Комплаенс (compliance) - это показатель растяжимости, податливости легких - характеризует степень изменения объема при изменении эластического давления на определенную величину. Эта эластичность при введении единицы объема - в перерыве тока воздуха - может быть выражена давлением в плевральной полости = AV/AP = мл/см водяного столба. Из понятия комплаенса вытекает, что он является респираторно-механический фактором, измеряемым в паузу тока воздуха, т. е. его определение проводится различными объемами дыхания в конце вдоха и выдоха, и в таких условиях можно говорить о величине т. н. статического комплаенса. На практике это, однако, главным образом у детей, или не может или только с трудом может быть осуществлено, поэтому мы проводим исследования во время спокойного дыхания, и тогда мы говорим о т. н. динамическом комплаенсе. Естественно, и в таких случаях эти данные мы измеряем на кривых во время моментальных перерывов тока воздуха, т. е. при переходе вдоха и выдоха (V = 0). Величина комплаенса в детском возрасте растет параллельно с развитием ребенка, растет эластичность легких, и в этом отношении наиболее тесная связь может быть выявлена с длиной тела.
При бронхиальной астме комплаенс в свободном от приступа состоянии обычно находится вблизи нормальной нижней границы. Следует, однако, отметить, что эта уменьшенная цифра динамического комплаенса отражает не только меньшую эластичность, на нее влияют и другие факторы, как расстройство распределения вдыхаемого воздуха и асинхронность дыхания.
Сопротивление (resistance): составное понятие дыхательной механики; полное респираторное сопротивление, которое, по сути дела, включает в себя сопротивление дыхательных путей, вызванное их просветом (RAW) торакальное сопротивление (RT), а также сопротивление легких и тканей (RLT).
При бронхиальной астме увеличивается полное легочное (транспульмональное) сопротивление (Rp), главным образом в результате повышения сопротивления в дыхательных путях (Raw). Первое может быть определено при помощи техники определения давления в пищеводе, второе - плетизмографией тела. Повышение транспульмонального сопротивления может быть значительным; при спонтанном или провоцированном астматическом приступе наблюдается даже повышение нормальных величин на несколько сот процентов.
И нормальная величина сопротивления находится в теснейшей корреляции с длиной тела, у детей с возрастом уменьшается, в пожилом возрасте опять увеличивается.
Вентиляция и перфузия
Давно известный закон физиологии дыхания гласит, что только часть общей вентиляции, т. н. альвеолярная вентиляция участвует в газовом обмене. Из разницы этих двух величин получается вентиляция мертвого пространства, под которым подразумевается, в первую очередь, вентиляция анатомических объемов дыхательных путей, не участвующих в газообмене. Однако в модель легких как гомогенного органа газообмена все труднее было встраивать те данные, которые указывали на различные расстройства содержания газов в крови и газообмена, по сути дела, при неизменных условиях диффузии.В настоящее время уже хорошо известно то обстоятельство, что распределение воздуха в легких и при нормальных условиях не вполне равномерно. Подобное неравенство может быть выявлено также и при легочной перфузии. Для беспрепятственного течения газообмена недостаточна приблизительная равномерность альвеолярной вентиляции и перфузии, а основной его предпосылкой является соответствующее соотношение этих двух факторов.
И при нормальных условиях соотношение этих факторов в легких неравномерно. В области верхушек легких вентиляция - сравнительно большая величина: величина коэффициента больше единицы, в то время как ближе к основаниям легких из-за гидростатических факторов на передний план выступает сравнительная величина перфузии (величина коэффициента значительно меньше единицы). В патологических условиях соотношение может быть патологическим, а по отношению к легким в целом и в пределах этого имеются еще более выраженные региональные сдвиги.
На основании совместного исследования вентиляции и перфузии можно говорить в основном о двух патологических отклонениях, протекающих в противоположных направлениях: а) преобладание вентиляции по сравнению с кровообращением, т. е. увеличение альвеолярного мертвого пространства, а также преобладание перфузии в сравнительно плохо вентилируемых альвеолах, с другой стороны, б)здесь действует шунт, повышается венозное смешивание. Эти области обычно называют slow space.
Для возникновения неравномерной вентиляции при бронхиальной астме имеются многие причины. Повышение сопротивления дыхательных путей обычно не является одинаковым; отек слизистой оболочки, и главным образом слизистые пробки, в причудливом распределении закрывающие отдельные дыхательные пути, приводят к неравенству не только распределения воздуха, но и перфузионного соотношения.
Помимо обструктивных факторов неравномерности вентиляции способствует понижение комплаенса, который также не является равномерным.
Значительная часть состояний, сопряженных с артериальной гипоксемией, в которых диффузия не понижена в существенной мере, вызвана расстройством распределения вентиляции и перфузии. Астматические расстройства дыхания входят в эту группу.
Газообмен в легких
Диффузионная емкость легких . Диффузионная емкость определяет способность прохождения газа из альвеол в эритроциты в легочных капиллярах. На цифровые величины диффузионной емкости влияют методические условия. Наиболее распространенная методика определения диффузионной емкости по СО определяет количество СО как единицу перепада давления между альвеолами и эритроцитами (мл/мин/мм рт. ст.). В диффузионной емкости существуют большие индивидуальные различия (10-30%). Погрешность воспроизводимости метода составляет около +8%.При бронхиальной астме Пекора в 1966 г. нашел у детей нормальные величины даже при т. н. упорной астме. При пересчете этих данных на мембранный компонент в этой группе тяжелой астмы были обнаружены более значительные отклонения, но при астме средней тяжести и эта величина была нормальной. Повышение объясняют увеличением мембранной поверхности за счет повышения TLC.
