Будучи врачом анестезиологом-реаниматологом, немного порассуждаю на тему ИВЛ и попыток создать аппараты из спичек и желудей. Зато думаю будет интересно почитать, и станет понятно почему собрать современный аппарат ИВЛ без опыта и знаний, так себе затея. Я не инженер, а потому могу ошибиться в применение некоторых технических терминов. Я врач, а потому прошу простить некоторые термины, хотя постараюсь их исключить или упростить.
Суть ИВЛ (Искусственной Вентиляции Лёгких) состоит в том, чтобы доставить в лёгкие пациента заданный дыхательный объём (ДО) определённое количество раз в минуту — частота дыхания (ЧД) — обеспечивая тем самым необходимую минутную вентиляцию лёгких (МВЛ). ДО*ЧД=МВЛ Исходя из чего будет происходить газообмен в лёгких: О2 поступать в кровь, СО2 выводиться. И при этом все наши виды ИВЛ это априори нефизиологичны, ибо в норме делая вдох мы создаём разрежение в грудной клетке, куда поступает воздух сохраняя атмосферное давление. А при ИВЛ мы вталкиваем воздух в лёгкие, превышая атмосферное давление.
С этим очень хорошо справляется мешок Амбу, который многие пытаются механизировать. По сути, вышеупомянутый РО-6, дальше часто буду к нему возвращаться, как к самому характерному примеру, и все его предшественники, и есть та самая Амбушка. В которых стоит камера объёмного вытеснения (меха). И по сути для управления задаётся два параметра: ДО и МВЛ, исходя из которых ЧД он подбирает сам. Соответственно в дыхательном контуре воздух движется в момент аппаратного вдоха через клапан вдоха по шлангу вдоха в лёгкие пациента, через Y-образный адаптер, а в момент выдоха соответственно по шлангу выдоха к клапану выдоха. Выдох пациента — пассивный! За счёт эластичных свойств грудной клетки. В момент между выдохом и вдохом движения в контуре нет.
Дальнейшее развитие это турбированные аппараты, примерно всё что есть сейчас на рынке. За исключением некоторых транспортных моделей. Соответственно поток воздуха в них обеспечивается за счёт турбины, и работы клапанов вдоха и выдоха, которые не просто обеспечивают открыто/закрыто, но могут принимать и промежуточные положения. И в таком случае в момент между выдохом и вдохом движение потока воздуха в контуре есть, так называемый Flow by, зачем он нужен чуть позже.
Если нам нужно обеспечить ИВЛ пациенту с не скомпрометированными лёгкими, например пробуждение после операции или ИВЛ вовремя операции, то РО-6 или мешок Амбу справится с этой задачей более чем. Разве что пациенту в какой то момент времени будет чертовски некомфортно и он будет бороться с машиной, которая вдыхает в него столько сколько ей задали. Обеспечить комфорт пациенту такими аппаратами невозможно. А если лёгкие скомпрометированы, например пневмония или крайний её вариант РДСВ? Где то выше была ссылка на твиттер с подробным пояснением что это такое. Если совсем примитивно, то наши лёгкие как две губки, сжимаются и разжимаются и воздух туда-сюда. Если часть губки намочить, то будет пневмония, при том что вода ни куда не выжимается — она так и остаётся в этой губке. А если всю губку пропитать водой — РДСВ. Наружу из альвеол, мельчайших мешочков из которых состоят лёгкие, воду не откачать и они будут слипшиеся, за счёт поверхностного натяжения воды. При проведении ИВЛ мешком Амбу или РО-6 мы будем вдувать воздух в поражённые лёгкие, за счёт их физиологии будет происходить перераздувание здоровых альвеол, что не есть хорошо, и раздувание и обратное схлопывание поражённых, что ещё хуже.
