Лекции по ИВЛ. Отделение реанимациии интенсивной терапии
 Скачать 6.82 Mb.
|
|
Часть II Основы классификации режимов ИВЛ 103 А. Г ОрячеВ И. С АВИн 2.15. Эволюция логических систем (принципов) управления аппаратом ИВЛ Базовая концепция управления аппаратом ИВЛ с использо- ванием обратной связи в настоящее время представлена пятью раз- личными принципами управления: 1. Setpoint control. 2. Auto-setpoint control. 3. Servo control. 4. Adaptive control. 5. Optimal control. На основе этих принципов (способов или систем) управления создано несколько десятков будто бы различных режимов вентиля- ции. Разобравшись в том, как работает каждый из этих принципов управления, мы понимаем, что многие из кажущихся различий не существенны, и ряд экзотических названий режимов является лишь маркетинговым приемом производителей аппаратов ИВЛ. Класси- фикация принципов управления позволит нам понимать и использо- вать клинические возможности различных аппаратов ИВЛ. 1. Setpoint Control. Setpoint – это слово состоит из двух – Set и point – и означает «установить точки» или «установить параметры». Сущность данного принципа управления состоит в том, что врач устанавливает пара- метры ИВЛ (например: дыхательный объём, или поток и длитель- ность вдоха, или предел давления на вдохе и т.д.), и аппарат ИВЛ строго выдерживает установки (Setpoint). Все современные аппараты ИВЛ, работающие по принципу обратной связи, обязательно имеют на вооружении несколько режимов ИВЛ, использующих принцип Setpoint Control. Можно метафорически сказать, что девиз принципа управления Setpoint Control: «точное выполнение приказа». 2. Auto-Setpoint Control. Auto-Setpoint Control – следующая ступень в эволюции прин- Эволюция логических систем 104 www nsicu ru §2.15 ципов управления аппаратом ИВЛ. Принцип Auto-Setpoint Control имеет логическую схему выбора между (управлением) вдохом по давлению или по потоку (pressure-controlled или flow-controlled) в со- ответствии с предписанными (установленными) параметрами вен- тиляции. Вдох может начаться, как pressure control, и автоматически переключиться на flow-controlled. Например, в аппарате Bird при ис- пользовании режима «volume-assured pressure-control support» («VAPS»). Или, наоборот, как происходит в режиме «Pmax» или «PLV» аппарата Dräger – вдох начинается, как flow-controlled, а за- вершаться может, как pressure-controlled. Девиз принципа управления Auto-Setpoint Control – «выполнение приказа доступными сред- ствами (в течение одного вдоха)». Режимы, использующие принцип управления Auto-Setpoint Control: «Pressure Limited Ventilation» (Dräger Evita 4), «Pressure Augment» (Bear 1000), «Volume Assured Pressure Support» (Bird 8400ST). 3. Servo Control. Если принцип setpoint control предполагает на выходе обес- печивать те параметры вентиляции, которые были установлены вра- чом. Например, установлен дыхательный объём 600мл – аппарат будет вдувать в пациента объём 600мл на каждый вдох, или установ- лено давление на вдохе 25мбар – аппарат будет поддерживать давле- ние на вдохе 25мбар. Принцип Servo Control изменяет параметры вентиляции в соответствии с меняющимися вводными. Принцип Servo Control был разработан и впервые внедрен во время Второй Мировой войны на флоте для стрельбы по движущимся целям с ис- пользованием радарного наведения. Принцип управления Servo Control позволил создать режим «proportional-assist». В данном ре- жиме аппарат ИВЛ использует скорость изменения потока для опре- деления потребности пациента в уровне оптимальной респираторной поддержки. Чем больше усилие пациента на вдохе, тем больше ап- паратная поддержка. Таким образом, аппарат ИВЛ компенсирует из- быточную нагрузку на дыхательную мускулатуру, снижая её до нормальных значений. Принцип управления Servo Control использо- ван при создании опции «Automatic Tube Compensation» (Dräger Evita Часть II Основы классификации режимов ИВЛ 105 А. Г ОрячеВ И. С АВИн 4). Девиз принципа управления Servo Control – «изменение пара- метра ИВЛ в соответствии с изменением потребности пациента (в течение одного вдоха)». 