Основы биомеханики вентиляции легких

Размещено на http://www.allbest.ru/

Аннотация

Курсовая работа содержит 34 страницы, в том числе 1 приложение, 4 источника использованной литературы.

В курсовой работе были рассмотрены основы биомеханики вентиляции легких и два основных способа вентиляции легких. Приведена классификация, структура аппаратов ИВЛ, описание основных узлов. Проведен обзор отечественных аппаратов, используемых в настоящее время.

В заключении предложен способ минимизации рисков несчастных случаев при проведении ИВЛ.



Содержание

Введение

1. Биомеханика и способы искусственной вентиляции легких

1.1 Биомеханика ИВЛ

1.2 ИВЛ легких наружным способом

1.3 ИВЛ методом вдувания

2. Принципы построения аппаратов ИВЛ: классификация, структурная схема, генераторы вдоха и выдоха, разделительная камера

2.1 Классификация аппаратов ИВЛ

2.2 Структурная схема аппаратов ИВЛ

2.3 Генераторы вдоха

2.4 Генераторы выдоха

2.5 Разделительная камера

3. Обзор аппаратов ИВЛ с электроприводом

3.1 Аппараты типа РО-6

3.2 Аппарат «Вдох»

3.3 Аппарат «Вита-1»

3.4 Аппараты типа Спирон

Заключение

Список использованных источников

Приложение А



Введение

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) является одним из наиболее важных и эффективных методов лечения в современной анестезиологии, реаниматологии и интенсивной терапии. Вслед за хирургией, травматологией и невропатологией этот метод все больше используется в клинике внутренних и инфекционных болезней, в акушерстве и педиатрии. Расширяется применение ИВЛ у больных с хроническими заболеваниями легких с использованием широко доступных нетравматичных методов вспомогательной вентиляции, в том числе в амбулаторных условиях.

Рациональная методика ИВЛ может сделать ее высокоэффективной и в то же время практически безопасной, если она основана на обеспечении адекватного газообмена при максимальном ограничении вредных эффектов, а также при сохранении субъективного ощущения «дыхательного комфорта» у больного, если он во время ИВЛ остается в сознании.

Показания к ИВЛ -- очень важный и далеко не бесспорный вопрос. ИВЛ -- не более чем «протезирование», заменяющее собой механический компонент дыхания -- перемещение газа из внешней среды в легкие и обратно. Это важно учитывать, чтобы не предъявлять к методу ИВЛ нереальных требований и избежать его дискредитации.

Исходя из принципиальной сущности искусственной вентиляции легких, основным показанием к ее применению является вентиляционная недостаточность, представляющая собой одну из форм дыхательной недостаточности. биомеханика вентиляция легкие генератор

Отечественное медицинское приборостроение значительно увеличило выпуск различных типов аппаратов ИВЛ, и все большее число врачей применяют их в повседневной работе. Современный аппарат ИВЛ представляет собой сложное устройство, требующее специальных знаний у врачей и обслуживающего персонала. Отсутствие таких знаний приводит к долгому «привыканию» к аппарату и неумелому его использованию, иногда ведущему к серьезным последствиям. Знание аппаратуры ИВЛ, грамотное и рациональное ее использование являются отправной точкой успешного применения респираторной терапии.



1. Биомеханика и способы искусственной вентиляции легких

Перемещение воздуха между внешней средой и легкими, т.е. вентиляция легких, осуществляется благодаря разнице давлений во внешней среде и в альвеолах, при этом воздух всегда перемещается из области с более высоким в область с более низким давлением. При самостоятельном дыхании во время вдоха усилие дыхательных мышц, преодолевая эластическое сопротивление легких, увеличивает объем грудной клетки и создает необходимую разницу давлений между внешней средой и легкими. При ИВЛ перемещение, газовой смеси между внешней средой и легкими совершается под воздействием внешней силы, создающей необходимую разность давлений.

1.1 Биомеханика ИВЛ

Существует два основных способа ИВЛ: способ вдувания и наружный способ. При первом способе ИВЛ осуществляется путем подачи газовой смеси непосредственно в верхние дыхательные пути; при втором -- в результате наружного воздействия на стенки грудной полости: грудную клетку или диафрагму.

1.2 ИВЛ наружным способом

При этом способе перемежающееся давление в грудной полости, легких, и связанное с этим перемещение газа между внешней средой и легкими происходит за счет наружного воздействия на грудную клетку или диафрагму.

Аппараты ИВЛ наружного действия работают на гравитационном или пневматическом принципе. К первым относится «качающаяся кровать», ко вторым -- аппараты типа «железные легкие», аппараты с кирасой и аппараты с пневматическими нагрудными поясами.

При ИВЛ с помощью аппарата «качающаяся кровать» больного укладывают на спину на кровати, которая качается относительно своей поперечной горизонтальной оси. При опускании головного конца кровати содержимое брюшной полости своей массой давит на диафрагму, благодаря чему происходит активный выдох. При поднимании головного конца кровати диафрагма опускается, обеспечивая поступление воздуха в легкие. Аппараты снабжены регуляторами частоты качаний и угла наклона кровати, последним обеспечивается изменение глубины дыхания. Применение «качающихся кроватей» удобно из-за простоты и доступности обслуживания больных. Однако, используя данный метод, невозможно обеспечить вентиляционные потребности при полном параличе дыхания; кроме того, более или менее длительное качание вызывает весьма неприятные ощущения у больного. В свое время «качающиеся кровати» нашли применение в основном у детей младшего возраста с частичном параличом дыхания и в период реконвалесценции при полиомиелите.

