Автореферат и диссертация по медицине (14.00.37) на тему:ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СТРУЙНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ

На правах рукописи

Конторович Михаил Борисович

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СТРУЙНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЁГКИХ

14.01.20 - Анестезиология и реаниматология

Автореферат диссертации на соискание учёной степени доктора медицинских наук

1 С ¿012

Екатеринбург - 2012

005017699

005017699

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Уральская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Научные консультанты:

доктор медицинских наук, профессор Надежда Степановна Давыдова доктор медицинских наук Яорис Давидович Зислин I

Официальные оппоненты:

Владимир Львович Кассиль доктор медицинских наук, профессор, Российский онкологический научный центр РАМН имени H.H. Блохина, заведующий отделением функциональной диагностики

Арнольд Алексеевич Астахов доктор медицинских наук, профессор ГБОУ ВПО Челябинская медицинская академия Минздравасоцразвития России, заведующий кафедрой анестезиологии и реаниматологии.

Сергей Николаевич Скорняков доктор медицинских наук, ФГБУ «УНРП-Фтизиопульмонологии» Минздравасоцразвития России, директор.

Ведущая организация: ГБОУ ВПО «Первый московский государственный медицинский университет имени И.М.Сеченова» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации

Защита диссертации состоится «24» мая 2012 г. в Ю00 на заседании совет; по защите диссертаций на соискание ученой степени кандидата наук, на соискание ученой степени доктора наук Д 208.102.01, созданного на базе Государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Уральская государственная медицинская академия» Министерства здравоохранения и социального развития Российской Федерации» по адресу: 620028, г. Екатеринбург, ул. Репина, 3.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке имени В.Н.Климовг ГБОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России по адресу: 620028, г. Екатеринбург, ул. Ключевская, 17; а с авторефератом - на сайте ВАК: vak.ed.gov.ru

Автореферат разослан «24» апреля 2012 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность исследования

Использование метода ВЧС ИВЛ в настоящее время ограничивается в основном сферой ригидной бронхоскопии (A. Fernandez-Bustamante, 2008), эндоларингеальной (R.Leiter, 2010) и эндотрахеальной (A.M. Щербаков, 2010, P. Gilbey, 2009, J.H. Chin, 2011) хирургии и необходимостью применения его при чрезвычайных ситуациях - экстренном доступе к дыхательным путям при невозможности обеспечить его путем интубации трахеи или трахеосто-мии (Y. Ahmad, 2011, A. Williams, 2008, N.I. Stewart, 2011).

При интенсивной терапии высокочастотная вентиляция применяется преимущественно у детей с респираторным дистресс-синдромом (K.I.Wheeler, 2011).

При ВЧС ИВЛ не отмечается депрессии гемодинамики и активации секреции антидиуретического гормона (A.A. Бунятян, 1993, T. Unoki, 2009), наблюдается лучшее, чем при традиционных методах ИВЛ, внутри-лёгочное распределение газов и меньшее шунтирование крови (В.Л. Кассиль, 2004, Б.Д. Зислин, 2010, S.D. King, 2010), снижается работа спонтанного дыхания при нормальных величинах РаСОг (P. Meybohm, 2009, S. Di-massi, 2011), не требуется применение депрессоров дыхания для синхронизации пациента с респиратором (J. Raiten, 2011, T. Unoki, 2009), для поддержания адекватного газообмена необязательна герметичность дыхательного контура (П. Терек, 2005).

Основная причина, ограничивавшая более широкое использование ВЧС ИВЛ в клинической практике, заключалась в несовершенстве конструкции ВЧ-респираторов (N.H. Tiffin, 2011), что не позволяло обеспечить всё разнообразие режимов искусственной и вспомогательной вентиляции, полноценное кондиционирование дыхательного газа (P.F. Allan, 2009), мониторинг основных параметров респираторной механики (J.H. Atkins, 2010, A.J.

Walkey, 2011), газового состава дыхательной смеси и управление этими па раметрами ИВЛ (Б.Д. Зислин, 2010).

До настоящего времени не было однозначного ответа на вопрос причинах обеспечения адекватной вентиляции дыхательными объёмам! равными объёму анатомического мёртвого пространства или даж меньшими, чем он. (А.П. Зильбер, 2007).

В доступной литературе мы встретили единичные работы, посвя щённые исследованию основополагающих, фундаментальных физиологиче ских механизмов эффективности ВЧС ИВЛ: особенностей респираторно механики (R .Ramanathan, 2008, V.S. Piccin, 2011), особенностей газообмена объёме бронхиального дерева и на уровне альвеоло-капиллярной мембраш (F.C. Schmalstieg, 2007), особенностей транспорта кислорода на этапах ки слородного каскада, особенностей перестройки системной гемодинамики (Is Patroniti, 2011).

Очень мало работ, освещают возможности и технологии мониторинг параметров вентиляции при проведении ВЧС ИВЛ, без существования кото рых применение этого метода респираторной поддержки сопряжено для па циента с целым рядом серьёзных опасностей и возникновением тяжёлых ос ложнений и сегодня недопустимо (G.C. Musk, 2011, U. Lucangelo, 2010, К Kurahashi, 2011).

Почти не разрабатывается новая аппаратура с использованием мате риалов и возможностей, предоставляемых современной электроникой, дл проведения ВЧС ИВЛ (K.I. Wheeler, 2011, N.H. Tiffin, 2011).

Практически не изучены такие важные аспекты физиологии ВЧС ИВЛ как особенности статического комплайнса, внутрилёгочной кинетию дыхательных газов, транспорта кислорода и тканевого газообмена (A.A. Астахов, 2009, G.Crimi, 2011).

Все вышесказанное подтверждает актуальность изучаемой проблемы и необходимость проведения фундаментальных исследований в этом направлении.

Цель исследования

Обосновать основные физиологические эффекты ВЧС ИВЛ, позволяющие реализовать современный мониторинг основных параметров респираторной механики и управление ими. Исследовать особенности респираторной механики и механизмы газообмена при проведении ВЧС ИВЛ.

Задачи исследования

1. Обосновать особенности изменения внутрилёгочного содержания кислорода и двуокиси углерода в зависимости от скорости газового потока, энергии газовой струи, частоты вентиляции, продолжительности фаз дыхательного цикла, величин дыхательного и минутного объёмов вентиляции.

2. Обосновать особенности статического торако-пульмонального комплайнса в зависимости от скорости газового потока, энергии газовой струи, частоты вентиляции, продолжительности фаз дыхательного цикла, величин дыхательного и минутного объёмов вентиляции.

3. Исследовать изменения параметров центральной и периферической гемодинамики при проведении ВЧС ИВЛ у пациентов с хирургической патологией лёгких во время и после операций.

4. Определить особенности транспорта кислорода и тканевого газообмена при ВЧС ИВЛ у пациентов с хирургической патологией лёгких во время и после операций.

5. Оптимизировать протокол респираторной поддержки в хирургии лёгких. Разработать протокол использования ВЧС ИВЛ при прекращении искусственной вентиляции и переходе на спонтанное дыхание.

6. На основании полученных данных сформулировать идеологию, разработать и апробировать высокочастотный струйный респиратор новой версии.

Научная новизна

1. Разработана и реализована оригинальная конструкция высокочас тотного струйного респиратора, позволяющая обеспечить полноценно кондиционирование дыхательного газа и мониторинг параметров рес пираторной механики, удовлетворяющий всем современным требова ниям, предъявляемым к аппаратуре для искусственной вентиляции лёг ких.

2. На основе новых конструктивных и программистских решений разра ботаны оригинальные алгоритмы, позволяющие обеспечить реги страцию и управление основными параметрами респираторной меха ники и внутрилёгочного газообмена: VA, Pmean, autoPEEP, Pplat, Cst Raw, PA, PiC02, PET02, PETC02, PmC02.

3. Определены механизмы и уровни параметров ВЧС ИВЛ (частота вен тиляции, скорость и кинетическая энергия газовой струи), при которы: прекращает существование как исключаемая из газообмена часть дыха тельного объёма анатомическое мёртвое пространство.

4. Получены и исследованы новые факты, объясняющие особенности ста тического комплайнса при проведении ВЧС ИВЛ: уменьшение его ве личины при увеличении частоты вентиляции и снижении соотношени: 1:Е.

5. Исследованы физиологические особенности ВЧС ИВЛ, объясняющи! изменения транспорта кислорода, значительное повышение оксигена ции артериальной крови, снижение периферического сосудистого со противления и увеличение венозного возврата, увеличение транспорт; кислорода при сохранении нормального газового состава венозноГ крови у пациентов с хирургической патологией лёгких в периопераци-онном периоде.

Практическая значимость

1. Доказана безопасность использования однолёгочной ВЧС ИВЛ в хирургии заболеваний лёгких на основе изучения респираторной механи-

ки и газообмена, что качественно оптимизирует методику респираторной поддержки в комплексе мероприятий анестезиологического обеспечения операций в торакальной хирургии.

2. Разработан способ отлучения больного от респиратора, основанный на применении оригинальной методики высокочастотного варианта CPAP у пациентов с хирургической патологией лёгких после операций.

3. Научно обоснована оригинальная методика профилактики формирования дисковидных ателектазов как предикторов СОЛП/ОРДС у пациентов с хирургической патологией лёгких в послеоперационном периоде.

4. Издано методическое письмо по применению ВЧС ИВЛ в торакальной хирургии, утверждённое МЗ СО.

Положения, выносимые на защиту

1. Основными факторами, определяющими особенности физиологических эффектов ВЧС ИВЛ, являются большая частота вентиляции, высокая скорость и кинетическая энергия газовой струи. Они создают условия для уменьшения или исчезновения анатомического мёртвого пространства как исключаемой из газообмена части дыхательного объёма и тем самым обеспечивают адекватность вентиляции малыми дыхательными объёмами.

2. Основным механизмом, реализующим особенности физиологических эффектов ВЧС ИВЛ, является феномен незавершённого выдоха, сопровождающийся возникновением накапливаемого объёма газовой смеси и появлением положительного давления в конце выдоха. Этот механизм обеспечивает условия для оптимизации вентиляционно-перфузи-онных отношений, снижения внутрилёгочного шунтирования и улучшения оксигенации артериальной крови. Феномен незавершённого выдоха сопровождается увеличением числа расправленных (аэрированных) альвеол в условиях вентиляции малыми дыхательными объёмами и умеренных величин пикового давления.

3. Оригинальные алгоритмы, реализующие возможность регистрации ис кусственных инспираторной и экспираторной пауз в условиях высоки) частот вентиляции и турбулентной газовой струи, позволяют получитт достоверную информацию об альвеолярном давлении и давлении пла то, что является основой для точной регистрации статического ком плайнса в режиме реального времени.

4. Особенности транспорта кислорода при ВЧС ИВЛ состоят в высоки) величинах доставки и потребления кислорода при нормальной ткане вой его экстракции в условиях сниженного общего периферической сосудистого сопротивления. Основным механизмом этого феномен! является включение в кровоток резервных (нефункционирующих) ка пилляров, что сопровождается увеличением тканевого аэробного гли колиза.

5. В условиях однолёгочной ВЧС ИВЛ, в отличие от аналогичной тради ционной вентиляции, наличие полного ателектаза одного лёгкого н< сопровождается существенными нарушениями газообмена, что позво ляет расширить показания к применению данного варианта ВЧС ИВI при анестезиологическом пособии у больных с выраженными рас стройствами газообмена и гемодинамики.