Роль диффузионной емкости при астматическом расстройстве дыхания, таким образом, менее важна. Гипоксия, наблюдающаяся при тяжелых состояниях, также обусловлена в основном неравномерным распределением воздуха и неравенством вентиляции и перфузии.
Газы крови и кислотно-щелочное равновесие
Эффективность внешнего дыхания - вентиляции - отражается в газовом обмене, в котором, однако, помимо вентиляции важную роль играет и легочная перфузия. В более широком смысле содержание газов в крови связано и с состоянием кислотно-щелочного равновесия всего организма и, следовательно, с обменом веществ.Известно, что многочисленные параметры вентиляции (альвеолярная вентиляция, мертвое пространство, соотношение VD/VT, диффузионная емкость, определение RQ, легочное кровообращение, шунт справа налево) могут быть определены только на основании знания концентрации газов в крови.
При определении вентиляционного статуса центральное место занимает артериальная кровь, так как здесь суммируется слагающееся из многих факторов действие дыхания.
Газы крови при физиологических условиях находятся в постоянной концентрации со сравнительно небольшими колебаниями. Здесь, однако, наблюдается корреляция не с размерами тела, а в определенной степени с возрастом.
При лечении астматических расстройств дыхания на газы крови стали обращать внимание сравнительно недавно, они стали изучаться значительно позже, чем статические и динамические объемы.
Методика диагностики
Необходимо отметить, что эта статья может содержать лишь схематическое изложение методов, и из большого числа методик, разработанных для исследования дыхательной функции, мы остановимся только на тех, которые применяются в диагностике бронхиальной астмы. Что касается технических деталей, мы ссылаемся на соответствующие монографии.Непосредственное определение объемов . Спирометрия . Это наиболее давно применяемый метод определения объемов и емкостей. При помощи спирометров возможно непосредственное измерение объемов. В зависимости от их конструкции различаются т. н. влажные и сухие типы. Первыми могут быть т. н. колпачные спирометры (они имеют цилиндрическую или четырехугольную форму). Конструкторы сухих спирометров руководствовались целью исключить проблемы, возникающие при движении воды, а также бактериальную инфицированность и коррозию аппарата. Наиболее известным аппаратом сухого типа является спирометр Веджа. Подобное стремление привело к созданию спирометров системы "bag in bох", при котором в сосуде с твердыми стенками находится эластичный баллон, и при помощи клапана можно отдельно измерять вдыхаемый и выдыхаемый воздух. К группе сухих аппаратов относятся и газометры.
Из перечисленных аппаратов наиболее точными являются современные колпачные спирометры. Регистрация изменений объема осуществляется при помощи цилиндра, вращаемого с различной скоростью. При помощи потенциометра, включенного между колоколом, противовесом и шестереночной передачей, возможна также и электрическая регистрация.
Помимо статических объемов этими аппаратами может определяться и вентиляция.
Для проведения оцениваемых измерений требуется соответствующий навык. Это особенно важно при исследовании детей. При определении VC за основу берется наибольшая величина. Измерение максимальной респираторной емкости представляет нагрузку для пациента и в детском возрасте не применяется.
Косвенное определение объемов . Определение объема воздуха, не выдыхаемого даже при максимальном выдохе (RV), и емкости FRC возможно только непрямым путем. Это определение также проводится при помощи спирометрии техникой разведения газа.
Известны открытый и закрытый методы; для исследования детей более пригодным является последний. Определение при открытой системе проводится анализом азота, при более часто применяемой закрытой системе используется гелий.
FRC является важным параметром при бронхиальной астме, ведь он даже при бессимптомном состоянии может быть больше, чем в норме. Точность определения ограничивается при тяжелом расстройстве распределения, вследствие чего равновесие наступает лишь через длительное время (больше 7 минут). Кроме того, из принципа определения вытекает, что этим способом нельзя определить объем т. н. trapped air - воздуха, закрытого от распределения гелия. Измерение дает неточные результаты и в том случае, если во время определения дыхание не является равномерным. С другой стороны, весьма выгодной методической предпосылкой является то, что при измерении ребенку не приходится проводить утомляющего его упражнения. Повторение исследования является необходимым.
Страница
2 - 2 из 5
Давления:
Paw – давление в дыхательных путях Pbs - давление на поверхности тела Ppl - плевральное давление
Palvальвеолярное давление Pes - пищеводное давление Градиенты:
Ptr-трансреспиратонное давление Ptr = Paw – Pbs Ptt-трансторакальное давление Ptt = Palv – Pbs Pl-транспульмональное давление Pl = Palv – Ppl Pw-трансмуральное давление Pw = Ppl – Pbs
(Легко запомнить: если использована приставка «транс» – речь идёт о градиенте).
Главной движущей силой, позволяющей сделать вдох, является разность давлений на входе в дыхательные пути (Pawopressure airway opening) и давление в том месте, где дыхательные пути заканчиваются – то есть в альвеолах (Palv). Проблема в том, что в альвеолах технически сложно померить давление. Поэтому для оценки дыхательного усилия на спонтанном дыхании оценивают градиент между пищеводным давлением (Pes), при соблюдении условий измерения
А. Г Орячев |
||
И. САвИн |
||
оно равно плевральному(Ppl), и давлением на входе в дыхательные пути (Pawo).
При управлении аппаратом ИВЛ наиболее доступным и информативным является градиент между давлением в дыхательных путях (Paw) и давлением на поверхности тела (Pbspressure body surface). Этот градиент (Ptr) называется «трансреспиратораное давление», и вот как он создаётся:
1. При NPV Pawo соответствует атмосферному, то есть ноль, а Pbs становится отрицательным в результате работы аппарата.
