Аппараты для ИВЛ, их классификация, принцип работы

Сложное устройство современных аппаратов ИВЛ затрудняет их классификацию. Тем не менее, аппараты ИВЛ чаще всего классифицируют на основании характеристик вдоха и способа переключения со вдоха на выдох.

По характеристике вдоха их подразделяют на:

· генераторы постоянного потока, обеспечивающие постоянный инспираторный поток газа независимо от давления в дыхательном контуре,

· генераторы непостоянного потока, когда инспираторный поток газа меняется с каждым дыхательным циклом, чаще всего имеет синусоидальную форму.

По типу переключения с вдоха на выдох аппараты ИВЛ делят на аппараты с переключением:

· по времени (переключаются с вдоха на выдох через определенный промежуток времени после начала вдоха), при этом дыхательный объем зависит от установленной продолжительности вдоха и объемной скорости инспираторного потока газа,

· по объему (переключаются на выдох после достижения заданного дыхательного объема), используются чаще всего при проведении ИВЛ у взрослых,

· по давлению (переключаются с вдоха на выдох, когда давление в дыхательных путях достигает заданного уровня),

· по потоку (снабжены датчиками давления и потока, при достижении инспираторного потока газа заданного уровня аппарат переключается на выдох).

Аппараты ИВЛ работают от пневматического или электрического привода, иногда в одной модели сочетаются оба привода. Поток дыхательной смеси поступает либо непосредственно от источника газа, находящегося под давлением, либо генерируется с помощью вращающегося или линейного поршня. Этот поток или поступает непосредственно к больному (одноконтурная система), или, что более распространено, периодически сжимает резервуарный мешок или мех, который является частью дыхательного контура больного (двухконтурная система).

Цикл работы любого аппарата ИВЛ можно подразделить на 4 фазы: вдох, переключение с вдоха на выдох, выдох, переключение с выдоха на вдох. Регулирование этих фаз определяет дыхательный объем, частоту дыхания, продолжительность вдоха, инспираторный поток газа и продолжительность выдоха.

 

КОМПОНЕНТЫ ОБЩЕЙ АНЕСТЕЗИИ

Современная концепция общей анестезии опирается главным образом на такие понятия, как адекватность и компонентность анестезии. Под адекватностью анестезии понимают не только соответствие ее уровня характеру, выраженности и длительности операционной травмы, но и учет требований к ней в соответствии с возрастом пациента, сопутствующей патологии, тяжестью исходного состояния, особенностями нейровегетативного статуса и т. д. При этом адекватность анестезии обеспечивается с помощью управления различными компонентами анестезиологического пособия.

Долгие годы наркоз был однокомпонентным. Становлением новой эры общей анестезии можно считать 1942 год, когда канадские ученые Гарольд Гриффит и Энид Джонсон (Griffith and Johnson) применили для мышечной релаксации во время наркоза очищенный препарат кураре – интокострин. Если до этого времени существовал мононаркоз, когда одним препаратом достигалось и торможение психического восприятия, и анальгезия, и мышечная релаксация, то теперь анестетик требовался только для торможения психического восприятия и анальгезии, а мышечная релаксация достигалась другим препаратом. Таким образом, отпадала нужда в углублении наркоза только ради удобства проведения операции в условиях расслабленной скелетной мускулатуры. Токсичность наркоза резко снизилась, уменьшился риск, связанный с ним. Так возник второй компонент общей анестезии - миорелаксация.

Возникновение третьего компонента связано с именами Лабори и Гюгерара (Laborit, Huguenar, 1951) и Де Кастро и Манделира (de Castro, Mundeleer, 1959). Благодаря разработкам этих ученых стала применяться нейролептанальгезия для обеспечения адекватной нейровегетативной блокады и центральной аналгезии. Компоненты общей анестезии, их проявление и способы достижения представлены в табл. 9.3.

