Что такое дыхательный контур
Типы дыхательных контуров
Дыхательные контуры служат для доставки газовой смеси к дыхательным путям пациентам, являясь последним шагом на пути циркуляции смеси от аппарата к пациенту. На данный момент выбор дыхательных контуров поистине огромен, от самых простых конструкций до сложных, с дополнительными функциями. Поэтому классификация этих изделий немного затруднена ввиду большого ассортимента.
Международная организация по стандартизации рекомендует опираться на следующие факторы для разграничения: конструктивные и функциональные характеристики. По конструктивным нюансам контуры могут быть реверсивными и нереверсивными, также без резервуара для газа. По функционалу — открытые, закрытые, полузакрытые и полуоткрытые.
Конструктивная классификация
Реверсивные контуры обеспечивают полное или неполное возвращение выдыхаемых газов обратно в аппарат для наркоза. Здесь взвесь перемешивается со свежим препаратом и снова подается для вторичного вдоха. Такие системы обязательно должны комплектоваться фильтрующими элементами для удаления из смеси CO2. Нереверсивные контуры подают смесь только в одну сторону, без обратного возвращения.
Использование реверсивного контура позволяет улучшить микроклимат и уменьшить тепло- и влагопотери, сэкономить расход кислорода и наркозного препарата. Необходим лишь постоянный мониторинг состояния пациента и устройства для подачи, так как в случае неисправности последнего может возникнуть переизбыток углекислого газа.
Функциональная классификация
В закрытых дыхательных контурах все газы на выдохе возвращаются обратно в наркозный аппарат, который вместе с легкими образует замкнутую систему дыхания. Полузакрытый обеспечивает частичный выход смеси при выдохе в окружающую атмосферу и частичное возвращение обратно в аппарат.
В открытом дыхательном контуре препарат подается в органы дыхания вместе с окружающим воздухом, а на выдохе вся взвесь уходит в атмосферу. При применении полуоткрытого контура вдыхаются только изолированные от окружающей среды препараты, а выдыхаемая смесь, так же, как и в случае с полностью открытым устройством, уходит в атмосферу.
Особенности
Реверсивные контуры могут работать в качестве закрытых, полузакрытых и открытых, но никогда не могут быть открытыми, так как их устройство не позволяет обеспечить неконтролируемый выброс смеси на выдохе в атмосферу. Не могут быть открытыми также и нереверсивные контуры без клапана. А вот клапанные нереверсивные системы не работают в качестве закрытых или полузакрытых.
Дыхательные контуры наркозных аппаратов
Ингаляционный наркоз – медицинская манипуляция, необходимая при оперативных вмешательствах. Для его проведения используются специальные наркозные аппараты и аппараты ИВЛ (искусственной вентиляции легких). Первые отвечают за создание смеси из газовых и летучих веществ, вторые обеспечивают ее подачу и отвод из легких пациента.
Любая модель наркозного аппарата состоит из:
Контуры наркозных аппаратов – комбинация из трубок для искусственной вентиляции легких, соединенных так называемым тройником пациента и емкостями для сбора конденсата. Такие элементы оборудования для наркоза могут оснащаться разным количеством трубок, иметь один и более сборника влаги. Длина трубок может быть различной. Также в их конструкцию могут входить специальный увлажнитель и наркозная маска.
Виды дыхательных контуров и их особенности
По типу строения, функционалу и показаниям к применению различают следующие виды контуров наркозного аппарата:
Современный аппарат наркозный полуоткрытый и полузакрытый контуры использует чаще всего.
Конструкция контуров для поступления и отвода газонаркотической смеси
В дыхательный контур наркозного аппарата входят адсорбер, а также соединенные друг с другом дыхательные клапаны и мешок. У каждого элемента своя роль:
Принцип работы подобных элементов достаточно прост. Пройдя через дозиметр, кислород смешивается в обозначенных пропорциях с закисью азота. Если используются жидкие анестетики, формирование газосмеси осуществляется с помощью испарителя. Стандартная дозировка газонаркотической смеси предполагает ее подачу в легкие пациента со скоростью от 8 до 10 литров в минуту. Оптимальная концентрация кислорода при этом составляет минимум 20%.