Если не откачать воду наружу, то есть другой путь — вогнать её обратно в сосудистое русло. Как? Создав и поддерживая так называемое положительное давление конца выдоха (ПДКВ оно же PEEP — Positive end-expiratory pressure). В чём суть, делая аппаратный вдох, подавая ДО в лёгкие мы создаём там давление выше атмосферного, например 15 мбар, поражённые альвеолы разлипнутся, но во время выдоха давление сравняется с атмосферным, альвеолы опять слипнутся. Что бы этого не произошло используем PEEP, сохраняя в лёгких определённое давление, например 8 мбар (кстати, есть физиологичный PEEP примерно равный 5 у всех людей с здоровыми лёгкими). Обеспечивается этот PEEP за счёт Flow by. Другое дело, что не сильно тяжёлую, с позиции врача реаниматолога, пневмонию можно развентилировать с невысоким PEEP, до 10 мбар. В случае же РДСВ возможно повышение PEEP до 20 мбар, это очень много. Думаю тут уже становится понятно почему механические приводы к мешку Амбу не годятся. Кстати, на некоторых фото выше есть оранжевая пимпочка с надписью PEEP это механические клапан который должен обеспечить PEEP при вентиляции мешком Амбу, только он не очень то и точный, и зачастую ограничен физиологичным PEEP 5 мбар. Что в нашем случае не подходит.
Пойдём дальше, про современный ИВЛ говорить. В РО-6 задаётся ДО — мы задаём объём в мл, который будет доставлен пациенту. При этом в лёгких повысится давление, до условных 12 мбар. А в современном аппарате возможно задать не ДО, а давление в лёгких Pi (Inspiratory pressure), по достижении которого аппарат переключится на выдох и по истечении времени вдоха (ещё одна переменная, но это тонкости). Объём вдоха мониторируемый параметр, который подстраивается регулировкой Pi. Зачем это сделано, как я писал ИВЛ это не физиологично, но из двух вариантов регулировки по объёму и по давлению, второй менее нефизиологичный. Легче переносится пациентом, комфортнее для него. Плюс меньше возможных осложнений. И режимы с управлением по давлению являются не просто вариантом выбора, а золотым стандартом при лечении РДСВ, позволяющим спасти пациента, что недоступно в случае вентиляции по объёму.
Мне кажется, немного я внёс ясность в современные ИВЛ. И почему при РДСВ не просто искусственная вентиляция лёгких, а респираторная терапия, когда при помощи аппарата ИВЛ и подбора грамотных настроек мы лечим, а не просто протезируем дыхательную функцию.
Ещё к комментарию: MagisterLudi 30.03.2020 в 14:30 на фото аппарат CPAP для лечения сонного апноэ, для лечения РДСВ и вообще респираторных нарушений, отличных от сонного апноэ, годится примерно ни как.
Да, и для понимания что двумя режимами ИВЛ не ограничивается и почему на коленке любители, как мне кажется, хороший аппарат не создадут:
Режимы вентиляции с контролем по объему:
Управляемая вентиляция с контролем по объему (V-CMV).
Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по объему (V-SIMV).
Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по объему и поддержкой давлением на уровне СРАР (V-SIMV+PS).
Вспомогательная вентиляция с гарантированным минутным объемом (V-MMV).
Управляемая вентиляция с контролем по объему и с ограничением пикового давления на вдохе (V-CMV+PLV).
Синхронизированная принудительная вентиляция с контролем по объему и поддержкой давлением на уровне СРАР с ограничением пикового давления на вдохе (V-SIMV+PS+PLV).
Режимы вентиляции с контролем по давлению:
Управляемая вентиляция с контролем по давлению (P-CMV).
Синхронизированная перемежающая принудительная вентиляция с контролем по давлению (P-SIMV).
Синхронизированная перемежающая принудительная вентиляция с контролем по давлению и поддержкой давлением (P-SIMV+PS).
Адаптивная вентиляция с управляемым давлением и поддержанием заданного дыхательного объема в сочетании с Р-CMV (P-CMV+APV).
Синхронизированная принудительная вентиляция с контролем по давлению, поддержкой давлением на уровне СРАР с поддержанием заданного дыхательного объема (Р-SIMV+PS+АРV).
Неинвазивная вентиляция (NIV).
Режимы вентиляции с поддержкой самостоятельного дыхания:
Самостоятельное дыхание пациента (Spont).
Самостоятельное дыхание пациента с поддержкой давлением (Spont+PS).
Самостоятельное дыхание пациента под постоянным положительным давлением (Spont+CPAP).
Самостоятельное дыхание пациента под постоянным положительным давлением с поддержкой давлением (Spont+CPAP+PS).
