Глава 2. Механические свойства легких и общие принципы проведения ИВЛ

⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 21Следующая ⇒

Основными характеристиками респираторной системы являются податливость (комплайнс) и сопротивление (резистанс). Величина податливости и сопротивления определяются давлением, потоком и объемом воздуха в легких. Рассмотрим эти понятия на примере объемного механического вдоха (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Графики потока и объема воздуха в легких, а также давления в дыхательных путях при механическом вдохе. По оси абсцисс: V - дыхательный объем; V^' - дыхательный поток; Р_aw - давление в дыхательных путях; Р_es - давление в пищеводе. По оси ординат - время. а - пиковый инспираторный поток; б - пиковый экспираторный поток; в - пиковое давление в дыхательных путях (Р_peak); г - давление плато в дыхательных путях (Р_plat); д - конечно-выдыхаемое давление (PEEP); e - давление в пищеводе в конце вдоха; ж - давление в пищеводе в конце выдоха.

Для подачи заданного объема кислородно-воздушной смеси необходимо обеспечить определенный дыхательный поток. Его максимальная величина на вдохе называется пиковым инспираторным потоком, максимальная величина на выдохе - пиковым экспираторным потоком. При поступлении воздушного потока в легкие в них подается дыхательный объем и создается некоторое давление (P_aw). В начале вдоха это давление максимальное, пиковое (P_peak). Затем оно снижается. При наличии в конце вдоха паузы, во время которой нет движения воздуха в дыхательных путях, можно определить так называемое давление плато вдоха (P_plat). Отсутствие движения воздуха в дыхательной системе во время паузы вдоха приводит к уравниванию давления в трахее, бронхах, альвеолах. Измеряя величину P_plat датчиком, располагающимся у наружного конца интубационной трубки, можно оценить давление в альвеолах в конце вдоха (P_alv). С точки зрения газообмена альвеолярное давление является очень важным параметром, поскольку отражает ту движущую силу, которая растягивает альвеолы и обеспечивает градиент давления между ними и легочными капиллярами. Кроме того, от величины P_alv зависит венозный возврат к сердцу и вероятность повреждения альвеол. При выдохе происходит снижение Р_аw до того уровня положительного давления в конце выдоха (positive end expiratory pressure, PEEP), которое установлено врачом. Последняя величина называется внешним, или аппаратным, PEEP. Кроме давления, измеренного возле проксимального конца интубационной трубки, клиническое значение имеет величина давления в нижней трети пищевода (P_es), отражающая колебания давления в плевральной полости.

Если у пациента имеется ограничение выдоха, что бывает, например, при хронической обструктивной болезни легких (ХОБЛ), то воздух может задерживаться в легких. Вследствие этого поступающие новые порции дыхательной смеси приводят к развитию перерастяжения (гиперинфляции) легких. Одним из критериев оценки гиперинфляции является величина непреднамеренного (внутреннего) PEEP. Необходимо учесть, что в этом случае истинный PEEP может существенно отличаться от внешнего. Подробнее эта проблема будет рассмотрена в разделе, посвященном проведению ИВЛ у больных с ХОБЛ.

Сопротивление дыхательных путей (R) рассчитывают как частное от деления разницы между Р_реак и PEEP на величину пикового потока.

R = (Р_peak - PEEP)/V^'

где V^' - пиковый поток.

Податливость (С) определяется разницей давлений в легких во время вдоха и выдоха при введении в них объема воздуха. Если в расчет принимается разница P_plat и PEEP, то податливость называется статической (C_stat).

C_stat = V/(P_plat - PEEP).

Строго говоря, для того чтобы измеряемое респиратором давление соответствовало Р_plat, нужно создать достаточно длительную паузу вдоха (обычно не менее 0, 5 с). За столь длительный промежуток времени можно достичь уравнивания давления в разных альвеолах. Если столь длительная пауза не выдерживается, то в расчетах используют величину P_aw, примерно соответствующую P_plat. В связи с этим показатель податливости называется динамическим (C_dyn).

C_dyn = V/(P_aw - PEEP).

Величина, обратная податливости, называется эластичностью легких (Е).

Е = 1/С.

Величина динамической податливости больше статической и зависит не только от эластических свойств легких, но и от сопротивления дыхательных путей. Для клинической практики важно понимать, что чем меньше податливость и больше сопротивление, тем труднее ввести дыхательный объем в легкие больного и, следовательно, тем большее давление в дыхательной системе для этого нужно создать.

Однако энергия механического вдоха расходуется не только на растяжение легких, но и на преодоление эластичности окружающих структур: грудной клетки и живота, а также повязок и бандажей. На поступление воздуха в дыхательную систему влияют свойства:

• эндотрахеальной (трахеостомической) трубки;

• собственно легких;

• грудной клетки.

Грудная клетка представляет собой мышечно-реберный каркас. Наиболее изменчивы характеристики этого каркаса в его нижней части, которая занята диафрагмой. Смещение диафрагмы в краниальном направлении вследствие повышения внутрибрюшного давления является одной из наиболее частых причин изменения механических свойств грудной клетки.