Аппарат «железные легкие» обеспечивает проведение наружного способа ИВЛ путем создания циклических изменений давления воздуха вокруг всего тела больного, за исключением головы. Аппарат представляет собой герметичную камеру, соединенную с воздушным насосом. Работа насоса обеспечивает периодическое нагнетание или отсасывание воздуха из камеры. Давление в камере может меняться по одному из трех вариантов: активный вдох -- пассивный выдох; активный выдох -- пассивных вдох; активный вдох -- активный выдох.

ИВЛ с помощью «железных легких» или кирас, проводимую с активным вдохом, можно было бы считать наиболее соответствующей по биомеханике спонтанному дыханию. Однако в отличие от него разрежение при вдохе оказывает действие на все тело или на значительную часть его , что снижает венозный приток к сердцу. Это является одним из важных недостатков метода. Другими недостатками являются трудности ухода за больными, невозможность применения аппаратов для ИВЛ во время хирургических операций, а также громоздкость и дороговизна «железных легких».

Аппараты с пневматическими наружными поясами осуществляют ИВЛ путем создания циклических изменений давления воздуха в поясе, накладываемом на грудную клетку или на верхнюю часть живота больного. Вентиляция осуществляется при активном выдохе (нагнетание воздуха в пояс) и пассивном вдохе (отсасывание воздуха из пояса).

1.3 ИВЛ методом вдувания

При этом способе поступление дыхательного газа в легкие обеспечивается его нагнетанием в легкие до создания в них на вдохе давления, превосходящего давление газа окружающей среды. Такое определение справедливо для вдувания как с перемежающимся по величине или по величине и знаку давлением, так и с постоянным положительным давлением. При этой последней разновидности способа замещение альвеолярного газа происходит за счет непрерывного поступления в легкие потока кислорода. Этот способ называют «апнойной оксигенацией» или «авентиляторным газотоком». При данном способе перемещение газа осуществляется из области с большим в область с меньшим давлением, а давление в генераторе потока постоянно, и можно говорить об ИВЛ способом вдувания с постоянным положительным давлением.

ИВЛ с помощью ручных аппаратов (их еще называют «респираторами») осуществляют через маску или, если произведена интубация, через интубационную трубку. Сжимая мешок или надавливая на мех, воздух вводят в легкие; выдох происходит пассивно. Разумеется, обеспечивают свободную проходимость дыхательных путей, а эффективность ИВЛ контролируют по расправлению грудной клетки и улучшению состояния больного.

Любой аппарат для ИВЛ должен обеспечить вдувание в легкие необходимого количества газа. Расчет этого количества делают заранее по специальным таблицам или номограммам. Если в легкие попадет мало газовой смеси, то ИВЛ будет неэффективна и не выполнит свою задачу. Если газовая смесь будет введена в избытке, то можно повредить легкие. Поэтому аппараты сделаны так, что как только заданное количество газовой смеси введено в легкие (вдох), они автоматически переключаются, и происходит выдох.



2. Принципы построения аппаратов ИВЛ: классификация, структурная схема, генераторы вдоха и выдоха, разделительная камера

2.1 Классификация аппаратов ИВЛ

Хотя многообразные свойства аппаратов не позволяют разработать их единую классификацию, по различным признакам можно выявить характерные черты, определяющие несколько групп аппаратов.

Из стандартизированного определения аппарата ИВЛ следует, что периодическое перемещение газа между внешней средой и внутрилегочным пространством может быть достигнуто принципиально различными методами. Аппараты ИВЛ наружного действия вентилируют легкие путем воздействия перемежающегося давления на все тело пациента, за исключением головы, или на часть тела -- грудную клетку и область диафрагмы. Как и при самостоятельном дыхании, во время вдоха газ поступает в легкие под действием создаваемого в них разрежения, величина которого определяется сопротивлением дыхательных путей.

В зависимости от того, к какой части тела прилагаются колебания давления, аппараты наружного действия можно разделить на следующие типы:

-- аппараты для воздействия на все тело

-- аппараты для воздействия на грудную клетку

-- аппараты для воздействия на область диафрагмы

-- аппараты, в которых вентиляция легких достигается путем смещения диафрагмы под действием массы органов, находящихся в брюшной полости, когда тело пациента качают вокруг поперечной оси: так называемая «качающаяся кровать».

В настоящее время выпуск аппаратов, реализующих наружный способ, прекращен, поскольку они малоэффективны, а наиболее эффективные из них «железные легкие» представляют собой дорогостоящие громоздкие устройства, затрудняющие доступ к телу пациента. В таких аппаратах затруднено управление составом, температурой и влажностью вдыхаемого газа. В этой работе аппараты наружного действия не рассматриваются.

Аппараты ИВЛ внутреннего действия во время вдоха вдувают газ в легкие пациента через верхние дыхательные пути, и развивающееся в легких давление обусловлено необходимостью преодолеть эластичное сопротивление легких и грудной клетки, а также сопротивление дыхательных путей. Именно поэтому давление в легких во время этой фазы дыхательного цикла по знаку противоположно давлению при самостоятельном дыхании и значительно превышает его по величине.