Что такое дыхательный контур
Дыхательный контур служит для соединения респиратора с эндотрахеальной или трахеостомческой трубкой. По строению различаются однонаправленные (однолинейные) и двунаправленные (двухлинейные) дыхательные контуры. В первом случае выдох пациента производится через различные типы клапанов сразу в атмосферу. Во втором случае выдох пациента попадает сначала в линию выдоха, потом направляется в респиратор и выводится в атмосферу через клапан выдоха.
По своему назначению различают анестезиологические дыхательные контуры, которые предназначены для наркозных аппаратов и контуры для аппаратов ИВЛ. Также контуры могут быть обогреваемыми, то есть иметь встроенный нагревательный элемент и температурный датчик и необогреваемыми. В последнем случае, если планируется подогрев такого контура, нагревательный элемент и температурный датчик монтируются в него при подготовке респиратора к работе. Также дыхательные контуры различаются в зависимости от материала, из которого они изготовлены.
В эпоху пандемии коронавирусной инфекции сформировались две основные стратегии респираторной поддержки при данной патологии, которые перетекают по нарастанию инвазивности из одной в другую при неэффективности менее инвазивной. Самая первая, начальная, стратегия подразумевает использование кислородной маски или назальных канюль с подачей увлажненного кислорода.
Следующий уровень респираторной поддержки: использование высокопоточной назальной оксигенации или неинвазивной вентиляции через маску. Эти этапы уже подразумевают использование специальных дыхательных контуров. В случае с высокопоточной назальной оксигенацией используется однонаправленный контур для подачи нагретой и увлажненной дыхательной смеси с определенной концентрацией кислорода и определенным потоком. При проведении неинвазивной вентиляции легких через лицевую маску (CPAP и другие аналогичные методики) могут использоваться как однолинейный, так и двухлинейный варианты дыхательного контура. При использовании однолинейного дыхательного контура с утечкой обязательно размещение вирусно-бактериального дыхательного фильтра на линии вдоха, а также между пациентом и клапаном выдоха для снижения как обсеменения помещения, так и вирусной нагрузки на персонал. Если планируется использовать двухлинейный дыхательный контур, то вирусно-бактериальные фильтры размещаются на патрубках вдоха и выдоха. Если используется вирусно-бактериальный фильтр с функцией тепловлагообмена, то его можно разместить между дыхательным контуром и маской пациента.
Следует отметить, что при использовании неинвазивных методов респираторной поддержки пациентов с коронавирусной инфекцией (высокопоточная назальная оксигенация, неинвазивная вентиляция легких) отмечается массивное обсеменение окружающей среды и высокая вирусная нагрузка на персонал. Это связано с самими методиками такой респираторной поддержки, которые подразумевают высокий уровень утечки дыхательной смеси в атмосферу и диктует особое внимание персонала, который занимается лечением таких пациентов, к средствам индивидуальной защиты. В организационном плане целесообразно выделять для пациентов, получающих неиназивную респираторную поддержку, отдельные палаты и отделять их от пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких.
При неэффективности неинвазивной респираторной поддержки прибегают к стандартной (инвазивной) искусственной вентиляции легких через эндотрахеальную или трахеостомическую трубку. При этом используется двухлинейный дыхательный контур с двумя вирусно-бактериальными фильтрами (на патрубках вдоха и выдоха) или один вирусно-бактериальный фильтр с функцией тепловлагообмена на дистальном конце дыхательного контура (обычно после Y-образного коннектора). В последнем случае увлажнитель не используется. Также недопустимо совместное применение дыхательных фильтров, расположенных на дистальном конце дыхательного контура (после Y-образного коннектора), с увлажнителями дыхательной смеси, так как это приводит к накоплению влажной и теплой дыхательной смеси в пространстве между увлажнителем и фильтром.