4. Adaptive Control. Принцип управления Adaptive Control разрешает аппарату ИВЛ автоматически изменять один из заданных параметров венти- ляции для достижения выбранного врачом приоритетного параметра. Один из первых режимов, использующий принцип управления Adap- tive Control – «Pressure-Regulated Volume Control» (Siemens Servo 300). Принцип управления Adaptive Control является следующим эво- люционным шагом, поскольку даёт возможность аппарату устанав- ливать и менять параметры ИВЛ самостоятельно. Если Auto-Setpoint Control отвечает на изменение выбранного параметра в течение од- ного вдоха, Adaptive Control использует другой принцип обратной связи, и автоматическая коррекция параметров ИВЛ происходит между вдохами. Этот принцип обратной связи для коррекции пара- метров вентиляции оценивает дыхательный объём и комплайнс. Таким образом, работа аппарата ИВЛ адаптируется к меняющейся легочной механике пациента (если снижается комплайнс, увеличи- вается давление на вдохе). Несмотря на различные коммерческие на- звания режимов, Adaptive Control – это принцип управления, предписывающий аппарату ИВЛ, менять предел давления (pressure limit) для того, чтобы доставить пациенту предписанный дыхатель- ный объём. За несколько вдохов, постепенно повышая давление, ап- парат стремится изменить параметры вентиляции так, чтобы обеспечить выполнение поставленной задачи. Задача – это установ- ленный врачом целевой дыхательный объём (operator-set target tidal volume). В том случае, если аппарату ИВЛ не удаётся доставлять це- левой дыхательный объём (operator-set target tidal volume), повышая давление на вдохе в допустимых пределах, срабатывает сигнализа- ция. При использовании принципа управления Adaptive Control врач ставит аппарату ИВЛ задачу и определяет границы, за которые нельзя выходить. Главное отличие между Auto-Setpoint Control и Adaptive Control состоит в том, что Auto-Setpoint Control изменяет Эволюция логических систем 106 www nsicu ru §2.15 параметры в течение одного вдоха, а Adaptive Control в интервалах между вдохами и помимо дыхательного объёма учитывает изменения респираторной механики пациента. Коммерческие названия режимов использующих принцип управления Adaptive Control с паттерном ИВЛ DC-CMV: «Pressure-Regulated Volume Control» (Siemens Servo 300), «Autoflow» (Dräger Evita 4), «VC+» (PB-840), «Volume targeted pressure control » «VTPC » (Newport e500), «Adaptive pressure ventilation» «APV» (Hamilton Galileo); с паттерном ИВЛ DC-CSV:«Volume Support» «VS» (Siemens 300, Servo-i, Inspiration e-Vent и PB-840) «Volume targeted pressure support» «VTPS » (Newport e500) 5. Optimal Control Принцип управления Optimal Control на сегодняшний день наиболее «интеллектуальный». Этот принцип представлен на аппа- рате ИВЛ Hamilton Galileo в режиме «Adaptive Support». После вве- дения данных об идеальном весе тела пациента компьютер данного аппарата ИВЛ использует математическую модель для расчёта опти- мальных параметров вентиляции, максимально снижающих работу дыхания. Компьютер подбирает дыхательный объём и частоту дыха- ний, чтобы получить нужный пациенту объём минутной вентиляции. В этом режиме каждый вдох управляем по давлению (pressure-cont- rolled) и имеет ограничение максимального давления на вдохе (pres- sure-limited). Осуществляя ИВЛ, аппарат анализирует респираторную механику пациента и вносит поправки в параметры вентиляции между вдохами. Часть II Основы классификации режимов ИВЛ 107 А. Г ОрячеВ И. С АВИн 2.16. Стратегия управления вдохом Control Strategy Фазовые переменные Phase Variables. Итак, мы показали, что детальность описания ИВЛ может быть разной, в зависимости от того, как и с кем мы обсуждаем осо- бенности режимов. Чтобы дать исчерпывающую характеристику ре- жиму ИВЛ, нужно описать особенности стратегии управления этого режима. Прежде всего, нужно указать паттерн ИВЛ, и какая фазовая переменная используется каждой из программ управления. Напри- мер: VC-CMV, Flow triggered + Time triggered, Pressure limited, Volume limited, Time cycled. В основе любого режима лежит паттерн ИВЛ (способ управ- ления вдохом + вариант согласования вдохов), но при варианте со- гласования вдохов IMV характеристики спонтанных и принудительных вдохов отличаются. Значит, для описания режимов IMV нужно описать оба типа вдохов. Например, аппарат ИВЛ может выполнять принудительные вдохи volume controlled, time triggered, flow limited, volume cycled, перемежающиеся со спонтанными pres- sure controlled, pressure triggered, pressure limited, flow cycled. Каждый тип вдохов имеет свой набор фазовых переменных. Итак, после того, как названы фазовые переменные (давле- ние, объём, поток и время) при описании операционной логики управления режимом ИВЛ может потребоваться описание