По виду энергии, необходимой для работы аппарата, их можно классифицировать на следующие типы:

-- аппараты с пневмоприводом, в которых источником энергии служит сжатый газ, получаемый от внешнего или встроенного источника и используемый как для подачи пациенту, так и для работы системы управления;

-- аппараты с электроприводом от внешнего источника энергии;

-- аппараты с ручным приводом в которых используется мускульная энергия оператора;

-- аппараты с комбинированным приводом, в которых энергию для вдувания газа получают от внешних источников сжатых газов, а управление аппаратом осуществляется от электроэнергии.

Важным признаком является способ переключения фаз дыхательного цикла. Выбор типа переключения, особенно со вдоха на выдох, оказывает глубокое влияние на эксплуатационные свойства аппаратов. Их можно классифицировать следующим образом:

-- аппараты с переключением по давлению, где вдох сменяется выдохом вследствие достижения заданного давления в какой-то точке пневмосхемы аппарата, желательно расположенной как можно ближе к дыхательным путям пациента.

-- аппараты с переключением по объему, где выдох наступает вследствие подачи пациенту заданного объема газа. Здесь соответственно этот объем можно непосредственно устанавливать и стабильно поддерживать при изменении характеристик системы аппарат -- пациент;

-- аппараты с переключением по времени, где вдох сменяется выдохом по истечении заданного интервала времени. В моделях этого типа легко регулировать временные параметры дыхательного цикла, которые стабильно поддерживаются во время работы.

Имеются отдельные аппараты, в которых выдох начинается вследствие снижения скорости вдувания газа до заданной величины. Однако этот метод мало удобен, поскольку скорость вдувания непосредственно не связана с основными параметрами ИВЛ и поэтому не обеспечивается независимая установка и стабильное поддержание этих параметров.

Находят некоторое применение аппараты ИВЛ с переключением фаз дыхательного цикла вручную оператором, воздействующим на специальную кнопку или рычаг.

Аппараты ИВЛ классифицируются также по виду используемого дыхательного контура. Существуют модели с реверсивным контуром, применяемые во время ингаляционного наркоза, с неверсивным контуром, с любым дыхательным контуром.

Разделяют аппараты ИВЛ на автономные и неавтономные, с автоматическим (с применением замкнутых контуров) и неавтоматическим управлением; аппараты с генератором вдоха постоянного или переменного потока.

Определенное влияние на характеристики аппаратов оказывает и их основное назначение. Границы между моделями разного назначения достаточно условны, тем не менее специфические особенности присущи

моделям, предназначенным для длительной реанимации, для ИВЛ во время ингаляционного наркоза, для экстренного применения, для оживления новорожденных, универсального назначения, специального назначения (для высокочастотной ИВЛ, ИВЛ во время бронхоскопии и т.д.).

2.2 Структурная схема аппарата ИВЛ

В схемах каждого аппарата всегда можно выделить основные структурные блоки: источник газа, подаваемого пациенту (генератор вдоха); распределительное устройство, задающее требуемые направления движения газа в различных фазах дыхательного цикла; механизм управления распределительным устройством.

Простейшую структурную схему имеют аппараты с нереверсивным дыхательным контуром. Примером такого аппарата может служить «Пневмат-1», в котором генератором вдоха является инжектор с питанием от сжатого кислорода. Распределительное устройство периодически прерывает поток газа, разделяя его на определенные порции. Перевод устройства из положения вдоха в положение выдоха и обратно осуществляет пневматический переключающий механизм, определяющий длительность вдоха и выдоха и, следовательно, частоту дыхания и отношение продолжительное гей вдоха и выдоха. Аппараты подобного типа иногда называют «делителями потока».

Примером структурной схемы многофункционального аппарата может служить схема широко распространенного аппарата РО-6Н. Для получения реверсивного и нереверсивного дыхательных контуров в этой модели применена разделительная емкость, с помощью которой газ, циркулирующий в дыхательном контуре, отделен от газа, используемого в линии привода. Распределительное устройство коммутирует потоки газа в линии привода и в дыхательном контуре. Управляется оно механизмом, задающим определенный ход мехов, т.е. дыхательный объем. Генератором вдоха

является воздуходувка, работающая от электродвигателя. В схеме предусмотрены устройства для нагрева, увлажнения и очистки вдыхаемого газа, а также средства для измерения характеристик режима ИВЛ.

2.3 Генераторы вдоха

Генератор вдоха -- важнейший узел аппарата, во многом определяющий его свойства, выполняется в двух функционально различных вариантах. Генератор вдоха постоянного потока создает поток газа, текущий только в одном направлении, чаще всего с примерно постоянной скоростью.

Отличительным признаком генератора вдоха переменного потока является возможность выделения двух состоянии: вдоха, когда газ непосредственно или через разделительную емкость подается пациенту, и состояния выдоха, во время которого генератор набирает новую порцию газа.

Если в насосе-генераторе постоянного потока единичный рабочий цикл либо вообще невозможно выделить, либо его длительность намного меньше длительности дыхательного цикла, то единичный рабочий цикл генератора вдоха переменного потока полностью совпадает с длительностью фаз дыхательного цикла.

Примерами генератора вдоха постоянного потока могут служить инжекторы, часто применяющиеся в аппаратах с приводом от сжатого газа, или насосы, рабочий орган которых с помощью электропривода выполняет движение с большой частотой.