Особое внимание следует уделить организации санации трахеобронхиального дерева у пациентов с коронавирусной инфекцией. В связи с тем, что данная процедура является одной из наиболее опасных в плане вирусной нагрузки на персонал, целесообразно использовать специальные закрытые системы санации, которые размещаются между контуром и эндотрахеальной (трахеостомической) трубкой и позволяют избежать разгерметизации контура. Существенным плюсом таких систем является тот факт, что при их использовании не прекращается проведение искусственной вентиляции легких в процессе санации трахеобронхиального дерева, что снижает риск гипоксии у пациента во время процедуры. При отсутствии таких систем для санации необходимо использовать специальные гофрированные переходники с портом для санации, которые размещаются между дыхательным контуром и эндотрахеальной (трахеостомической) трубкой.
Технология проведения низкопоточной газовой анестезии
Аспекты низкопоточной анестезии активно обсуждаются специалистами на протяжении последних десятилетий. Интерес к данной проблеме появился вновь благодаря развитию новых технологий. Привлекает внимание исследователей и такие факторы низкопоточной анестезии, как экономичность, физиологичность и экологичность.
В последнее время в медицине стали использоваться весьма эффективные парообразные анестетики: десфлюран, изофлюран, севофлюран, этран. Появился и ксенон (медицинский) — газообразный анестетик последнего поколения. В связи с этим, применение высокопоточной анестезии, которая традиционно использовалась в медицинской практике, стало нецелесообразным.
Тем не менее повсеместное внедрение низкопоточной анестезии в российских клиниках осложняется из-за отсутствия современной наркозно-дыхательной техники. Как выяснилось, в нашей стране не производятся наркозные аппараты, которые могли бы обеспечить проведение анестезиологических мероприятий по минимальному газовому потоку. Справедливости ради стоит отметить, что и импортное наркозное оборудование не может обеспечить проведение анестезии с применением ксенона.
Согласно статистическим данным, в российских лечебных учреждениях за год проводится более 3 млн анестезий, большая часть из которых выполняется с использованием высокопоточных технологий, что крайне расточительно как в экономическом плане, так и нецелесообразно экологически. Более того, данный метод по своей сути противоречит физиологии человека. К тому же, большинство российских анестезиологов не владеют основами низкопоточной анестезии.
Рис. 1 Анестезиологическая рабочая станция Aisуs CS2
Немного истории
Попытки применения полностью закрытого контура в ходе анестезии предпринимались медиками уже давно, когда наркозные аппараты были далеки от совершенства. Но в полной мере оценить достоинства низкопоточного метода врачи смогли только в 70-ые годы прошлого века, с появлением более совершенного наркозного оборудования и технических средств, позволяющих осуществлять интраоперационный контроль концентрации парообразных и газовых анестетиков.
В нашей стране газовую анестезию по закрытому контуру впервые стал применять Т. М. Дарбинян, выполняя операции на сердце у детей, но более широкое использование метод получил спустя годы, в конце 90-х, и только в тех клиниках, которые имели наркозно-дыхательные системы зарубежного производства.
Минимально-поточный наркоз ксеноном впервые вошел в отечественную практику в 1992 году. Его использовали в ГКБ имени С. П. Боткина доктора Н. Е. Буров и Д. А. Джабаров. Применение ксенона показало несостоятельность отечественных наркозных установок, адаптированных исключительно к высокопоточной анестезии. До 2003 года в России сертифицированных наркозных аппаратов, пригодных для использования ксенона, не было вообще. И только к концу 2003 года такая аппаратура стала применяться.
С появлением изофлюрана, сневофлюрана, десфлюрана и других галогеносодержащих анестетиков, в России стали внедрять, хоть и не очень активно, низкопоточную анестезию с использованием аппаратов, как правило, зарубежного производства. Но сертифицированной техники под ксенон среди них по-прежнему не было. В последнее время в отечественной медицине появились и успешно используются наркозные аппараты, рассчитанные на анестезию по закрытому контуру на основе 4-х жидких и 2-х газовых анестетиков.
Серийное производство подобных наркозно-дыхательных установок в России позволит существенно сократить техническое отставание от развитых зарубежных стран в области анестезии.
Виды дыхательного контура
На основании решения Международной комиссии по стандартизации, дыхательный контур может быть реверсивным и нереверсивным. Исходя из функциональных особенностей, он бывает:
К реверсивному контуру специалисты относят: полузакрытый, маятниковый и полностью закрытый, к нереверсивному — открытый и полуоткрытый.
