Навигация
4. Реверсивные контуры
Хотя в контурах Мэйплсона устранены многие недостатки инсуффляции и капельной масочной анестезии, их использование сопряжено с высокой скоростью потока свежей дыхательной смеси (для предотвращения рециркуляции), что приводит к расточительному использованию анестетика, загрязнению воздуха операционной и потере тепла и влажности дыхательной смеси (табл. 2). Для разрешения этих задач предложен реверсивный дыхательный контур, в состав которого введены дополнительные компоненты.
Компоненты реверсивного контура
А. Сорбенты углекислого газа. Рециркуляция альвеолярного газа (т. е. выдыхаемой смеси) позволяет сохранять тепло и влагу. При этом для предупреждения гиперкапнии из выдыхаемой смеси необходимо удалить CO2. При химической реакции углекислого газа с водой образуется угольная кислота. Сорбенты углекислого газа (например, натронная известь, а также известь с добавкой гид-роксида бария) содержат гидроксиды металлов, способные нейтрализовать угольную кислоту (табл. 3). Конечными продуктами реакции являются теплота (выделяется при нейтрализации), вода pi кальция карбонат. Натронная известь — наиболее распространенный сорбент, 100 г ее могут адсорбировать 23 л углекислого газа. При этом протекают следующие химические реакции:
CO2+H2O → H2CO3
H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O + теплота (быстрая реакция)
Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH (медленная реакция)
Следует отметить, что вода и гидроксид натрия, необходимые вначале, регенерируют в ходе дальнейших химических реакций.
ТАБЛИЦА 2. Характеристики дыхательных контуров
| Инсуффляция и масочная капельная анестезия (открытый контур) | Контуры Мэйплсона | Реверсивные контуры | |
| Сложность устройства Управление глубиной анестезии Отвод отработанных газов Сохранение тепла и влажности Рециркуляция выдыхаемой смеси | Очень простое Чрезвычайно затруднено Чрезвычайно затруднен Отсутствует Отсутствует | Простое Иногда возможно Иногда возможен Отсутствует Отсутствует | Сложное Всегда осуществимо Всегда возможен Имеется1 Имеется1 |
1 Данные характеристики зависят от скорости потока свежей дыхательной смеси.
В сорбент добавляют индикатор рН. Изменение цвета индикатора, обусловленное увеличением концентрации ионов водорода, сигнализирует об истощении сорбента (табл. 3). Сорбент следует менять, если 50-70 % его объема изменило окраску. Хотя использованные гранулы могут возвращаться к исходной окраске после некоторой паузы, существенного восстановления сорбционной емкости не происходит. Размер гранул определяется компромиссом между высокой абсорбирующей поверхностью маленьких гранул и низким сопротивлением газовому потоку более крупных гранул. Гидроксиды раздражают кожу и слизистые оболочки. Добавление кремнезема повышает плотность натронной извести, что уменьшает риск ингаляции пыли гидроксида натрия. Поскольку в структуру гидроксида бария инкорпорирована вода (вода кристаллизации), то содержащая его известь обладает достаточной плотностью и без добавления кремнезема. В процессе изготовления перед упаковкой в оба типа сорбента добавляют воду, что создает оптимальные условия для образования угольной кислоты. Применяемая в медицине натронная известь содержит 14-19 % воды.
Гранулы сорбента могут адсорбировать и затем высвобождать значительные количества ингаляционных анестетиков. Эта особенность может объяснить замедленную индукцию и выход из анестезии. Трихлорэтилен (анестетик, в настоящее время не применяемый в США) при контакте с натронной известью и воздействии тепла разлагается с образованием нейротоксинов (включая фосген). Вследствие этой токсической реакции могут возникать послеоперационные энцефалиты и параличи черепных нервов. Чем суше патронная известь, тем выше ее способность адсорбировать ингаляционные анестетики и вступать с ними в химические реакции.
Б. Адсорберы углекислого газа. Гранулами сорбента заполняют один или два контейнера, плотно пригнанные между верхней и нижней крышками. Вся эта конструкция называется адсорбером. Двойные контейнеры, единственным недостатком которых является некоторая громоздкость, обеспечивают более полную адсорбцию углекислого газа, менее частую замену сорбента и меньшее сопротивление газовому потоку.