Аппарат ИВЛ NPV типа «Kirassa»
2. При PPV Давление на поверхности тела (Pbs) равно нулю, то есть соответствует атмосферному, а Pawo выше атмосферного, то есть положительное.
Как видите, ни один из методов ИВЛ не соответствует полностью спонтанному дыханию, но если оценивать воздействие на венозный возврат и лимфоотток аппараты ИВЛ NPV типа «Kirassa» кажутся более физиологичными. Аппараты ИВЛNPV типа «Iron lung», создавая отрицательное давление над всей поверхностью тела, снижают венозный возврат и, соответственно, сердечный выброс.
Без Ньютона здесь не обойтись.
Исаак Ньютон
Давление (pressure) – это сила, с которой ткани лёгких и грудной клетки противодействуют вводимому объёму, или, иными словами, сила, с которой аппарат ИВЛ преодолевает сопротивление дыхательных путей, эластическую тягу лёгких и мышечно-связочных структур грудной клетки (по третьему за-
кону Ньютона это одно и то же поскольку «сила действия равна силе противодействия»).
Equation of Motion уравнение сил, или третий закон Ньютона для системы «аппарат ИВЛ – пациент»
В том случае, если аппарат ИВЛ осуществляет вдох синхронно с дыхательной попыткой пациента, давление, создаваемое аппаратом ИВЛ (Pvent), суммируется с мышечным усилием пациента (Pmus) (левая часть уравнения) для преодоления упругости легких и грудной клетки(elastance) и сопротивления(resistance) потоку воздуха в дыхательных путях (правая часть уравнения).
Pmus + Pvent = Pelastic + Presistive
(давление измеряют в миллибарах)
Pelastic= E x V
(произведение упругости на объём)
А. Г Орячев |
||
И. САвИн |
||
Респираторная механика - необходимый минимум | |
Presistive = R x V̇
(произведение сопротивления на поток)
соответственно
Pmus + Pvent = E x V + Rx V̇
Pmus(мбар)+ Pvent(мбар)= E (мбар/мл)x V(мл)+ R (мбар/л/мин)x
V ̇ л/мин)(
Заодно вспомним, размерность E - elastance (упругость) показывает на сколько миллибар возрастает давление в резервуаре на вводимую единицу объёма (мбар/мл) ;R - resistance сопротивление потоку воздуха проходящему через дыхательные пути(мбар/л/мин) .
Ну и для чего нам пригодится это Equation of Motion (уравнение сил)?
Понимание уравнения сил позволяет нам делать три вещи: Во-первых, любой аппарат ИВЛPPV может управлять одно-
моментно только одним из изменяемых параметров входящих в это уравнение. Эти изменяемые параметры – давление объём и поток. Поэтому существуют три способа управления вдохом: pressure control, volume control, илиflow control. Реализация варианта вдоха зависит от конструкции аппарата ИВЛ и выбранного режима ИВЛ.
Во-вторых, на основе уравнения сил созданы интеллектуальные программы, благодаря которым аппарат рассчитывает показатели респираторной механики (например.:compliance (растяжимость), resistance (сопротивление) иtime constant (постоянная времени«τ» ).
В-третьих, без понимания уравнения сил не понять такие режимы вентиляции как“proportional assist”, “automatic tube compensation”, и“adaptive support”.
Главные расчетные параметры респираторной механики resistance, elastance, compliance
1. Сопротивление дыхательных путей (airway resistance)
Сокращенное обозначение – Raw . Размерность – смН2 О/Л/сек или мбар/мл/сек
Норма для здорового человека – 0,6-2,4 смН2 О/Л/сек.
Физический смысл данного показателя говорит, каким должен быть градиент давлений (нагнетающее давление) в данной системе, чтобы обеспечить поток 1 литр в секунду. Современному аппарату ИВЛ несложно рассчитать резистанс (airway resistance), у него есть датчики давления и потока – разделил давление на поток, и готов результат.
Для расчета рези тансс аппарат ИВЛ делит разность (градиент) максимального давления вдоха (PIP) и давления плато вдоха (Pplateau) на поток (V̇ .)
Raw = (PIP–Pplateau)/V̇
– Что и чему сопротивляется?
Респираторная механика рассматривает сопротивление дыхательных путей воздушному потоку. Сопротивление (airway resistance) зависит от длины, диаметра и проходимости дыхательных путей, эндотрахеальной трубки и дыхательного контура аппарата ИВЛ. Сопротивление потоку возрастает, в частности, если происходит накопление и задержка мокроты в дыхательных путях, на стенках эндотрахеальной трубки, скопление конденсата в шлангах дыхательного контура или деформация (перегиб) любой из трубок. Сопротивление дыхательных путей растёт при всех хронических и острых обструктивных заболеваниях лёгких, приводящих к уменьшению диаметра воздухоносных путей. В соответствии с законом ГагенаПуазеля при уменьшении диаметра трубки вдвое для обеспечения того же потока градиент давлений, создающий этот поток (нагнетающее давление), должен быть увеличен в 16 раз.
Важно иметь в виду, что сопротивление всей системы определяется зоной максимального сопротивления (самым узким местом). Устра-
А. Г Орячев |
||
И. САвИн |
||
Респираторная механика - необходимый минимум |
нение этого препятствия (например, удаление инородного тела из дыхательных путей, устранение стеноза трахеи или интубация при остром отёке гортани) позволяет нормализовать условия вентиляции легких. Термин резистанс широко используется российскими реаниматологами как существительное мужского рода. Смысл термина соответствует мировым стандартам.