Поступление воздуха в легкие должно преодолеть силы эластичности. Несколько упрощая реальную ситуацию, можно выделить эластичность самих легких и эластичность грудной клетки. Соответственно раздельно рассматривают податливость легких и грудной клетки. Податливостью эндотрахеальной трубки ввиду жесткости ее стенок обычно пренебрегают. Кроме того, воздух, поступающий в легкие, имеет определенную вязкость. Как всякая вязкая среда, воздушный поток преодолевает сопротивление тех структур, с которыми он контактирует. Поэтому различают сопротивление эндотрахеальной трубки и сопротивление дыхательных путей.

Раздельный учет 4 факторов - сопротивления эндотрахеальной трубки (R_et), сопротивления дыхательных путей (R_aw), податливости легких (C_L) и податливости грудной клетки (C_cw) - лежит в основе четырехкомпонентной модели легких. Использование этой модели полезно в клинической практике, поскольку позволяет рационально подбирать режимы ИВЛ. Влияние всех компонентов приводит к формированию общего показателя - давления в дыхательной системе (P_aw):

Р_aw = (R_et · V^') + (R_aw · V^') + (C_L/V) + (C_cw/V).

Величину P_aw можно измерить с помощью имеющегося во всех респираторах датчика давления, располагающегося в контуре аппарата ИВЛ. Для оценки отдельных компонентов респираторной системы используют дополнительные датчики давления, вводимые в трахею и пищевод пациента.

Раздельную оценку сопротивлений эндотрахеальной трубки и дыхательных путей проводят при сравнении показаний датчиков, располагающихся в контуре аппарата и непосредственно в трахее. Анализ изменений трахеального давления позволяет исключить влияние интубационной трубки и оценивать сопротивление только дыхательной системы (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схематичное изображение дыхательной системы и мест расположения датчиков измерения давления [Maclntyre N. Branson R., 2001]. Обозначения (здесь и в дальнейшем): P_aw - давление в дыхательной системе; P_tr - давление в трахее; P_alv - давление в альвеолах в конце вдоха; P_es - давление в пищеводе; R_et - сопротивление эндотрахеальной трубки; R_aw - сопротивление дыхательных путей; C_L - податливость легких; C_cw- податливость грудной клетки. Обозначения на данном рисунке: 1 - эндотрахеальная трубка; 2 - трахея (дыхательные пути); 3 - альвеолы; 4 - грудная клетка, включающая диафрагму (5).

Для определения C_L и C_cw используют информацию, получаемую также от двух датчиков: обычного, располагающегося у наружного конца интубационной трубки, и пищеводного, вводимого в нижнюю треть пищевода. Показания последнего соответствуют изменениям плеврального давления.

Как известно, в состоянии выдоха давление в альвеолах равняется атмосферному. В нормальной физиологии величину атмосферного давления принято рассматривать как референтную точку, т. е. принимать ее в качестве нуля. В связи с этим во время выдоха в плевральной полости давление, которое ниже атмосферного, считается отрицательным (обычно -5 см вод. ст.). Такая величина давления нужна для уравновешивания эластичности легких и грудной клетки

При вдохе динамика плеврального давления отражает разные физиологические процессы в зависимости от того, является ли вдох спонтанным или механическим. И при спонтанном вдохе, и при механическом происходит растяжение легких. В обоих случаях сила, которая движет воздух в легкие, создается за счет разницы давлений между альвеолами и окружающей средой.

При механическом вдохе давление окружающей среды, создаваемое респиратором, больше давления в альвеолах. Увеличение давления в альвеолах приводит к росту плеврального давления, которое становится положительным. Иными словами, плевральное давление отражает ту силу, с которой растягиваемые респиратором легкие расправляют грудную клетку. Динамика P_aw, измеряемого возле наружного конца эндотрахеальной трубки при механическом вдохе, определяется силой, с которой респиратор растягивает суммарно легкие и грудную клетку.

Согласно законам физиологии, эластичность респираторной системы (E_rs) равна сумме эластичностей легких (E_L) и грудной клетки (E_cw):

E_rs = E_L + E_cw

Общая податливость респираторной системы (C_rs) является результатом совместного влияния C_L и C_cw. В связи с тем что податливость - это величина, обратная эластичности, получаем следующую формулу:

1/C_rs = 1/C_L + 1/C_cw

Путем дальнейших арифметических действий можно рассчитать податливость грудной клетки:

1/C_cw = 1/C_rs - 1/C_L

C_cw= 1/(1/С_rs - 1/C_L)

Иная ситуация возникает при спонтанном вдохе. Градиент давления, движущий воздух в легкие, создается за счет работы мышц вдоха и увеличения грудной клетки в объеме. Отрицательное плевральное давление становится меньше, т. е. еще отрицательнее, что приводит к " засасыванию" воздуха в легкие. Иными словами, изменения плеврального давления при спонтанном вдохе отражают ту силу, с которой грудная клетка растягивает легкие. Из-за активного сокращения дыхательной мускулатуры во время спонтанного вдоха оценить отдельно податливость грудной клетки не представляется возможным. В связи с этим во время самостоятельного вдоха величина давления как во всей дыхательной системе, так и в плевральной полости зависит только от податливости легких (C_L).

Зачем нужны описанные физиологические характеристики практикующему реаниматологу? Они необходимы для объяснения современных подходов к проведению респираторной поддержки, которые основаны на четырех основных положениях [Artigas A. et al., 1998].

⇐ Предыдущая 1 234 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