6. Применение оригинальной методики отлучения больного от респиратора на основе модифицированного режима CPAP позволило рекомендовать неинвазивные режимы ВЧС ИВЛ и сократить сроки восстановления полноценной спонтанной вентиляции.

7. Результаты фундаментальных исследований физиологических эффектов ВЧС ИВЛ, идеологические и конструктивные новации в разработке позволили создать ВЧС-респиратор нового поколения, который удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к современным респираторам.

Внедрение результатов исследования в практику

Результаты работы внедрены в повседневную практику ОАР ГБУЗ СО «Противотуберкулёзный диспансер», ОАР УНИИФ, ОАР МУ ГКБ №40, ОАР ГКБ СМП №3 г. Челябинска, ОАР республиканской клинической больницы им. Г.Г. Куватова г. Уфа, республика Башкортостан.

Результаты исследования используются в научно-педагогическом процессе на кафедрах анестезиологии и реаниматологии Челябинской государственной медицинской академии, Уральской государственной медицинской академии Минздравсоцразвития. Апробация работы

Материалы работы обсуждены на Всероссийских съездах анестезиологов-реаниматологов (Москва, 2006 г., 2010 г.), Всероссийских конгрессах анестезиологов-реаниматологов (Москва, 2007 г., 2009 г.), Национальных конгрессах по болезням органов дыхания (Екатеринбург, 2008 г., Уфа, 2011 г.), международном конгрессе по респираторной поддержке (Красноярск, 2009 г.), Республиканских медицинских форумах (Уфа, 2009 г., Бишкек, 2009 г.), Всероссийских конференциях (Москва, 2010 г., Екатеринбург, 2011 г.), XX съезде (Барселона, 2010).

По материалам диссертации опубликовано 33 печатных работы, в том числе 14 - в журналах, лицензированных ВАК, 1 монография; получены 2 патента РФ.

Объем и структура диссертации

Диссертация изложена на 184 листах машинописного текста, состоит из введения, обзора литературы, 3 глав собственных исследований, заключения, выводов, практических рекомендаций, указателя использованной литературы, включающего 51 источник на русском языке и 143 иностранных источника. Работа иллюстрирована 12 таблицами и 48 рисунками. Материал и методы исследования

Работа основана на изучении особенностей и направленности изменений показателей респираторной механики и газообмена, основных показате-

лей центральной и периферической гемодинамики при проведении ВЧС ИВ! в сравнении с теми же показателями при проведении традиционной (конвективной) ИВЛ у пациентов, которые перенесли оперативные вмешательств; на лёгких и органах средостения.

Работа выполнена на базе отделения анестезиологии и реанимации у операционного блока 1-го хирургического отделения клиники лёгочной хирургии ГУЗ СО ПТД, г. Екатеринбург.

Исследования проводились во время оперативного вмешательства, I ближайшем и отсроченном послеоперационном периоде, если состояние пациентов требовало проведения респираторной поддержки в комплексе интенсивной терапии.

Критерии включения пациентов в исследования диктовались толькс отсутствием у них тяжёлой хронической сопутствующей патологии, серьёзно влияющей на физиологию газообмена и кровообращения. При проведение различных этапов исследования группы пациентов формировались независимо от пола.

Для исключения флюктуаций в измерениях, связанных с индивидуальными различиями пациентов и возможными погрешностями в работе контрольно-измерительной аппаратуры, регистрация различий в физиологических параметрах при разных видах и режимах искусственной вентиляции проводилась у одних и тех же пациентов. Начальные условия — при традиционной ИВЛ после 30 минут вентиляции для стабилизации всех физиологических реакций, впоследствии - при переводе пациента на ВЧС ИВЛ и проведении 30-минутной вентиляции в этом режиме, что гарантировало стабилизацию физиологических функций и исключало случайные, неистинные значения измеряемых показателей. Таким образом, один и тот же пациент находился сразу и в исследуемой, и в контрольной группе, что исключало разнородность получаемых данных в разных группах. Такой дизайн исследования обеспечил внутреннюю валидность исследования, позволив свести к минимуму субъективность в отборе пациентов.

Исследования проведены у 162 пациентов в возрасте от 18 до 78 лет (в среднем - 42,5±17,6 года), в том числе (по классификации ВОЗ) юношеского возраста - 17 (10,5%), молодого возраста - 79 (48,8%), зрелого возраста - 51 (31,5%), пожилого - 12 (7,4%) и старческого - 3 (1,9%), ростом от 147 до 199 см (в среднем - 173 см), с ИМТ до 20 - 83 пациента (51,2%), ИМТ 20-25 - 62 (38,3%), ИМТ 26-30 - 13 (8%) и ИМТ более 30-4 (2,5%). Пациентов мужского пола было 63,5% (103 человека), женщин - 36,5% (59 человек).

Таблица 1

Нозологическая форма, локализация патологического процесса

и характер оперативного вмешательства

ОСНОВНОЕ ЗАБОЛЕВАНИЕ

Ограниченные формы туберкулёза лёгких 87 (53,7%)

Онкологические заболевания лёгких 51 (31,3%)

Другие заболевания лёгких и средостения * 24 (15,0%)

ВСЕГО 162 (100%)

ЛОКАЛИЗАЦИЯ ПАТОЛОГИЧЕСКОГО ПРОЦЕССА

Справа 91 (56,2%)

Слева 67(41,3%)

Центральное средостение 4 (2,5%)

ВСЕГО 162 (100%)

ОПЕРАТИВНОЕ ВМЕШАТЕЛЬСТВО

Пульмонэктомия 18(11,1%)

Лоб- и билобэктомия 41 (25,3%)

Полисегментарные резекции лёгкого 74 (45,7%)

Удаление опухоли средостения 9 (5,6%)

Торакоскопические вмешательства 11 (6,8%)

Другие вмешательства 9 (5,6%)

ВСЕГО 162(100%)

* В эту группу вошли пациенты с доброкачественными опухолями лёгких и средостения (хондромами лёгких, тимомами, солитарными кистами средостения, невриномами грудной клетки, рецидивирующим спонтанным пневмотораксом, посттрахеостоми-ческими стенозами трахеи).

Сопутствующая патология отмечена у 83 (51,2%) пациентов и включала ХОБЛ (хронический обструктивный бронхит, буллёзную болезнь лёгких, бронхиальную астму) - 33 (20,4%), ИБС (в том числе ПИКС с СН1-П ФК по ЫУНА) — 19 (11,8%), гипертоническая болезнь (требующая медикаментозной

коррекции) - 41 (25,3%), сахарный диабет (в том числе инсулинозависимыи - 5 (3,1%). При этом наличие одновременно 2-х и более сопутствующих заболеваний отмечено у 15 (9,3%) пациентов.

Анестезиологическое пособие всем пациентам включало премедика-цию накануне вечером и утром в день операции (димедрол - 0,05, фенобарбитал — 0,1, ранитидин — 0,15), внутривенную сбалансированную анестезин (кетамин - 2 мг*кг1 + HJLA (фентанил - 0,005 мгхкг"1 + дроперидол 0,25 мгхкг"1), по показаниям - пропофол (200 мкгхкг'хмин'1), миоплегия - внутривенное введение препаратов сукцинилхолина (1,5 мгхкг"1) и ардуана (0,1 мгхкг"1).

Интубации трахеи при проведении двулёгочной вентиляции (125 пациентов - 77,2%) и главного бронха при однолёгочной искусственной вентиляции (37больных - 22,8%).

Традиционная искусственная вентиляция лёгких проводилась пациентам с помощью респиратора МВ-200, аналогичного по своим возможностям аппаратам Puritan Bennet 7200 и 840, допускающего ИВЛ с циклированием как по объёму, так и по давлению, а также применение вспомогательных режимов вентиляции SIMV и CPAP. Параметры традиционной ИВЛ определяли исходя из антропометрических данных пациентов: дыхательный объём (VT) от 300 мл до 500 мл, т.е. 8 млхкг"1, частота вентиляции (f) - от 13 до 18 циклов в минуту, F,02 — от 0,21 до 1,0, объём минутной вентиляции (VE) - от 4,5 до 9 л. Соотношение фаз дыхательного цикла (1:Е) составляло 1:2.

ВЧС ИВЛ проводились аппаратами «ZisLINE-lOO» и «ZisLINE-110» с устанавливаемыми параметрами вентиляции, соответствующими потребностям пациентов и целям исследования: Vj - 2,2 мл/кг массы тела; VE — от 16 до 22 л; f- от 30 до 120 мин"1; FA - от 0,21 до 1,0; 1:Е - от 1:3 до 1:1.

На время проведения исследований у всех наших пациентов отсутствовали грубые нарушения витальных функций, не отмечалось значимых гемо-динамических, волемических, электролитных и метаболических нарушений.

При проведении как традиционной ИВЛ, так и ВЧС ИВЛ использовался монитор «Регистратор®» («Тритон ЭлектроникС», Россия, Екатеринбург), регистрирующий скорость и величину инспираторных и экспираторных потоков, давление в дыхательных путях (PIP, Pmean, PEEP, autoPEEP), дыхательный объём и минутную вентиляцию лёгких (VT и Ve), частоту дыхания (f), концентрацию кислорода и углекислоты как в инспираторной, так и в экспираторной порциях дыхательного газа (Pi02, PiC02, Ре02, РеС02 и РетС02), статический лёгочно-торакальный комплайнс (Cst), величину сопротивления дыхательных путей (Raw) в каждом дыхательном цикле.

Для непрерывного контроля Sp02 использовался канал пульсоксимет-рии монитора «МПР6-03» («Тритон ЭлектроникС», Россия, Екатеринбург).

Газовый состав и кислотно-щелочное состояние — Ра02, Pv02, РаС02 — контролировали анализом проб артериальной и венозной крови. Кислородный статус пациентов (Р5о, Рх) при проведении исследования рассчитывался при помощи программы OSA.

Показатели системной гемодинамики - частоту сердечных сокращений (ЧСС), неинвазивное измерение артериального давления (АД), ударный объём сердца (УО), минутный объём сердца (МОС) и величину общего периферического сосудистого сопротивления (ОПСС) — регистрировали при помощи реанимационного монитора «МПР6-05»на основе контурного метода по стандартной методике.

Для определения уровня кислородного обмена в качестве индикатора была избрана концентрация лактата в крови.

Статистическая обработка материала: для сравнения результатов измерений, выполненных двумя методами, ни один из которых не является абсолютно надёжным, применялся метод Бленда - Альтмана. Окончательная статистическая обработка проводилась с использованием парного критерия Стьюдента с поправками Бонферроне или Тьюке на множественность сравнений. Рассчитывались описательные статистики при каждом из методов ИВЛ. Достоверность различий между показателями групп, находившихся на

различных режимах ИВЛ, оценивалась с использованием критерия Стью дента и непараметрического критерия Манна - Уитни - Уилкоксона (MWW) Различия считались достоверными, если уровень значимости не превыша] 0,05. Результаты обрабатывались с использованием программ STATISTICA 6, SPSS («Statistical Package for the Social Sciences»), VisualStat v.8.1 и Excel 2003.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ Аппаратное обеспечение высокочастотной струйной вентиляции

Аппарат ВЧС ИВЛ имеет то же предназначение, что и аппараты кон вективной вентиляции, и должен обеспечивать полноценное кондициониро вание дыхательного газа вне зависимости от VE, Т° и влажности окружающе* среды, анализ состава вдыхаемой и выдыхаемой газовой смеси, контрол] давления в дыхательных путях и реализацию режимов вспомогательной вен тиляции.

