Лекции по ИВЛ. Отделение реанимациии интенсивной терапии
 Скачать 6.82 Mb.
|
|
Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 19 А. Г Орячев И. С АвИн Это представление о взаимоотношении потока и объема ис- пользуется при описании режимов вентиляции. Давление (pressure) - – Что такое ДАВЛЕНИЕ? Давление(pressure) – это сила, приложенная к единице площади Давление в дыхательных путях измеряют в сантиметрах водного столба (см Н 2 О) и в миллибарах (mbar или мбар). 1 милли- бар=0,9806379 см водного столба. (Бар (греч. βάρος — тяжесть) — внесистемная единица измерения давления, равная 10 5 Н / м² (ГОСТ 7664-61) или 10 6 дин /см² (в системе СГС ).) Значения давлений в разных зонах дыхательной си- стемы и градиенты (gradient) давления По определению давление – это сила, которая уже нашла себе применение, – она (эта сила) давит на площадь и ничего никуда не перемещает. Грамотный доктор знает, что вздох, ветер, и даже ураган, создается разностью давлений или градиентом (gradient). Например: в баллоне газ под давлением 100 атмосфер. Ну и что, стоит себе баллон и никого не трогает. Газ в баллоне спокойно себе давит на площадь внутренней поверхности баллона и ни на что не отвлекается. А если открыть? Возникнет градиент (gradient), ко- торый и создаёт ветер. 20 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум Давления: Paw – давление в дыхательных путях Pbs - давление на поверхности тела Ppl - плевральное давление Palv- альвеолярное 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 раз- ность давлений на входе в дыхательные пути (Pawo- pressure airway opening) и давление в том месте, где дыхательные пути заканчи- ваются – то есть в альвеолах (Palv). Проблема в том, что в альвеолах технически сложно померить давление. Поэтому для оценки дыха- тельного усилия на спонтанном дыхании оценивают градиент между пищеводным давлением (Pes), при соблюдении условий измерения Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 21 А. Г Орячев И. С АвИн оно равно плевральному(Ppl), и давлением на входе в дыхательные пути (Pawo). При управлении аппаратом ИВЛ наиболее доступным и информа- тивным является градиент между давлением в дыхательных путях (Paw) и давлением на поверхности тела (Pbs- pressure body surface). Этот градиент (Ptr) называется «трансреспиратораное давление», и вот как он создаётся: 1. При NPV Pawo со- ответствует атмосфер- ному, то есть ноль, а Pbs становится отри- цательным в резуль- тате работы аппарата. Аппарат ИВЛ NPV типа «Kirassa» 2. При PPV Давление на поверх- ности тела (Pbs) равно нулю, то есть соответствует атмосфер- ному, а Pawo выше атмосфер- ного, то есть положительное. 22 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум Как видите, ни один из методов ИВЛ не соответствует пол- ностью спонтанному дыханию, но если оценивать воздействие на ве- нозный возврат и лимфоотток аппараты ИВЛ NPV типа «Kirassa» кажутся более физиологичными. Аппараты ИВЛ NPV 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 вводи- мому объёму, или, иными словами, сила, с которой аппарат ИВЛ пре- одолевает сопротивление дыхатель- ных путей, эластическую тягу лёгких и мышечно-связочных струк- тур 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 син- хронно с дыхательной попыткой пациента, давление, создаваемое аппаратом ИВЛ (Pvent), суммируется с мышечным усилием паци- ента (Pmus) (левая часть уравнения) для преодоления упругости лег- ких 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) Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 23 А. Г Орячев И. С АвИн Presistive = R x V̇ (произведение сопротивления на поток) соответственно Pmus + Pvent = E x V + R x V̇ Pmus( мбар) + Pvent( мбар) = E (мбар/мл) x V( мл) + R (мбар/л/мин) x V̇( 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 воз- духа проходящему через дыхательные пути (мбар/л/мин). Ну и для чего нам пригодится это Equation of Motion (урав- нение сил)? Понимание уравнения сил позволяет нам делать три вещи: Во-первых, любой аппарат ИВЛ PPV 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 con- trol, volume control, или flow control. Реализация варианта вдоха за- висит от конструкции аппарата ИВЛ и выбранного режима ИВЛ. Во-вторых, на основе уравнения сил созданы интеллектуаль- ные программы, благодаря которым аппарат рассчитывает показа- тели респираторной механики (например.: compliance (растяжимость), resistance (сопротивление) и time constant (посто- янная времени «τ» ). В-третьих, без понимания уравнения сил не понять такие ре- жимы вентиляции как “proportional assist”, “automatic tube com- pensation”, и “adaptive support”. 