ТАБЛИЦА 3. Параметры сорбентов углекислого газа: натронная известь и известь с добавкой гидроксида бария
| Параметр | Натронная известь | Известь с добавкой гидроксида бария |
| Калибр гранул1 Способ уплотнения Состав Индикатор Емкость сорбента (л CO2/ 100 г сорбента) | 4-8 Добавление кремнезема Гидроксид кальция Гидроксид натрия Гидроксид калия Этиловый фиолетовый 14-23 | 4-8 Вода кристаллизации Гидроксид бария Гидроксид кальция Этиловый фиолетовый 9-18 |
1 Количество отверстий в проволочной сетке для сортировки гранул сорбента, приходящееся на 1 линейный дюйм.
ТАБЛИЦА 4. Изменение цвета индикатора, свидетельствующее об истощении сорбента
| Индикатор | Цвет свежего сорбента | Цвет истощенного сорбента |
| Этиловый фиолетовый | Белый | Пурпурный |
| Фенолфталеин | Белый | Розовый |
| Клейтонский желтый | Красный | Желтый |
| Этиловый оранжевый | Оранжевый | Желтый |
| Мимоза 2 | Красный | Белый |
Для обеспечения полной адсорбции CO2 подаваемый дыхательный объем не должен превышать объема свободного пространства между гранулами сорбента, что приблизительно соответствует половине емкости адсорбера. За цветом индикатора наблюдают через прозрачные стенки адсорбера.
Адсорбер истощается неравномерно, прежде всего, это происходит рядом с местом поступления выдыхаемой смеси в адсорбер, а также вдоль гладких внутренних стенок. Перемешивание (например, путем поворота адсорбера) позволяет избежать образования каналов между неплотно уложенными гранулами в областях повышенного расхода сорбента. Ловушка в основании адсорбера улавливает пыль и влагу. Некоторые старые конструкции снабжены обходным клапаном, позволяющим производить замену адсорбера, не прерывая ИВЛ. Но при недосмотре, когда клапан длительное время направляет дыхательную смесь в обход адсорбера, развивается гиперкапния.
В. Направляющие клапаны. Направляющие клапаны содержат диск (резиновый, пластиковый или слюдяной), который лежит на седле клапана. Притекающий поток смещает диск вверх, и газовая смесь поступает дальше в дыхательный контур. Обратный поток прижимает диск к седлу клапана, предупреждая ретроградный заброс смеси. Несостоятельность клапана обычно обусловлена деформацией диска или неровностями седла клапана. Особенно уязвимы клапаны выдоха, так как они подвержены воздействию влаги, содержащейся в выдыхаемой смеси.
При вдохе открывается клапан вдоха и в дыхательные пути поступает смесь, состоящая из свежего газа и выдыхаемого, прошедшего через адсорбер. Одновременно закрывается клапан выдоха, препятствуя рециркуляции выдыхаемой смеси, еще не прошедшей через адсорбер. При выдохе открывается клапан выдоха и выдыхаемая смесь сбрасывается через предохранительный клапан или вновь поступает в контур, предварительно пройдя через адсорбер. Клапан вдоха в фазе выдоха закрыт, что препятствует смешиванию выдыхаемой смеси со свежей в инспираторном колене контура. Нарушение функции любого направляющего клапана вызывает рециркуляцию CO2 и гиперкапнию.
Оптимизация конструкции реверсивного контура
Хотя главные компоненты реверсивного контура (направляющие клапаны, патрубок подачи свежей дыхательной смеси, предохранительный клапан, адсорбер и дыхательный мешок) можно разместить различным способом, целесообразно соблюдать следующие принципы:
• Направляющие клапаны рекомендуется размещать как можно ближе к больному для предотвращения попадания выдыхаемой смеси в инспираторное колено при утечках в контуре. Вместе с тем направляющие клапаны не следует располагать в Y-образных коннекторах дыхательных шлангов, так как это затрудняет наблюдение анестезиолога за функционированием контура.
• Патрубок подачи свежей дыхательной смеси следует разместить между адсорбером и клапаном вдоха, что предупреждает нежелательное попадание свежей дыхательной смеси к больному в фазе выдоха с последующим сбросом из контура. Расположение патрубка между клапаном выдоха и адсорбером вызывает подмешивание рециркулирующего газа к свежей дыхательной смеси. Кроме того, ингаляционные анестетики могут сорбироваться и высвобождаться гранулами натронной извести, что замедляет индукцию анестезии и пробуждение после операции.
• Предохранительный клапан следует разместить непосредственно перед адсорбером (если смотреть по ходу движения дыхательной смеси). Такое расположение позволяет экономить сорбент и сводит к минимуму сброс свежей дыхательной смеси.