При ВЧС ИВЛ реализация управления F^, согревание и увлажнен» дыхательной смеси, мониторинг респираторной механики имеют принципи альные отличия от таковых при традиционной вентиляции: трудно предска зуемый коэффициент инжекции, зависящий от механических свойств лёгких скорость и турбулентный характер газового потока не позволяют применять стандартные потоковые и газовые сенсоры. Серьёзной проблемой являете) полноценное кондиционирование дыхательной смеси, т.к. перепад давления газа в инжекторе и большой объём минутной вентиляции не позволяют применить технические решения, эффективные в аппаратах традиционной ИВЛ.

Создание аппарата ВЧС ИВЛ нового поколения потребовало принципиального и конструкторского решения перечисленных проблем.

Подавление инжекции достигается путём продвижения сопла в просвет интубационной трубки, поскольку при расположении среза катетера на глубине 12 см от начала интубационной трубки инжекция полностью отсутствует, что подтвердило исследование величины инжекции у 17 пациентов.

Полноценное кондиционирование дыхательной газовой смеси и корректный мониторинг респираторной механики достигнуты использованием оригинальной системы кондиционирования - Термосервер™ — и сенсоров, минимизирующих влияние высокой скорости и турбулентности газовой струи на достоверность получаемой информации.

Основой идеологии респиратора являлась глубокая взаимная интеграция аппаратных конструкций собственно респиратора и блоков мониторинга, что позволяет получить точную информацию о величинах мониторируемых параметров при частотах вентиляции до 150-300 циклов в минуту в условиях турбулентности и высокой скорости струи газа.

Главным недостатком существующих сегодня моделей ВЧС-респираторов является отсутствие возможности мониторинга среднего (Pmean) и альвеолярного давления (autoPEEP), статического торако-пульмонального комплайнса (Cst) и газового состава дыхательной смеси.

Для осуществления мониторинга этих параметров при разработке респиратора была разработана оригинальная методика автоматического газового анализа в режиме специально сформированного дыхательного цикла с экспираторной паузой и осуществлением полного выдоха. Система газового анализа работает с дискретностью 100 измерений в секунду.

Разработан оригинальный алгоритм, позволяющий зарегистрировать концентрацию углекислоты в смешанном альвеолярном газе для расчёта объёма дыхательного мёртвого пространства и альвеолярной вентиляции.

Разработан оригинальный алгоритм, позволяющий реализовать точную регистрацию autoPEEP и статического торако-пульмонального комплайнса при частотах вентиляции до 180 циклов в минуту в условиях «открытого» (бесклапанного) дыхательного контура, когда фаза плато на кривой давления отсутствует. Но технология, основанная на периодической регистрации альвеолярного давления, не позволяет обеспечить мониторинг autoPEEP в режиме реального времени.

Мониторинг среднего (Ртеап) и альвеолярного (аи<:оРЕЕР) давлений

Мы сопоставили величины среднего и альвеолярного давлений при различных частотах струйной вентиляции у 19 пациентов (таб.3).

По мере возрастания частоты вентиляции величины этих параметров сближаются и различия между ними прогрессивно сокращаются. Различия в величинах Ртеап и аигоРЕЕР при частотах 60-100 циклов в минуту не превышали ±0,2 см вод. ст., т.е. практически совпадали, что позволило обеспечить мониторинг аиШРЕЕР в режиме реального времени при всех наиболее часто используемых частотах вентиляции.

Таблица 3

Разность средних значений и корреляционные связи Ртеап и аиШРЕЕР при частотах вентиляции 60-120 циклов в минуту.

ВЧС ИВЛ Различия величин Ртеап -аиЮРЕЕР (см Н20) Я

Г мин"1 1:Е М±БО Мах. Мт.

60 1 1-1 3 (п=39) 0,07±1,0 1,8 - 1,94 0,6 (Р=0,002)

80 1 1-1 3 (п=39) 0,004 ±0,6 0,97 -1,07 0,9 (Р=0,000)

100 1 1-1 3 (п=39) 0,02±0,07 0,1 -0,1 0,99 (Р=0,000)

120 1 1-1 3 (п=18) 0,08±0,19 0 -0,1 0,99 (Р=0,000)

80-120 1 1-1 3 (п=96) 0,01±0,39 1,03 -1,07 0,96 (Р=0,000)

60-120 1:1-1:3(п=135) 0,03±0,7 1,8 -1,94 0,95 (Р=0,000)

Мониторинг альвеолярной вентиляции

Величина альвеолярной вентиляции при проведении ИВЛ определяет эффективность респираторной поддержки.

Альвеолярная вентиляция (УА) рассчитывается процессором респиратора по следующей формуле:

Уа=Уе-У0,

где УЕ — объём минутной вентиляции, Уц — объём дыхательного мёртвого пространства (определяется по уравнению Бора).

Напряжение СОг в конечной экспираторной фракции дыхательного газа незначительно отличается от его напряжения в артериальной крови и этим различием можно пренебречь, соответственно в уравнении Бора может быть

произведена замена РаС02 на РЕтС02. Тогда это уравнение приобретает следующий вид:

Ус=(РетС02-РеС02)ХХУт / РетСО2

Сравнительное исследование величин смешанного РС02, полученных при расчёте по кривой капнограммы и при прямом определении было предпринято у 6 больных, которым в раннем послеоперационном периоде проводилась продолженная вентиляция лёгких. РС02 регистрировалось при частотах 30, 60, 80, 100 и 120 циклов в минуту при продолжительности фаз дыхательного цикла (1:Е) 1:1, 1:2, 1:3.

Было установлено, что независимо от частоты вентиляции и 1:Е различия в величинах РС02 (АР), полученных расчётным путём и прямым измерением, составили не более 2 мм рт.ст. при высокой тесноте корреляционных связей (рис. 1 и рис. 2).

1:1 1:2 1:3

2.5

ЗО бО во ЮО 120

Рис. 1. Различия расчётной и истинной величин смешанного РС02 (АР).

Рис. 2. Результаты сравнительного определения смешанного альвеолярного газа расчётным и прямым способами.

R=0.92 iP=0.000)

X

Расчётное РС02 мм Нд

Результаты проведённых исследований свидетельствуют о том, что расчётная величина РеС02 при ВЧС ИВЛ может быть использована в алго-

ритме респиратора для использования в уравнении Бора и расчёта альвеолярной вентиляции.

Мониторинг статического торако-пульмонального комплайнса

Для расчёта необходимо определить величину давления плато (Рр1а1:). В традиционных респираторах это давление регистрируется во время инспираторной паузы, при которой величина потоков в дыхательных путях равна нулю. Негерметичный и бесклапанный дыхательный контур ВЧС-ре-спиратора не позволяет создать инспираторную паузу для регистрации давления плато. Использовать формулу, применяемую в традиционной ИВЛ для расчёта комплайнса, при ВЧС ИВЛ невозможно.

Разработка технологии регистрации статического комплайнса при ВЧС ИВЛ базируется на определении на кривой давления точки, которая соответствует моменту прекращения потока. Такая точка соответствует месту в конце инспираторной фазы дыхательного цикла в момент, когда вектор скорости потока, меняя направление (при начале выдоха), обеспечивает нулевой поток (рис. 3).

Е 2

А — Р1Р на кривой давлоиия;

В - точка конца вдоха на кривой потока; С - точка Рр1а1 на кривой давлении; О - точка начала выдоха на кривой потока.

Промежуток АС на кривой давления, спроецированный на ось времени, абсолютно равен промежутку ВО на кривой потока, спроецированному на ос*» времени, при X — 1ОО в минуту занимает 0.05 с и соответствует смене вектора потока со вдоха на выдох, т.е. отсутствию потока. В точке В уже нот потока о сЛожа, в точке О ви<Й нот потока выдохе. Таким образом, точка С ма кривой давления является истинной точкой давления плато.

Рис. 3. Схема экрана респиратора ZisLINE ЛМ10.

Таким путём получена величина давления для расчёта ДР в формуле комплайнса в режиме реального времени. Она приобрела следующий вид: Cst=VT bbw./(PplatHF-autoPEEP)

Таким образом, применённые конструкторские и программные решения при создании ВЧС-респиратора нового поколения позволили преодолеть присущие в прошлом методу ВЧС ИВЛ недостатки, обеспечить полноценное автоматическое кондиционирование дыхательной смеси, не зависящее от VE и t° окружающей среды, а также осуществлять полноценный мониторинг респираторной механики и газообмена - Cst, PIP, Pmean, autoPEEP и Pplat, РвтСОг, РеС02 и величины VA в реальном времени. Особенности транспорта кислорода в условиях ВЧС ИВЛ

С целью определения влияния частоты вентиляции на параметры респираторной механики мы провели сравнительное исследование зависимости величин пикового, среднего, конечно-экспираторного и транспульмо-нального давлений от частоты вентиляции при трёх способах вентиляции: ИВЛ с f=20 мин"1, струйной ИВЛ с f=20 мин"1 и ВЧС ИВЛ с 5=100 мин"1 (таб.

4).

Таблица 4

Параметры респираторной механики при ИВЛ и ВЧС ИВЛ

Параметры Способ вентиляции (M±SD) Pl-2 Pl-з Р2-3

ИВЛ (1) п=19 Стр. ИВЛ (2) п=18 ВЧС ИВЛ (3) п=32

f мин"1 20 20 100

VT мл 454,0±48,0 473,7±56,2 173,5±4,85 0,000 0,000

PIP см н20 17,6±1,5 16,7±1,6 14,1±3,0 0,000 0,001

PEEP см Н20 0,14±0,05 0 3,7±1,0 0,000* 0,000 0,000*

Р mean см н2о 8,7±0,7 4,3±0,6 7,1±1,3 0,000 0,000 0,000

Pes см н2о 4,1±0,9 3,9±0,8 1,0±0,4 0,000 0,000

Критерий Манна - Уитни

Отмечена отчётливая зависимость параметров респираторной механики от частоты вентиляции. По мере увеличения частоты дыхания достоверно

снижается VT, что сопровождается снижением PIP и Pes. Эта закономерность связана только с частотой вентиляции и не зависит от способа её проведения (конвективная или струйная нормочастотная ИВЛ).

Снижение PIP и транспульмонального давления (Pes) обусловливают увеличение венозного возврата (повышение ЦВД) вследствие увеличения градиента давления в правом предсердии и системного венозного давления и ведёт к увеличению сердечного выброса (таб. 5)

Таблица 5

Параметры системной гемодинамики при различных способах ИВЛ

Параметры Исходные показатели п=32 Способ вентиляции Pi-J Р2.3

ИВЛ (1) п= 19 Стр. ИВЛ (2) п=18 ВЧС ИВЛ (3) п=32

f мин"1 - 20 20 100

УИ Ш1М"2 51,3±4,7 33,9±9,4 35,П±9,9 48,5±13,1 0,000 0,000

СИ лмин'м"3 3,7±0,4 2,7±1,3 2,85±0,6 4,0±0,4 0,000 0,000

ОПССдин / см5 / с 1219±222,3 1861,4±466,1 1789,2±403,3 1326,4±371,2 0,000 0,000

ЦВД см н2о 7,7±1,9 10,4±1,8 11,2±1,6 13,9±1,8 0,000 0,000

Приведённые данные свидетельствуют, что изменения гемодинамиче-ских параметров связаны только с частотой вентиляции и не зависят от способа её проведения.

Начиная со второго дыхательного цикла от начала ВЧС ИВЛ отмечается нарастание накапливаемого объёма после прерывания выдоха от нулевого значения до 160 мл к концу 3-й секунды, т.е. каждый последующий объём вдоха добавляется к объёму газовой смеси, оставшемуся после прекращения выдоха. На 6-м дыхательном цикле экспираторный объём сравнивается с инспираторным объёмом. С этого момента при выдохе из альвеол выводится объём газа, равный объёму, поступившему во время вдоха (таб. 6).