Генераторы вдоха переменного потока обычно выполняются в виде насоса, рабочим органом которого служит мех, поршень или мембрана, приводимые в возвратно-поступательное движение механическим, пневматическим или электромагнитным приводом с частотой, равной частоте дыхания. Так как в каждом рабочем цикле такого генератора необходимо разогнать, остановить, а затем разогнать в обратном направлении значительные массы подвижных частей, то подача газа генератором переменного потока во время одного акта вдоха характеризуется постепенным возрастанием вдоха и постепенным снижением этой скорости к концу вдоха.

Из наиболее известных отечественных и зарубежных моделей генераторы вдоха постоянного потока имеют аппараты «Лада», РД-1, «Пневмотрон-80» и др. Генераторы вдоха переменного потока имеют аппараты ДП-8 и «Вита-1», зарубежные модели «Энгстрем-300» и SF-4 с электроприводом, аппараты «Эигстрем-2000» и «Сервовентилятор» с пневмоприводом.

При сравнении генераторов вдоха постоянного и переменного потока отмечается, что синусоидальное изменение скорости вдувания, часто встречающееся в генераторах вдоха переменного потока, ближе к пневмотахограмме самостоятельного дыхания. Преимущества той или иной формы скорости вдувания не имеют в настоящее время, общепринятой оценки.

Возможность изменять скорость вдувания при прочих равных условиях работы наталкивается на серьезные технические трудности, при преодолении которых проявляются принципиальные различия генераторов вдоха постоянного и переменного потока. Задать требуемую форму скорости вдувания в генераторах переменного потока с наиболее распространенным механическим приводом означает предусмотреть возможность изменения кинематики привода с сохранением частоты и амплитуды движения рабочего органа. Это принципиально возможно, но не оправдано, поскольку усложняет конструкцию, производство и обслуживание аппарата.

Проще осуществить управление формой скорости вдувания в генераторах вдоха постоянного потока, поскольку здесь необходимо воздействовать только на малоинерционный поток газа.

По мере развития ИВЛ появляется тенденция к усложнению требований к различным временным характеристикам дыхательного цикла.

Организация в аппарате высокочастотного режима работы, задержки на вдохе, вспомогательной вентиляции, изменения отношения продолжительностей вдоха и выдоха, перемежающейся принудительной вентиляции -- все это требует в определенные моменты обеспечить быстрое прекращение или, наоборот, начало вдувания газа в легкие пациента.

Такое гибкое управление «ременными характеристиками дыхательного цикла практически неосуществимо в генераторах вдоха переменного потока с механическим приводом. Оно затруднительно и при других видах привода генераторов вдоха этого тина, поскольку такой генератор определенную долю дыхательного цикла находится в состоянии подготовки к следующему вдуванию газа. Например, для реализации вспомогательной ИВЛ нужно начать подачу газа пациенту с задержкой не более 0,1 с после его дыхательного усилия. В тех случаях, когда пациент пытается осуществить вдох в интервал времени «подготовки» генератора вдоха, то ясно, что необходимый дыхательный объем будет подан не полностью или не будет подан.

Из определения генератора вдоха постоянного потока следует, что он нуждается в отдельном распределительном устройстве, коммутирующем создаваемые генератором потоки газа. Необходимость воздействия при этом на малоинерционный поток газа позволяет осуществить переключение фаз дыхательного цикла сравнительно простыми по конструкции электромеханическими, электронными или пневматическими реле времени. В генераторе вдоха переменного потока переключение фаз дыхательного цикла заложено в самом механизме генератора. Поэтому для изменения хотя бы частоты дыхания необходимо изменить его определенные механические или иные связи. Например, в аппаратах «Энгстрем» моделей 150, 200 и 300 с этой целью используется дорогостоящий и сложный в изготовлении и эксплуатации вариатор, позволяющий при постоянных оборотах электродвигателя плавно регулировать частоту движения рабочих частей.

Сопоставление особенностей генераторов вдоха постоянного и переменного потока позволяет считать, что генераторы вдоха переменного потока, в первую очередь с механическим приводом, целесообразно применять в сравнительно простых по функциональным характеристикам моделях. Большое разнообразие режимов ИВЛ, гибкость управления проще обеспечить, используя генератор вдоха постоянного потока.

2.4 Генератор выдоха

Генератором выдоха называют устройство, обеспечивающее во время выдоха выведение газа из легких пациента и характеризующееся максимальным создаваемым давлением и внутренним сопротивлением. Для осуществления активного выдоха аппарат должен быть оснащен генератором выдоха с определенными параметрами. Закономерно различать генераторы давления, когда в конце выдоха соответствующее устройство обеспечивает поддержание заданного разрежения, и генераторы потока, когда на выдохе создается поток газа определенной формы, а также количественно характеризовать максимальное разрежение и внутреннее сопротивление генератора выдоха.

Для ИВЛ с положительным давлением в конце выдоха не требуется включения в аппарат специального генератора: достаточно включения в линию выдоха клапана, нагруженного пружиной, или водяного затвора. Другой возможностью получения положительного давления в конце выдоха является увеличение с помощью дросселирующего крана сопротивления линии выдоха настолько, чтобы за отведенный для выдоха промежуток времени положительнoe давление, созданное в легких во время вдоха, не успевало бы снизиться до пуля.



