Искусственная вентиляция лёгких: методы, осложнения и этические аспекты

Введение

Метод механической помощи или замены спонтанного дыхания – медицинская вентиляция.

Механическая вентиляция или вспомогательная вентиляция – это медицинский термин, обозначающий использование аппарата искусственной вентиляции легких (ИВЛ) для полной или частичной поддержки дыхания. Механическая вентиляция помогает перемещать воздух в легкие и из легких, основной целью является обеспечение доставки кислорода и удаление углекислого газа. Механическая вентиляция применяется по множеству показаний, включая защиту дыхательных путей при механических или неврологических нарушениях, обеспечение достаточной оксигенации или удаление избытка углекислого газа из легких. В проведении механической вентиляции участвуют различные медицинские работники, а пациенты, нуждающиеся в ИВЛ, обычно находятся под наблюдением в отделении интенсивной терапии. Механическая вентиляция считается инвазивной, если для создания дыхательных путей используется инструмент, вводимый в трахею – через эндотрахеальную или назотрахеальную трубку. Для неинвазивной вентиляции у сознательных пациентов используются лицевые или носовые маски. Два основных типа механической вентиляции включают вентиляцию с положительным давлением, при которой воздух подается в легкие через дыхательные пути, и вентиляцию с отрицательным давлением, при которой воздух втягивается в легкие. Существует множество различных режимов механической вентиляции, и их классификация неоднократно пересматривалась на протяжении десятилетий по мере развития технологий.

Риски и осложнения

Механическая вентиляция часто является жизненно важным вмешательством, но сопряжена с потенциальными осложнениями. Распространенные осложнения вентиляции с положительным давлением, возникающие непосредственно из настроек аппарата ИВЛ, включают волюма-травму и баротравму. К другим осложнениям относятся пневмоторакс, подкожная эмфизема, пневмомедиастинум и пневмоперитонеум. Еще одним хорошо документированным осложнением является повреждение легких, связанное с искусственной вентиляцией легких, которое проявляется в виде острого респираторного дистресс-синдрома. Другие осложнения включают атрофию диафрагмы, снижение сердечного выброса и кислородную токсичность. Одним из основных осложнений, возникающих у пациентов, находящихся на искусственной вентиляции легких, является острое повреждение легких (ОПЛ)/острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС). ОПЛ/ОРДС признаны значимыми факторами, способствующими заболеваемости и смертности пациентов. Во многих системах здравоохранения длительная вентиляция в рамках интенсивной терапии является ограниченным ресурсом. По этой причине решения о начале и прекращении вентиляции могут вызывать этические дискуссии и часто связаны с юридическими распоряжениями, такими как приказы о не проведении реанимации. Механическая вентиляция часто сопровождается множеством болезненных процедур, а сама вентиляция может быть дискомфортной. У младенцев, которым требуются опиоиды для обезболивания, потенциальные побочные эффекты опиоидов включают проблемы с кормлением, нарушения моторики желудка и кишечника, возможность развития опиоидной зависимости и толерантности к опиоидам.