Важно помнить, что:
1. Аппарат ИВЛ может измерить резистанс только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента.
2. Когда мы говорим о резистанс (Raw или сопротивлении дыхательных путей) мы анализируем обструктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием проходимости дыхательных путей.
3. Чем больше поток, тем выше рези тансс .
2. Упругость (elastance) и податливость (compliance)
Прежде всего, следует знать, это строго противоположные по-
нятия и elastance =1 / сompliance. Смысл понятия «упругость»
подразумевает способность физического тела при деформации сохранять прилагаемое усилие, а при восстановлении формы – возвращать это усилие. Наиболее наглядно это свойство проявляется у стальных пружин или резиновых изделий. Специалисты по ИВЛ при настройке и тестировании аппаратов в качестве модели легких используют резиновый мешок. Упругость дыхательной системы обозначается символом E. Размерность упругостимбар/мл, это означает: на сколько миллибар следует поднять давление в системе, чтобы объём увеличился на 1 мл. Данный термин широко используется в работах по физиологии дыхания, а специалисты по ИВЛ пользуются понятием обратным «упругости» – это «растяжимость»(compliance) (иногда говорят «податливость»).
– Почему? – Самое простое объяснение:
– На мониторах аппаратов ИВЛ выводится compliance , вот мы им и пользуемся.
Термин комплайнс (compliance) используется как существи-
тельное мужского рода российскими реаниматологами так же часто, как и резистанс (всегда когда монитор аппарата ИВЛ показывает эти параметры).
Размерность комплайнса –мл/мбар показывает, на сколько миллилитров увеличивается объём при повышении давления на 1 миллибар.
В реальной клинической ситуации у пациента на ИВЛ измеряют комплайнс респираторной системы – то есть легких и грудной клетки вместе. Для обозначениякомплайнс используют символы:Crs (compliance respiratory system) –комплайнс дыхательной системы иCst (compliance static) –комплайнс статический, это синонимы. Для того, чтобы рассчитать статическийкомплайнс, аппарат ИВЛ делит дыхательный объём на давление в момент инспираторной паузы (нет потока – нетрези танс)с.
Cst = VT /(Pplateau –PEEP)
Норма Cst (комплайнсастатического) – 60-100мл/мбар
Приводимая ниже схема показывает, как на основе двухкомпонентной модели рассчитывается сопротивление потоку (Raw), статиче-
А. Г Орячев |
||
И. САвИн |
||
Респираторная механика - необходимый минимум |
ский комплайнс (Cst) и упругость(elastance) дыхательной системы.
Важно иметь в виду, что измерения выполняются у релаксированного пациента в условиях ИВЛ, управляемой по объёму с переключением на выдох по времени. Это значит, что после того, как объём доставлен, на высоте вдоха клапаны вдоха и выдоха закрыты. В этот момент измеряется давление плато.
Важно помнить, что:
1. Аппарат ИВЛ может измерить Cst (комплайнс статический) только в условиях принудительной вентиляции у релаксированного пациента во время инспираторной паузы.
2.Когда мы говорим о статическом комплайнсе (Cst, Crs или растяжимости респираторной системы), мы анализируем рестриктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием легочной паренхимы.
Философское резюме можно выразить двусмысленным утверждением:
Поток создаёт давление
Обе трактовки соответствуют действительности, то есть: вопервых, поток создаётся градиентом давлений, а во-вторых, когда поток наталкивается на препятствие (сопротивление дыхательных путей), давление увеличивается. Кажущаяся речевая небрежность, когда вместо «градиент давлений» мы говорим «давление», рождается из клинической реальности: все датчики давления расположены со стороны дыхательного контура аппарата ИВЛ. Для того, чтобы измерить давление в трахее и рассчитать градиент, необходимо остановить поток и дождаться выравнивания давления с обоих концов эндотрахеальной трубки. Поэтому в практике обычно мы пользуемся показателями давления в дыхательном контуре аппарата ИВЛ.
По эту сторону эндотрахеальной трубки для обеспечения вдоха объёмом Х мл за времяY сек мы можем повышать давление вдоха (и соответственно градиент) на сколько у нас хватит здравого смысла и клинического опыта, поскольку возможности аппарата
ИВЛ огромны.
По ту сторону эндотрахеальной трубки у нас находится пациент, и у него для обеспечения выдоха объёмом Х мл за времяY сек есть только сила упругости легких и грудной клетки и сила его дыхательной мускулатуры (если он не релаксирован). Возможности пациента создавать поток выдоха ограничены. Как мы уже предупреждали, «поток – это скорость изменения объёма», поэтому для обеспечения эффективного выдоханужно предоставить пациенту время .
Постоянная времени (τ)
Так в отечественных руководствах по физиологии дыхания называется Time constant. Это произведениекомплайнс нарези тансс.
вот такая формула. Размерность постоянной времени, естественно секунды. Действительно, ведь мы умножаем мл/мбар намбар/мл/сек. Постоянная времени отражает одновременно эластические свойства дыхательной системы и сопротивление дыхательных путей. У разных людейτ разная. Понять физический смысл данной константы легче, начав с выдоха. Представим себе, завершён вдох, – начат выдох. Под действием эластических сил дыхательной системы воздух выталкивается из лёгких, преодолевая сопротивление дыхательных путей.
Сколько времени займёт пассивный выдох?
– Постоянную времени умножить на пять (τ х 5 ). Так устроены легкие человека. Если аппарат ИВЛ обеспечивает вдох, создавая постоянное давление в дыхательных путях, то у релаксированного пациента максимальный для данного давления дыхательный объём будет доставлен за то же время (τ х 5 ).