Таблица 6

Феномен «постоянного вдоха»

Параметр п=18 Время от начала вентиляции

1 секунда 2 секунда 3 секунда 4 секунда

Дыхательный цикл

1 2 3 4 5 6 7 8

Vt ins м л 147,8 ±29,4 155,6 ±25,6 154,4 ±27,5 160,0 ±27,0 157,8 ±26,0 160,7 ±27,0 160,7 ±27,0 160,7 ±27,0

Vt ехр мл 0 85,5 « j л** ±14,4 119,4 ±32,6' 144,4 ±33,2* 159,6 ±29,5 160,7 ±27,0 160,7 ±27,0 160,7 ±27,0

Р 0,02 " 0,000 0,001 0,000 0,9 1,0 1,0 1,0

X VT мл 147,8 ±29,4 241,1 ±20,8* 273,8 ±29,1* 304,4 ±30,2* 317,4 ±22,6 321,4 ±26,8 321,4 ±26,8 321,4 ±26,8

Достоверность с предыдущим циклом - критерий Стьюдента (Р=0,000-0,007)

Критерий Уилкоксона (Р<0,02) Таким образом, при ВЧС ИВЛ лёгкие находятся как бы в состоянии

постоянного неполного вдоха, накопленный объём составляет 321±26,8 мл, что соответствует 80% нормального дыхательного объёма. При неполном опорожнении альвеол в них сохраняется положительное давление (аииз-РЕЕР).

Уровень аиШРЕЕР находится в прямой зависимости от частоты вентиляции и продолжительности экспираторной фазы дыхательного цикла, что позволяет сделать вывод о том, что при ВЧС ИВЛ а^оРЕЕР зависит от продолжительности выдоха и величины накапливаемого объёма (рис. 4).

см вод.ст 10 -

8 -

6 -

4 -

2 -

о--

30 60 80 100 120

Частота вентиляции (циклы/мин)

Рис. 4. Динамика аиШРЕЕР в зависимости от частоты вентиляции и продолжительности фаз дыхательного цикла.

Для подтверждения полученных данных мы провели специальное исследование параметров давления на различном уровне дыхательных путей. У 18 пациентов при продлённой ВЧС ИВЛ после операции регистрировали

!:Е

PIP, PEEP, autoPEEP и Pmean на различных уровнях бронхиальной системы: в начале интубационной трубки, на уровне коннектора (0 см), на уровне бифуркации трахеи (25 см), главных, долевых и сегментарных бронхов (соответственно 30, 35 и 40 см.). Режим вентиляции: f=100 мин"1, V-f=180 мл, 1:Е:=1:2 (таб. 7). Положение среза измерительного катетера контролировалось бронхоскопически.

По мере продвижения газовой смеси в дистальные отделы дыхательных путей снижается пиковое и повышается конечно-экспираторное давление. Различия в величинах этих параметров между собой на различных уровнях в дыхательных путях статистически достоверны.

Таблица 7

Параметры давления при ВЧС ИВЛ в дыхательных путях на различных уровнях бронхиальной системы

Параметры (п=18) Расстояние от начала интубационной т рубки (см)

0 5 10 15 20 25 30 35 40

autoPEEP см Н20 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45 7,17 ±2,45

PEEP см Н20 3,7 ±2,5 3,8 ±2,4' 3,9 ±2,4 4,2 ±2,4' 4,4 ±2,5* 4,3 ±2,4 4,7 ±2,5' 5,6 ±2,6* 6,3 ±2,4'

Р 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,008

PIP см НЮ 13 ±3,7 12,7 ±3,7' 12,3 ±3,7' 12,1 ±3,5' 11,7 ±3,4' 11,3 ±3,1' 10,8 ±2,9' 10,0 ±2,6' 8,6 ±2,5'

Ртеап см Н20 7,2 ±2,5 7,2 ±2,5 7,16 ±2,5 7.14 ±2,4 7,16 ±2,4 7,18 ±2,4 7,17 ±2,5 7,18 ±2,4 7.14 ±2,5

* Достоверность различий с предыдущей величиной - Р=0,02-0,001 (критерий Уилкоксона)

Величины аиЬРЕЕР и Ртеап различаются крайне незначительно. Максимальные различия не превышают 0,6 см вод. ст. при коэффициентах корреляции равных 0,997-0,999. На уровне коннектора эти различия составляют лишь 0,3 см вод. ст.

Результаты проведённого исследования позволяют сделать важный практический вывод. При ВЧС ИВЛ величины аиШРЕЕР и Ртеап не различаются независимо оттого, на каком уровне дыхательных путей производятся измерения давления. Следовательно, по величине среднего давления можно

получать достоверную информацию об истинном уровне альвеолярного давления и о наличии и степени динамической гиперинфляции.

Многие специфические физиологические эффекты ВЧС ИВЛ определяются скоростью и прямо зависящей от неё энергией газовой струи. Высокие скорость и энергия газовой струи с появлением турбулентного потока в верхних отделах бронхиальной системы должно способствовать лучшему перемешиванию газов и сопровождаться уменьшением объёма дыхательного мёртвого пространства (Удо)- Для подтверждения этого мы регистрировали величину дыхательного мёртвого пространства у 9 пациентов после операции резекции лёгкого (таб. 8).

Таблица 8

Анатомическое (У0) и дыхательное (Удо) мёртвое пространство

при различных скоростях газовой струи

V м-с"1 Параметры респираторной механики

V м-с"1 Уе л Уд л Ус мл Удп мл

69 (п=6) 69,3±45,2 10,2±0,0 3,6±0,12 148,1±18,2 109,3±2,1*

216 (п=9) 216,5±13,1 13,6±0,0 3,7±1,1 148,1±18,2 124,2±13,9*

Р. 0,01 0,000 0,006

230 (п=9) 230,4±38,9 17,0±0,0 4,4±1,2 148,1±18,2 126,5±12,1*.

Р. 0,000 0,000 0,000

Р2 0,001 0,000

259 (п=9) 258,6±8,5 20,4±0,0 4,35±1,3 148,1±18,2 133,7±10,6*

Р, 0,001 0,000 0,000

Р2 0,000 0,000

Р2 0,001 0,000

Р]-Различия с V =69 мхе"1; Р2-Различия с V =216 мхе"1; Р3-Различия с V =259 мхе"1;

- Различия между Ув иУдп (критерий Манна-Уитни; Р=0,003)

Результаты исследования позволили сделать обоснованные выводы:

1. Увеличение скорости струи приводит к возрастанию УЕ без изменения объёма альвеолярной вентиляции (Уд).

2. Величины УАп даже при низких скоростях струи (70 м-с"1) меньше, чем Уо-

Поскольку объём дыхательного мёртвого пространства является суммой объёмов анатомического и альвеолярного мёртвого пространства, то зарегистрированный нами феномен (Уао< свидетельствует об исчезновении при ВЧС ИВЛ анатомического мёртвого пространства как части дыхательного объёма, не участвующей в газообмене, а объём дыхательного мёртвого пространства является не чем иным, как исключительно объёмом альвеолярного мёртвого пространства.

Альвеолярная вентиляция (1 этап кислородного каскада)

Поскольку феномен незавершённого выдоха и наличие аи1:оРЕЕР является одним из основных механизмов перераспределения газа из вентилируемых в невентилируемые или плохо вентилируемые альвеолы с высокой константой времени лёгких в течение всего дыхательного цикла, то через короткое время от начала ВЧС ИВЛ подавляющее число альвеол оказываются заполненными газовой смесью, что приводит к «расходованию» резерва податливости лёгких и грудной клетки и, следовательно, к снижению комплайнса. Это изменяет взгляд на физиологическую сущность комплайнса при ВЧС ИВЛ. Снижение Сй при традиционной вентиляции является признаком «жёсткости» лёгких, увеличения числа невентилируемых альвеол, а снижение Сб1 при ВЧС ИВЛ свидетельствует о повышении воздушности лёгких, снижении числа невентилируемых альвеол. Именно поэтому снижение Сб1 сопровождается повышением Ра02.

Подтверждением правильности такой оценки величины комплайнса при ВЧС ИВЛ являются проведённые нами исследования, сопоставляющие Ра02 с величинами комплайнса (таб. 9). Мы использовали неоксигенирован-ную газовую смесь (Р102=0,21), чтобы исключить влияние концентраций кислорода в инспираторном газе с р!02>0,5 на оксигенирующий эффект ВЧС ИВЛ.

Сравнение величин Уло объясняют основную особенность ВЧС ИВЛ -способность обеспечить высокую оксигенацию артериальной крови.

Таблица 9

Респираторная механика и оксигенация крови при ИВЛ и ВЧС ИВЛ

Параметры М±ББ Способ вентиляции Р

ИВЛ п=24 ВЧС ИВЛ п=24

Р,02 % 0,21 0,21

f мин"1 17,9±1,3 100±0,0 =0,000*

СБ1 мл/см Н20 35,8±1,5 19,3±6,8 =0,005*

Ра02 мм рт.ст. 79,3±8,2 89,6±10,4 =0,000*

УДБ мл 185,7±29,3 119,8±11,6 =0,000*

- критерий Манна — Уитни

ВЧС ИВЛ сопровождается более высоким уровнем Ра02 и достоверно более низкими значениями Уди и Сэ^ чем традиционная ИВЛ при одинаковом Рфг. В отличие от традиционной ИВЛ снижение уровня Сэ1 при ВЧС ИВЛ не свидетельствует об ухудшении респираторной функции лёгких, наоборот - об улучшении внутрилёгочного распределения газа и уменьшении удгь что сопровождается повышением оксигенации крови.

Следовательно, мониторинг комплайнса при ВЧС ИВЛ является необходимым для контроля равномерности внутрилёгочного распределения дыхательного газа и состояния альвеоло-капиллярного сектора лёгочной паренхимы.

Альвеолокапиллярный газообмен (2-й этап кислородного каскада)

Параметры альвеолокапиллярного газообмена мы изучали у 24 пациентов, перенёсших частичные резекции лёгких, используя вентиляцию воздухом при Р102=0,21 (таб. 10).

Таблица 10

Параметры альвеолокапиллярного газообмена при ИВЛ и ВЧС ИВЛ при проведении вентиляции воздухом

ИВЛ ВЧС ИВЛ

Параметры £=19 £=100 р*

п=24 п=24

Р,02 0,21 ±0,0 0,21±0,0

рао2 мм Н§ 105,5±0,7 106,3±1,0

Ра02 мм ^ 79,3±8,2 89,6±10,4 =0,000

А - а002 мм 30,1±8,95 17,1±13,15 =0,001

Оя/От % мое 12,5±5,1 5,1±2,6 =0,000

Рзо мм Ь^ 25,0±5,7 26,1±1,2 =0,014

- критерий Манна — Уитни

При одинаковых величинах Б^г и, следовательно, одинаковом напряжении кислорода в альвеолярном газе, при ВЧС ИВЛ зарегистрированы более низкие значения альвеолокапиллярного градиента (А-аБОг), внутри-лёгочного вено-артериального шунта (<3з/<3т) и более высокое напряжение кислорода в артериальной крови (РаОг).