Самой оптимальной для проведения низкопоточной анестезии у детей и взрослых считается циркуляционная система. Ее разновидности определяет величина потока свежего газа. Если газовый поток выше метаболической потребности в кислороде и степени поглощения прочих газовых анестетиков, то наркозная система функционирует по закрытому контуру. Если же поток свежей газовой смеси более чем в 1,5 раза превышает значение МВЛ, то циркуляционная система работает по полуоткрытому контуру, что препятствует накоплению углекислого газа даже при отсутствии адсорбера.
Величина газового потока определяет следующие разновидности анестезии:
Анестезия может выполняться по закрытому контуру, если поток свежего газа и его поглощение имеют равные значения.
Фармакокинетика газов
В организме человека закись азота не подвержена метаболизму. С момента поступления в контур она в течение 20 минут поглощается тканями. По мере насыщения тканей закисью азота, ее дальнейшее поглощение снижается, и останавливается на уровне пологой кривой. Поглощение закиси азота тканями рассчитывается по специальной формуле.
Ксенон имеет более низкий коэффициент растворимости, чем закись азота, поэтому он поглощается тканями в три раза меньше. Организм человека состоит из неоднородных тканей, и коэффициент растворимости у них разный, поэтому точно рассчитать объем растворимого ксенона достаточно сложно. Например, у больного 10 кг жировой ткани. В ней может дополнительно раствориться до 1700 мл ксенона, общий объем газа в этом случае составит 8400 мл. Предположительно, для достижения концентрации ксенона до 70% пациенту весом 80 кг требуется примерно 8400 мл ксенона. Затем произойдет динамическая стабилизация уровня анестезии. Данного объема анестетика будет достаточно для поддержания хирургической стадии анестезии по закрытому контуру на 2–3 часа. При этом герметичность контура не должна быть нарушена. Важно также отсутствие открытой раневой поверхности. Создается ситуация, уникальная по своей сути, когда поступивший в организм пациента анестетик удерживается в нем при стабильной наркотической концентрации и участвует в многократной рециркуляции в закрытом контуре.
Элиминация ксенона происходит достаточно быстро. По истечении всего лишь 5-ти минут через легкие пациента выделяется до 95% всего ксенона, растворенного в организме. Больной пробуждается через 2–3 минуты после прекращения подачи газового анестетика.
Важно отметить, что фармакокинетика ксенона при низкопоточной анестезии требует дальнейшего изучения и уточнения, исходя из особенностей органов и тканей. Следует учитывать их выраженную, среднюю и низкую перфузию, разную степень растворимости газа в тканях, быстроту элиминации анестетика и период его посленаркозного действия.
Особенности низкопоточной газовой анестезии
По окончании обычной премедикации и интубации выполняют денитрогенизацию чистым кислородом, общий объем которого составляет 50–60 л, концентрация альвеолярного азота снижается до 0,5%. После денитрогенизации газовый ток кислорода устанавливают из расчета 4 мл на каждый килограмм массы тела больного. Газоток анестетика (закиси азота или ксенона) рассчитывают в четырехкратном повышении по отношению к газовому току кислорода.
Спустя 15 минут, уровень закиси азота составит 65–70%, и наступит стойкая наркотическая концентрация данного анестетика. При ксеноновой анестезии стойкая наркотическая концентрация этого вещества достигается намного быстрее. На это потребуется около 5-ти минут.
Достигнув стойкой наркотической концентрации анестетика, производят коррекцию газового потока до минимальных потоков под контролем фракционной концентрации кислорода во вдыхаемой газовой смеси. Его уровень не должен быть ниже 30%. Минимальный газовый ток сохраняется на протяжении всего периода анестезии. Минут за 15–30 до окончания хирургического вмешательства подачу ксенона прекращают, но подключают аппарат ИВЛ по закрытому контуру. После операции ксенон выводится из организма пациента с помощью чистого кислорода, который подается газотоком 3–4 л в минуту. Выдыхаемый ксенон поступает в специальный адсорбирующий блок, где он утилизируется. По истечении 2–3 минут после завершения подачи ксенона пациент приходит в сознание. Низкопоточная анестезия ксеноном обходится в десятки раз дешевле, чем среднепоточная анестезия.