парамет- ров, являющихся условными переменными. Логика управления (Operational Logic) На языке программистов команда, предписывающая компью- теру принять решение или сделать выбор из нескольких возможно- стей, называется «оператор». Отсюда термин Operational Logic (операционная логика или логика управления). Основным операто- ром, управляющим аппаратом ИВЛ, является команда «if-then» («если…то…»). Для того, чтобы программа могла сработать, необхо- димо задать условие. Этим условием является величина какого-либо параметра. Этот параметр называется «условной переменной» (con- ditional variable). В качестве условной переменной могут быть ис- пользованы давление, объём, поток и время или их производные, Стратегия управления вдохом Control Strategy 108 www nsicu ru §2.16 например, минутный объём дыхания. Если (if) значение условной переменной достигает установленной величины (preset value), то (then) аппарат ИВЛ совершает предписанное действие. Например, если установленный временной интервал между «вздохами» истек, то аппарат ИВЛ делает очередной «вздох» ( sigh – периодическое раз- дувание легких). Другой пример это переключение между спонтан- ными (patient-tnggered) и принудительными (machine-triggered) вдохами при IMV. В этих примерах условной переменной является время. Полная спецификация Чтобы описать режим ИВЛ нужно назвать: - паттерн ИВЛ, состоящий из способа управления вдохом и варианта согласования вдохов - указать принцип управления режимом ИВЛ (1.setpoint con- trol, 2.auto-setpoint control, 3.servo control, 4.adaptive control, 5.optimal control) - особенности вентиляционной стратегии для принудитель- ных и спонтанных вдохов (фазовые переменные, условные перемен- ные и операционная логика) Полное описание помогает нам различать режимы ИВЛ, ко- торые на графиках мониторов выглядят одинаково, и подсказывает, какие параметры мы должны установить при настройке режима ИВЛ. Например «Pressure Support» (для любого аппарата ИВЛ) - это PC-CSV, при котором врач настраивает только чувствительность триггера (trigger variable) и предел давления (limit variable). Режим «Volume Support» (Siemens 300) – это DC-CSV на графиках мони- тора не отличается от «Pressure Support», но при настройке режима кроме чувствительности триггера и предела давления врач должен установить дыхательный объём (условная переменная). Полное описание фазовых переменных и операционной ло- гики позволяет увидеть, чем отличаются режимы ИВЛ с почти оди- наковыми названиями. Например, на аппарате «Bear 1000» режим «Assist Control» это VC-CMV, а «Assist Control + Pressure Aug- ment» это DC-IMV. У этих двух режимов отличаются и паттерн ды- хания, и фазовые переменные, и операционная логика. Точно также Часть II Основы классификации режимов ИВЛ 109 А. Г ОрячеВ И. С АВИн описание фазовых переменных и операционной логики позволяет понять, чем отличаются четыре режима на основе паттерна DC-IMV у аппарата «Dräger Evita 4». Стратегия управления вдохом Control Strategy 110 www nsicu ru §2.16 www.nsicu.ru Авторы: А. Горячев, И. Савин Часть III Имена режимов ИВЛ и их характеристики 3.1. Warning! Предупреждение! Уважаемые коллеги! Материал, изложенный в третьей части книги, опирается на понятия и определения, данные во второй части. Если Вы не можете ответить, что значат: «паттерн ИВЛ», «способ согласования вдохов», «способ управления вдохом», «управ- ляемый параметр», «временные интервалы дыхательного цикла», «фазы дыхательного цикла», «фазовые переменные», «условные пе- ременные» и «принцип управления», дальше читать не стоит. Мы на- стоятельно рекомендуем Вам вернуться ко второй части и восполнить недостающие знания. Иначе возникнет путаница, и цель книги не будет достигнута. Часть III Имена режимов ИВЛ и их характеристики 113 А. Г орячеВ И. С АВИн 3.2. Имена режимов вентиляции и терминологическая путаница На языке специалистов по ИВЛ, режим вентиляции называют словом mode. По классификации, рекомендованной Американской ассоциацией по респираторной терапии (American Association for Respiratory Care), чтобы описать режим ИВЛ нужно: 1 назвать па- ттерн ИВЛ, 2 указать принцип управления и 3 описать особенности вентиляционной стратегии. Но этой классификации придерживаются не все. Во-первых, никто не обязан использовать только эту класси- фикацию. Нет такого закона. Во-вторых, на панели управления аппарата ИВЛ мало места. В-третьих, режим ИВЛ всегда устанавливается