А. Г Орячев |
||
И. САвИн |
||
Респираторная механика - необходимый минимум | |
Данный график показывает зависимость процентной величины дыхательного объёма от времени при постоянном давлении вдоха или пассивном выдохе.
При выдохе по истечении времени τ пациент успевает выдохнуть 63% дыхательного объёма, за время 2τ – 87%, а за время 3τ – 95% дыхательного объёма. При вдохе с постоянным давлением аналогичная картина.
Практическое значение постоянной времени:
Если время, предоставляемое пациенту для выдоха <5τ , то после каждого вдоха часть дыхательного объёма будет задерживаться в легких пациента.
Максимальный дыхательный объём при вдохе с постоянным давлением поступит за время 5τ.
При математическом анализе графика кривой объёма выдоха расчет
www. nsicu. ru | ||
Повышенный интерес к мониторингу
параметров механики дыхания в последнее время связан с появлением многофункциональных («интеллектуальных») респираторов и обусловлен несколькими причинами.
Во-первых
, эти респираторы позволяют регистрировать и отражать в виде графиков ряд важных, недоступных для большинства прежних респираторов, биомеханических параметров, таких как скорость газового потока, эластическое сопротивление дыхательных путей (торако-пульмональный комплайнс) и других.
Во-вторых , эти вентиляторы позволяют реализовать и представить в виде графиков различные варианты потока газовой смеси, влияющие на величины давления в дыхательных путях и отражающиеся на состоянии ряда вентиляционных параметров.
В-третьих , эти респираторы позволяют реализовать различные режимы респираторной поддержки, от традиционной механической вентиляции (CMV) до целого ряда режимов вспомогательной вентиляции, таких как синхронизированная вентиляция (SIMV), вентиляция поддержкой давлением (PCV), спонтанное дыхание с постоянным положительным давлением (СРАР, BIPAP) и др. Эти режимы направлены на оптимизацию механики дыхания пациента, в частности, на максимально экономный расход энергии дыхательных мышц (работу дыхания), ибо повышенной работе дыхательных мышц неизменно сопутствует повышенный расход кислорода, запасы которого в организме крайне ограничены.
У здорового человека с нормальной биомеханикой для поддержания спокойного дыхания затраты потребляемой энергии составляют всего 2 % от всех затрат энергии для поддержания жизнедеятельности организма. При повышенной функциональной нагрузке органов дыхания (мышечная работа, возрастание метаболических процессов), а также при патологии легких (обструктивные заболевания, паренхиматозные поражения) механика дыхания претерпевает существенные изменения, что приводит к значительному возрастанию работы дыхания и увеличению потребления кислорода. Существует даже специальный термин, характеризующий этот процесс, - «кислородная стоимость или цена дыхания».
В процессе дыхательного цикла основные затраты работы дыхания направлены на преодоление механического сопротивления движению газовой смеси по . Известны девять видов механического сопротивления, которые должна преодолевать работа дыхания.
Аэродинамическое сопротивление обусловлено наличием силы трения между молекулами газовой смеси и поверхностью дыхательных путей. Аэродинамическое сопротивление увеличивается при обструктивных поражениях дыхательной системы (отек слизистой бронхов, бронхоспазм, хронические воспалительные заболевания легких и др.). Частным случаем аэродинамического сопротивления является сопротивление, не связанное непосредственно с системой органов дыхания (приложенное извне), например, сопротивление интубационной трубки или трахеотомической канюли.
Эластическое сопротивление связано с наличием эластического каркаса грудной клетки и легких, на преодоление которого необходимо затратить работу во время вдоха. Оно увеличивается при повышении жесткости дыхательной системы, например, при отеке легких, паренхиматозных поражениях (пневмония, респираторный дистресс синдром и др.). В понятии «эластическое сопротивление» объединяется еще целый ряд различных видов сопротивлений, имеющих существенно меньшее практическое значение. Это вязкостно-эластическое, пластическо-эластическое сопротивление, сопротивление, обусловленное инерционностью, гравитацией, сжатием газов при обструкции дыхательных путей, сопротивление, обусловленное деформацией дыхательных путей.
Таким образом, в практической работе
из параметров, характеризующих механику дыхания, помимо традиционных параметров, таких как:
дыхательный (VT) и минутный (VE) объемы вентиляции;
давление в дыхательных путях (Р);
частота дыхания (RR);
продолжительность фаз дыхательного цикла (1:Е). Целесообразно мониторировать дополнительно еще:
скорость газового потока (у);
аэродинамическое сопротивление дыхательных путей - резистанс (R);
растяжимость системы легкое-грудная клетка - комплайнс (С).
Данилов А.Ф.
Ветеринарный центр “Зоовет»
Дыхание — совокупность процессов, обеспечивающих потребление кислорода и выделение двуокиси углерода в атмосферу. В основе дыхательной функции лежат тканевые окислительно-восстановительные процессы, обеспечивающие обмен энергии в организме.
Типы дыхания. У животных различают три типа дыхания: реберный (грудной) — характеризуется при вдохе преобладающим сокращением наружных межреберных мышц; диафрагмальный (брюшной) — когда расширение грудной клетки происходит преимущественно за счет сокращения диафрагмы; реберно-брюшной — когда вдох обеспечивается в равной степени межреберными мышцами, диафрагмой и брюшными мышцами. Последний тип дыхания свойственен сельскохозяйственным животным. Изменение типа дыхания, может свидетельствовать о заболевании органов грудной или брюшной полости. Например, при заболевании органов брюшной полости преобладает реберный тип дыхания, так как животное оберегает больные органы.