Технические требования к наркозному оборудованию
Исходя из конструктивных особенностей, различают два вида респираторов, входящих в состав наркозных аппаратов ингаляционного типа:
Стоит отметить, что многие модели наркозного оборудования импортного производства не в состоянии обеспечить низкопоточную анестезию, если общий поток снижается до уровня 500 мл в минуту. Это обусловлено тем, что в период экспирации при недостатке газонаркотической смеси происходит подсасывание окружающего воздуха в дыхательный контур. Этим создается угроза опасного течения газовой анестезии.
В требованиях Международной Комиссии по стандартам отражено, что при эксплуатации респираторов обязательно нужно выполнять корректировку общего газового потока. Наркоз с применением ксенона становится при этом более дорогостоящим, поскольку используется большой объем газа. По этой причине экономически более выгодным будет такая наркозно-дыхательная установка, в которой предусмотрено поступление газа в дыхательный контур в период экспираторной фазы дыхательного цикла.
Типы дыхательных контуров
Дыхательные контуры наркозных аппаратов или ИВЛ — это специальный воздуховод, по которому кислород или анестезия передаются от устройства к пациенту. Дыхательные контуры представляют собой важную часть системы, которая обеспечивает доставку кислородной или наркозной смеси. Изделие является связующим элементом между аппаратом искусственной вентиляции легких или наркозно-дыхательным аппаратом и органами дыхания пациента.
Ассортимент продукции достаточно обширен, но, несмотря на это, возможно провести условную классификацию и выделить характерные особенности каждого вида. Официальной классификации как таковой не существует из-за сложностей с разграничением, но, согласно условной, можно выделить несколько типов по следующим категориям:
По функциям
Функциональная классификация различает два основных типа изделий — открытые и закрытые. Закрытые контуры входят в состав системы, обособленной от внешней среды. В рабочих условиях смесь возвращается в аппарат на выдохе. При использовании открытого типа смесь поступает в дыхательную систему вместе с воздухом из окружающей среды, который попадает в аппарат. При выдохе вся взвесь уходит в атмосферу.
Также выделят полузакрытый и полуоткрытый контур. Первый — разновидность закрытого, когда выдыхаемый газ частично уходит в атмосферу, частично возвращается в аппарат. При этом подача в аппарат осуществляется только из баллонов. Полуоткрытый по функциям полностью схож с открытым контуром. Единственное исключение состоит в том, что воздух из атмосферы не попадает в аппарат.
По конструкции
По конструктивным особенностям выделяют следующие виды: реверсивные, к которым относятся закрытые и полузакрытые, и нереверсивные, куда входят открытые и полуоткрытые контуры. Реверсивные контуры подразумевают возвращение выдыхаемой смеси в аппарат — полностью или частично. Нереверсивные направляют смесь из аппарата только в одну сторону. Возвращение в аппарат в данном случае не предусмотрено.
Реверсивные контуры имеют некоторые преимущества, в частности улучшают микроклимат в помещении, где располагается пациент, и позволяют снизить расход кислородной или наркозной смеси. При этом система, которая использует реверсивную трубку, обязательно должна оснащаться фильтрующими элементами для очищения взвеси от CO2.
Другие параметры
Современная анестезиология выдвигает различные требования к продукции. Помимо конструктивной и функциональной классификации, изделия также можно разграничить, например, по материалам. Полипропилен известен эластичностью, полиэстер — легкостью, а ПВХ — стойкостью. Трубки могут использоваться однократно или быть пригодными для стерилизации и повторного применения — за это отвечает в первую очередь материал.
Есть и дополнительные конструктивные особенности изделий, например, наличие гофрированной поверхности с высокой устойчивостью к деформациям, или гладкая текстура, уменьшающая объем конденсата. Существуют и другие характеристики, по которым можно выделить те или иные категории продукции. От параметров зависит цена устройства, область применения и многое другое. Поэтому очень важно правильно подбирать дыхательные контуры, исходя из поставленных задач.