2.5 Разделительная камера

Рабочий орган генератора вдоха переменного потока -- мех, поршень или мембрана -- отделяет дыхательный контур от привода, что позволяет осуществить реверсивный дыхательный контор. Для решения той же задачи в состав аппарата с генератором вдоха постоянного потока можно включить специальную часть -- разделительную емкость. Она выполняется обычно в виде эластичного мешка, меха или мембраны, заключенных в замкнутый, чаще прозрачный, сосуд.

Внутреннее пространство мешка или меха или полость по одну сторону мембраны соединены с дыхательным контуром, а пространство между мешком (мехом) и внутренними стенками сосуда или полость по другую сторону мембраны включено в линию пневматического привода. Включение разделительной емкости в аппарат с поршневым генератором вдоха переменного потока («Ангстрем-150, -200 и -300») призвано предотвратить загрязнение дыхательного газа парами смазочных масел и создать более гибкую систему управления.

Так как во время работы разделительная емкость может находиться только в одном состоянии -- вдоха или подготовки к работе, то вне зависимости от устройства генератора вдоха аппарату с разделительной емкостью присущи все особенности аппарата с генератором вдоха переменного потока.

Когда разделительная емкость выполнена в виде меха или мембраны определенной формы, то дыхательный объем, подаваемый аппаратом, однозначно зависит от амплитуды движения меха. Это дает возможность предусмотреть в аппарате шкалу, градуированную в единицах объема, и тем самым обеспечить информацию об установленном значении дыхательного объема. Прохождение подвижным элементом определенного пути может быть использовано для формирования пневматического (аппараты РО-2 и РД-4), механического (РО-5, РО-6) или электрического («Энгстрем-2000»)

сигнала, воздействующего на распределительное устройство. Именно таким путем часто осуществляется переключение со вдоха на выдох по объемному принципу.

Схема, в которой одновременно с разделительной емкостью используется переключение актов дыхательного цикла по времени, традиционно применяется в таких аппаратах фирмы «Дрегер» (ФРГ), как «Спиромат-650», «Универсальные вентиляторы UV-1, UV-2», и имеет ряд особенностей. Продолжительность вдоха, а по стандартизованному определению это интервал времени от момента начала поступления газа в легкие пациента до момента начала выведения газа из легких, задается здесь переключающим механизмом, который на это время соединяет линию нагнетания генератора вдоха с внешней полостью разделительной емкости. В зависимости от скорости поступления туда газа и установленной длительности вдоха при настройке аппарата ИВЛ на требуемый режим могут возникнуть три различные ситуации:

1) мех разделительной емкости, сжимаясь с определенной скоростью, подает заданный объем точно за отведенный переключающим механизмом интервал вдоха.

2) при той же амплитуде движения меха скорость подачи газа во внешнюю полость разделительной емкости и равная ей скорость вдувания газа в легкие выше, чем в первом случае. Заданный объем подается прежде, чем истечет длительность вдоха, и на кривых появляется задержка на вдохе;

3) при той же амплитуде движения меха скорость подачи газа во внешнюю полость разделительной емкости и равная ей скорость вдувания газа в легкие ниже, чем в первом случае. Отведенного на вдох времени не хватает для подачи заданного дыхательного объема и минутная вентиляция снижается.

Таким образом, разделительная емкость делает взаимозависимыми органы управления дыхательным объемом, продолжительностью вдоха и

скоростью вдувания, что усложняет настройку аппарата на заданный режим работы. С другой стороны, продуманное управление этими органами позволяет сознательно получить задержку на вдохе.

Когда данная схема используется совместно с генератором вдоха, не обладающим достаточной жесткостью, то, чтобы предотвратить нежелательное снижение дыхательного объема и минутной вентиляции при обычно встречающемся на практике постепенном возрастании сопротивления дыхательных путей и снижении растяжимости легких, необходимо заранее настроить аппарат на повышенную скорость вдувания, а значит, и на определенную задержку на вдохе. Но если заданы продолжительность вдоха и дыхательный объем, то скорость вдувания газа принимает минимально возможное значение при отсутствии задержки на вдохе. Поэтому ее влияние на равномерность распределения газа по участкам легких с различной растяжимостью и сопротивлением достаточно противоречиво.



3. Обзор аппаратов ИВЛ с электроприводом

3.1 Аппараты типа РО-6

Аппараты типа РО-6,приведен в приложении А, наиболее распространены и предназначены для длительной ИВЛ в отделениях респираторных, реанимации и интенсивной терапии. Модель РО-6Н в основном используется во время наркоза. Аппараты имеют привод от электросети и рассчитаны для ИВЛ у взрослых пациентов. Подача кислорода и других газов на установленный режим вентиляции не влияет и при необходимости автоматически дополняется воздухом.

Аппараты имеют нереверсивный и реверсивный дыхательные контуры, управляемую и вспомогательную вентиляцию (последняя отсутствует в модели РО-б-03), ИВЛ вручную, самостоятельное дыхание через аппарат. В состав аппаратов входят блок подачи кислорода или наркозный блок (РО6Н), пневматический отсасыватель (кроме РО-6-03), увлажнитель, волюметр и мановакуумметр. Предусмотрена возможность периодического раздувания легких -- вручную и (кроме РО-6-03) автоматически. С помощью простых приспособлений модели РО-6Н и РО-6Р позволяют осуществить периодическую принудительную вентиляцию и все модели -- самостоятельное дыхание через аппарат под повышенным давлением.