Выход из механической вентиляции

Важным фактором является время отключения от искусственной вентиляции легких (ИВЛ), также известное как отлучение от аппарата. Пациентам, нуждающимся в ИВЛ, следует рассмотреть возможность прекращения вентиляции, если они способны самостоятельно поддерживать дыхание и оксигенацию, что должно оцениваться непрерывно. Проводятся пробы спонтанного дыхания для оценки вероятности того, что пациент сможет поддерживать стабильность и дышать самостоятельно без аппарата ИВЛ. Это достигается путем перевода в режим, в котором пациент должен инициировать вдохи, а респираторная поддержка обеспечивается только для компенсации дополнительного сопротивления эндотрахеальной трубки. Проводится тест на утечку из манжеты для выявления отека дыхательных путей и оценки риска послеэкстубационного стридора. Это делается путем снижения давления в манжете, чтобы проверить, начинает ли воздух просачиваться вокруг эндотрахеальной трубки. Другие важные понятия включают альвеолярную вентиляцию, артериальный PaCO2, альвеолярный объем и FiO2. Альвеолярная вентиляция – это количество газа в единицу времени, достигающее альвеол и участвующее в газообмене. PaCO2 – это парциальное давление углекислого газа в артериальной крови, определяющее эффективность выведения углекислого газа из организма. Альвеолярный объем – это объем воздуха, поступающего в альвеолы и выходящего из них в минуту. Механическое мертвое пространство – еще один важный параметр в конструкции и функционировании аппарата ИВЛ, определяемый как объем газа, повторно вдыхаемого в результате использования в механическом устройстве. В связи с анатомией человеческой глотки, гортани и пищевода, а также с обстоятельствами, при которых требуется ИВЛ, необходимы дополнительные меры для обеспечения проходимости дыхательных путей во время вентиляции с положительным давлением, чтобы обеспечить беспрепятственный проход воздуха в трахею и предотвратить его попадание в пищевод и желудок. Обычно это достигается путем введения трубки в трахею. Интубация, обеспечивающая свободный путь для воздуха, может быть выполнена с использованием эндотрахеальной трубки, вводимой через естественные отверстия рта или носа, или трахеостомы, вводимой через искусственное отверстие в шее. В других случаях могут применяться простые маневры для обеспечения проходимости дыхательных путей, орофарингеальный воздуховод или ларингеальная маска. Если используется неинвазивная или вентиляция с отрицательным давлением, дополнительный воздуховод не требуется. Обезболивающие препараты, такие как опиоиды, иногда используются у взрослых и младенцев, нуждающихся в ИВЛ. Для недоношенных или доношенных младенцев, нуждающихся в ИВЛ, нет убедительных доказательств рутинного назначения опиоидов или седации, однако некоторым отдельным младенцам, нуждающимся в ИВЛ, могут потребоваться обезболивающие препараты, такие как опиоиды. Неясно, безопасен и эффективен ли клонидин в качестве седативного средства для недоношенных и доношенных младенцев, нуждающихся в ИВЛ. При первоначальном использовании 100% кислорода (FiO2 1,00) у взрослых легко рассчитать следующий FiO2 и оценить долю шунтирования. Оценочная доля шунтирования относится к количеству кислорода, не поступающего в кровоток. Относительно новый режим вентиляции – вентиляция с регулируемым потоком (FCV). FCV – это полностью динамический режим без значительных периодов отсутствия потока. Он основан на создании стабильного потока газа в легкие или из легких пациента для обеспечения вдоха или выдоха соответственно. Это приводит к линейному увеличению и уменьшению внутритрахеального давления. В отличие от традиционных режимов вентиляции, отсутствуют резкие падения внутригрудного давления из-за контролируемого выдоха. Кроме того, этот режим позволяет использовать тонкие эндотрахеальные трубки (внутренний диаметр ~2–10 мм) для вентиляции пациента, поскольку выдох активно поддерживается. В целом, выбор режима ИВЛ для конкретного пациента основан на опыте врачей с различными режимами и доступности оборудования в данном медицинском учреждении.

Timing of withdrawal from mechanical ventilation—also known as weaning—is an important consideration. People who require mechanical ventilation should have their ventilation considered for withdrawal if they are able to support their own ventilation and oxygenation, and this should be assessed continuously. Spontaneous breathing trials are conducted to assess the likelihood of a patient being able to maintain stability and breath on their own without the ventilator. This is done by changing the mode to one where they have to trigger breaths and ventilatory support is only given to compensate for the added resistance of the endotracheal tube. A cuff leak test is done to detect if there is airway edema to show the chances of post extubation stridor. This is done by deflating to the cuff to check if air begins leaking around the endotracheal tube. Other relevant concepts include alveolar ventilation, arterial PaCO2, alveolar volume, and FiO2. Alveolar ventilation is the amount of gas per unit of time that reaches the alveoli and becomes involved in gas exchange. PaCO2 is the partial pressure of carbon dioxide of arterial blood, which determines how well carbon dioxide is able to move out of the body. Alveolar volume is the volume of air entering and leaving the alveoli per minute. Mechanical dead space is another important parameter in ventilator design and function, and is defined as the volume of gas breathed again as the result of use in a mechanical device. Due to the anatomy of the human pharynx, larynx, and esophagus and the circumstances for which ventilation is needed, additional measures are required to secure the airway during positive pressure ventilation in order to allow unimpeded passage of air into the trachea and avoid air passing into the esophagus and stomach. The common method is by insertion of a tube into the trachea. Intubation, which provides a clear route for the air can be either an endotracheal tube, inserted through the natural openings of mouth or nose, or a tracheostomy inserted through an artificial opening in the neck. In other circumstances simple airway maneuvers, an oropharyngeal airway or laryngeal mask airway may be employed. If non invasive ventilation or negative pressure ventilation is used, then an airway adjunct is not needed. Pain medicine such as opioids are sometimes used in adults and infants who require mechanical ventilation. For preterm or full term infants who require mechanical ventilation, there is no strong evidence to prescribe opioids or sedation routinely for these procedures, however, some select infants requiring mechanical ventilation may require pain medicine such as opioids. It is not clear if clonidine is safe or effective to be used as a sedative for preterm and full term infants who require mechanical ventilation. When 100% oxygen (1.00 Fi) is used initially for an adult, it is easy to calculate the next Fi to be used, and easy to estimate the shunt fraction. The estimated shunt fraction refers to the amount of oxygen not being absorbed into the circulation. A relatively new ventilation mode is flow controlled ventilation (FCV). FCV is a fully dynamic mode without significant periods of 'no flow'. It is based on creating a stable gas flow into or out of the patient's lungs to generate an inspiration or expiration, respectively. This results in linear increases and decreases in intratracheal pressure. In contrast to conventional modes of ventilation, there are no abrupt drop intrathoracic pressure drops, because of the controlled expiration. Further, this mode allows to use thin endotracheal tubes (~2 – 10 mm inner diameter) to ventilate a patient as expiration is actively supported. In general, the selection of which mode of mechanical ventilation to use for a given patient is based on the familiarity of clinicians with modes and the equipment availability at a particular institution.