Суммируя результаты исследования альвеолокапиллярного газообмена у наблюдаемых больных, можно сделать вывод, что на уровне альвеолока-пиллярной мембраны диффузионные процессы обмена кислорода при ВЧС ИВЛ протекают более интенсивно. Нельзя исключить также влияние уменьшения при ВЧС ИВЛ внесосудистого водного пространства, что, сокращая толщину альвеолокапиллярной мембраны, снижает сопротивление диффузии

о2.

Кислородотранспортная функция крови и тканевой газообмен (3-й и 4-й этапы кислородного каскада)

Исследования транспорта кислорода и тканевого газообмена проводили в условиях традиционной и высокочастотной струйной вентиляции у 24 пациентов с онкологическими заболеваниями лёгких (20) и средостения (4).

Для того чтобы исключить влияние повышенных концентраций кислорода в дыхательной газовой смеси на транспорт и потребление кислорода, вентиляцию у этой группы мы проводили воздухом (Р,02=0,21).

При ВЧС ИВЛ в сравнении с традиционной вентиляцией отмечаются достоверно большие величины кислородного потока, потребления кислорода, артериального напряжения кислорода и артериовенозного градиента: Б02 возрастает на 39,6±7,2%, У02- на 42,0±8,4 %, Ра02 - на 21,6±11,6%, а-у Р02 - на 33,3±8,3%. Этим изменениям основных параметров кислородного транспорта сопутствует снижение внутрилёгочного вено-артериального шунта в два раза (таб. 11)

Таблица 11

Транспорт кислорода и тканевой газообмен при ИВЛ и ВЧС ИВЛ

СПОСОБ ВЕНТИЛЯЦИИ Параметры (М±8Э; п=24)

Ра02 мм Ь^ РУ02 мм^ а-у Р02 ММ Н£ бо2 мл/мин У02 мл/мин кэо2 % Оз/От % мое Р5о мм Нй

ИВЛ 80,9 ±10,8 35,5 ±2,4 45,3 ±10,0 326,2 ±41,3 89,3 ±16,75 27,55 ±4,6 12,5 ±5,1 25,0 ±5,7

ВЧС ИВЛ 97,3 ±13,6 36,9 ±3,1 60,4 ±13,7 455,0 ±166,4 126,8 ±75,0 26,05 ±4,8 5,1 ±2.6 26,1 ±1,2

р* 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,008 0,014

Р* - критерий Манна - Уитни

Отмечены нормальные значения Р50, КЭ02 и Ру02 при ИВЛ и ВЧС ИВЛ, что подтверждает отсутствие патологических сдвигов в кисло-родтранспортной функции крови и тканевом газообмене. Тканевой газообмен при ВЧС ИВЛ (параметры КЭ02 и Ру02) достоверно не отличается от такового при традиционной ИВЛ, несмотря на существенное увеличение доставки и потребления кислорода при ВЧС ИВЛ.

Транспорт кислорода при ВЧС ИВЛ происходит в условиях пониженного периферического сосудистого сопротивления (1580±572,9 динхсм"5хс"' против 2169±728,4 динхсм"5хс"'; Р=0,000), что является важной особенностью этого способа вентиляции.

Основными факторами, влияющими на тканевой газообмен при ВЧС ИВЛ, являются перестройка периферического кровотока и адаптация его к условиям пониженного сопротивления микрососудов.

Мы предположили, что увеличенный объём притекающей в микрососудистое русло крови обеспечивается включением в кровоток резервных (не-функционирующих капилляров), количество которых в покое составляет 7580% общей капиллярной сети. Для проверки этого предположения мы провели анализ фотоплетизмограммы III пальца кисти.

Исследование проводилось у 12 пациентов в ближайшем послеоперационном периоде, во время исследования дополнительная медикаментозная терапия (седация, углубление анестезии, миорелаксация) не проводилась. Наполнение периферических сосудов составило при традиционной ИВЛ 1,65±1,22%, при ВЧС ИВЛ - 2,93±1,49% и при CPAP - 3,89±1,49%, разница между парами величин достоверна (Р=0,000, критерий Стьюдента).

Увеличение наполнения периферических сосудов при ВЧС ИВЛ на 56,3% указывает, что при ВЧС ИВЛ капиллярная сеть не сможет без включения в кровоток «резервных» сосудов вдвое увеличить кровенаполнение тканей при сохранении низких величин ОПСС и нормального уровня Ру02. Отсутствие увеличения КЭ02 доказывает включение в кровоток резервных капилляров, что увеличивает площадь тканевых клеточных мембран и позволяет повысить потребление кислорода без увеличения коэффициента экстракции.

В поисках причин увеличения при ВЧС ИВЛ потребления тканями кислорода мы исследовали концентрацию лактата крови (таб. 13).

Таблица 13

Содержание лактата и его корреляционные связи с параметрами транспорта кислорода

Способ вентиляции п Лактат ммоль/л М±ББ Коэффициенты корреляции концентрации лактата

СО ОПСС У02 кэо2 РУ02

ИВЛ 16 1,1 ±0,25 0,4 Р=0,1 0,73 Р=0,002 -0,3 Р=0,1 -0,87 Р=0,000 0,1 Р=0,7

ВЧС ИВЛ 16 0,92±0,25 Р=0,02 0,4 Р=0,07 0,84 Р=0,000 -0,7 Р=0,002 -0,93 Р=0,000 -0,1 Р=0,7

Р - критерий Манна - Уитни -Уилкоксона

При обоих способах вентиляции содержание лактата находится в пределах нормальных значений. Однако при ВЧС ИВЛ концентрация лактата, являющегося показателем анаэробного гликолиза, достоверно меньше, что может указывать на меньшую активность анаэробного гликолиза в сравнении с традиционной вентиляцией и, следовательно, на большую активность аэробного метаболизма, который неизбежно сопровождается увеличением У02.

Увеличение доставки кислорода при ВЧС ИВЛ обеспечивается более высоким уровнем сердечного выброса и большими величинами напряжения кислорода в артериальной крови.

Активизация тканевого газообмена обеспечивается перестройкой периферического кровообращения, в частности, снижением ОПСС, что увеличивает тканевой кровоток.

Важно подчеркнуть, что столь высокая эффективность кислородного транспорта достигается при безопасных величинах РЮ2 (0,5-0,62), в отличие от конвективной вентиляции, где даже 100%-е содержание кислорода во вдыхаемой смеси не гарантирует адекватной доставки кислорода к тканям. Применение ВЧС ИВЛ в торакальной хирургии

К искусственной вентиляции лёгких в торакальной хирургии предъявляются особые требования. Помимо поддержания адекватного газооб-

мена, она должна обеспечить предотвращение затекания патологического содержимого из поражённого лёгкого в здоровое, предупреждение ги-поксемии и гипоксии при нарушении герметичности бронхолёгочной системы, ограничение дыхательных движений лёгкого на стороне операции для выполнения оперирующим хирургом технических приёмов.

Наиболее просто это реализуется проведением однолёгочной вентиляции. Но это приводит к ателектазу изолированного лёгкого, следствием чего является возрастание венозного шунтирования, достигающее 65% минутного объёма сердца с развитием глубокой артериальной гипо-ксемии.

ВЧС ИВЛ — метод, который позволяет избежать негативных эффектов однолёгочной вентиляции: сохраняется адекватная вентиляция в условиях нарушенной герметичности лёгкого, значительно снижена подвижность лёгкого на стороне операции, что создаёт оптимальные условия для работы хирурга и не допускает тотального ателектаза на стороне операции. Однако при ВЧС ИВЛ сохраняется опасность аспирации патологического содержимого из поражённого лёгкого. Выход состоит в применении однолёгочной высокочастотной вентиляции (ОВЧВ). Особенности однолёгочной ИВЛ

Однолёгочная ИВЛ была показана 50 пациентам при проведении оперативных вмешательств по поводу деструктивных форм туберкулёза и онкологических заболеваний (лоб- и билобэктомии, пульмонэктомии). Проведены сравнительные исследования параметров газообмена при традиционной двулёгочной ИВЛ, традиционной однолёгочной ИВЛ и однолёгочной ВЧС ИВЛ (таб. 14).

Таблица 14

Параметры газообмена при двулёгочной традиционной (ИВЛ), однолёгочной традиционной (ОИВЛ), однолёгочной высокочастотной вентиляции (ОВЧВ)

Способ ИВЛ Па раметры газообмена (п=50)

Ра02 мм Щ (ШЗО) РаСОг мм (М±80) Рн (М±БО) Р1Р см Н20 (М±50) Реэ см Н20 (М±5Б) ЦВД см Н20 (М±вО)

ИВЛ п=50 174,0 ±63,75 34,5 ±10,5 7,43 ±0,07 14,0 ±4,2 4,1 ±1,4 10,4 ±2,8

ОИВЛ п=50 108,0 ±58,5 33,0 ±21,0 7,41 ±0,06 23,4 ±7,1 4,9 ±0,7 10,7 ±2,1

Р,=0,000 =0,000 =0,000

ОВЧВ п=50 179,3 ±77,8 30,75 ±15,9 7,42 ±0,007 17,2 ±4,95 0,9 ±3,5 13,7 ±2,1

Р, =0,000 =0,000 =0,000 =0,000

Р2 =0,000 =0,000 =0,000 =0,000

Р1 — достоверность различий ОВЧВ с ИВЛ Р2 - достоверность различий ОВЧВ с ОИВЛ

ОВЧВ сопровождается достоверно лучшей оксигенацией артериальной крови при нормальных показателях РаСОг и рН. При однолёгочной традиционной вентиляции средние величины Ра02 указывают на отсутствие выраженной гипоксемии, но у 18 из 50 пациентов Ра02 находилось на уровне 80 мм рт. ст. При ОВЧВ отмечаются достоверно меньшие значения транспуль-монального (Реэ) давления, способствующие большему венозному возврату и возрастанию сердечного выброса.

Можно констатировать, что ОВЧВ удовлетворяет всем требованиям, предъявляемым к респираторной поддержке при операциях на лёгких. Она обеспечивает адекватный газообмен при нарушениях герметичности лёгкого на стороне операции, надёжно предупреждает аспирацию патологического материала из оперированного лёгкого и создаёт максимально благоприятные условия для оперирующего хирурга.

Однако сохранение тотального ателектаза на стороне операции неизбежно должно вести к массивному шунтированию неоксигенированной кро-

ви в большой круг кровообращения, что обязательно должно сопровождаться артериальной гипоксемией.

Возникшие вопросы позволяет разрешить сравнительный анализ газообмена при двулёгочном и однолёгочном вариантах ВЧС ИВЛ.

С этой целью нами обследована группа пациентов (п=50) при проведении оперативных вмешательств на лёгких с последовательным применением двулёгочной и однолёгочной ВЧС ИВЛ непосредственно после интубации трахеи, до начала оперативного вмешательства. Отмечены незначительные различия в газообмене и гемодинамическом статусе двулёгочного и однолё-гочного вариантов ВЧС ИВЛ в величине Ра02 (208,5±14,25 мм рт. ст. и 179,3±11,0 мм рт. ст. соответственно, Р=0,000) и PIP (10,0±0,7 см вод. ст. против 17,2±4,95 см вод. ст., Р=0,000), при отсутствии достоверной разницы в величинах РаС02, ЦВД, рН и Pes.

При двулёгочном варианте отмечаются достоверно более высокая ок-сигенация артериальной крови, что при одинаковых режимах вентиляции может быть связано только с уменьшением внутрилёгочного вено-артериального шунтирования крови. Подтверждение данного положения потребовало специального исследования.