 

Таблица 9.3. Компоненты общей анестезии

 

Компонент	Проявление	Чем достигается
Торможение психического восприятия боли	Сон	Анестетики (ингаляционные и неингаляционные)
Гипорефлексия– блокада всех видов афферентной импульсации, в том числе и болевой, а также предупреждение и торможение вегетативного компонента боли и различных патологических рефлексов. Включает в себя центральную аналгезию и нейровегетативную блокаду
Центральная аналгезия	Блокада болевых афферентных импульсов	Анальгетики (фентанил, морфин)
Нейровегетативная блокада	Торможение вегетативных реакций	Нейролептики (дроперидол)
Мышечная релаксация	Выключение двигательной активности	Мышечные релаксанты (сукцинилхолин, рокурония бромид (Эсмерон♠), цис-атракурий (Нимбекс♠) и др.)
Управление гемодинамикой	Управляемая гемодинамика	Контроль ОЦК, инфузионно-трансфузионная терапия, управляемая гемодилюция.
Управление газообменом	Режим умеренной гипервентиляции	Интубация, ИВЛ
Управление обменными процессами	Температура тела, биохимические показатели	Поддержание температурного режима. Коррекция КОС, электролитного баланса, и др.

В настоящее время оптимальным способом проведения общей анестезии является многокомпонентный принцип.

Для того чтобы поддержать адекватную анестезию и выполнить принцип многокомпонентности, в современной анестезиологии используются различные фармакологические средства, соответствующие тем или иным основным компонентам анестезии - гипнотики, анальгетики, мышечные релаксанты.

Принцип многокомпонентности в современной анестезиологии находится в полном соответствии с принципом индивидуализации проведения общей анестезии, дающий возможность использования в зависимости от потребностей хирургии более простых или более сложных методик. При кратковременных и малотравматичных вмешательствах вполне приемлемы более простые способы анестезии, если в этих случаях они отвечают изложенным требованиям. С другой стороны, обязательным условием успеха сложных, длительных и травматичных операций является применение комбинированных методов анестезии с использованием ряда основных и вспомогательных средств, дополняющих друг друга.

Говоря об «адекватности» общей анестезии, следует отдавать себе отчет в том, что она определяется не столько действием анестетика, сколько всем анестезиологическим пособием и, следовательно, в значительной мере отражает опыт и квалификацию анестезиолога.

Нейролептаналгезия является одним из признанных вариантов общей анестезии, проводимой на основе реализации концепции компонентности. Закись азота в ней играет роль гипнотика и частично анальгетика, дополнительно вводимый фентанил усиливает анальгезию, дроперидол обеспечивает нейровегетативную блокаду и гипорефлексию, миорелаксанты создают расслабление мышц, на фоне которого ИВЛ поддерживает оптимальный уровень газообмена. Кроме того, анестезиолог постоянно контролирует основные параметры гемодинамики, газообмена и метаболизма (КОС, электролитный состав крови и др.). Как видно из приведенного примера, представлены все компоненты анестезии.

Таким образам, разделение анестезии на отдельные компоненты, избирательно регулируемые анестезиологом, позволяет ему действовать в зависимости от ситуации.

К дополнительным компонентам общей анестезии в специализированных областях хирургии (нейрохирургия, кардиохирургия) относятся: искусственная гипотермия, искусственная гипотония, кардиоплегия, электрокардиостимуляция и другие.

 

9.8. ИНГАЛЯЦИОННАЯ ОБЩАЯ АНЕСТЕЗИЯ. ВИДЫ И МЕТОДЫ

Ингаляционная общая анестезия — распространенный вид общей анестезии. Она достигается введением в организм летучих или газообразных анестетиков. Собственно ингаляционным можно назвать только тот метод, когда больной вдыхает анестетик при сохраненном спонтанном дыхании. Если же ингаляционный анестетик вводят в легкие принудительно, то это инсуфляционный метод. В связи с отсутствием принципиальной разницы в механизме развития общей анестезии при этих методах их объединяют под общим названием «ингаляционная общая анестезия». Существует два основных способа проведения ингаляционной анестезии: масочный и эндотрахеальный.

Спектр ингаляционных анестетиков в современной анестезиологии включает такие средства как галотан (Наркотан^♠; Флюотан^♠; Фторотан^♠), метоксифлуран (Пентран^♠), энфлуран (Этран^♠), изофлуран (Аерран^♠; Форан^♠), десфлуран (Suprane^♠), севофлуран (Севоран^♠), закись азота, ксенон (см. раздел 12.1.). Эфир и хлороформ из-за выраженной токсичности и огнеопасности сегодня являются историей анестезиологии.

