РЕЖИМЫ ИСКУССТВЕННОЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ

Современные респираторы предоставляют врачу возможность выбора многих методов вентиляции, среди которых имеются режимы ИВЛ, когда всю работу дыхания выполняет аппарат, и режимы вспомогательной вентиляции легких (ВВЛ), во время которой некоторая часть работы дыхания обеспечивается больным. Например, аппарат «Спи-рон-201» позволяет использовать около 20 различных режимов вентиляции; в некоторых зарубежных моделях применяются особые «фирменные» режимы, и информация о новых, малоизвестных отечественным специалистам режимах вентиляции широко публикуется в рекламной и научной литературе.

Описание некоторых режимов и методов респираторной поддержки были приведены ранее [1], однако они не иллюстрированы кривыми давления и потока, характеризующими такие режимы. Поэтому представляется полезным дополнить эти сведения, а также определения, приведенные в отечественном [2] и международном [3] терминологических стандартах, полнее охарактеризовать известные и, особенно, новые возможности вентиляции, иллюстрируя их функциональными кривыми и приводя общие рекомендации по применению режимов искусственной и вспомогательной вентиляции легких как двух видов респираторной поддержки (Respiratory support).

Определения режимов ниже расположены в порядке снижения значения ИВЛ — возрастания роли самостоятельного дыхания и иллюстрируются теоретическими кривыми, показывающими скорость движения газа и давление на выходе аппарата (сплошные жирные линии), внутрилегочное давление (пунктир) и граничные установки пикового, максимального давления (РПик) — штрих-пунктирные прямые. Курсивом выделены комментарии.

Выделяют два метода организации управления аппаратами ИВЛ.

Управление по объему (Volume controlled ventilation — УСУ) предназначено для обеспечения заданных значений дыхательного объема и минутной вентиляции. Создающееся в дыхательных путях давление является производным фактором, и ограничиваются только опасно высокие значения давления.

Напротив, управление по давлению (Pressure controlled ventilation — PCV) в первую очередь определяет величину давления в дыхательных путях. Дыхательный объем непосредственно не задается; его учитывают при выборе задаваемого давления и контролируют средствами измерения.

1. УПРАВЛЯЕМАЯ ИВЛ.

(Controlled mechanical ventilation — CMV).

Основные параметры ИВЛ — частота дыхания (f), дыхательный объем (Ут), минутный объем вентиляции на выдохе (УЕ) определяются настройкой аппарата. Возникающее РПИк зависит от Ут, растяжимости легких и грудной клетки (С) и сопротивления дыхательных путей (R).

Показания: необходимость полного замещения самостоятельного дыхания и освобождения больного от работы дыхания.

1.1. Классификация по частоте вентиляции:

1.1.1. Диффузионная (апноэтическая) вентиляция— постоянный поток кислорода непрерывно течет через введенный в трахею катетер, поэтому f=0.

1.1.2. Низкочастотная вентиляция — значение f находится в пределах от 1 до 10/мин.

1.1.3. Нормочастотная (традиционная) вентиляция — значение f находится в пределах от 10 до 60/мин.

1.1.4. ВысокочастотнаяИВЛ (ВЧИВЛ, High-frequency ventilation — HFV). Значение f находится в пределах от 60 до 400/ мин.

1.1.5. Осцилляторная вентиляция — значение f превышает 400/мин.

Приведенные частотные границы достаточно условны. По способу осуществления различают объемную и струйную ВЧ ИВЛ (HF IPPV, HFJV).

Показания: подробно изложены в [4].

1.2. Классификация по способу переключения аппарата ИВЛ со вдоха на выдох:

1.2.1. Переключение по времени — аппарат ИВЛ переключается с вдоха на выдох вследствие истечения заданного интервала времени.

1.2.2. Переключение по объему — аппарат ИВЛ переключается с вдоха на выдох вследствие подачи заданного объема газа.