Порядок исследования состоял в следующем. После вводного наркоза и интубации трахеи регистрировались параметры респираторной механики и газообмена при традиционной двулёгочной вентиляции (f - 17-19 циклов в минуту, Vt - 260-410 мл, 1:Е - 1:2). Спустя 15 минут осуществлялся переход к двулёгочной ВЧС ИВЛ (f - 100 циклов в минуту, Vx - 150-170 мл, 1:Е -1:2). Затем выполнялась интубация главного бронха здорового лёгкого, пациента переводили в положение на боку для торакотомии и проводили регистрацию этих же параметров в условиях однолёгочной вентиляции. ОВЧВ осуществляли в тех же режимах, как и двулёгочную ВЧС ИВЛ.

Для того чтобы исключить влияние различных величин концентрации кислорода в инспираторной фракции при ИВЛ и ВЧС ИВЛ, во всех случаях

вентиляция осуществлялась воздухом (Р^ = 0,21). Результаты исследования представлены в таблице 16.

Таблица 16

Респираторная механика и газообмен при традиционной двулёгочной (ДИВЛ), традиционной однолёгочной (ОИВЛ), высокочастотной двулёгоч-

ной (ДВЧВ) и высокочастотной однолёгочной (ОВЧВ) вентиляции

Способ ИВЛ Ут мл \11SD Уло.мл М±80 М*50 М±50 Ра01,мм Щ М±БО РаСС^ммНг М±БО <У0г % мое МАБР

ДИВЛ (п=20) 323.0*56,1 6,1*1,0 2,57*0,5 182,5*31,3 0,07*0,01 0,42*0,05 76,2*8,95 42,5*3,5 12,5*5,1

ОИВЛ (п-18) 445.8±53,0 8,4*4,9 3,55*0,3 257,2*41,4 0,07*0,01 0,42*0,03 69,05*12,3 41,9*5,8 17,8*6,8

ДВЧВ (п-14) 167,3*6,3 16,7*0,60 4,85*1,1 118,8*1 и 0,02*0,008 0,29*0,08 94,2*7,9 39,5*5,7 5,1*2,6

ОВЧВ (п-16) 167,5*6,8 16,75*0,58 6,8*0,89 100,3*9,1 0,014*0,003 0,4*0,05 80,6*123 29,9*4,3 9,7*4,4

Р, 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Рг 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000

Р, 0,000 0,000 0,000 0,000 0,000 0,004

При ОВЧВ отмечается достоверно больший объём альвеолярной вентиляции (Уд), чем при ОИВЛ и ДВЧВ. Различия в УА между ОВЧВ и ОИВЛ легко объяснить существенной разницей в величинах минутной вентиляции (Уе), но различия ОВЧВ с ДВЧВ представляются противоестественными, т.к. и Ут и УЕ при них одинаковые. Однако если учесть, что при ОВЧВ эти объёмы распределяются в уменьшенной вдвое ёмкости лёгких, то их влияние на формирование объёма альвеолярной вентиляции и возрастает как минимум вдвое. Подтверждением такого объяснения является факт одинакового удельного веса Уд в составе УЕ при ОВЧВ и ДИВЛ, при которой имеет место вдвое больший, чем при ОВЧВ, дыхательный объём (Ут)-

В сравнении с ДИВЛ при ОВЧВ регистрируется достоверно меньший объём дыхательного мёртвого пространства (Удо) и его удельный вес в составе альвеолярной вентиляции (Уде/Уд), что можно объяснить более эффективным внутрилёгочным распределением дыхательных газов. Это объяснение подтверждается анализом величин Сб! При ОВЧВ он достоверно ниже,

чем при ДИВЛ и ДВЧВ и составляет 19,8±4,7 млхсм вод. ст"1 против 34,9±4,7 и 20,7±6,5 млхсм вод. ст"1 соответственно (Р=0,000), что при ВЧС ИВЛ, в отличие от традиционной ИВЛ, указывает на увеличение числа вентилируемых альвеол и более эффективное внутрилёгочное распределение газа.

При ОВЧВ отмечается достоверно меньшее, чем при ДВЧВ, Ра02, что следует рассматривать как результат более высокого веноартериального шунта (СЬ/<Зт)- Коэффициент корреляции Ра02 и С^/СЬ при ОВЧВ составляет -0,97 (Р=0,000).

При традиционной ИВЛ и ОВЧВ величины этих параметры не различаются (Р=0,091), т.е. наличие тотального ателектаза половины лёгочной паренхимы при ОВЧВ никак не отразилось на величинах шунта и Ра02. Единственным объяснением этого может быть следующий факт: при ОВЧВ в сравнении с ИВЛ на 82% меньше объём дыхательного мёртвого пространства и в 5 раз меньше удельный его вес в составе альвеолярной вентиляции.

Это позволяет предположить, что особенности кинетики газов в вентилируемом лёгком при ОВЧВ компенсируют негативное влияние ателектаза оперируемого лёгкого, поэтому величины шунта и Ра02 при традиционной ИВЛ и ОВЧВ не различаются.

Результаты проведённого исследования позволяют констатировать, что при ОВЧВ сохраняются все положительные эффекты ВЧС ИВЛ. Она в полной мере обеспечивает адекватность вентиляции, несмотря на наличие тотального ателектаза оперируемого лёгкого, и полностью решает проблему защиты здорового лёгкого от аспирации. Это позволяет утверждать, что ОВЧВ является методом выбора в анестезиологическом обеспечении операций в лёгочной хирургии в случаях, когда требуется изоляция оперируемого лёгкого.

ВЧС ИВЛ в профилактике послеоперационных респираторных осложнений

Мы предприняли ретроспективный анализ течения раннего послеоперационного периода у двух групп пациентов, которым были произведены различные по объёму резекции лёгких и операции на органах средостения. У 313 пациентов оперативные вмешательства проводились с использованием традиционной ИВЛ и у 310 пациентов оперативные вмешательства и ведение послеоперационного периода осуществлялись с применением ВЧС ИВЛ (таб. 17). Наличие компьютерной базы данных рентгеновских изображений позволило сравнить не только заключения рентгенологов, но и непосредственную картину изменений в лёгких пациентов после торакальных операций.

Ранние сроки (до 2 суток) были избраны в связи с тем, что именно в них возникновение дисковидных ателектазов обусловлено почти исключительно особенностями или погрешностями респираторной поддержки во время операции и в ближайшем послеоперационном периоде. Обращает на себя внимание более тяжёлый контингент больных второй группы, оперированных в условиях ВЧС ИВЛ: достоверно меньшее число больных туберкулёзом, более травматичные операции, сопровождающиеся эксплорацией средостения (пульмонэктомия). Несмотря на это, у оперированных в условиях ВЧС ИВЛ отмечается почти в 3,5 раза меньшая частота возникновения дисковидных ателектазов. Следовательно, применение при торакальных операциях ВЧС ИВЛ позволяет резко снизить частоту развития послеоперационных респираторных осложнений.

Таблица 17

Эффективность ВЧС ИВЛ в профилактике развития дисковидных ателектазов лёгких

Всего оперировано больных 1 группа (п=313) 2 группа (п=310) Р (Критерий Т)

Послеоперационный дисковидный ателектаз 62 (19,8%) 18(5,8%) 0,000

Пол м 48 (77%) 10 (55%)

ж 14 (23%) 8 (45%)

Всего 62(100%) 18(100%)

Возраст лет (М±8Б) 41,3±13,1 47,3±14,0

Диагноз туберкулёз 44 (70,1%) 6 (33,3%) 0,008

Рак 12(19%) 8 (44,4%) 0,059

прочие 6 (10,9%) 4 (22,2%)

Всего 62 (100%) 18(100%)

Вид операции пульмонэктомия 2(0,1%) 0,042

лобэктомия 10(16%) 5 (27,8%)

сегментэктомия 41 (66,1%) 7 (38,9)

торакотомия И (17,9%) 4 (33,2%) 0,026

Возможности использования режимов вспомогательной ВЧС вентиляции при восстановлении спонтанного дыхания пациента

Независимость спонтанной вентиляции от аппаратной при ВЧС ИВЛ связана с низким пиковым давлением в дыхательных путях, что уменьшает активность афферентной импульсации с рецепторов, локализующихся в альвеолах.

Это позволило нам использовать ВЧС ИВЛ для существенного сокращения срока восстановления адекватного спонтанного дыхания при отлучении пациентов от респиратора в послеоперационном периоде. Методика состоит в следующем: при появлении первых дыхательных попыток пациента частота вентиляции увеличивается до 300 циклов в минуту с неизменным минутным объёмом.

При этой частоте вентиляции непрерывный пульсирующий поток газовой смеси формирует постоянное (флюктуирующее в диапазоне 0,5-1 см вод.

ст.) давление в дыхательных путях порядка 4-8 см вод. ст., а дыхательный объём (50-60 мл) обеспечивает полноценную альвеолярную вентиляцию.

Мы провели регистрацию и статистический анализ параметров вентиляции при восстановлении спонтанного дыхания 126 пациентов после различных видов резекции лёгкого. Результаты этого исследования: через 75±15,3 минуты от начала применения режима CPAPHF без применения каких-либо медикаментов для декураризации или ускорения пробуждения достоверно увеличилась и достигла нормального объёма собственная минутная вентиляция (5-7 лхмин"1) и пациенты были «отключены» от респиратора. При восстановлении спонтанного дыхания не возникало необходимости изменять режимы работы аппарата.

При проведении традиционной ИВЛ и восстановлении спонтанного дыхания у 89 аналогичных пациентов с применением последовательно режимов CMV—>SIMV—»CPAP (аппарат ИВЛ МВ-200) время восстановления адекватного спонтанного дыхания составило 100±17,7 минуты.

Применение режима CPAP позволяет утверждать, что в сравнении с традиционной вспомогательной вентиляцией время выведения пациента на спонтанное дыхание сокращается примерно на 30%, достигается такой же эффект, который при традиционной вентиляции реализуется несколькими последовательно применяемыми режимами вспомогательной вентиляции.

Обеспечение мониторинга и управления основными параметрами респираторной механики

Респираторы ZisLINE JV-100 с мониторным блоком и JV-110 фирмы «Тритон ЭлектроникС» обеспечивают такой же объём мониторинга параметров ИВЛ, как и современные зарубежные респираторы, и дополнительно позволяют реализовать мониторинг объём альвеолярной вентиляции (VA).

Для реализации управления параметрами искусственной вентиляции и разработки алгоритмов их использования на всём массиве исследований мы установили уровень взаимовлияния (тесноту связей) этих параметров с по-

мощью корреляционного анализа. В таблице 18 представлены результаты корреляционного анализа связей основных параметров искусственной вентиляции и

газообмена.