24 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум Главные расчетные параметры респираторной механики resistance, elastance, compliance 1. Сопротивление дыхательных путей (airway resistance) Сокращенное обозначение – R aw Размерность – смН 2 О/Л/сек или мбар/мл/сек Норма для здорового человека – 0,6-2,4 смН 2 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 ре- зультат. Для расчета резистанс аппарат ИВЛ делит разность (градиент) мак- симального давления вдоха (PIP) и давления плато вдоха (P plateau) на поток (V̇). Raw = (PIP–Pplateau)/V̇ – Что и чему сопротивляется? Респираторная механика рассматривает сопротивление дыха- тельных путей воздушному потоку. Сопротивление (airway resist- ance) зависит от длины, диаметра и проходимости дыхательных путей, эндотрахеальной трубки и дыхательного контура аппарата ИВЛ. Сопротивление потоку возрастает, в частности, если происхо- дит накопление и задержка мокроты в дыхательных путях, на стенках эндотрахеальной трубки, скопление конденсата в шлангах дыхатель- ного контура или деформация (перегиб) любой из трубок. Сопротив- ление дыхательных путей растёт при всех хронических и острых обструктивных заболеваниях лёгких, приводящих к уменьшению диаметра воздухоносных путей. В соответствии с законом Гагена- Пуазеля при уменьшении диаметра трубки вдвое для обеспечения того же потока градиент давлений, создающий этот поток (нагнетаю- щее давление), должен быть увеличен в 16 раз. Важно иметь в виду, что сопротивление всей системы определяется зоной максимального сопротивления (самым узким местом). Устра- Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 25 А. Г Орячев И. С АвИн 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 реа- ниматологами 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 (R aw или сопротивлении ды- хательных путей) мы анализируем обструктивные проблемы преимущественно связанные с состоянием проходимости ды- хательных путей. 3. Чем больше поток, тем выше резистанс. 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 со- хранять прилагаемое усилие, а при восстановлении формы – возвра- щать 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 ис- пользуют резиновый мешок. Упругость дыхательной системы обо- значается символом E. Размерность упругости мбар/мл, это означает: на сколько миллибар следует поднять давление в системе, чтобы объём увеличился на 1 мл. Данный термин широко использу- ется в работах по физиологии дыхания, а специалисты по ИВЛ поль- зуются 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- 26 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум 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 изме- ряют комплайнс респираторной системы – то есть легких и грудной клетки вместе. Для обозначения комплайнс используют символы: Crs (compliance respiratory system) – комплайнс дыхательной си- стемы и Cst (compliance static) – комплайнс статический, это сино- нимы. Для того, чтобы рассчитать статический комплайнс, аппарат ИВЛ делит дыхательный объём на давление в момент инспираторной паузы (нет потока – нет резистанс). Cst = V T /(Pplateau –PEEP) Норма Cst (комплайнса статического) – 60-100мл/мбар Приводимая ниже схема показывает, как на основе двухкомпонент- ной модели рассчитывается сопротивление потоку (Raw), статиче- Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 27 А. Г Орячев И. С АвИн 28 www nsicu ru ский комплайнс (Cst) и упругость (elastance) дыхательной системы. Важно иметь в виду, что измерения выполняются у релакси- рованного пациента в условиях ИВЛ, управляемой по объёму с пе- реключением 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 статиче- ский) только в условиях принудительной вентиляции у релак- сированного пациента во время инспираторной паузы. 2.Когда мы говорим о статическом комплайнсе (Cst, Crs или растяжимости респираторной системы), мы анализируем ре- стриктивные проблемы преимущественно связанные с со- стоянием легочной паренхимы. Философское резюме можно выразить двусмысленным утвер- ждением: Поток создаёт давление Обе трактовки соответствуют действительности, то есть: во- первых, 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», рожда- ется из клинической реальности: все датчики давления расположены со стороны дыхательного контура аппарата ИВЛ. Для того, чтобы из- мерить давление в трахее и рассчитать градиент, необходимо оста- новить 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 Хмл за время Yсек мы можем повышать давление вдоха (и соответственно градиент) на сколько у нас хватит здравого смысла и клинического опыта, поскольку возможности аппарата §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум ИВЛ огромны. По ту сторону эндотрахеальной трубки у нас находится паци- ент, и у него для обеспечения выдоха объёмом Хмл за время Yсек есть только сила упругости легких и грудной клетки и сила его ды- хательной мускулатуры (если он не релаксирован). Возможности па- циента создавать поток выдоха ограничены. Как мы уже предупреждали, «поток – это скорость изменения объёма», поэтому для обеспечения эффективного выдоха нужно предоставить паци- енту время. Постоянная времени (τ) Так в отечественных руководствах по физиологии дыхания называ- ется Time constant. Это произведение комплайнс на резистанс. τ = Cst х Raw вот такая формула. Размерность постоянной времени, естественно секунды. Действительно, ведь мы умножаем мл/мбар на мбар/мл/сек. Постоянная времени отражает одновременно эласти- ческие свойства дыхательной системы и сопротивление дыхательных путей. У разных людей τ 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 дыха- тельных 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 релаксиро- ванного пациента максимальный для данного давления дыхательный объём будет доставлен за то же время ( τ х 5). Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 29 А. Г Орячев И. С АвИн Данный график показывает зависимость процентной ве- личины дыхательного объёма от времени при постоянном давлении вдоха или пассивном выдохе. При выдохе по истечении времени τ пациент успевает выдох- нуть 63% дыхательного объёма, за время 2 τ – 87%, а за время 3 τ – 95% дыхательного объёма. При вдохе с постоянным давлением ана- логичная картина. Практическое значение постоянной времени: Если время, предоставляемое пациенту для выдоха <5 τ , то после каждого вдоха часть дыхательного объёма будет задерживаться в лег- ких пациента. Максимальный дыхательный объём при вдохе с постоянным давлением поступит за время 5 τ. При математическом анализе графика кривой объёма выдоха расчет 30 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум постоянной времени позволяет судить о комплайнс и резистанс. Данный график показывает, как современный аппарат ИВЛ рассчитывает постоянную времени. Бывает, что статический комплайнс рассчитать невозможно, т. к. для этого должна отсутствовать спонтанная дыхательная актив- ность и необходимо измерить давление плато. Если разделить дыха- тельный объём на максимальное давление, получим еще один расчётный показатель, отражающий комплайнс и резистанс. Разные авторы используют разные имена, но мы должны знать, что это синонимы: C D = Dynamic Characteristic = Dynamic effective compliance = Dynamic compliance. C D = V T /(PIP – PEEP) Больше всего сбивает с толку название – «динамический комплайнс», поскольку измерение происходит при неостановлен- ном потоке и, следовательно, данный показатель включает и ком- плайнс, и резистанс. Нам больше нравится название Часть I Основа взаимопонимания авторов и читателей 31 А. Г Орячев И. С АвИн «динамическая характеристика». Когда этот показатель снижается, это значит, что либо пони- зился комплайнс, либо возрос резистанс, либо и то и другое. (Или нарушается проходимость дыхательных путей, или снижается подат- ливость легких.) Однако если одновременно с динамической харак- теристикой мы оцениваем по кривой выдоха постоянную времени, мы знаем ответ. Если постоянная времени растёт, это обструктивный процесс, а если уменьшается, значит лёгкие стали менее податливы. (пневмо- ния?, интерстициальный отек?...) 32 www nsicu ru §1.2 Респираторная механика - необходимый минимум 1.3. Повреждение легких при ИВЛ Старики говорили нам: «Посадите пациента на ИВЛ, а потом не сни- мите». В чём-то они правы, ИВЛ может повреждать легкие. В на- стоящее время проблеме VILI (ventilator induced lung injury) посвящено большое количество исследований. Наши земляки рас- шифровывают VILI как вентилятор индуцированное повреждение легких. Обсудим, какие варианты повреждения легких известны при ИВЛ. 1.Неадекватное увлажнение. 2. Баротравма. 3. Волюмтравма. 4. Ателектотравма. 5. Биотравма. 6. Токсичность кислорода. Увлажнение Для того, чтобы предметно говорить об увлажнении, напом- ним определения физического понятия влажности. Абсолютная влажность (АВ) – это количество водяного пара, содержащегося в единице объёма газа (единица измерения – мг/л). Максимальная аб- солютная влажность (МАВ) – это максимальное количество (мг/л) водяного пара для данной температуры газа или емкость газа для паров воды при данной температуре. Чем выше температура газа, тем больше максимальная абсолютная влажность. Насыщение газа водяным паром больше МАВ невозможно – происходит конденсация влаги в виде тумана и росы. |