с помощью не- скольких переключателей. В-четвертых, производители аппаратов ИВЛ нередко выби- рают или придумывают для режимов вентиляции новые красивые названия или аббревиатуры. Часто для названия режимов используют часть полного на- звания, например, только способ согласования вдохов и получается просто «CMV» или «IMV» или способ управления вдохом «Volume controlled ventilation (VCV)» или «Pressure controlled ventilation (PCV)». Чтобы не возникало путаницы, говоря о коммерческих на- званиях режимов ИВЛ, мы используем слово «имя», и помещаем имя, данное разработчиками и производителями, в кавычки. Поясняем с помощью метафоры: всем известный Карл Ива- нович Шустерлинг при получении почтовой посылки указывает пол- ное имя, место жительства, серию и номер паспорта; жена зовёт его «Мой Карлик», а товарищи по работе «Иваныч» Очевидно, что для адекватной настройки аппарата ИВЛ врачу не- обходимо ясное представление всех особенностей каждого режима вентиляции. Напомним, по классификации Американской ассоциации мы Имена режимов вентиляции 114 www nsicu ru §3.2 выделяем: 8 паттернов ИВЛ (VC-CMV, PC-CMV, DC-CMV, VC-IMV, PC- IMV, DC-IMV, PC-CSV, DC-CSV), и 5 принципов управления (1.setpoint control, 2.auto-setpoint control, 3.servo control, 4.adaptive control, 5.optimal control). Описание особенностей вентиляционной стратегии требует указать фазовые и условные переменные, используемые данным ре- жимом для спонтанных и для принудительных вдохов. Часть III Имена режимов ИВЛ и их характеристики 115 А. Г орячеВ И. С АВИн Чтобы Вам не запутаться, на страницах нашей книги имена режимов ИВЛ всегда в кавычках (например: «IPPV», «PSV», «Assist control», «PCV», «CMV»). Все остальные понятия – без кавычек. 3.3. «CPAP», «Continuous Positive Airway Pressure» Тайна имени: Постоянное положительное давление в дыхательных путях. Определение понятия: «CPAP» - это режим спонтанной вентиляции, при котором ап- парат ИВЛ поддерживает постоянное давление в дыхательных путях (имя режима точно описывает его сущность). Описание режима: Врач устанавливает уровень положительного давления в ды- хательных путях, а аппарат ИВЛ поддерживает в дыхательном кон- туре постоянное, одинаковое давление, управляя потоком с помощью клапанов вдоха и выдоха. «CPAP» работает в соответствии с сигна- лами датчика давления. Если пациент вдыхает, клапан вдоха при- открывается насколько необходимо, чтобы поддержать давление на заданном уровне. При выдохе, в соответствии с управляющей коман- дой, приоткрывается клапан выдоха, чтобы выпустить из дыхатель- ного контура избыточный воздух. 1. Паттерн ИВЛ: PC-CSV Pressure controlled continuous spon- taneous ventilation 2. Управляемый параметр: давление (Pressure controlled ven- tilation). Аппарат ИВЛ не управляет вдохом пациента, но поддержи- вает в дыхательном контуре постоянный уровень давления. 3. Фазовые переменные: 3.1. Триггер срабатывает по давлению. 3.2. Предельные параметры вдоха (Limit variable). В режиме «CPAP» задаётся предельное значение давления (Pressure limit), которое совпадает с уровнем РЕЕР (Baseline pressure). 3.3. Переключение с вдоха на выдох (Cycle Variable) срабатывает по давлению. 4. Выдох. Параметры выдоха определяются уровнем РЕЕР (Baseline pressure), совпадающим с уровнем CPAP. 5. Условные переменные и логика управления. В режиме «CPAP», «Continuous Positive Airway Pressure» 116 www nsicu ru §3.3 «CPAP» условных переменных нет. Логика управления опцией CPAP работает в соответствии с сигналами с датчика давления. Если пациент вдыхает, клапан вдоха приоткрывается, насколько необхо- димо, чтобы поддержать давление на заданном уровне. При выдохе, в соответствии с управляющей командой, приоткрывается клапан вы- доха, чтобы выпустить из дыхательного контура избыточный воздух. 6. Принцип управления - setpoint Другие имена режима: 1. «Positive end-expiratory pressure» («PEEP»). 2. «End-expiratory pressure» («EEP»). 3. «Inspiratory positive airway pressure» («IPAP»). 4. «Expiratory positive airway pressure» («EPAP»). 5. «Continuous distending pressure» («CDP»). 6. «Continuous positive pressure breathing» («CPPB») На рисунке А представлен идеальный график давления при CPAP. В реальной клинической ситуации аппарат ИВЛ не успевает мгно- венно среагировать на вдох и выдох пациента – рисунок Б. Обратите внимание на то, что во время вдоха отмечается небольшое снижение давления, а во время выдоха – повышение. |