Регуляция внешнего дыхания
В соответствии с метаболическими потребностями дыхательная система обеспечивает газообмен О2 и СО2 между окружающей средой и организмом. Эту жизненно важную функцию регулирует сеть многочисленных взаимосвязанных нейронов ЦНС, объединяемых в комплексное понятие «дыхательный центр». При воздействии на его структуры нервных и гуморальных стимулов происходит приспособление функции дыхания к меняющимся условиям внешней среды. Структуры, необходимые для возникновения дыхательного ритма, находятся в продолговатом мозге.
Респираторная система животных подразделяется на два больших отдела: Верхние дыхательные пути (нос, пазухи, ротовая полость, гортань).- В них происходит увлажнение, и согревание атмосферного воздуха.
Нижние дыхательные пути, которые в свою очередь подразделяются на две зоны: Проводящую(трахею, бронхи, бронхиолы)- «мёртвое пространство»
Дыхательную (дыхательные бронхиолы, альвеолярные ходы, альвеолярные мешочки, альвеолы)
Лёгочные объёмы
В физиологии дыхания различают несколько динамических лёгочных обьёмов, меняющихся в зависимости от функционального состояния системы внешнего дыхания. Выделяют следующие основные лёгочные объёмы (по русскоязычной и международной номенклатуре).
ДО — дыхательный объём (VT – Tidal Volume): это объём дыхательного газа во время спокойного вдоха и выдоха. У животных описано три способа определения ДО.
- 10-18 мл\кг (H. Schebitz)
- до 8 кг – вес в кг умножается на 20; массой тела от 8 до 14 кг – вес в кг умножается на 15; массой тела от 14 до 25 кг – вес в кг умножается на 12; массой тела свыше 25 кг – вес в кг умножается на 10. (О.Б. Павлов, О.Т. Прасмыцкий)
- V T = 7.69 kg 1.04 , или 8 мл\кг для больших животных, 10 мл\кгдля мелких животных. (Jeff Ko, DVM, MS, DACVA)
МОД — объем воздуха, проходящий через легкие за 1 минуту.
МОД = ДО * ЧДД Примерно равен 150 мл\кг\мин (H. Schebitz)
РОВд – резервный объём вдоха (IRV – Inspiratory Reserve Volume): дополнительный объём, который животное может вдохнуть по окончании спокойного вдоха. Составляет примерно 100-150 % от ДО.
РОВыд – резервный объём выдоха (EVR – Expiratory Reserve Volume): дополнительный объём который животное может выдохнуть после окончания спокойного выдоха. Составляет примерно 100 – 120 % от ДО.
Евд — емкость вдоха (IC – Inspiratory Capacity): объём максимального вдоха после спокойного выдоха. Равен ДО + РОВд (VT + IRV)
ЖЕЛ – жизненная ёмкость лёгких (VC – Vital Capacity) Один из важнейших показателей функции внешней вентиляции; представляет собой объём максимального выдоха (вдоха), после максимального вдоха (выдоха): ЖЕЛ = ДО + РОВыд + РОВд (VC = VT + EVR + IRV)
Снижение этого показателя более чем на 1\3 от нормы говорит о серьёзной функциональной недостаточности системы внешнего дыхания (снижения податливости лёгких, прогрессирование обструктивной патологии,нарушение нейромышечного управления дыханиемс и т.д.).
ОО – остаточный объём (RV – Residual Volume): объём, остающийся в лёгких после максимального выдоха.
ФОЕ – функциональная остаточная ёмкость (FRC – Functional Residual volume): представляет собой объём газа, который остаётся в лёгких после спокойного выдоха.
ФОЕ = РОВыд + ОО (FRC = ERV + RV) Состовляет примерно 300-400 % от ДО.
Косвенно ФОЕ коррелирует с площадью газообмена. ФОЕ уменьшается при: ожирении, снижении тонуса диафрагмы, беременности, рестриктивной патологии лёгких и т.д.
ОЕЛ – общая ёмкость лёгких (TLC – Total Lung Capacity): объём лёгких во время максимального вдоха.
Растяжимость лёгочной ткани (податливость(compliance)) – это мера упругости лёгочной ткани т.е. её податливость. Истинную эластическую податливость лёгких отражает так называемый статический комплайнс (Cst) в норме она равна 50 мл\см.вод.ст., и вычисляется по формуле Cst.=Vt\Pplat-PEEP
Сопротивление дыхательных путей (resistance) – сопротивление контура и трахиобронхиального дерева на вдохе. Верхняя граница инспираторного сопротивления – 5 см вод.ст./л∙сек рассчитывается по формулеR= 8 η l\ 3,14r 2 где: η-это вязкость газа, l — длинна трубки(бронхов), r – радиус трубки (бронха) или R I = P D – P platoInsp /Flow, где R I – инспираторное сопротивление, Flow – поток (обычно пиковый поток респиратора), P D — пиковое давление в дыхательных путях, P platoInsp — давление на плато вдоха (в условиях окончания вдоха и остановки потока). Увеличение инспираторного сопротивления свидетельствует об ухудшении проходимости трахео-бронхиального дерева из-за бронхоспазма, отека, скопления мокроты.
Дыхательная недостаточность (ее виды и терминальные состояния при которых она возникает).
— это неспособность легких превратить притекающую к ним венозную кровь в артериальную.
(Зильбер, 1978)
— тяжелое нарушение обмена дыхательных газов.