В аппаратах независимо друг от друга и по калиброванным шкалам устанавливают дыхательный объем (до 1,2 л при активном выдохе и до 2,5 л при пассивном), минутную вентиляцию (до 25 л/мнн при активном выдохе и до 50 л/мин при пассивном), отношение длительности вдоха и выдоха, кроме РО-6-03, где оно фиксировано на значении 1:2. Дезинфекцию внутренней части дыхательного контура осуществляют без разборки -- парами формальдегида и другими «холодными» методами.

Выпускаемые в настоящее время модели РО-6Н и РО-6Р отличаются только тем, что в последнем вместо наркозного блока типа «Полинаркон-2П»

установлен блок подачи кислорода. РО-6-03 является упрощенной модификацией РО-6Р и отличается от него отсутствием блоков вспомогательной ИВЛ и периодического раздувания легких, а также имеет только одно значение отношения продолжительностей вдоха и выдоха. Готовится производство трех новых модификаций, в которых будет широко использовано электронное управление, а распределение потоков газа будет осуществляться электромагнитными клапанами.

Модель РО-6Р-04 приспособлена для наиболее широких возможностей выбора режимов работы, включая управляемую, вспомогательную и периодическую ИВЛ, самостоятельное дыхание через аппарат под положительным давлением и др. Предусмотрен встроенный сигнализатор нарушений нормальной работы.

Модель РО-6Н-05 представляет собой комбинацию простейшей модели РО-6-03 с наркозным блоком. Модель РО-6Р-06 заменит РО-6-03 и будет отличаться отсутствием активного выдоха. В обеих моделях встроенный увлажнитель заменяется эффективным увлажнителем УДС-1П. В комплект новых моделей будет включен клапан повышения давления конца выдоха.

Функциональный анализ: первичный генератор вдоха постоянного потока (воздуходувка) в сочетании с разделительной емкостью, включающей два меха и являющейся поэтому трансформатором давления, эквивалентен генератору вдоха переменного потока с постоянной скоростью вдувания и пневматической передачей мощности в дыхательный контур.

Переключение со вдоха на выдох: по объему -- за счет установки хода мехов. Распределительное устройство в линии привода -- поворачивающийся золотник с механическим приводом, а в дыхательном контуре -- самодействующие и пневматически управляемые клапаны.

Акт выдоха: генератор потока, создающий отрицательное или положительное давление в конце выдоха; при пассивном выдохе -- генератор «нулевого» давления.

Переключение с выдоха на вдох -- по времени наполнения мехов или во время вспомогательной вентиляции вследствие разрежения, создаваемого дыхательным усилием пациента.

3.2 Аппарат «Вдох»

Аппарат «Вдох» отличают компактные размеры и сравнительно малая масса (менее 15 кг). В сочетании с конструктивным выполнением в виде металлического чемодана эти качества делают удобным применение аппарата в поликлиниках и для экстренной реанимации в приемных отделениях, на дому у пострадавшего и т.п.

Аппарат обеспечивает управляемую ИВЛ в диапазоне от 0,7 до 20 л/мин с независимой установкой частоты дыхания от 10 до 50 минут. Он может быть включен по любому дыхательному контуру, однако средств для подачи кислорода или ингаляционных анестетиков в аппарате не предусмотрено. Отличительная особенность модели -- возможность переключения актов дыхательного цикла вручную. Давление конца выдоха может регулироваться в диапазоне от 0 до 1,5 кПа и контролируется по показаниям встроенного мановакуумметра.

В стадии разработки находится модификация под названием «Фаза-3С». От аппарата «Вдох» она выгодно отличается наличием блока подачи кислорода, проточного увлажнителя с подогревом воды и наличием в комплекте устройства для дезинфекции дыхательного контура водяным паром с температурой, несколько превышающей 100°С.

Функциональный анализ: генератор вдоха постоянного потока, выполненный в виде многокамерного насоса, включенного непосредственно в дыхательный контур и дополненного стабилизатором расхода газа.

Переключение со вдоха на выдох: по времени, определяемому электронным реле или вручную. Распределительное устройство выполнено в виде электромагнитных клапанов.

Акт выдоха: генератор «нулевого» или положительного давления.

Переключение с выдоха на вдох: по времени или вручную.

3.3 Аппарат «Вита-1»

Аппарат «Вита-1» предназначен для управляемой ИВЛ с пассивным выдохом у детей в возрасте до трех лет. Дыхательный контур -- нереверсивный; состав дыхательного газа определяется внешним устройством. Снабжен мановакуумметром и столиком-подставкой. Предусмотрена плавная регулировка по калиброванной шкале дыхательного объема в диапазоне от 20 до 200 мл. Отношение продолжительностей вдоха и выдоха 1:2, максимальная минутная вентиляция 5 л/мин, максимальное давление вдоха 5 кПа (50 см вод.ст.).

Функциональный анализ: генератор вдоха переменного потока -- мембранный насос, работающий с частотой дыхания, регулируемой путем изменения передаточного числа редуктора. Регулировка дыхательного объема достигается плавным изменением амплитуды колебания мембраны насоса.