Положительное давление

Конструкция современных аппаратов искусственной вентиляции легких с положительным давлением в основном базировалась на технических разработках, выполненных военными во время Второй мировой войны для подачи кислорода пилотам истребителей на больших высотах. Эти аппараты заменили «железные легкие» благодаря разработке безопасных эндотрахеальных трубок с манжетами большого объема и низкого давления. Популярность аппаратов ИВЛ с положительным давлением возросла во время эпидемии полиомиелита в 1950-х годах в Скандинавии и Соединенных Штатах, что стало началом современной вентиляционной терапии. Подача кислорода с положительным давлением вручную (50% кислорода) через трахеостомическую трубку привела к снижению смертности среди пациентов с полиомиелитом и параличом дыхательных мышц. Однако, из-за значительных трудозатрат, необходимых для такого ручного вмешательства, механические аппараты ИВЛ с положительным давлением становились все более востребованными. Известная конструкция более компактных устройств – это курасса, оболочка, используемая для создания отрицательного давления только на грудную клетку посредством комбинации плотно прилегающей оболочки и мягкого баллона. В последние годы это устройство изготавливается из поликарбонатных оболочек различных размеров с множеством уплотнений и высокочастотным колебательным насосом для проведения двухфазной вентиляции с помощью курассы. Основное применение аппарата – пациенты с нейромышечными заболеваниями, сохраняющими некоторую остаточную мышечную функцию. Более крупные модели используются, в частности, в специализированных больницах для лечения полиомиелита в Англии, таких как больница Святого Фомы в Лондоне и больница Джона Рэдклиффа в Оксфорде. Название одного из таких аппаратов, Pneumobelt производства Puritan Bennett, в определенной степени стало нарицательным для данного типа устройств.

Осциллятор

Наиболее часто используемый высокочастотный аппарат искусственной вентиляции легких и единственный одобренный в Соединенных Штатах – 3100A от Vyaire Medical. Он работает за счет использования очень малых дыхательных объемов, задаваемых по амплитуде и высокой частоте, измеряемой в герцах. Этот тип вентиляции главным образом применяется у новорожденных и педиатрических пациентов, у которых неэффективна традиционная вентиляция легких.

Высокочастотная струя вентиляции

Первый тип высокочастотного аппарата искусственной вентиляции легких, разработанный для новорожденных, и единственный струйный тип, производится компанией Bunnell Incorporated. Он работает в сочетании с отдельным аппаратом ИВЛ с управляемой принудительной вентиляцией (CMV) для добавления импульсов воздуха к управляемым вдохам и PEEP. Общий уровень PEEP у пациента можно определить, удерживая выдох на аппарате ИВЛ. Если этот уровень выше установленного значения PEEP, это указывает на воздушную ловушку. Давление плато можно определить, удерживая вдох. Это показывает фактическое давление, испытываемое легкими пациента. Для оценки состояния легких пациента можно использовать петли, такие как петли поток-объем и давление-объем. Они могут показывать изменения податливости и сопротивления. Функциональную остаточную емкость можно определить при использовании GE Carestation. Современные аппараты ИВЛ оснащены передовыми средствами мониторинга. Существуют также независимые мониторы, позволяющие проводить измерения у пациентов после отключения от аппарата ИВЛ, например, тест проходимости трахеальной трубки.