1.2.3. Переключение по давлению — аппарат ИВЛ переключается с вдоха на выдох вследствие достижения значение РПИк. заданного настройкой аппарата.

1.2.4. Переключение вручную выполняется врачом по показаниям.

В аппаратах ИВЛ может предусматриваться более одного способа переключения с вдоха на выдох.

Способ переключения на выдох оказывает влияние на стабильность поддержания параметров ИВЛ при изменении растяжимости легких, сопротивления дыхательных путей и степени герметичности дыхательного контура [5].

1.3. Специальные режимы ИВЛ.

1.3.1. Задержка на вдохе (инспираторная пауза, плато) проявляется в прекращении вдувания газа до окончания вдоха, иначе говоря, в создании фазы нулевого потока между фазой вдувания и фазой выдоха. На кривой давления инспираторная пауза проявляется некоторым снижением РПИк, что свидетельствует о перераспределении газа внутри легких. — рис. 1.

Такой режим способствует выравниванию давления в участках легких с разными постоянными времени (произведение R-C).

Показания: необходимость улучшения распределения газа между участками легких с различными механическими свойствами.

1.3.2. Инверсированное отношение TI:TE характеризуется тем, что длительность вдоха превышает длительность выдоха; это обычно сопровождается появлением внутреннего ПДКВ (см. п. 1.5.2 в). — рис. 2.

Показания: выраженная неравномерность вентиляции легких, синдром «шокового легкого».

1.3.3. Искусственный вздох (Sigh) достигается путем автоматического периодического увеличения дыхательного объема и (или) создания ПДКВ в 1-3 последовательных дыхательных циклах. — рис. 3.

Показания: профилактика ателектазов.

1.4. Классификация формы скорости вдувания газа во время вдоха:

1.4.1. Постоянная — скорость вдувания во время вдоха имеет постоянное значение, заданное настройкой аппарата. — рис. 4а.

1.4.2. Синусоидальная — характеризуется плавным нарастанием и снижением скорости вдувания с максимумом в середине интервала вдувания. — рис. 46.

1.4.3. Снижающаяся (рампообразная) — скорость вдувания максимальна в начале вдоха и затем плавно снижается. — рис. 4в.

1.4.4. Возрастающая — скорость вдувания постепенно возрастает, достигая максимума в конце вдувания. — рис. 4г.

Подробно разные формы скорости вдувания рассмотрены в [7].

Показания: синусоидальная и снижающаяся формы кривых потока обычно используют при выраженной неравномерности распределения газа в легких, а также при ВВЛ, когда максимальная скорость потока должна быть в начале фазы вдоха. Постоянную скорость используют в других случаях. Показания к возрастающей скорости потока не определены.

1.5. Классификация по давлению в конце выдоха.

1.5.1. ИВЛспассивнымвыдохом (Intermittent positive pressure ventilation — IPPV). — рис. 5.

Выдох осуществляется только под действием эластичных свойств легких и грудной клетки пациента, давление в конце выдоха равно атмосферному или превышает его при использовании ПДКВ (см. 1.5.2.). В настоящее время является основным и, пожалуй, единственным режимом ИВЛ.

1.5.2. ИВЛ с положительным давлением в конце выдоха (ПДКВ, Positive end expiratory pressure — PEEP).

В этой разновидности ИВЛ с пассивным выдохом давление в дыхательных путях превышает атмосферное, что достигается одним из следующих способов или их комбинацией:

а) Путем перекрытия линии выдоха дыхательного контура в момент, когда снижающееся давление достигает заданного положительного значения. — рис. 6.

б) Путем значительного повышения сопротивления линии выдоха; при этом замедляется скорость выдоха, и давление не успевает снизиться до атмосферного, — рис. 7.

в) Путем сокращения длительности выдоха (ТЕ); при этом давление также не успевает снизиться до атмосферного. — рис. 8.

