Базовий курс анестезіолога / Базовый курс анестезиолога

Дыхательные контуры в анестезиологии

Квентин Mильнер

E-mail: Quentin.Milner@rdeft.nhs.uk

Физика и оборудование 4

Содержание

Системы, доставля­ ющие газовую смесь от наркозного аппарата к больному, известны

как дыхательные системы, или контуры. Они разработаны для обеспечения спонтанного дыхания или перемежающейся вентиляции с положительным давлением (ИВЛ) и состоят из дыхательного мешка, шлангов и, в большинстве случаев, клапана сброса давления. Многие аппараты оснащаются специальными дыхательными контурами, например серии Manley. Другие же анестезиологические вентиляторы были сконструированы для использования с уже существующими (стандартными) контурами, например Penlon Nuffield 200.

В этой статье мы изучим дыхательные системы, использующиеся с анестезиологическими аппаратами, требующими подводки сжатых газов.

Quentin Milner

Consultant Anaesthetist,

Royal Devon and Exeter

NHS Foundation Trust

Exeter, Devon EX4 5DW

UK

Рисунок 1. Классификация анестезиологических дыхательных контуров по Mapleson. Стрелкой показано место подачи свежей газовой смеси в систему

выдох и экспираторная пауза. Во время вдоха газ поступает из двухлитрового резервуара (дыхательного мешка), который спадается, что позволяет визуально подтвердить дыхательную активность.

Во время выдоха мешок и контур изначально заполняются смесью газа мертвого пространства (не содержит CO2) и СГС, поступающей из наркозного аппарата. После полного заполнения мешка давление в системе возрастает и клапан выдоха открывается, позволяя альвеолярному газу (содержащему двуокись углерода) удаляться из системы. Во время дыхательной паузы в систему поступает еще больший объем СГС, выталкивающий остаточный альвеолярный газ по гофрированному патрубку и наружу через клапан выдоха. Если газоток достаточно высок, то весь альвеолярный газ выводится из системы до следующего вдоха и возвратного дыхания не происходит. При тщательной настройке можно снизить поток СГС до значения, когда в начале каждого вдоха в системе будут находиться только СГС и газ мертвого пространства.

Когда система работает правильно и без утечек, для предотвращения возвратного дыхания будет достаточным поток СГС, равный минутной альвеолярной вентиляции. Однако на практике для обеспечения запаса безопасности, как правило, поток СГС устанавливается на значение, равное минутному объему вентиляции (т. е.

Рисунок 2. Механизм действия системы Maple­son­ A (система Мэгилла) при спонтанном дыхании

включая вентиляцию мертвого пространства). У взрослого минутный объем вентиляции составляет порядка 80 мл/кг/мин, поэтому для больного весом 75 кг поток СГС, равный 6 литрам, достаточен для предотвращения возвратного дыхания. Система Мэгилла весьма эффективна при спонтанном дыхании, когда абсорбер углекислого газа недоступен.

Рисунок 3. Работа системы Mapleson A при управляемой (принудительной) или вспомогательной вентиляции

Рисунок 4. Коаксиальные дыхательные системы — контуры Бэйна (Bein, Mapleson D) и Лэка (Lack, Mapleson A)

Коаксиальная трубка (закрашена) исключает необходимость в патрубке подачи свежей газовой смеси (Bein) или использования клапана сброса давления (APL) рядом с дыхательными путями пациента. В системе Бэйна коаксиальный патрубок доставляет СГС к точке системы, расположенной вблизи дыхательных путей пациента (пунктирная окружность). В системе Лэка патрубок доставляет выдыхаемый газ к клапану сброса давления

Контур Лэка (Lack)

Недостаток контура Мэгилла состоит в том, что клапан выдоха расположен близко к больному, а это создает определенные неудобства, особенно при использовании системы отвода отработанных газов. Контур Лэка (рисунок 4-А) является вариантом системы Mapleson А, в котором выдох происходит по внутреннему патрубку, расположенному внутри наружной гофрированной трубки, в направлении клапана выдоха (коаксиальная система).

Внутренняя трубка достаточно широка, чтобы не увеличивать работу дыхания, а клапан выдоха расположен рядом с дыхательным мешком. Поток СГС, необходимый для спонтанного и управляемого дыхания, такой же, как и для стандартной системы Mapleson А.

Системы Mapleson B и C

Системы Мэйплсон B и C похожи друг на друга по подаче СГС и устройству клапана выдоха, который расположен со стороны пациента (рисунок 1). Эти контуры редко применяются в анестезиологической практике, хотя контуры системы Mapleson C используются в отделениях интенсивной терапии. Для предотвращения возвратного дыхания требуется высокий газоток, и одно время эту систему комбинировали с натронной известью (система Уотерса «вперед—назад»). Однако абсорбер делал систему очень громоздкой, и, кроме того, был риск вдыхания пыли от натронной извести.

