назад
Вестник интенсивной терапии, 1996 г., № 2-3.
РЕЖИМЫ ИСКУССТВЕННОЙ И ВСПОМОГАТЕЛЬНОЙ
ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ
Классификация и определения
Ю.С. Гальперин, В. Л. Кассиль
ВНИИ медицинского
приборостроения РАМН, / Онкологический
научный центр РАМН, Москва
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.
Высокочастотная
ИВЛ
(ВЧ
ИВЛ,
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.
ИВЛ
с
пассивным
выдохом (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.
ИВЛ
с
активным
выдохом (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.
Синхронизированная
ППВЛ (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.
Обязательная
минутная
вентиляция (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.
ЛИТЕРАТУРА
1. В.Л.Кассиль, Г.С.Лескин.
Современные методы искусственной и
вспомогательной вентиляции легких.
Анестез. и реаниматол. - 1994. - 3. - с. 3-6.
2. Аппараты ингаляционного
наркоза и искусственной вентиляции
легких. Термины и определения. ГОСТ
17807-83. Изд. стандартов. - М. -1984. - с. 32.
3.
Anaesthesiology — Vocabulary. ISO Standard 4135:1979.
4. В.Л.Кассиль, Г.С.Лескин, Х.Х.Хапий.
Высокочастотная вентиляция легких // М.
- НПО "Агрохолодпром" - 1992. - с. 193.
5. Р.И.Еурлаков, Ю.С.Гальперин,
В.М.Юревич. Искусственная вентиляция
легких // М. - Медицина. -1984 - с. 240.
6. Ю.С.Гальперин, В.Л.Кассиль.
Особенности различных форм кривых
скорости вдувания газа во время
искусственной вентиляции легких.
Анесгез. и реаниматол. -1996. - №1. - с. 39-43.
7.
R.S. Tharratt R.P. Alien, Т.Е. Alberlson. Pressure
controlled Inverse Ratio Ventilation In Severe Atlult Respiratory
Failure. Chest - 1988. - v. 94 - n. 4. - p. 755-762.
8.
L. Brochard. Inspiratory Pressure Support. European Journal of
Anaesthesiology. -1994. - v. 11. - n. 1. - p. 29-36.
9.
Ch. Herman et al. Biphasic Positive airway pressure (BIPAP) — a New
Method of Vventilatory Support Там же, р. 37-42.