Таблица 18

Коэффициенты корреляции основных параметров ВЧС ИВЛ

Параметры п=140 п=140 РП> п=155 Ршеап п=140 аиЮ РЕЕР п=140 п=136 Р,О2 п=155 Ра02 п=155

Г -0,8 Р=0,000 -0,8 Р=0,000 -0,3 Р=0,000 0,8 Р=0,000 0,8 Р=0,000 -0,3 Р=0,000 0,2 Р=0,1 0,1 Р=0,1

Ут 1,0 Р=0,000 0,9 Р=0.000 0,5 Р=0,000 0,2 Р=0,009 -0,7 Р=0,000 0,5 Р=0,000 ОД Р=0,02 0,2 Р=0,02

1:Е 0,06 Р=0,3 0,1 Р=0,2 0,08 Р=0,23 0,06 Р=0,3 Р=0,000 0,6 Р=0,000 0,8 Р=0,000 0,8 Р=0,000

аиЮРЕЕР -0,7 Р=0,000 од Р=0,1 -0,7 Р=0,000 0,8 Р=0,000 1,0 Р=0,000 -0,55 Р=0,000 0,1 Р=0,2 0^ Р=0,000

СБ!, 0,5 Р=0,000 0,2 Р=0,1 -0,7 Р=0,000 -0,5 Р=0,000 -0,55 Р=0,000 1,0 Р=0,000 од Р=0,1 -0,5 Р=0,000

0,05 Р=0,3 ОД Р=0,3 0,09 Р=0,2 0,1 Р=0,4 0,15 Р=0,3 0,1 Р=0,2 1,0 Р=0,000 0,73 Р=0,000

Результаты проведённого корреляционного анализа показывают, что все коэффициенты корреляции основных параметров ИВЛ и респираторной механики находятся в сфере тесных связей (К>0,6) или на границе тесных связей (11=0,55-0,5), что позволяет использовать параметры частоты вентиляции ф, дыхательного объёма (Ут) и продолжительности фаз дыхательного цикла (1:Е) для коррекции всех остальных параметров ИВЛ и улучшения газообмена

Эти данные позволяют сформулировать несколько практически важных положений.

1. Изменение величины альвеолярной вентиляции может быть обеспечено изменением частоты вентиляции (отрицательная корреляционная связь) при стабильном дыхательном объёме или же изменением дыхательного объёма при стабильной частоте. Правильнее и точнее управлять величиной альвеолярной вентиляции, маневрируя сразу обоими параметрами.

2. Уровнем Ртеап и аийэРЕЕР правильнее управлять путём изменения частоты вентиляции (отрицательная корреляционная связь).

3. Изменение величины Сб1 может быть обеспечено путём управления тремя основными параметрами вентиляции: 1:Е и Ут (положительная корреляционная связь), и f (отрицательная корреляционная связь).

4. Изменение величины Ра02 достигается регулированием соотношения фаз дыхательного цикла 1:Е или инспираторной фракции кислорода - (положительная корреляционная связь).

5. Артериальное напряжение двуокиси углерода (РаС02, РегС02) традиционно связано с уровнем минутной вентиляции (отрицательная корреляционная связь). По нашим данным, коэффициенты корреляции (РаС02, РегС02) и Уе на различных статистических массивах составляют 0,7-0,9.

ВЫВОДЫ

1. При частотах вентиляции, превышающих 100 мин"1, и скорости газовой струи, превышающей 200 м-с'1, Удл становится соизмеримым с альвеолярным мёртвым пространством, что обеспечивает адекватность вентиляции малыми дыхательными объёмами.

2. Основными причинами физиологических эффектов ВЧС ИВ Л являются феномен незавершённого выдоха, возникновение накапливаемого объёма газовой смеси и появление аиШРЕЕР, увеличение числа расправленных альвеол при умеренных величинах пикового давления, что обеспечивают оптимальные условия альвеоло-капиллярного газообмена.

3. Основой для точной регистрации величины Сэ1 в режиме реального времени явилась методика определения РрЫ, на основании которой разработаны оригинальные алгоритмы, позволяющие в условиях ВЧС ИВЛ получать точные данные о давлении в дыхательных путях.

4. Особенности транспорта 02 при ВЧС ИВЛ в сравнении с традиционной ИВЛ состоят в возрастании Б02 на 39,6±7,2%, У02 - на 42,0±8,4 %, Ра02- на 21,6±11,6% и снижении ОПСС на 37,3±12,8%.

5. Оптимизация вентиляциоиио-перфузионных взаимоотношений и снижение внутрилёгочного шунтирования крови при однолёгочной ВЧС ИВЛ сопровождаются повышением Ра02, что позволяет применять её у пациентов с выраженными расстройствами гемодинамики и газообмена и исключить опасность аспирации в здоровое лёгкое.

6. Применение оригинальной методики отлучения больного от респиратора на основе режима CPAP позволило сократить сроки восстановления полноценной спонтанной вентиляции на 30%.

7. Респираторы ZisLINE JV-100 и ZisLINE JV-110 удовлетворяют всем современным требованиям, предъявляемым к дыхательной аппаратуре.

Практические рекомендации

1. Оптимальными режимами респираторной поддержки с использованием ВЧС ИВЛ у взрослых больных при анестезиологическом обеспечении большинства оперативных вмешательств и интенсивной терапии критических состояний являются: f=100 мин"1, VE=18-19 л и 1:Е=1:2 или 1:3. При этом регистрируются PIP и autoPEEP в диапазоне 13-15 и 5-7 см вод. ст. соответственно, Fi02=55-60%, Cst=22-27 мл* см вод.ст'1, Sp02=99%-100%, РЕТС02 и РаС02=37-43 мм рт.ст. и рН=7,35-7,42.

2. Регулировка параметров ВЧС ИВЛ контролируется мониторингом PIP, PEEP, Pmean, Cst, Sp02. Это не отменяет периодического контроля газового состава крови и КОС.

3. Адекватность вентиляции и элиминации углекислоты контролируется величиной PEtC02. PEtC02=38-42 мм рт. ст. свидетельствует об адекватности ИВЛ.

4. Увеличение 1:Е до 1:1 или 2:1 на короткое время (не более 10 минут) целесообразно, если при стандартных параметрах ВЧС ИВЛ не удаётся поддерживать адекватную оксигенацию артериальной крови. Критерием являются величины äutoPEEP не более 10 см вод. ст. и Cst не менее 15 млхсм вод.ст"1.

5. Наиболее простой и эффективный способ преодоления гиперкапнии при ВЧС ИВЛ — увеличение VE и снижение f.

6. При обструктивных нарушениях дыхания показано снижение f до 80 циклов в минуту с сохранением Ve, 1:Е=1:3. Это предупреждает развитие динамической гиперинфляции, устанавливая наименьшие величины Pmean и autoPEEP.

7. Режим CPAPhf состоит в установке f=300 мин'1, VE - на расчётном уровне. Sp02 при СРАРнр не должна быть менее 99%. СРАРнр эффективен для санации трахео-бронхиального дерева, профилактики и терапии дисковидных ателектазов (в неинвазивном варианте - через загубник) в послеоперационном периоде.

8. Транскутанная транстрахеальная катетерная ВЧС ИВЛ — эффективный способ респираторной поддержки. Катетер вводится через крико-ти-реоидную мембрану, располагаясь в 2-3 см над кариной трахеи. Изменение режима ВЧС ИВЛ с CPAP™1 на HFJV производится изменением f и VE.

9. При наличии выраженной обструкции дыхательных путей (приступ бронхоспазма, окклюзия мелких бронхов, астматический статус) ВЧС ИВЛ окажется мало эффективной или неэффективной. В этих случаях необходимо использовать традиционную ИВЛ.

СПИСОК РАБОТ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ.

1. Конторович М.Б. Измеритель низких давлений ТНД-01 / М.Б. Конторо-вич // Медицина и техника. - Екатеринбург. - 2001. - №2. - С. 6-7.

2. Зислин Б.Д. Перспективы мониторинга витальных функций с использованием отечественной аппаратуры / Б.Д.Зислин, А.В.Чистяков, М.Б. Конторович // М: Вестник интенсивной терапии. - 2001. - №2. - С. 17-21.

3. Зислин Б.Д. Некоторые аспекты применения высокочастотной вентиляции лёгких в современных условиях / Б.Д. Зислин, Ф.И. Бадаев, М.Б.

Конторович // Вестник Интенсивной Терапии. — М.: 2002. - №1- С. 14-19.

4. Мониторинг респираторных газов / Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков, A.B. М.Б. Конторвич, и др. // Интенсивная терапия — 2005. - № 3(3).- С. 7984.

5. Зислин Б.Д. Новые возможности мониторинга параметров механики дыхания при высокочастотной струйной вентиляции лёгких / Б. Д. Зислин, М. Б. Конторович // Вестник Интенсивной Терапии. - М.: 2006.

- № 6. - С. 30-32.

6. Зислин Б.Д. Мониторинг механики дыхания при высокочастотной струйной искусственной вентиляции лёгких / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович // Сборник тезисов Всероссийского съезда «Современные направления и пути развития анестезиологии-реаниматологии в Российской Федерации», 7-10.11.2006.- М.:- 2006. - С. 111 -112.

7. Конторович М.Б. Мониторинг альвеолярного давления при высокочастотной струйной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин // Интенсивная терапия. - 2007. - № 4(9).- С. 36-39.

8. Конторович М.Б. Содружество анестезиолога и хирурга в хирургии трахеи / М.Б. Конторович, И.Я. Мотус //Уральский медицинский журнал. - 2007. - № 10(3 8). - С. 68-70.

9. Конторович М.Б. Мониторинг давления в дыхательных путях при высокочастотной струйной вентиляции лёгких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин // Интенсивная терапия. — 2007. - № 1(9). - С. 35-37.

10. Конторович М.Б. Теория и практическое применение струйной высокочастотной вентиляции. Курс лекций. Лекции 1,2. /М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков // Алматы. - Вестник АГИУВ. - 2007. - №2.

- С. 37-54.

11. Конторович М.Б. Теория и практическое применение струйной высокочастотной вентиляции. Курс лекций. Лекции 3,4. /М.Б. Конторович,

Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков // Алматы. - Вестник АГИУВ. - 2007. - №3. -С. 28-60.

12. Конторович М.Б. Респираторный мониторинг при высокочастотной струйной вентиляции лёгких (новая модель респиратора) / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков // Современные достижения и будущее анестезиологии-реаниматологии в Российской Федерации. Сборник тезисов Всероссийского конгресса анестезиологов-реаниматологов и главных специалистов. - Москва. - 2007. - С. 151-152.

13. Конторович М.Б. Физиологические эффекты высокочастотной струйной вентиляции / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин // Сборник научных трудов сотрудников МУ ГКБ № 40. - Екатеринбург. - 2008. - С. 122136.

14. Мотус И .Я. Тактика хирурга и анестезиолога при резекции трахеи /И .Я. Мотус, М.Б. Конторович //Приоритетные направления в обеспечении результативности системы противотуберкулёзных мероприятий в современных эпидемиологических условиях. Сборник научных трудов Уральского НИИ фтизиопульмонологии. - Екатеринбург. — 2008. - С. 172-173.

15. Конторович М.Б. Мониторинг параметров механики дыхания при искусственной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин // Интенсивная терапия. - 2008. - № 2(9). - С. 39-45.

16. Зислин Б.Д. Мониторинг и контроль параметров респираторной механики при высокочастотной струйной вентиляции лёгких / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович, A.B. Чистяков, A.B. Марков // М. - Анестезиология и реаниматология. — 2008. — №4. - С. 18-21.

17. Новые технологии в реализации мониторинга респираторной механики при ВЧ ИВЛ / A.B. Чистяков, Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович, A.A. Марков // Вестник Новых медицинских технологий, г. Тула. - 2008. -№2. -С. 55-57.

18. Роль скорости и энергетики струи газа в реализации физиологических эффектов при струйной высокочастотной вентиляции лёгких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков, A.B. Марков // Уральский медицинский журнал. - 2008. - № 7(47). - С. 68-74.

19. Зислин Б.Д. Сравнительная характеристика мониторинга и контроля основных параметров респираторной механики и газообмена при традиционной (конвективной) и струйной высокочастотной вентиляции лёгких / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович, A.B. Чистяков // Сборник научных трудов сотрудников МУ ГКБ №40. - Екатеринбург. - 2009. М С. 48-57.