Переключение со вдоха на выдох: одновременно по времени и по объему определяется непосредственно генератором вдоха, поэтому распределение потоков газа в дыхательном контуре обеспечивается нереверсивным и самодействующим клапанами.

Акт выдоха: генератор «нулевого» давления.

Переключение с выдоха на вдох: по времени, определяемому кинематикой механизма, который за счет применения кулачка обеспечивает заданное удлинение выдоха по сравнению со вдохом.



3.4 Аппараты типа «Спирон»

Разрабатываемое новое поколение аппаратов ИВЛ «Спирон» предназначено для оснащения всех лечебных учреждений, где применяется

ИВЛ, и будет постепенно заменять аппараты РО-6, «Вита-1» и др. Все модели, кроме аппарата «Спирон-501», имеют привод от электросети и подача в них сжатых газов требуется только для формирования состава дыхательной смеси. Главные особенности аппаратов данного типа:

-- непосредственное, без разделительной емкости, включение генератора вдоха, выполненного в виде многокамерного мембранного насоса (кроме «Снирон-501» и «Спирон-601»), в дыхательный контур;

-- возможность дезинфекции и стерилизации дыхательного контура различными методами, в том числе с полной разборкой для мойки и автоклавирования;

-- переключение актов дыхательного цикла по времени с использованием электронных управляющих устройств;

-- соответствие характеристик каждой модели конкретным условиям применения и назначению;

-- широкое использование унифицированных функциональных блоков.

Предполагается выпуск следующих моделей.

1) «Спирон-101»: предназначен для применения в самых сложных случаях реанимации, проводимой в отделениях реанимации, интенсивной терапии, послеоперационных палатах. Он позволяет осуществлять управляемую, вспомогательную и периодическую принудительную вентиляцию, ИВЛ вручную, самостоятельное дыхание через аппарат с обычным или повышенным давлением; получить положительное, нулевое или отрицательное давление конца выдоха, различные фоpмы кривой скорости вдувания. Предусматривается возможность регулирования паузы вдоха и автоматическая стабилизация заданной величины минутной вентиляции. В состав аппарата включен увлажнитель УДС-1П, спиромонитор СМ-1 «Аргус-1», распылители лекарственных и дезинфицирующих средств и пульт дистанционного переключения актов дыхательного цикла. Основному назначению аппарата соответствуют и широкие пределы регулирования минутной вентиляции (до 50 л/мин), отношения продолжительностей вдоха и выдоха и давления вдоха (до 10 кПа).

2) «Спирон-201», приведен в приложении А, также предназначен для применения в отделениях реанимации и интенсивной терапии, но отличается от предыдущей модели отсутствием возможности изменения формы скорости вдувания, паузы на вдохе и автоматической стабилизации заданной величины минутной вентиляции. В нем также предусмотрена управляемая, вспомогательная и периодическая принудительная вентиляция, ИВЛ вручную, самостоятельное дыхание через аппарат. Комплектуется увлажнителем УДС-1П и распылителем лекарственных и дезинфицирующих средств, однако спиромонитор СМ-1 заменен более простым СМ-3. Как и в модели «Спирон-101», используется новое устройство для дозированной подачи кислорода и закиси азота. Количественные характеристики те же, что и для предыдущего аппарата, но верхний предел регулирования минутной вентиляции несколько ниже -- 35 л/мин.

3) «Спирон-301» предназначен для использования во время наркоза по любому дыхательному контуру. Обеспечивает управляемую ИВЛ с пассивным выдохом, ИВЛ вручную, самостоятельное дыхание через аппарат. Позволяет получить положительное давление конца вдоха. Состав дыхательного газа задается наркозным блоком типа «Полинаркон-4П» и не влияет на установленный режим вентиляции. Назначению модели соответствуют пределы регулирования минутной вентиляции (до 25 л/мин), максимального давления вдоха -- до 6 кПа (60 см вод.ст.). Отношение продолжительностей вдоха и выдоха является нерегулируемым и составляет 1:2.

4) «Спирон-303», приведен в приложении А, применяется для проведения дыхательной реабилитации в поликлиниках, больницах, в домашних условиях, как и другие модели типа, имеет цифровые табло

частоты и вентиляции. Обеспечивает ИВЛ с пассивным выдохом и при необходимости с положительным давлением конца выдоха. Укомплектован дозиметром для кислорода, распылителем лекарственных средств, волюметром, мановакуумметром, пультом дистанционного переключения актов дыхательного цикла вручную. Минутная вентиляция регулируется в пределах до 25 л/мин, отношение продолжительностей вдоха и выдоха -- от 2:1 до 1:3 (ступенчато).

5) «Спирон-401» предназначен для проведения управляемой, вспомогательной и периодической принудительной вентиляции у детей и новорожденных в отделениях интенсивной терапии и реанимации. Он позволяет осуществлять ИВЛ вручную и самостоятельное дыхание через аппарат обычным способом или с повышенным давлением. Укомплектован спиромонитором СМ-3 «Аргус-3», волюметром, увлажнителем с подогревом, дозиметром для кислорода и закиси азота.

В соответствии с назначением модели минутная вентиляция регулируется в пределах от 0,7 до 7 л/мин, отношение продолжительностей вдоха и выдоха -- от 2 : 1 до 1:3. В аппарате, как и в других моделях с регулируемым отношением продолжительностей вдоха и выдоха, при изменении этого параметра автоматически вводится поправка в показываемую на цифровом индикаторе величину установленной минутной вентиляции.