вентилятора, воспроизводя систему Mapleson D для принудительной вентиляции. Если не присоединять вентилятор и оставить разъем открытым, то система будет функционировать как система Эйра (Mapleson E).

Как и при работе с любым оборудованием, важно, чтобы анестезиолог полностью понимал функцию конкретного контура. Если рычажок блока Хампфри переключен из положения «вверх» в положение «вниз» на фоне сохраняющегося потока СГС, то мешок будет оставаться заполненным, но ручная вентиляция с помощью мешка будет невозможна и может имитировать полную обструкцию дыхательного контура.

ЗАКРЫТЫЕ СИСТЕМЫ

В качестве альтернативы использованию высокого потока СГС может быть использована абсорбция углекислого газа из отработанной смеси, которая затем вновь поступает к больному. Подобная дыхательная система, известная под названием «закрытая», была впервые предложена Брайаном Свордом в 1926 году. Подобное усовершенствование позволило значительно уменьшить поток СГС и существенно повысить рентабельность анестезии.

Двуокись углерода извлекается из выдыхаемого газа после прохождения через натронную известь, которая представляет собой смесь, состоящую из гидроксида кальция (94%), гидроксида натрия (5%) и гидроксида калия (1%), которые реагируют с СО2 с образованием карбоната кальция:

CO2 + H2O = H+ + HCO3–,

Ca(OH)2 + H+ + HCO3– = CaCO3 + 2H2O.

Натронная известь также содержит немного кремнезема (кварцевый песок), который предотвращает размельчение гранул в порошок, а также химический краситель, который меняет цвет в зависимости от значения pH. Чем больше углекислого газа поглощено, тем ниже pH сорбента, при этом цвет красителя меняется с розового на желтый или белый. Когда 75% натронной извести изменит цвет, ее нужно заменить. Емкость с натронной известью должна удерживаться на наркозном аппарате вертикально для предотвращения неравномерного прохождения газов только через часть (слой) сорбента.

Свежая натронная известь содержит 35% воды, которая необходима для реакции между углекислым газом и натронной известью. В процессе химической реакции вырабатывается тепло, при этом температура сорбента может подниматься до 40 °С. Таким образом, дополнительным преимуществом использования закрытого контура является согревание и увлажнение дыхательной смеси. Имеется модификация натронной извести, где вместо гидроксида натрия содержится 5% гидроксида бария (Baralyme).

Устройство закрытых контуров

Закрытый контур (рисунок 7) состоит из двух одноходовых клапанов (один на инспираторной части контура и один — на экспираторной), дыхательного мешка, входа СГС, абсорбера и экспираторного перепускного клапана. Несмотря на некоторые различия

Рисунок 7. Схематическое изображение ключевых узлов закрытого дыхательного контура

в расположении компонентов, все системы этого типа функционируют схожим образом.

Размещение испарителя

Испаритель можно разместить либо вне контура на наркозном аппарате в его традиционном положении, либо изредка внутри контура. Обычные испарители с высоким внутренним сопротивлением (испарители нагнетания) нельзя помещать внутри контура, поэтому используют специальные, с низким внутренним сопротивлением, испарители типа Goldman. В связи с риском передозировки анестетика в контуре не рекомендуется использовать миниатюрные проточные испарители типа OMV (Оксфорд).

Поскольку газы в контуре рециркулируют, а испаритель находится в контуре, то газ, уже содержащий ингаляционный анестетик, будет вновь проходить через испаритель, в результате чего концентрация анестетика в газовой смеси будет выше, чем установлено на испарителе. Это особенно опасно при принудительной вентиляции, когда может быть достигнута опасная концентрация анестетика. Испарители можно помещать в контур только при условии, что доступен монитор вдыхаемой концентрации анестетика. Безопаснее использовать традиционные испарители нагнетания вне контура. При таком условии концентрация анестетика не превысит установленную на шкале испарителя.