• Сопротивление выдоху снижается при расположении дыхательного мешка в экспираторном колене контура. Сдавление мешка при принудительной вентиляции способствует сбросу выдыхаемой смеси через предохранительный клапан, что экономит сорбент.
Функциональные характеристики реверсивного контура
А. Потребность в свежей дыхательной смеси. Адсорбер предотвращает рециркуляцию CO2, даже если поток свежей дыхательной смеси равен расходу (на заполнение контура и поглощение анестетиков и кислорода организмом больного), как при анестезии по закрытому контуру. Если поток свежего газа превышает 5 л/мин, то рециркуляция углекислого газа столь ничтожна, что необходимость в адсорбере обычно отпадает.
При низкой скорости потока концентрация кислорода и ингаляционного анестетика в свежей дыхательной смеси (т. е. на уровне патрубка подачи) и во вдыхаемой смеси (т. е. в инспираторном колене дыхательного шланга) может значительно отличаться. Вдыхаемая смесь образуется при смешивании свежего газа и рециркулирующего, прошедшего через адсорбер. Высокая скорость потока ускоряет индукцию и выход из анестезии, компенсирует утечки из контура и снижает риск непредвиденных смешений газов.
Б. "Мертвое пространство". Направляющие клапаны ограничивают аппаратное "мертвое пространство" в реверсивном контуре объемом, расположенным дистальнее места смешения инспираторного и экспираторного потоков в Y-образном коннекторе. В отличие от контуров Мэйплсона в реверсивном контуре длина дыхательных шлангов не оказывает непосредственного влияния на объем аппаратного "мертвого пространства". Подобно контурам Мэйплсона, длина шлангов влияет на растяжимость контура и, соответственно, на величину потери дыхательного объема при ИВЛ под положительным давлением. Реверсивные контуры для детей снабжены перегородкой, разделяющей инспираторный и экспираторный потоки в Y-образном коннекторе, а также малорастяжимыми дыхательными шлангами: эти усовершенствования уменьшают "мертвое пространство".
В. Сопротивление. Направляющие клапаны и адсорбер повышают сопротивление реверсивного контура, особенно при высоком потоке свежей дыхательной смеси и большом дыхательном объеме. Тем не менее, даже у недоношенных детей при ИВЛ успешно применяют реверсивный дыхательный контур.
Г. Сохранение влаги и тепла. Система медицинского газоснабжения доставляет в контур наркозного аппарата неувлажненные газы комнатной температуры. В то же время выдыхаемая смесь насыщена влагой и имеет температуру тела. Следовательно, температура и влажность вдыхаемой смеси зависят от соотношения в ней рециркулирующего и свежего газа. Высокая скорость потока (5 л/мин) сопряжена с низкой относительной влажностью, тогда как для низкой скорости (< 0,5 л/мин) характерно высокое насыщение водой. В реверсивном контуре существенным источником тепла и влаги являются гранулы сорбента.
Д. Бактериальное загрязнение. Существует небольшой риск колонизации компонентов реверсивного контура микроорганизмами, что теоретически может вызвать легочную инфекцию. Поэтому иногда в инспираторный и экспираторный дыхательные шланги устанавливают бактериальные фильтры.
Недостатки реверсивного контура
Хотя в реверсивном контуре устранено подавляющее большинство недостатков контуров Мэйплсона, усовершенствование само по себе приводит к новым проблемам: большие размеры и непортативность; большое количество компонентов сопровождается увеличением риска их разъединения и дисфункции; высокое сопротивление ограничивает применение контура в педиатрии; непредсказуемая концентрация газов во вдыхаемой смеси при низкой скорости потока свежего газа.
5. Реанимационные дыхательные мешки
Реанимационные дыхательные мешки (мешки Амбу, комплект маскамешок) обычно применяемые в критических ситуациях для обеспечения вентиляции, просты, портативны и способны обеспечить почти 100 % фракционную концентрацию кислорода во вдыхаемой смеси.
Реанимационные дыхательные мешки отличаются от контуров Мэйплсона и реверсивных контуров, так как имеют нереверсивные клапаны. (Вспомните, что контур Мэйплсона считается бесклапанным, хотя и имеет предохранительный клапан, а реверсивный контур содержит направляющие клапаны, которые направляют поток через адсорбер и обеспечивают рециркуляцию выдыхаемой смеси.)