20. Конторович М.Б. Новые технологии респираторной поддержки в интенсивной терапии респираторного дистресс-синдрома / М.Б. Конторович, A.A. Бердникова // Сборник научных трудов сотрудников МУ ГКБ №40. - Екатеринбург. - 2009. - С. 71-79.

21. Конторович М.Б. Новые подходы к предупреждению возникновения респираторного дистресс-синдрома при критических состояниях / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.A. Бердникова // Сборник научных трудов сотрудников МУ ГКБ №40. - Екатеринбург. - 2009. - С. 80-86.

22. Перспективы использования альвеолярного давления в мониторинге респираторной механики при ВЧС ИВЛ / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович, A.B. Чистяков, A.A. Бердникова И Тезисы III международного конгресса по респираторной поддержке. - Красноярск. -2009. - С. 177-179.

23. Конторович М.Б. Восстановление спонтанного дыхания в условиях ИВЛ с помощью ВЧС ИВЛ / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.A. Бердникова // Тезисы 1П международного конгресса по респираторной поддержке. - Красноярск. - 2009. - С. 200-202.

24. Конторович М.Б. Пути профилактики возникновения синдрома острого повреждения лёгких в торакальной хирургии / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.A. Бердникова // Тезисы III международного конгресса по респираторной поддержке. - Красноярск. - 2009. - С. 204-206.

25. Особенности адаптационных процессов гемодинамики при высокочастотной струйной искусственной вентиляции легких / Б.Д. Зислин, A.A. Астахов (мл.), Н.Е. Панков, М.Б. Конторович // М.: - Вестник Российской Академии Медицинских Наук. - 2009 - №6. - С. 23-28.

26. Теоретические и практические аспекты мониторинга торако-пульмонального комплайнса при высокочастотной струйной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков, A.B. Марков // Общая реаниматология, М. - 2009. -№5. - С. 40-43.

27. Конторович М.Б. Транспорт кислорода в условиях искусственной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.A. Бердникова и др. // Вестник интенсивной терапии. - 2009. -№3. — С. 11-15.

28. Дыхательное мёртвое пространство и реализация физиологических эффектов высокочастотной струйной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.B. Чистяков, A.B. Марков // Казанский медицинский журнал. -2009. - том 90, №3. - С. 313-319.

29. Зислин Б.Д. Выбор метода респираторной поддержки в хирургии лёгких / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович. // Уральский медицинский журнал.-2010.-№3.-С. 171-175.

30. Motus I. Coordination between the surgeon and anesthesiologist in the treatment of tracheal stenosis / Igor Motus, Michael Kontorovich, Nadezhda Giss. Thematic Poster Session: Video-assisted thorascopic surgery, novel technical devices and tracheal problems // Annual Congress of European Respiratory Society, Barcelona, 2010 - P.2771

31. Зислин Б.Д. Высокочастотная струйная вентиляция лёгких / Б.Д. Зислин, М.Б. Конторович, A.B. Чистяков // Екатеринбург. - АМБ. - 2010. -312 с.

32. Конторович М. Б. Особенности периферического кровообращения при высокочастотной струйной вентиляции легких / М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин, A.A. Астахов (мл) // Общая реаниматология, М. - 2010. - VI; №6. - С. 65-70.

33. Давыдова Н.С. Мониторинг параметров респираторной механики и объёма альвеолярной вентиляции при ВЧС ИВЛ / Н.С. Давыдова, М.Б. Конторович, Б.Д. Зислин // Вестник уральской Медицинской Академической Науки, Екатеринбург. — 2011. - № 3(36). - С. 14-16.

34. Патент №60358 РФ. Устройство для искусственной вентиляции лёгких. / Конторович М.Б., Зислин Б.Д., Чистяков А.В // Официальный бюллетень Роспатента №3. - 2007.

35. Патент №20000002336859 РФ. Способ искусственной вентиляции лёгких и устройство для его осуществления. / Конторович М.Б., Зислин Б.Д., Чистяков A.B. // Официальный бюллетень Роспатента №30. -2008.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ

autoPEEP (аутоПДКВ) a-v Р02 CMV (ИВЛ)

со2

CPAP (ППД) Cst

f(4Ä)

f,o2

HFJV (ВЧС ИВЛ) I:E

Рзо

РаС02

Ра02

Paw

альвеолярное давление конца выдоха артериовенозный градиент кислорода Controlled Mechanical Ventilation, контролируемая (управляемая) механическая вентиляция лёгких

двуокись углерода, углекислый газ, углекислота Continuous Positive Airway Pressure, постоянное положительное давление в дыхательных путях Static Compliance, статический торако-пульмональный комплайнс, общая податливость лёгких

frequency, частота вентиляции inspiratory fraction of 02, фракция кислорода в инспираторной порции газовой смеси High Frequency Jet Ventilation, высокочастотная струйная вентиляция лёгких Inspiration : Expiration, соотношение фаз дыхательного цикла

величина напряжения кислорода (Р02), при которой гемоглобин насыщается кислородом на 50% (Sa02=50%).

напряжение углекислоты в артериальной крови напряжение кислорода в артериальной крови Airway Pressure, давление в дыхательных путях

PEEP (ПДКВ) Positive End Expiratory Pressure, положительное

давление конца выдоха

Esophageal Pressure, внутрипищеводное (транс-пульмональное) давление end tidal fraction of CO2, фракция углекислоты в конечно-экспираторной порции газовой смеси Peak Inspiratory Pressure, пиковое давление вдоха

Mean Pressure, среднее давление в дыхательных путях

Plateau Pressure, давления плато вдоха в дыхательных путях

напряжение двуокиси углерода в смешанном альвеолярном газе

внутрилёгочный шунт венозной крови, вено-артериальное примешивание Saturation on Pulse Oximetry, сатурация (насыщение) артериальной крови кислородом, регистрируемое пульсоксиметром Alveolar Ventilation объём альвеолярной вентиляции

Vd Dead Space Volume, объём анатомического

мёртвого пространства VE (МОД) Minute ventilation, минутный объём дыхания,

минутная вентиляции, V02 (П02) Oxygen Uptake, потребление кислорода

Vad сумма объёмов анатомического и альвеоляр-

ного мёртвого пространства (дыхательное, или функциональное мёртвое пространство) VA альвеолярная вентиляция

VT Tidal Volume, дыхательный объём

КЭ02 коэффициент тканевой экстракции кислорода

ОПСС периферическое сосудистое сопротивление

УО ударный объём сердца

Pes

рЕТсо2

PIP

Pmean

Pplat

РмС02

Qs/Qt

Sp02

Va

Конторович Михаил Борисович

ФИЗИОЛОГИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ И КЛИНИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ ВЫСОКОЧАСТОТНОЙ СТРУЙНОЙ ИСКУССТВЕННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЁГКИХ

14.01.20 - Анестезиология и реаниматология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора медицинских наук

Автореферат напечатан по решению профильной комиссии ГБОУ ВПО УГМА Минздравсоцразвития России 17.02.2012 г.

Актуальность исследования.8

Цель исследования.10

Задачи исследования.10

Научная новизна.11

Практическая значимость.12

Положения, выносимые на защиту.13

Внедрение результатов исследования в практику.15

Апробация работы.15

ВЫВОДЫ

1. При частотах вентиляции, превышающих 100 мин"1 и скорости газовой струи, превышающей 200 м-с"1 , VAd становится соизмеримым с альвеолярным мёртвым пространством, что обеспечивает адекватность вентиляции малыми дыхательными объёмами.

2. Основной причиной физиологических эффектов ВЧС ИВЛ является феномен незавершённого выдоха, возникновение накапливаемого объёма газовой смеси и появление autoPEEP, увеличение числа расправленных альвеол при умеренных величинах пикового давления, что обеспечивают оптимальные условия альвеоло-капиллярного газообмена.

3. Основой для точной регистрации величины С st в режиме реального времени явилась методика определения Pplat, на основании которой разработаны оригинальные алгоритмы, позволяющие в условиях ВЧС ИВЛ получать точные данные о давлении в дыхательных путях.

4. Особенности транспорта 02 при ВЧС ИВЛ, в сравнении с традиционной ИВЛ, состоят в возрастании D02 на 39,6±7,2%, V02 - на 42,0±8,4 %, Ра02- на 21,6±11,6% и снижении ОПСС на 37,3±12,8%.

5. Оптимизация вентиляционно-перфузионных взаимоотношений и снижение внутрилёгочного шунтирования крови при однолёгочной ВЧС ИВЛ сопровождаются повышением Ра02, что позволяет применять её у пациентов с выраженными расстройствами гемодинамики и газообмена и исключить опасность аспирации в здоровое лёгкое.

6. Применение оригинальной методики отлучения больного от респиратора на основе режима CPAP, позволило сократить сроки восстановления полноценной спонтанной вентиляции на 30%.

7. Респираторы ZisLINE JV-100 и ZisLINE JV-110 удовлетворяют всем современным требованиям, предъявляемым к дыхательной аппаратуре.

Практические рекомендации

1. Оптимальными режимами респираторной поддержки с использованием ВЧС ИВЛ у взрослых больных при анестезиологическом обеспечении большинства оперативных вмешательств и интенсивной терапии критических состояний являются: f=100 мин"1, VE= 18-19 л и 1:Е= 1:2 или 1:3. При этом регистрируются PIP и autoPEEP в диапазоне 13-15 и5-7 см вод.ст. соответственно, Ti02 = 55-60%, Cst = 22-27 мл-см вод.ст"1, Sp02 = 99%-100%, РЕТС02 и РаС02 = 37-43 мм рт.ст. и pH = 7,35-7,42.

2. Регулировка параметров ВЧС ИВЛ контролируется мониторингом PIP, PEEP, Pmean, Cst, Sp02. Это не отменяет периодического контроля газового состава крови и КОС.

3. Адекватность вентиляции и элиминации углекислоты контролируется величиной PEtC02. PEtC02 = 38 - 42 мм рт. ст. свидетельствует об адекватности ИВЛ.

4. Увеличение 1:Е до 1:1 или 2:1 на короткое время (не более 10 минут) целесообразно, если при стандартных параметрах ВЧС ИВЛ не удаётся поддерживать адекватную оксигенацию артериальной крови. Критерием являются величины autoPEEP не более 10 см вод.ст. и Cst не менее 15 мл-см вод.ст"1.

5. Наиболее простой и эффективный способ преодоления гиперкапнии при ВЧС ИВЛ - увеличение VE и снижение f.

6. При обструктивных нарушениях дыхания показано снижение f до 80 циклов в минуту с сохранением VE, 1:Е=1:3. Это предупреждает развитие динамической гиперинфляции, устанавливая наименьшие величины Pmean и autoPEEP.

7. Режим СРАРнр состоит в установке 1=300 мин"1, VE - на расчётном уровне. Sp02 при СРАРнр не должна быть менее 99%. СРАРнр эффективен для санации трахео-бронхиального дерева, профилактики и терапии дисковидных ателектазов (в неинвазивном варианте - через загубник) в послеоперационном периоде.

8. Транскутанная транстрахеальная катетерная ВЧС ИВЛ - эффективный способ респираторной поддержки. Катетер вводится через крико-тиреоидную мембрану, располагаясь в 2-3 см над кариной трахеи. Изменение режима ВЧС ИВЛ с СРАРнр на HFJV производится изменением f и VE.

9. При наличии выраженной обструкции дыхательных путей (приступ бронхоспазма, окклюзия мелких бронхов, астматический статус) ВЧС ИВЛ окажется мало эффективной или неэффективной. В этих случаях необходимо использовать традиционную ИВЛ.

Математическая модель респираторного тракта.