Типы вентиляторов

Вентиляторы бывают разных типов и способов подачи дыхания для поддержания жизни. Однако, из-за риска выделения загрязненных аэрозолей из-за плохо прилегающих масок, рекомендуется использовать защитные костюмы с избыточным давлением для медицинского персонала. Интубация трахеи часто выполняется при механической вентиляции продолжительностью от нескольких часов до нескольких недель. Трубка вводится через нос (назотрахеальная интубация) или рот (оротрахеальная интубация) и продвигается в трахею. В большинстве случаев используются трубки с надувными манжетами для предотвращения утечки и аспирации. Считается, что интубация с использованием трубки с манжетой обеспечивает наилучшую защиту от аспирации. Трахеальные трубки неизбежно вызывают боль и кашель. Поэтому, если пациент не находится в бессознательном состоянии или не находится под наркозом по другим причинам, обычно назначают седативные препараты для облегчения переносимости трубки. Другие недостатки трахеальной интубации включают повреждение слизистой оболочки носоглотки или ротоглотки и подголосовой стеноз. Супраглоточные дыхательные пути – это любое устройство для обеспечения проходимости дыхательных путей, которое располагается над и вне трахеи, в качестве альтернативы эндотрахеальной интубации. Большинство устройств работают с помощью масок или манжет, которые надуваются для изоляции трахеи и подачи кислорода. Новые устройства оснащены пищеводными портами для аспирации или портами для обмена трубками, позволяющими провести интубацию. Супраглоточные дыхательные пути отличаются от трахеальной интубации тем, что не предотвращают аспирацию. После внедрения ларингеальной маски (LMA) в 1998 году, супраглоточные устройства дыхательных путей стали широко использоваться как при плановой, так и при экстренной анестезии. Существует множество типов супраглоточных дыхательных путей, включая трахеальную комбинированную трубку с пищеводным баллоном (ETC), ларингеальную трубку (LT) и устаревший обтуратор пищевода (EOA). Крикотиротомия – Пациентам, нуждающимся в экстренной помощи по поддержанию дыхательных путей, которым не удалось провести интубацию трахеи, может потребоваться установка дыхательных путей через хирургический разрез в крикотиреоидной мембране. Это похоже на трахеостомию, но крикотиротомия предназначена только для экстренного доступа. Трахеостомия – Когда пациентам требуется механическая вентиляция в течение нескольких недель, трахеостомия может обеспечить наиболее подходящий доступ к трахее. Трахеостомия – это хирургически созданный проход в трахею. Трахеостомические трубки хорошо переносятся и часто не требуют применения седативных препаратов. Трахеостомические трубки могут быть установлены на ранних стадиях лечения пациентов с ранее существовавшими тяжелыми заболеваниями дыхательных путей или у любого пациента, которого, как ожидается, будет трудно отлучить от механической вентиляции, то есть у пациентов с ограниченным мышечным резервом. Мундштук – менее распространенный интерфейс, не обеспечивает защиты от аспирации. Существуют мундштуки с губными фиксаторами и фланцами, чтобы помочь удерживать их на месте, если пациент не может самостоятельно.

Ventilators come in many different styles and method of giving a breath to sustain life. but pressurized protection suits for caregivers are recommended due to the risks of poorly fitting masks emitting contaminating aerosols. Tracheal intubation is often performed for mechanical ventilation of hours to weeks duration. A tube is inserted through the nose (nasotracheal intubation) or mouth (orotracheal intubation) and advanced into the trachea. In most cases, tubes with inflatable cuffs are used for protection against leakage and aspiration. Intubation with a cuffed tube is thought to provide the best protection against aspiration. Tracheal tubes inevitably cause pain and coughing. Therefore, unless a patient is unconscious or anaesthetized for other reasons, sedative drugs are usually given to provide tolerance of the tube. Other disadvantages of tracheal intubation include damage to the mucosal lining of the nasopharynx or oropharynx and subglottic stenosis. Supraglottic airway — a supraglottic airway (SGA) is any airway device that is seated above and outside the trachea, as an alternative to endotracheal intubation. Most devices work via masks or cuffs that inflate to isolate the trachea for oxygen delivery. Newer devices feature esophageal ports for suctioning or ports for tube exchange to allow intubation. Supraglottic airways differ primarily from tracheal intubation in that they do not prevent aspiration. After the introduction of the laryngeal mask airway (LMA) in 1998, supraglottic airway devices have become mainstream in both elective and emergency anesthesia. There are many types of SGAs available including the esophageal tracheal combitube (ETC), laryngeal tube (LT), and the obsolete esophageal obturator airway (EOA). Cricothyrotomy — Patients requiring emergency airway management, in whom tracheal intubation has been unsuccessful, may require an airway inserted through a surgical opening in the cricothyroid membrane. This is similar to a tracheostomy but a cricothyrotomy is reserved for emergency access. Tracheostomy — When patients require mechanical ventilation for several weeks, a tracheostomy may provide the most suitable access to the trachea. A tracheostomy is a surgically created passage into the trachea. Tracheostomy tubes are well tolerated and often do not necessitate any use of sedative drugs. Tracheostomy tubes may be inserted early during treatment in patients with pre existing severe respiratory disease, or in any patient expected to be difficult to wean from mechanical ventilation, i. e., patients with little muscular reserve. Mouthpiece — Less common interface, does not provide protection against aspiration. There are lipseal mouthpieces with flanges to help hold them in place if patient is unable.