(M.A.Grippiz, 2001)
Основные механизмы развития недостаточности дыхания заключаются в нарушении процессов вентиляции, перфузии, диффузии, а также их количественного соотношения
Острую дыхательную недостаточность подразделяют по патогенезу на : вентиляционную и паренхиматозную [Ю. Н. Шанин, А. Л. Костюченко, 1975]. К вентиляционной относят дыхательную недостаточность, развившуюся в результате поражения дыхательного центра любой этиологии, нарушении передачи импульсов в нервно-мышечном аппарате, повреждении грудной клетки, легких и т.п. Паренхиматозная форма может быть обусловлена развитием обструкции, рестрикции, констрикции дыхательных путей, нарушениями диффузии газов и кровотока в легких.
По этиологии выделяют 6 видов ОДН:
- Центрального генеза (ЧМТ, повышение ВЧД и отёк мозга любой этиологии, н\о головного мозга, интоксикации, медикаментозное воздействие на головной мозг и т.д.).
- Нарушение нейро – мышечной передачи (столбняк, миастении, кахексия, травмы спинного мозга, метаболические расстройства (гипокалий – магнийемия), введение миорелаксантов)).
- Нарушение целостности дыхательного аппарата (торако – диафрагмальная) (травмы грудной клетки, множественные переломы рёбер, разрыв диафрагмы, высокое стояние диафрагмы(асцит, заворот желудка, ожирение), пневмо-гидро-гемоторакс, болевой синдром при торакальных операциях)).
- Бронхолегочная
- Обструктивная (ларинго-, бронхо-, бронхиолоспазм (астма), инородное тело в дыхательных путях, н\о дыхательных путей, нарушение дренажной функции бронхов и т.д.).
- Рестриктивная (полисегментарная пневмония, ОРДС, синдром Мендельсона, отёк лёгких любой этиологии).
- Перфузионная (ТЭЛА, гиповолемия (кровопотеря, дегидратация))
- Смешанная
ИВЛ – основные понятия, режимы, особенности использования в клинических ситуациях (ЧМТ, отёк лёгких, травма грудной клетки, пневмоторакс, гемоторакс, шок, поражения спинного мозга, ОРДС, астматический статус, эпистатус, общая анестезия, реанимационные мероприятия.
Основные понятия
Триггер (trigger – запуск) – запуск аппаратного вдоха (инициируется аппаратом (задаётся врачём), пациентом, врачём (вручную)).
Условн. обозначения Ед.измерения
— Ppeak cm.H2O Пиковое давление вдоха
— Ppause cm.H2O Давление паузы вдоха
— Pmean cm.H2O Среднее давление в дыхательных путях
— PEEP cm.H2O Положительное давление конца выдоха (ПДКВ)
— PEEPtot. cm.H2O Общее ПДКВ
— VTi ml Объём вдоха (ДО)
— VTe ml Реальный выдыхаемый объём
— MVe(Ve) L\min Минутныйобъём дыхания (МОД)
— Vexp. L\min Пиковый экспираторный поток (Flow)
— Vinsp. L\min Пиковый инспираторный поток (Flow)
— Freq (f) b\min Частота Принудительного Дыхания
— I: E —- Отношение вдоха к выдоху
— Cs ml\cm H2O cтатическая податливость лёгких (комплайнс)
— Re cm.H2O \L\s сопротивление на выдохе (резистайнс)
— Ri cm.H2O \L\s сопротивление на вдохе (резистайнс)
— ETS ml\s; cm.H2O чувствительность экспираторного триггера
— О2 insp. % концентрация О2 в смеси на вдохе
— ETCO2 % концентрация СО2 конца выдоха
Эти показатели вы можете задавать при проведении МВЛ, либо мониторировать.
В принципе, если это позволяет ваш аппарат ИВЛ, вы можете задать следующие настройки: Ppeak, PEEP, VTi, MVe(Ve), Freq (f), I: E, Vinsp., О2 insp. Остальные параметры ваш аппарат ИВЛ может мониторировать (при условии, если в нём есть необходимые функции).
Показания к искусственной вентиляции лёгких:
- Отсутствие самостоятельного дыхания (апноэ).
- Остро развившиеся нарушения важных параметров дыхания (ритма, частоты и глубины):
-полипное (тахипноэ), когда цель дыхания сводится к обеспечению кислородом дыхательных мышц (высокая цена дыхания), если оно не связано с гипертермией, выраженной неустранённой гиповолемией (в последних случаях нужно попытаться устранить эти причины).
— некоторые (аритмичные) патологические и агональные типы дыхания - Клиническое проявление нарастающей гипоксии и/или гиперкапнии, если они не исчезают после проведения консервативной терапии — адекватного обезболивания, оксигенотерапии, ликвидации опасного для жизни уровня гиповолемии и грубых нарушениях метаболизма — и после проверки проходимости дыхательных путей!
- Нарушение защитных рефлексов гортани.
Первые три пункта являются абсолютными показаниями к проведению ИВЛ.
Механический вдох состоит:
- Начала вдоха (фаза запуска)
- Собственно вдох (фаза доставки дыхательного потока)
- Окончание вдоха (фаза переключения с вдоха на выдох)
Классификация основных режимов ИВЛ:
VCV- Volum Control Ventilation — Вентиляция с контролем по Объёму
PCV — Pressure Control Ventilation – Вентиляция с управляемым давлением
IMV – (Intermittent Mandatory Ventilation) – Перемежающаяся (периодическая) принудительная вентиляция
SIMV — (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation) – алгоритм синхронизированной перемежающейся обязательной вентиляции
CMV — (Control Mandatory Ventilation) – IPPV (Intermittent Positive Pressure Ventilation) — режим контролируемой обязательной вентиляции
Assist Control — SIPPV (Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation) – алгоритм контролируемой поддержки
PSV — (Pressure Support Ventilation) – режим вентиляции с поддержкой давлением (аналог Pressure Support)
VAPS — (Volume Assured Pressure Support) — режим гарантированного объема при поддержке давлением
CPAP (Continuous Positive Airway Pressure) – режим постоянного положительного давления в дыхательных путях
BIPAP — (Biphasic Positive Airway Pressure) – режим двухфазного положительного давления в дыхательных путях
HFV – (High Frequency Ventilation) – Высокочастотная ИВЛ
Исскуственная вентиляция лёгких при некоторых клинических состояниях.