Ингаляционный (в англоязычной литературе - "летучий" (volatile) анестетик из испарителя наркозного аппарата в процессе вентиляции поступает в альвеолы, общая поверхность которых составляет более 90 м². Поступление ингаляционных анестетиков из дыхательной системы в кровь, их распределение в тканях организма и последующее выведение происходят согласно законам диффузии. Быстрота развития наркотического эффекта, глубина анестезии, скорость пробуждения зависят от многих факторов, среди которых ведущее значение имеют парциальное давление анестетика во вдыхаемой смеси, объем альвеолярной вентиляции, диффузионная способность альвеолярно-капиллярной мембраны, альвеоловенозный градиент парциальных давлений общего анестетика, его растворимость в крови и тканях, объем кровотока в легких, состояние кровообращения в целом. При этом в таких органах, как мозг, печень, почки, сердце, напряжение анестетика растет быстро, параллельно увеличению его напряжения в легких. В отличие от этого, в мышцах и, особенно, в жировой ткани напряжение анестетика растет очень медленно и значительно отстает от легких.

Некоторую роль в развитии анестезии имеет метаболизм ингаляционного средства в организме. В табл. 9.4. приведены данные о физико-химических свойствах современных ингаляционных средств. Так как метаболическая трансформация или незначительна (20% у галотана) или очень низка (у других современных препаратов), имеется определенная взаимосвязь между величиной вдыхаемой концентрации и достижением этой концентрации в тканях организма. Прямая пропорциональная зависимость относится только к закиси азота, которая не подвергается метаболизму. Для остальных анестетиков этот эффект проявляется только при очень высоких вдыхаемых концентрациях.

 

Таблица 9.4. Физико-химические свойства ингаляционных

Анестетиков

	десфлуран	севофлуран	изофлуран	энфлуран	галотан	закись азота
Коэффициенты распределения: кровь/газ	0,4	0,6	1,4	1,9	2,3	0,5
мозг/кровь	1.3	1,7	2,6	1,5	2,9	1,1
жир/кровь						2,3
tо кипения	23,5	58,5	48,5	56,5	50,2	-89,0
МАК в О2(%)	6,0/7,2	1,7/2,0	1,2	1,6	0,75
Метаболизм	0-0,2%	2-3%	0,2%	2-3%	20%	около 0

 

В механизме распределения и последующего поглощения различают 2 фазы – легочную и циркуляторную. В первую легочную фазу напряжение ингаляционного анестетика постепенно возрастает от дыхательных путей к альвеолам и далее к легочным капиллярам. При прекращении подачи анестетика процесс идет в обратном направлении. Оптимальные показатели внешнего дыхания способствуют ускоренному насыщению организма, а их нарушения препятствуют ему. В циркуляторной фазе происходят поглощение анестетика кровью и перенос его к тканям. Интенсивность поглощения и время выравнивания напряжения ингаляционного анестетика в альвеолах и крови зависят от диффузионных свойств альвеолярно-капиллярной мембраны, альвеоло-венозного градиента его парциальных давлений и объема легочного кровотока. Особое значение имеет такое свойство анестетика, как растворимость в крови, обусловливающая распределение паров или газов между альвеолярным воздухом и кровью.

Глубина анестезии в основном зависит от напряжения анестетика в мозге. В свою очередь оно связано с его напряжением в крови. Напряжение анестетика в крови в определенной степени связано с такими физиологическими параметрами, как объем альвеолярной вентиляции (легочная фаза) и сердечный выброс пациента, так что снижение альвеолярной вентиляции или увеличение сердечного выброса удлиняет период индукции. Обратное изменение этих показателей, например, резкое снижение сердечного выброса при шоке сопровождается очень быстрым углублением анестезии, что может приводить к опасным последствиям в связи с передозировкой анестетика. При выходе из наркоза особое значение имеет низкий объем альвеолярной вентиляции, который приводит к значительному удлинению этого периода.

Более важное влияние оказывает растворимость анестетика в крови - так называемый коэффициент растворимости Освальда (табл. 9.4.). Растворимость средств ингаляционной анестезии или низкая (десфлуран, севофлуран, закись азота), или высокая (галотан, изофлуран, энфлуран). Чем выше растворимость анестетика в крови, тем больше времени требуется для достижения равновесия. Поэтому при использовании высокорастворимых анестетиков для введения в анестезию используют концентрации заведомо большие, чем требуется для развития состояния анестезии, а по достижении необходимой глубины снижают вдыхаемую концентрацию. Этого не требуется для низкорастворимых анестетиков.