Чаще всего это возникает при увеличении отношения вдох:выдох (ТрТв), когда фаза вдоха занимает больший процент от дыхательного цикла. Следует подчеркнуть, что при этом в легких возникает «внутреннее» ПДКВ (Intrinsic PEEP), которое не может регистрироваться манометром респиратора. Появление «внутреннего» ПДКВ распознается по тому, что кривая потока в конце выдоха не достигает нуля, и вдох начинается при неостановившемся потоке. Такая особенность принципиально присуща ВЧ ИВЛ.

г) Путем создания подпора в линии выдоха за счет взаимодействия протекающего через нее во время выдоха автоматически регулируемого потока газа с установленным в этой линии сопротивлением. — рис. 9.

Показания: профилактика и устранение нарушений распределения воздуха в легких и высокое шунтирование крови справа налево, отек легких, пневмонии, «шоковое легкое».

1.5.3. ИВЛсактивнымвыдохом (Intermittent positive negative ventilation — IPNV). — рис. 10.

Пассивный выдох дополняется принудительным отсасыванием газа из легких пациента, вызывающим создание в конце выдоха отрицательного давления, соответственно снижается РПик-

Активный выдох в настоящее время не применяется из-за его отрицательного воздействия на механические свойства легких: снижение растяжимости и усиление преждевременного закрытия дыхательных путей. В современных респираторах данный режим не предусматривают.

1.6. Режимы ИВЛ с управлением по давлению вдоха:

Задавая РПИк становится возможным предотвратить опасное повышение давления во время вдоха, что способствует профилактике баротравмы легких.

1.6.1. Предотвращение опасного давления.

Ограничение устанавливают на безопасную с точки зрения баротравмы величину, например, 40 см вод. ст., которая обычно значительно выше значения РПИК-

Превышение опасного давления обычно вклю чает сигнализацию и прекращает вдувание газа в легкие.

1.6.2. Вентиляция с ограничением давления (Pressure limited ventilation PLV) — рис. 11.

Ограничение устанавливают на 2-3 см вод. ст. ниже значения РПИц в обычном дыхательном цикле. Начиная с момента Рпик»Рнш и до истечения заданного времени вдоха давление в дыхательных путях поддерживается на заданном уровне, а давление в легких и VT продолжают постепенно возрастать. Из-за выпуска части газа через устройство ограничения давления VT и VE меньше установленных.

По своим физиологическим характеристикам режим близок к ИВЛ с задержкой на вдохе (см. п. 1.3.1).

1.6.3. ИВЛ с управляемым давлением и инверсированным TJ:TE (Pressure controlled inverse ratio ventilation — PC-IRV). — рис. 12.

Это название используют [7] для режима, при котором Рпик установлено на некоторое значение, выше которого давление в дыхательных путях не поднимется. Для обеспечения необходимого дыхательного объема длительность вдоха увеличивают. Используется поток с максимальной скоростью в начале вдоха (рампообразная кривая), что позволяет быстро повысить давление в дыхательных путях. Применяют инверсированное отношение TI:TE от 2:1 до 4:1. Как уже отмечалось выше (п. 1.5.2 в), при этом в легких возникает «внутреннее» ПДКВ. Частота вентиляции устанавливается независимо, a VT при этом режиме является производной величиной.

Показания: крайне тяжелые степени «шокового легкого» с гипоксемией, неподдающейся устранению всеми другими методами ИВЛ 100% кислородом.

2. ВСПОМОГАТЕЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ (ВВЛ, Assisted mechanical ventilation — AMV).

Определяющий принцип ВВЛ — при неадекватной вентиляции пациента респиратор берет на себя часть работы дыхания.

2.1. Триггерная ВВЛ. — рис. 13.

В этом виде ВВЛ респиратор «откликается» на каждую попытку вдоха (инспираторное усилие) больного, подавая в дыхательные пути поток газа.