Через ниппель для подачи свежей дыхательной смеси можно обеспечить доставку вдыхаемой смеси с высокой концентрацией кислорода к маске или эндотрахеальной трубке — как при самостоятельном дыхании, так и при принудительной вентиляции. Во время самостоятельного или принудительного вдоха нереверсивный дыхательный клапан открывается и обеспечивает поступление дыхательной смеси из мешка к больному. Рециркуляция предотвращается сбрасыванием выдыхаемого газа в атмосферу через порт выдоха в этом же клапане. Сжимаемый саморасправляющийся дыхательный мешок содержит также впускной клапан. Этот клапан закрывается при сдавлении мешка, обеспечивая возможность вентиляции под положительным давлением. Через ниппель для подачи свежей дыхательной смеси и впускной клапан мешок вновь заполняется свежим газом. Присоединение к впускному клапану резервного мешка помогает предотвратить подмешивание воздуха помещения. Комбинированный клапан резервного мешка состоит из двух направляющих клапанов — входного и выходного. Входной клапан допускает приток внешнего воздуха в мешок, если поступления свежей смеси (через ниппель) недостаточно для его заполнения. При положительном давлении в резервном мешке открывается выходной клапан, через который сбрасывается избыток газов при чрезмерном потоке свежей смеси.
Реанимационные дыхательные мешки имеют некоторые недостатки. Во-первых, для обеспечения высокой фракционной концентрации кислорода во вдыхаемой смеси требуются весьма высокие скорости потока свежего газа. FiO2 прямо пропорциональна скорости потока и концентрации кислорода в газовой смеси (обычно 100 %), поступающей в дыхательный мешок, и обратно пропорциональна минутному объему дыхания. Например, при использовании реанимационного дыхательного мешка Лаердала (с резервным мешком) для обеспечения 100 % концентрации кислорода во вдыхаемой смеси при дыхательном объеме 750 мл и частоте дыхания 12 в 1 мин требуется поток кислорода 10 л/мин. Максимально возможный дыхательный объем больше, если используются мешки объемом 3 л. В действительности же с помощью большинства реанимационных мешков можно обеспечивать дыхательный объем не более 1000 мл. Наконец, хотя нормально функционирующий нереверсивный дыхательный клапан имеет низкое сопротивление вдоху и выдоху, содержащаяся в выдыхаемой смеси влага может вызывать его "залипание".
Литература
1. «Неотложная медицинская помощь», под ред. Дж. Э. Тинтиналли, Рл. Кроума, Э. Руиза, Перевод с английского д-ра мед. наук В.И. Кандрора, д. м. н. М.В. Неверовой, д-ра мед. наук А.В. Сучкова, к. м. н. А.В. Низового, Ю.Л. Амченкова; под ред. Д.м.н. В.Т. Ивашкина, Д.М.Н. П.Г. Брюсова; Москва «Медицина» 2001
2. Интенсивная терапия. Реанимация. Первая помощь: Учебное пособие / Под ред. В.Д. Малышева. — М.: Медицина.— 2000.— 464 с.: ил.— Учеб. лит. Для слушателей системы последипломного образования.— ISBN 5-225-04560-Х
Похожие работы
... вод. ст. Хотя совершенно ясно, что ларингеальная маска в полной мере не заменяет эн-дотрахеальную трубку, ее применение особенно оправдано как временная мера при трудностях в обеспечении проходимости дыхательных путей (т. е. при невозможности масочной вентиляции и интубации трахеи), потому что ее легко ввести — частота успешной установки составляет 95-99 %. Ларингеальную маску можно использовать ...
... от одного больного к другому. Если с помощью бронхоскопии и санации бронхиального дерева не удается освободить просвет бронхов от обтурации, вызывающей достаточную степень шунтирования и дыхательную недостаточность, появляются показания к искусственной вентиляции легких. Эти показания могут возникнуть и раньше, если степень нарушения газообмена не позволяет последовательно испытывать все ...
... нижней щитовидной) артерии. Вены в основном повторяют ход артерий. Кроме того, существует разветвленная лимфатическая система. 4. Какие технические средства облегчают поддержание проходимости дыхательных путей и интубации трахеи? Технические приспособления, трубки, разработанные для улучшения условий поддержания проходимости дыхательных путей, являются изобретениями многих людей; они — ...
... оборудования. Хотя нет необходимости в полной проверке оборудования перед каждой анестезией на протяжении одного и того же дня, добросовестная частичная проверка обязательна перед каждым применением аппаратуры. 6. Возможные неисправности наркозного аппарата Почему не поднимаются меха респиратора и срабатывает тревога? Поток свежего газа, поступающий в дыхательный контур, был недостаточен ...
0 комментариев