ИВЛ при кардиогенном отёке лёгких и Остром Респираторном Дистресс Синдроме
Задачи ИВЛ:
- Сохранение функциональной способности относительно «здоровых» непоражённых зон лёгких.
- Вовлечение в газообмен спавшихся, но ещё способных к расправлению участков лёгочной ткани
- Поддержание потенциально вентилируемых зон лёгких в «открытом» состоянии, предупреждение их экспираторного коллапса (концепция открытых лёгких).
- Мониторинг границы положительного влияния ИВЛ на сердечный выброс(СВ).
Параметры ИВЛ: Режим А\С; SIMV, FiO 2 -0,4-0,6, VT- 6-8мл\кг, Отношение I:E-1:2, P peak — не более 35 см.вод.ст.(с тенденцией к снижению), PEEP- 10-15 cм.вод.ст. (при повышение PEEP выше 15 см.вод.ст. контроль СВ!)
ИВЛ при Черепно Мозговой Травме (ЧМТ)
Задачи ИВЛ:
- Поддержание достаточного МОД при нарушении центрального контроля
- Поддержание нормо или умеренной гипервентиляции (SpO 2 не менее 92-95%)
- Поддержание умеренной гипокапнии PaCO 2 – 30-35 мм.рт.ст.
Параметры ИВЛ: режим А\С, FiO 2 -0,4-0,6, VT- 10-12 мл\кг, Отношение I:E – 1:2-2,5, P peak – не более 25-28 см.вод.ст., PEEP- не более 5 см.вод.ст. P mean -не более 10-12 cм.вод.ст.
ИВЛ при травме грудной клетки
Задачи ИВЛ:
- Поддержание внешней вентиляции и оксигенации
- Профилактика баротравмы как фактора провоцирующего пневмоторакс.
- Пневматическая стабилизация грудной клетки,ограничение её излишней подвижности.
Параметры ИВЛ: режим SIMV, FiO 2 -0,4-0,8,VT- не более 10 мл\кг, P peak – не более23-26 см.вод.ст., PEEP- не более 5 см.вод.ст.
ИВЛ при пневмотораксе
Задачи ИВЛ:
- Максимально увеличить время выдоха, чтобы обеспечить декомпрессию и выход задержанного газа (Tin до 0,25 — 0,30 сек.) при неизменной частоте.
- Максимально уменьшить РЕЕР до 1-2 см. для уменьшения сопротивления на выдохе.
- Максимально уменьшить пиковое инспираторное давление и, следовательно, ДО с целью предупреждения больших колебаний давления в дыхательных путях.
ИВЛ при воспалительных процессах или травме брюшной полости
Задачи ИВЛ:
- Преодоление повышенного давления в брюшной полости
- Разгрузка дыхательных мышц (в частности диафрагмы)
- «Раскрытие лёгких»
Параметры ИВЛ: режим SIMV, A\C, FiO 2 -0,4-0,8, P peak – 35-40 см.вод.ст., PEEP-10-15 см.вод.ст.
ИВЛ при обострении астмы
Задачи ИВЛ:
- Обеспечение адекватного выдоха
- Должны бытьприняты меры по диагностике и компенсации внутреннего PEEP
- Повышение давления вдоха для преодоления обструкции дыхательных путей.
Параметры ИВЛ: режим SIMV (с вентиляцией по объёму), FiO 2 -0,6-0,8, P peak – 40-45 см.вод.ст., P pause – до 30 см. вод. ст., PEEP – 0, VT- 12-15 мл\кг, отношение I:E – 1: 2,5-3,5
ИВЛ при гемморагическом, гиповолемическом, септическом шоке
Задачи ИВЛ:
- Применение ИВЛ при выраженной гипоксии, обеспечение адекватной вентиляции и SpO 2
- По возможности сохранение спонтанного дыхания и применение вспомогательных режимов ИВЛ.
- Контроль за отрицательным влиянием ИВЛ на гемодинамику и сердечный выброс.
Параметры ИВЛ: режим SIMV,CPAP,BIPAP, FiO 2 -0,6-0,8, P peak – 13-16 см.вод.ст., VT- 8-10 мл\кг, PEEP- 2-3 см.вод.ст., отношение I:E – 1:1-2.
Список использованной литературы:
- H. Schebitz «Оперативная хирургия собак и кошек»
- С.В Царенко «Практическийкурс ИВЛ»
- О.Е.Сатишур «Механическая вентиляция лёгких»
- П.А.Брыгин «Методы и режимы современной искусственной вентиляции лёгких» Nystrom, MD «Вентиляционная поддержка новорожденных»
- Е.В.Суслин «Искусственная и вспомогательная вентиляция лёгких».
- Б.Д. Зислин «(ВЧ ИВЛ): вчера, сегодня, завтра»
- Аверин А.П. «Особенности проведения традиционной искусственной вентиляции легких у новорожденных»
- Дж.Эдвард Морган-мл.,Мэгид С. Михаил. «Клиническая анестезиология».
- Вингфилд В.Е. «Секреты неотложной ветеринарной помощи: Кошки и собаки».