Аппарат «воспринимает» попытку больного одним из следующих способов:

2.1.1. Классификация по устройству триггера: а. По давлению (Presure triggering) — триггер срабатывает вследствие изменения давления в дыхательном контуре, вызванного дыхательным усилием пациента. Для улучшения чувствительности дыхательный контур должен быть в этот момент герметичен.

б. По скорости потока (Flow triggering, flow by) — триггер срабатывает вследствие изменения скорости движения газа в дыхательном контуре, вызванного дыхательным усилием пациента. По объему (Volume triggering) — триггер срабатывает вследствие вдыхания больным небольшого объема газа.

Переключение аппарата на выдох может осуществляться различными способами — как при ИВЛ.

3. ПОДДЕРЖКА ДАВЛЕНИЕМ (НА ВДОХЕ) — Pressure support (PS) — рис. 14.

Характеризуется следующими признаками [8]:

— Вдувание газа начинается вследствие дыхательного усилия пациента аналогично описанному в п. 2.1.

— Затем давление в дыхательных путях быстро увеличивается; скорость вдувания может быть установлена заранее.

— Большую часть вдоха аппарат автоматически поддерживает заданное значение РПик и вследствие увеличения давления в легких скорость вдувания постепенно снижается.

— Переключение на выдох осуществляется вследствие повышения давления в связи с экспираторной попыткой пациента или из-за снижения скорости вдувания до 25 или 12% от начального значения (иногда до величины 2-6 л/мин).

Параметры режима выбираются на основе анализа газов крови.

Как видно из сравнения рис. 13 и 14, механика этого режима близка к механике 2.1, если в последнем случае использовать большую скорость I вдувания, ограничение давления вдоха и переключение на выдох по времени.

Показания: необходимость снижения работы дыхания и улучшения комфорта пациента, его адаптации и синхронизации, «мягкое» прекращение ИВЛ.

4. ПЕРЕМЕЖАЮЩАЯСЯ ПРИНУДИТЕЛЬНАЯ ВЕНТИЛЯЦИЯ ЛЕГКИХ (ППВЛ, Intermittent mandatory ventilation — IMV).

На фоне самостоятельного дыхания пациента через дыхательный контур аппарата периодически проводятся одиночные циклы ИВЛ.

ППВЛ может проводиться с частотой принудительных циклов, равной частоте ИВЛ. Тогда она ничем от ИВЛ не отличается. При урежении принудительных вдохов, между ними появляется самостоятельное дыхание больного.

Показания: постепенный переход к самостоятельному дыханию с дозированным возрастанием работы дыхания больного.

4.1. Классификация по характеру циклов ИВЛ:

4.1.1. Несинхронизированная (ППВЛ, — Intermittent mandatory ventilation — IMV). Принудительные вдохи проводятся в режиме управляемой вентиляции — рис. 15.

4.1.2. СинхронизированнаяППВЛ (СППВЛ, Synchronized intermittent mandatory ventilation -SIMV). Принудительные вдохи проводятся в режиме триггерной ВВЛ. — рис. 16.

4.2. Прочие особенности ППВЛ:

4.2.1. ППВЛ на фоне ПДКВ/СДПД сопровождается повышенным давлением как в циклах ИВЛ с ПДКВ (см, п. 1.5.2), так и в интервалах самостоятельного дыхания — СДПД (см. п. 6.1). — рис. 17.

Учитывая, что даже кратковременное и небольшое по величине снижение давления в дыхательных путях ниже атмосферного во время инспираторного усилия ухудшает механические свойства легких, все методы ВВЛ рекомендуется применять только с ПДКВ. В современных респираторах предусмотрено срабатывание триггера на заданное снижение давления ниже уровня установленного ПДКВ.

4.2.2. Обязательнаяминутнаявентиляция (OMB, Extended mandatory minute volume — EMMV). Принудительные вдохи автоматически добавляются к самостоятельному дыханию пациента через аппарат с такой периодичностью, чтобы суммарная минутная вентиляция не снижалась ниже заданной величины. Если самостоятельное дыхание больного обеспечивает большую минутную вентиляцию, принудительные вдохи урежаются или прекращаются.