Будучи врачом анестезиологом-реаниматологом, немного порассуждаю на тему ИВЛ и попыток создать аппараты из спичек и желудей. Зато думаю будет интересно почитать, и станет понятно почему собрать современный аппарат ИВЛ без опыта и знаний, так себе затея. Я не инженер, а потому могу ошибиться в применение некоторых технических терминов. Я врач, а потому прошу простить некоторые термины, хотя постараюсь их исключить или упростить.
Суть ИВЛ (Искусственной Вентиляции Лёгких) состоит в том, чтобы доставить в лёгкие пациента заданный дыхательный объём (ДО) определённое количество раз в минуту — частота дыхания (ЧД) — обеспечивая тем самым необходимую минутную вентиляцию лёгких (МВЛ). ДО*ЧД=МВЛ Исходя из чего будет происходить газообмен в лёгких: О2 поступать в кровь, СО2 выводиться. И при этом все наши виды ИВЛ это априори нефизиологичны, ибо в норме делая вдох мы создаём разрежение в грудной клетке, куда поступает воздух сохраняя атмосферное давление. А при ИВЛ мы вталкиваем воздух в лёгкие, превышая атмосферное давление.
С этим очень хорошо справляется мешок Амбу, который многие пытаются механизировать. По сути, вышеупомянутый РО-6, дальше часто буду к нему возвращаться, как к самому характерному примеру, и все его предшественники, и есть та самая Амбушка. В которых стоит камера объёмного вытеснения (меха). И по сути для управления задаётся два параметра: ДО и МВЛ, исходя из которых ЧД он подбирает сам. Соответственно в дыхательном контуре воздух движется в момент аппаратного вдоха через клапан вдоха по шлангу вдоха в лёгкие пациента, через Y-образный адаптер, а в момент выдоха соответственно по шлангу выдоха к клапану выдоха. Выдох пациента — пассивный! За счёт эластичных свойств грудной клетки. В момент между выдохом и вдохом движения в контуре нет.
Дальнейшее развитие это турбированные аппараты, примерно всё что есть сейчас на рынке. За исключением некоторых транспортных моделей. Соответственно поток воздуха в них обеспечивается за счёт турбины, и работы клапанов вдоха и выдоха, которые не просто обеспечивают открыто/закрыто, но могут принимать и промежуточные положения. И в таком случае в момент между выдохом и вдохом движение потока воздуха в контуре есть, так называемый Flow by, зачем он нужен чуть позже.
Если нам нужно обеспечить ИВЛ пациенту с не скомпрометированными лёгкими, например пробуждение после операции или ИВЛ вовремя операции, то РО-6 или мешок Амбу справится с этой задачей более чем. Разве что пациенту в какой то момент времени будет чертовски некомфортно и он будет бороться с машиной, которая вдыхает в него столько сколько ей задали. Обеспечить комфорт пациенту такими аппаратами невозможно. А если лёгкие скомпрометированы, например пневмония или крайний её вариант РДСВ? Где то выше была ссылка на твиттер с подробным пояснением что это такое. Если совсем примитивно, то наши лёгкие как две губки, сжимаются и разжимаются и воздух туда-сюда. Если часть губки намочить, то будет пневмония, при том что вода ни куда не выжимается — она так и остаётся в этой губке. А если всю губку пропитать водой — РДСВ. Наружу из альвеол, мельчайших мешочков из которых состоят лёгкие, воду не откачать и они будут слипшиеся, за счёт поверхностного натяжения воды. При проведении ИВЛ мешком Амбу или РО-6 мы будем вдувать воздух в поражённые лёгкие, за счёт их физиологии будет происходить перераздувание здоровых альвеол, что не есть хорошо, и раздувание и обратное схлопывание поражённых, что ещё хуже.