Практическое использование закрытых систем — сниже-

ние подачи свежей газовой смеси

Первые 5–10 минут ингаляционной анестезии с использованием кислородно-воздушной смеси огромное количество анестетика (а также закиси азота при ее использовании) будет потребляться больным, а азот, содержащийся в легких и растворенный в тканях, будет вымываться наружу. Если низкий поток используется сразу после начала анестезии, то азот не вымоется из закрытого контура, что повлечет за собой снижение концентрации анестетика. Можно избежать этого при создании газотока 6 л/мин в течение первых 5–10 минут анестезии перед переходом на низкий поток. Помимо общего объема дыхательной системы (трубки и банка

Единицы системы SI

Зоя Браун

Международная система единиц (SI) была окончательно определена в 1971 году на Генеральной конференции мер и весов (CGPM, фр. Conférence Générale des Poids et Mesures) и основывается на метрической системе измерений. Она включает семь основных величин, которые независимы друг от друга:

Физика и оборудование 5

* Величина, обратно пропорциональная плотности (d). — Прим. редактора.

Существует 20 префиксов (десятичных приставок) SI, которые используются с единицами SI.

Содержание

Международная система единиц была окончательно определена на Генеральной конференции мер и весов (CGPM, фр. Conférence Générale des Poids et Mesures) в 1971 году и основывается на метрической системе измерений. Она включает семь основных величин, которые взаимно независимы. Прочие величины являются производными и могут быть определены при помощи уравнений на основе основных величин.

Физика и оборудование 6

Содержание

Увлажнение является важным аспектом респираторной тера-

пии в анестезиологии и интенсивной терапии. Каждому анестезиологу следует понимать принципы увлажнения, поскольку дыхание не­ увлажненными газами может иметь серьезные последствия. В статье описаны физические основы влажности и методики увлажнения газов.

Sampath Shenoy

Specialist Registrar in Anaesthetics,

Great Ormond Street Hospital for Children London WC1N 3JH, UK

Увлажнение дыхательной смеси

Сампат Шеной

E-mail: sampathshenoy99@yahoo.com

Рисунок 1. Фильтры-тепловлагообменники

также выделяется при последующем вдохе. Некоторые фильтры обладают способностью отфильтровывать бактерии (и/или вирусы) с эффективностью более чем 99,9977.4 Фильтрация обеспечивается наличием следу­ ющих механизмов:

Непосредственная задержка

Если размеры частиц превышают 1 мкм (микрометр), они физически не могут пройти через поры материала фильтра.5

Инерционное столкновение

Частицы меньшего размера (менее 0,5 мкм) задерживаются фильтрующей средой за счет электростатических сил Ван-дер-Ваальса.5

Диффузионная задержка

Частицы менее чем 0,5 мкм движутся свободно и беспорядочно (броуновское движение), не следуют линии потока воздуха и могут оседать на фильтре.5

Электростатическая задержка

Заряженные частицы притягиваются противоположно заряженными волокнами.5

Главные преимущества ТВО фильтров:

•легко использовать в дыхательном контуре;

•однократность использования, малая стоимость;

•обеспечивают относительную влажность 60–70%;

•обеспечивают повышение температуры вдыхаемого

воздуха до 28–34 °С;

•может использоваться как микробный фильтр.

Главные недостатки ТВО фильтров:

•необходимость заменять ТВО каждые 24 часа (мак- симальный срок использования);

•фильтр может забиться биологическим секретом;

•сопротивление потоку газа может достигать 2 см

Н2О;

•увеличиваютвесконтура,чтоможетиметьзначение

у новорожденных и детей;

•увеличивают мертвое пространство дыхательного

контура.

Водяной увлажнитель

В простом неподогреваемом водяном увлажнителе газ пропускается через воду, насыщаясь водяными парами. Этот тип увлажнителя менее эффективен из-

Рисунок 2. Увлажнитель с горячей водяной баней

за большого размера пузырьков и снижения влажности вследствие потери тепла при испарении. Выход пара может быть увеличен при согревании воды электронагревателем (подогреваемый водяной увлажнитель — водяная баня), но тогда в приборе должен быть термостат для поддержания рабочей температуры около 40 °С (рисунок 2). Практически полного насыщения газа можно достичь при 37 °С. Между увлажнителем и пациентом необходимо поместить водяную ловушку так, чтобы она была установлена ниже уровня дыхательных путей. В обычном подогреваемом водном увлажнителе газ проходит над поверхностью воды, насыщаясь водяным паром. В каскадном увлажнителе газ пузырится через перфорации на дне водного резервуара. Выход пара зависит от температуры воды, тока газа и площади контактной поверхности.3

Можно выделить следующие проблемы, связанные с использованием подогреваемого водного увлажнителя:

•Попадание воды в дыхательный контур и даже в

трахеобронхиальное дерево. Водяная ловушка позволяет частично решить эту проблему.

•Ожог дыхательных путей вследствие поломки тер- мостата и перегрева.

•Возможность колонизации воды вредоносными бак- териями. Эту проблему можно уменьшить нагреванием воды до 60 °С.

Рисунок 3. Струйный небулайзер