5. ВЕНТИЛЯЦИЯ С ДВУМЯ ФАЗАМИ ПОЛОЖИТЕЛЬНОГО ДАВЛЕНИЯ В ДЫХАТЕЛЬНЫХ ПУТЯХ (ВДФПД, Biphasic positive airway pressure — BIPAP).

Этот метод вентиляции характеризуется следующими признаками [9]:

— Обеспечена возможность самостоятельного дыхания пациента через дыхательный контур аппарата во время всего дыхательного цикла.

— Аппарат попеременно создает в дыхательных путях пациента два уровня давления: верхнее (Рв) и нижнее (Рн) соответственно на интервалы времени Тв и Тн, что означает ИВЛ с дыхательным объемом и частотой вентиляции, соответственно равными:

Ут = С • (Рв — Рн) и f — 1 / (Тв + Тн),

где С — растяжимость легких и грудной клетки.

Термин «две фазы» здесь имеет два значения:

— попеременное применение двух уровней постоянной составляющей давления в дыхательных путях РПИК,

— сочетание ИВЛ с самостоятельной вентиляцией.

Различают следующие варианты в зависимости от дыхательной активности больного в этих временных интервалах:

5.1. Дыхательная активность отсутствует в интервалах Тв и Тн — рис. 18а.

Режим близок к вентиляции с ограничением давления — см. п. 1.6.2.

5.2. Дыхательная активность проявляется как в интервале Тв, так и в интервале Тн — рис. 186.

Этот режим и является собственно вентиляцией с двумя фазами положительного давления (ВДФПД).

5.3. Дыхательная активность проявляется только в интервалах Тн. Рис. 18в. Двухфазная вентиляция с дыхательной активностью в фазе низкого давления — п. 5.3.

Этот режим аналогичен режиму ППВЛ с ПДКВ (см. п. 4.2.1), если принудительный вдох регулировать по давлению.

5.4. Дыхательная активность проявляется только в интервалах Тв. Рис. 18г.

Этот режим отличается от собственно ВДФПД (п. 5.2) тем, что в укороченный из-за инверсированного TI:TE интервал выдоха пациент не успевает начать самостоятельное дыхание.

Режим подобен прерывистой ВЧ ИВЛ с короткой паузой, но при ВЧ ИВЛ во время паузы давление в дыхательных путях снижается до нуля, а при ВДФПД остается положительным.

Показания: постепенное прекращение ИВЛ, нежелательность подавления неадекватного самостоятельного дыхания гипервентиляцией, введением седативных средств или релаксантов. Необходимость улучшения механики дыхания, в т.ч. профилактика ателектазов.

6. САМОСТОЯТЕЛЬНОЕ ДЫХАНИЕ (через аппарат ИВЛ) — СД (Spontaneous breathing — SB).

Самостоятельная вентиляция пациента через дыхательный контур аппарата ИВЛ позволяет задать необходимый состав вдыхаемого газа, его нагрев и увлажнение, измерять параметры вентиляции. Однако сопротивление самостоятельной вентиляции из-за сложности дыхательного контура заметно увеличивается. Поэтому данный режим в самостоятельном виде никогда не применяется. Используются его модификация:

6.1. Самостоятельное дыхание с постоянным положительным давлением (СДПД); Continuous positive airway pressure (CPAP).

Режим заключается в создании в легких постоянного положительного давления заданной величины, относительно которого происходят колебания давления, свойственные самостоятельному дыханию. — рис. 19.

Режим можно считать частным случаем ВДПФД, когда Рв — Рн, или вариантом ПДКВ в условиях самостоятельного дыхания.

Показания: постепенный переход к самостоятельному дыханию (перед полным отключением респиратора), начинающийся отек легких (можно проводить через маску), астматический статус, пневмония.