835.32/39

Рецензенты: Л.Л. Бунятян, д-р мед. наук, проф.;

В.Г. Градецкий, д-р техн. наук

Бурлаков Р.И., Гальперин Ю.Ш., Юревич В.М.

Б 90

Искусственная вентиляция легких (принципы, ме­тоды, аппаратура). — М.: Медицина, 1986. — 240 с., ил. 70 к. 12000 экз.

В книге представлены некоторые аспекты физиологии, биомеханики и патологии дыхания, служащие основой для искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Рассмотрены принципы ИВЛ, в частности функциональ­ные критерии перехода от спонтанного дыхания к ИВЛ, а также реа­лизация автоматического управления ИВЛ с использованием биологиче­ской информации. Дан критический анализ методов искусственной вен­тиляции, таких как высокочастотная и вспомогательная ИВЛ. Описаны устройство и принцип действия различных групп современных аппара­тов ИВЛ.

Книга рассчитана на анестезиологов-реаниматологов и хирургов, инженеров и конструкторов.

ББК 54.5

4110000000 — 246

Б — — — — — — — — 77 — 86

039(01) — 86

(б) Издательство «Медицина», Москва, 1986

Предисловие

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) является одним из наиболее важных и эффективных методов ле­чения в современной анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. Вслед за хирургией, травматоло­гией и невропатологией этот метод все больше ис­пользуется в клинике внутренних и инфекционных бо­лезней, в акушерстве и педиатрии. Расширяется приме­нение ИВЛ у больных с хроническими заболеваниями легких с использованием широко доступных нетравматичных методов вспомогательной вентиляции, в том чис­ле в амбулаторных условиях.

Отечественное медицинское приборостроение значи­тельно увеличило выпуск различных типов аппаратов ИВЛ, и все большее число врачей применяют их в по­вседневной работе. Современный аппарат ИВЛ представляет собой сложное устройство, требующее специ­альных знаний у врачей и обслуживающего персонала. Отсутствие таких знаний приводит к долгому «привыка­нию» к аппарату и неумелому его использованию, иног­да ведущему к серьезным последствиям. Знание аппара­туры ИВЛ, грамотное и рациональное ее использование являются отправной точкой успешного применения ре­спираторной терапии.

Именно поэтому книга рассчитана прежде всего на анестезиологов и реаниматологов. В книге рассмотре­ны принципы и методы ИВЛ, проанализирована взаи­мосвязь построения аппаратов с их функциональными характеристиками. Описано устройство и действие раз­личных отечественных аппаратов ИВЛ. Освещены во­просы взаимодействия аппарата и больного, а также показаны специфические свойства новых аппаратов, вы­пускаемых и осваиваемых производством.

Книга рассчитана также на специалистов — инжене­ров-разработчиков и конструкторов аппаратуры ИВЛ и технический персонал, занимающийся обслуживанием аппаратуры. Изложение принципов построения аппара­тов ИВЛ и особенностей их применения послужит от­правной точкой для усовершенствования аппаратуры, ибо досконально знать, как сделано, — это первый шаг к тому, чтобы знать, как сделать лучше.

Глава 1

НЕКОТОРЫЕ АСПЕКТЫ КЛИНИЧЕСКОЙ ФИЗИОЛОГИИ И ПАТОЛОГИИ ДЫХАНИЯ; ПОКАЗАНИЯ К ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ

Сущность дыхания состоит в газообмене между внешней средой и тканями организма. Этот процесс включает все фазы транспорта кислорода и углекислого газа через воздухоносные пути, кровь и ткани.

Поскольку применение искусственной вентиляции легких (ИВЛ) чаще связано с расстройствами функции внешнего дыхания, целесообразно рассмотреть основные факторы, определяющие эту функцию: легочную вентиляцию, рас­пределение газов и крови в легких, диффузию газов из альвеол в кровь легочных капилляров и обратно, механи­ку дыхания.

Легочная вентиляция

Вентиляция легких — это смена воздуха в легких, совер­шаемая циклически при вдохе и выдохе. Легочную венти­ляцию характеризуют прежде всего четыре основных ле­гочных объема: дыхательный объем, резервный объем вдо­ха, резервный объем выдоха и остаточный объем. Вместе они составляют общую емкость легких.

Воздух, оставшийся после обычного, спокойного выдоха (т.е. остаточный объем + резервный объем выдоха), опре­деляется как функциональная остаточная емкость. Поло­жение грудной клетки в конце свободного выдоха, соответ­ствующее функциональной остаточной емкости, обычно принимается за исходное.

Жизненная емкость легких — это объем газа, который может быть выдохнут при максимальном выдохе после максимального вдоха (т.е. дыхательный объем + резерв­ный объем вдоха + резервный объем выдоха).

Наконец, сумма дыхательного объема и резервного объе­ма вдоха составляет емкость вдоха.