Если не откачать воду наружу, то есть другой путь — вогнать её обратно в сосудистое русло. Как? Создав и поддерживая так называемое положительное давление конца выдоха (ПДКВ оно же PEEP — Positive end-expiratory pressure). В чём суть, делая аппаратный вдох, подавая ДО в лёгкие мы создаём там давление выше атмосферного, например 15 мбар, поражённые альвеолы разлипнутся, но во время выдоха давление сравняется с атмосферным, альвеолы опять слипнутся. Что бы этого не произошло используем PEEP, сохраняя в лёгких определённое давление, например 8 мбар (кстати, есть физиологичный PEEP примерно равный 5 у всех людей с здоровыми лёгкими). Обеспечивается этот PEEP за счёт Flow by. Другое дело, что не сильно тяжёлую, с позиции врача реаниматолога, пневмонию можно развентилировать с невысоким PEEP, до 10 мбар. В случае же РДСВ возможно повышение PEEP до 20 мбар, это очень много. Думаю тут уже становится понятно почему механические приводы к мешку Амбу не годятся. Кстати, на некоторых фото выше есть оранжевая пимпочка с надписью PEEP это механические клапан который должен обеспечить PEEP при вентиляции мешком Амбу, только он не очень то и точный, и зачастую ограничен физиологичным PEEP 5 мбар. Что в нашем случае не подходит.
Пойдём дальше, про современный ИВЛ говорить. В РО-6 задаётся ДО — мы задаём объём в мл, который будет доставлен пациенту. При этом в лёгких повысится давление, до условных 12 мбар. А в современном аппарате возможно задать не ДО, а давление в лёгких Pi (Inspiratory pressure), по достижении которого аппарат переключится на выдох и по истечении времени вдоха (ещё одна переменная, но это тонкости). Объём вдоха мониторируемый параметр, который подстраивается регулировкой Pi. Зачем это сделано, как я писал ИВЛ это не физиологично, но из двух вариантов регулировки по объёму и по давлению, второй менее нефизиологичный. Легче переносится пациентом, комфортнее для него. Плюс меньше возможных осложнений. И режимы с управлением по давлению являются не просто вариантом выбора, а золотым стандартом при лечении РДСВ, позволяющим спасти пациента, что недоступно в случае вентиляции по объёму.
Мне кажется, немного я внёс ясность в современные ИВЛ. И почему при РДСВ не просто искусственная вентиляция лёгких, а респираторная терапия, когда при помощи аппарата ИВЛ и подбора грамотных настроек мы лечим, а не просто протезируем дыхательную функцию.
Ещё к комментарию: MagisterLudi 30.03.2020 в 14:30 на фото аппарат CPAP для лечения сонного апноэ, для лечения РДСВ и вообще респираторных нарушений, отличных от сонного апноэ, годится примерно ни как.
Да, и для понимания что двумя режимами ИВЛ не ограничивается и почему на коленке любители, как мне кажется, хороший аппарат не создадут:
Режимы вентиляции с контролем по объему:
Управляемая вентиляция с контролем по объему (V-CMV).
Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по объему (V-SIMV).
Синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция с контролем по объему и поддержкой давлением на уровне СРАР (V-SIMV+PS).
Вспомогательная вентиляция с гарантированным минутным объемом (V-MMV).
Управляемая вентиляция с контролем по объему и с ограничением пикового давления на вдохе (V-CMV+PLV).
Синхронизированная принудительная вентиляция с контролем по объему и поддержкой давлением на уровне СРАР с ограничением пикового давления на вдохе (V-SIMV+PS+PLV).
Режимы вентиляции с контролем по давлению:
Управляемая вентиляция с контролем по давлению (P-CMV).
Синхронизированная перемежающая принудительная вентиляция с контролем по давлению (P-SIMV).
Синхронизированная перемежающая принудительная вентиляция с контролем по давлению и поддержкой давлением (P-SIMV+PS).
Адаптивная вентиляция с управляемым давлением и поддержанием заданного дыхательного объема в сочетании с Р-CMV (P-CMV+APV).
Синхронизированная принудительная вентиляция с контролем по давлению, поддержкой давлением на уровне СРАР с поддержанием заданного дыхательного объема (Р-SIMV+PS+АРV).
Неинвазивная вентиляция (NIV).
Режимы вентиляции с поддержкой самостоятельного дыхания:
Самостоятельное дыхание пациента (Spont).
Самостоятельное дыхание пациента с поддержкой давлением (Spont+PS).
Самостоятельное дыхание пациента под постоянным положительным давлением (Spont+CPAP).
Самостоятельное дыхание пациента под постоянным положительным давлением с поддержкой давлением (Spont+CPAP+PS).