Высокая растворимость анестетика связана с выраженной инерцией его действия на мозг, так что изменение вдыхаемой его концентрации сопровождается отсроченным по времени сдвигом напряжения анестетика в мозге, в отличие от низкорастворимых препаратов, изменение концентрации которых сопровождается практически мгновенным сдвигом напряжения в мозге. Следовательно, использование низкорастворимых анестетиков позволяет анестезиологу легче контролировать и быстро изменять глубину анестезии. Соответственно, при выходе из наркоза этот процесс происходит быстрее при применении малорастворимых анестетиков.

Анестетическую потенцию ингаляционного анестетика принято оценивать величиной минимальной альвеолярной концентрации (МАК), т.е. той минимальной выдыхаемой концентрацией анестетика, которая у 50% пациентов полностью угнетает двигательный ответ на стандартный болевой стимул. В современной анестезиологии, в основном, используют галогенсодержащие анестетики, которые по силе их анестетического потенциала могут быть ранжированы в соответствии с максимальной альвеолярной концентрацией (МАК) (табл. 9.4.) по убыванию: галотан, изофлуран, энфлуран/севофлуран и десфлуран. С помощью закиси азота достичь МАК невозможно, поэтому она используется лишь как компонент анестезии.

В табл. 9.5. представлены данные о влиянии галогеновых анестетиков, используемых сегодня в России, на некоторые параметры гомеостаза. Отметим такие общие для них качества, как кардиодепрессивный эффект, увеличение потенции недеполяризующих мышечных релаксантов и повышение внутричерепного давления. Нельзя забывать и о таком потенциально опасном, хотя и достаточно редком качестве галогенсодержащих ингаляционных анестетиков, как провоцирование злокачественной гипертермии. У детей она развивается чаще (1 случай на 15000-50000), чем у взрослых (1 случай на 50000-100000 больных). К опасным симптомам злокачественной гипертермии относится появление ригидности скелетной мускулатуры параллельно с прогрессирующим увеличением температуры тела после вдыхания летучих анестетиков.

 

Таблица 9.5. Характеристика ингаляционных средств

 

Характеристика	галотан	энфлуран	изофлуран
Периферическое сосудистое сопротивление	↓	±	↓
Вазомоторная активность	↓	+	↓
Активность симпатической нервной системы	↓	↓	↑
Чувствительность к катехоламинам	↑↑	±	±
Уровень глюкозы в крови	↑	↓
Депрессия миокарда	+	++	+
Диаметр бронхов	↑↑	↑	↑↑
Внутричерепное давление	↑	↑	↑
Гепатотоксичность	+	+	±
Нефротоксичность	±	+	±
Анальгезия		+ (?)	+ (?)
Недеполяризующий блок	↑	↑↑	↑↑

 

Примечание: ↓ уменьшение; ↑ увеличение; + наличие влияния; ± не изменяется.

 

Наконец, существенным недостатком ингаляционных анестетиков является их токсическое воздействие на персонал операционной, особенно на анестезиологическую бригаду.

В структуре общих анестезий ингаляционные средства у детей используются значительно чаще, чем у взрослых пациентов. Это связано, прежде всего, с широким применением масочных анестезий у детей.

Надо отметить, что анестетическая способность ингаляционных анестетиков в значительной степени зависит от возраста пациентов (считается, что МАК снижается с увеличением возраста). У детей, особенно грудных, МАК ингаляционных анестетиков значимо выше, чем у взрослых пациентов. Для поддержания одинаковой глубины анестезии у грудных детей требуется приблизительно 30%-ное увеличение концентрации анестетика, по сравнению со взрослыми пациентами.

Особенностями детского возраста также являются более быстрое потребление и распределение летучих анестетиков. Это может быть связано с быстрым увеличением альвеолярной концентрации анестетика у детей вследствие высокого отношения между альвеолярной вентиляцией и функциональной остаточной емкостью. Также имеет значение высокий сердечный индекс и относительно высокая его пропорция в мозговом кровотоке. Это приводит к тому, что у детей введение в анестезию и выход из нее при прочих равных условиях происходит быстрее, чем у взрослых. Вместе с тем, возможно и очень быстрое развитие кардиодепрессивного эффекта, особенно у новорожденных.