Величины легочных объемов и емкостей значительно варьируют. Колебания в норме настолько велики, что це­лесообразно приводить лишь средние цифровые границы. У взрослых людей максимальная емкость легких составля­ет 4500 — 6000 мл, из них остаточный объем — 1000 — 1500 мл, резервный объем выдоха — 1500 — 2000 мл, дыха­тельный объем — 300 — 600 мл, резервный объем вдоха — 1500 — 2000 мл [Дембо А.Г., 1957].

Объем легочной вентиляции удобно определять как объем газа, поступающего в дыхательные пути и покидаю­щего их за определенный отрезок времени. Для этой цели используют минутный объем вентиляции (MOB), который определяется как сумма дыхательных объемов за минуту. При равных дыхательных объемах MOB находят умноже­нием дыхательного объема на частоту дыхания.

Существует традиционное представление, по которому нормальным считается равномерное дыхание со стабиль­ными величинами дыхательного объема и частоты дыха­ния. Однако Bendixen и соавт. (1965) считают, что венти­ляция является нормальной именно при нестабильности ее параметров. Периодическая изменчивость вентиляции, по их мнению, является необходимым условием для под­держания нормальной функции легких.

Mead и Collier (1959) высказали предположение, что при вентиляции с постоянным дыхательным объемом про­исходит прогрессирующий коллапс альвеол при каждом возврате легких к состоянию покоя и атмосферному давле­нию. Развитие ателектазов во время ровного дыхания приводит к понижению растяжимости легких и к увеличе­нию физиологического шунтирования; эти явления можно корригировать путем периодической гиперинфляции, со­провождающейся увеличением функциональной остаточной емкости легких. Периодическая гиперинфляция является обязательным компонентом нормального дыхания у человека, ее применение необходимо и при ИВЛ.

Альвеолярная вентиляция и физиологи­ческое мертвое пространство. Хотя объем ле­гочной вентиляции можно определить как объем газа, поступающего в дыхательные пути за определенное время, однако газообмен совершается только в легочных альвео­лах, снабжаемых кровью. Следовательно, в газообмене может участвовать только та часть дыхательного объема воздуха, которая попадает в нормально перфузируемые альвеолы. Поэтому наиболее важным показателем легоч­ной вентиляции является объем альвеолярной вентиляции.

Остальная часть общего объема является вентиляцией так называемого мертвого пространства. Мертвое пространст­во — не часть объема легких, не статическая величина, это величина функциональная, зависящая, например, от вели­чины дыхательного объема. Наиболее правильно опреде­лять мертвое пространство как часть дыхательного объема, которая неэффективна для удаления углекис­лого газа из крови. Это подтверждается модификацией формулы Бора, которую предложил Enghoff:

Именно отношение объема мертвого пространства к дыха­тельному объему (V_D/V_T) наиболее информативно.

Общее, пли физиологическое, мертвое пространство де­лится на две части. Первая часть — анатомическое мертвое пространство. Это — объем воздухоносных путей от носа и рта до области функционального соединения бронхов с альвеолами. Величина анатомического мертвого простран­ства различна у разных людей и зависит от пола, возрас­та, массы, положения тела и других условий. В среднем она составляет 2,2 мл/кг [Radford, 1954]. Однако объем анатомического мертвого пространства у одного и того же человека далеко не всегда равен стереометрическому объе­му воздухоносных путей и является величиной относитель­ной: при очень больших дыхательных объемах анатомиче­ское мертвое пространство может увеличиваться приблизительно на 50%, а при очень малых — уменьшаться почти до неопределяемых размеров. Это подтверждается иссле­дованиями Briscoe и соавт. (1962), а также Nunn и соавт. (1965), которые установили элиминацию углекислого га­за при вентиляции меньшими дыхательными объемами, чем объем воздухоносных путей.

Это имеет большое значение при так называемой высо­кочастотной ИВЛ малыми объемами. Фактический объем анатомического мертвого пространства может варьировать в зависимости от способа осуществления ИВЛ: через ма­ску, мундштук, трахеальную трубку, трахеостомическую канюлю — и от объема указанных деталей. Кроме того, при определении фактической величины анатомического мертвого пространства нужно учитывать «мертвопространственный эффект» самого аппарата ИВЛ.

Вторая часть — альвеолярное мертвое пространство — определяется как разность между вычисленными по формулам и номограммам физиологическим и анатомическим мертвыми пространствами. У здорового человека в состоя­нии покоя альвеолярное мертвое пространство весьма невелико, поэтому физиологическое (общее) мертвое про­странство приблизительное равно анатомическому и со­ставляет около 30% дыхательного объема (V_D/V_T=0,3 с колебаниями от 0,2 до 0,4).

Увеличение физиологического мертвого пространства, ко­торое приводит к увеличению разности между напряжени­ем углекислого газа в артериальной крови и в выдыхае­мом воздухе, может быть следствием различных причин. Основной причиной увеличения отношения мертвого прост­ранства к дыхательному объему является значительное снижение или полное отсутствие кровотока в вентилируе­мых альвеолах.