Входящий в систему аппарат «Спирон-501» имеет пневматический привод и будет рассмотрен ниже.

Функциональный анализ: генератор вдоха постоянного потока с жесткой характеристикой и стабилизацией заданной скорости вдувания, которая для улучшения альвеолярного газообмена модулируется колебаниями с частотой порядка 100 Гц.

Переключение со вдоха на выдох: по времени, а при вспомогательной ИВЛ -- по давлению. Имеется возможность переключения вручную. Распределительное устройство -- разборные электромагнитные клапаны, управляемые электронной схемой.

Акт выдоха: генератор потока, создающий положительное или отрицательное давление, причем последнее обеспечивается отдельным эжектором с приводом от сжатого кислорода. В случае пассивного выдоха -- генератор «нулевого» давления.

Переключение с выдоха на вдох: по времени, задаваемому электронной схемой, при вспомогательной ИВЛ -- вследствие дыхательного усилия пациента. При использовании пульта дистанционного управления переключение управляется вручную.

6) «Спирон-601» предназначен для проведения высокочастотной ИВЛ с регулируемым в пределах от 1:2 до 1:4 отношением продолжительностей вдоха и выдоха. Значения этих параметров приводятся на цифровых индикаторах. Аппарат имеет привод от сжатого кислорода с давлением от 2 до 6 кг/см², что позволяет осуществлять инжекционную, струйную и объемную (с помощью нереверсивного клапана) ИВЛ. Комплектуется мановакуумметром и распылителем воды. В зависимости от входного давления минутная вентиляция может регулироваться до 50 л/мин. Аппарат «Спирон-601 » -- единственная модель отечественного производства с пневматическим приводом и электронным управлением.

Функциональный анализ: генератор вдоха с жесткой (струйный и объемный метод) или мягкой (инжекционный метод) характеристикой и стабилизацией давления питания.

Переключение со вдоха на выдох: по времени, определяемому электронной схемой. Распределительное устройство -- электромагнитный клапан.

Акт выдоха: генератор нулевого давления; обычно вследствие короткого времени выдоха возникает некоторое положительное давление в легких, зависящее от их характеристик и режима ИВЛ.



Заключение

За последние 10 лет было предложено множество различных режимов искусственной вентиляции лёгких в дополнение к изменению философии, с которой осуществляют искусственную вентиляцию. Первостепенной задачей на сегодняшний день является предупреждение вызванных вентиляцией повреждений лёгкого. Вместе с этим изменились взгляды на считающийся приемлемым уровень СО₂ у пациентов, находящихся в критическом состоянии, и появились дополнительные способы снижения уровня СО₂. Кроме того, стремление к достижению заданного объёма вентиляции сменилось на стремление к поддержанию в лёгких определённого давления. Поддержка давлением и принудительная вентиляция по давлению стали стандартными режимами вентиляции.

Искусственная вентиляция является нефизиологичным процессом. Часто используются уровни давления, объёма, превышающие значения, которые переносятся лёгким безболезненно. В результате, в процессе искусственной вентиляции могут возникать или усиливаться повреждения лёгкого. Повреждения лёгкого могут проявлять себя двояко: обширной баротравмой или паренхиматозным поражением.

Для развития баротравмы необходимо наличие трёх условий: болезнь, высокое транспульмональное давление и перерастяжение.

Ввиду этого условия необходимо обеспечить минимальный процент риска повреждения легких. Проще всего реализовать снижение этих рисков аппаратным путем, а именно реализация регулирования давления поступающей газовой в легкие больного по истинной необходимости.

На мой взгляд наиболее рациональным способом регуляции вентиляции является вентиляция по давлению. Основное преимущество вентиляции по давлению заключается в том, что пиковое инспираторное давление и пиковое альвеолярное давление поддерживаются на постоянном уровне. Это может снизить вероятность локального перерастяжения с развитием баротравмы и острого повреждения лёгкого. Кроме того, вентиляция по давлению способна отвечать на непрерывно меняющиеся респираторные потребности, увеличивая синхронность между пациентом и респиратором и уменьшая усилия пациента. Внедрение этого метода во всех аппаратах ИВЛ, несомненно, вызвало бы резкое снижение общей численности повреждений при проведении искусственной вентиляции легких.



Список использованных источников

1. Зилъбер А.П. Регионарные функции легких. -- Петрозаводск: Карелия, 1971, 280 с.

2. Ливенсон А.Р. Электробезопасность медицинской техники. -- 2-е изд. -- М.: Медицина, 1981, 280 с.

3. Руководство по физиологии. Физиология дыхания / Под ред. Л.Л. Шика. -- Л.: Наука, 1973. -- 349 с.

4. Сметнев А.С., Юревич В.М. Респираторная терапия в клинике внутренних болезней. -- М.: Медицина, 1984. -- 221 с.



Приложение А

Обзор отечественных аппаратов ИВЛ с электрическим приводом

Рисунок А1. Аппарат ИВЛ РО-6



Рисунок А2. Аппарат ИВЛ Вита-1

Рисунок А3. Аппарат ИВЛ Спирон-201



Рисунок А4. Аппарат ИВЛ Спирон-303

Размещено на Allbest.ru

...