Все началось с «Пульмотора» Lmnjldz …...связана с жизнью семьи Дрегер. История искусственной вентиляции

|1

Все началось с «Пульмотора»История искусственной вентиляции лёгких

4 |

|5

Все началось с «Пульмотора» – История искусственной вентиляции лёгких

Эрнст Банс

6 |

Оглавление

История длиною в сто лет 8«Час икс» аппаратной вентиляции: оригинальный «Пульмотор» 10

Принцип работы оригинального «Пульмотора» 12

Последующая доработка «Пульмотора» Бернардом Дрегером 14

От опытного образца до серийного производства: новый принцип управления 16

Принцип работы «Пульмотора» 18

Принцип работы «Пульмотора» (2) 20

Дискуссии вокруг «Пульмотора» 22

Дискуссии вокруг «Пульмотора» (2) 24

Дальнейшие разработки «Пульмотора»: канистра «Пульмотор» 26

«Пульмотор» в условиях клиники 28

Аппарат «железные легкие»: новый путь ИВЛ с переменным давлением 30

Изобретательность и импровизация в послевоенный период 32

Assistor: зарождение ИВЛ для интенсивной терапии 34

Путь к современной ИВЛ 36

Непрерывный прогресс систем ИВЛ: от Spiromat к EV-A 38

Современная вентиляция легких в интенсивной терапии: первые поколения серии Evita 40

Новое поколение семейства Evita 42

Новое семейство в линейке ИВЛ Dräger: Savina 44

Неинвазивная вентиляция с Carina 46

Искусственное дыхание для маленьких пациентов: путь к Babylog 48

ИВЛ в неонатальной интенсивной терапии: Babylog 8000 50

От «Пульмотора» к Oxylog 52

Серия Oxylog®: путь к современной экстренной ИВЛ 54

Роль медицинского персонала 56

Аппарат ИВЛ в клиническом применении: обзор 58

Дыхание и техника вентиляции: фундаментальное различие 60

|7

Три проблемы аппаратной вентиляции 62

UV-1: вентиляция с ограничением по давлению 64

Новая технология вентиляции с EV-A 66

BIPAP*: простота и потенциал для самостоятельного дыхания 68

AutoFlow*: оптимальное давление и потенциал для самостоятельного дыхания 70

Самостоятельное дыхание с поддержкой давлением 72

Адаптация поддержки самостоятельного дыхания 74

Регулировка поддержки давлением силами пациента 76

Проблема подключения аппарата ИВЛ к пациенту 78

Специфические характеристики легочной вентиляции новорожденных и грудных детей 80

SmartCare/PS* 82

Тенденции развития режимов ИВЛ: сегодня 84

Тенденции развитии режимов ИВЛ: будущее 86

От измерительных инструментов к мониторингу ИВЛ 88

От «моментального снимка» к анализу тренда 90

Ценность графического мониторинга 92

Новая эра респираторного мониторинга 94

Диагностика вентиляции при помощи новых изображений 96

Функции и управление 98

Высокая функциональность и простота в использовании: как это сочетается? 100

Стандартизированное управление: перспективная концепция? 102

От аппарата ИВЛ к модулю ИВЛ 104

От модуля к системе неотложной помощи 106

Неотложная помощь как единый комплекс мероприятий 108

Литература 110

8 |

История длиною в сто лет

Для компании Dräger история искусственной вентиляциилегких (ИВЛ) не просто хронология событий. Она тесносвязана с жизнью семьи Дрегер.

История искусственной вентиляции для Dräger начинается саппарата «Пульмотор» (Pulmotor), патент на который мойпрапрадед Генрих Дрегер получил в 1907 году. В его мемуарахесть рассказ о его заграничной поездке, в которой он собиралидеи по реанимированию людей после отравлений газом, что илегло в основу создания «Пульмотора». А мой прадед БернардДрегер помог подготовить изобретение своего отца ксерийному производству и разработал концепцию аппаратаИВЛ, управляемого давлением в дыхательных путях.

Мои предки, страстно увлеченные самой технологиейискусственного дыхания, не ограничивались простоуправлением компанией. Они сами активно участвовали впроцессе разработки. И я унаследовал этот их энтузиазм кделу ИВЛ: получив инженерное образование, с 1999 по 2002год я руководил глобальным бизнес-подразделением, котороезанимается ИВЛ для интенсивной терапии. Современныеаппараты ИВЛ снабжены электронным микропроцессорнымуправлением.

ПРЕДИСЛОВИЕ

|9

Однако это издание не просто об истории развитияискусственного дыхания. Мы хотим активно участвовать вобсуждении будущего ИВЛ. И мы подготовили такой рассказоб искусственной вентиляции легких, который не только дастчто-то ценное медицинским и техническим специалистам, —каждый заинтересовавшийся данной темой проникнет в сутьИВЛ и сможет присоединиться к рассмотрению тенденцийвентиляции легких.

Наша задача — сделать искусственную вентиляцию ближе ктем, кто не сталкивается с ней ежедневно, поэтому мыдолжны рассмотреть некоторые основы, хорошо знакомыеспециалистам. Поясняю, что ИВЛ представлена здесьисключительно в рамках компании Dräger.

Штефан Дрегер

«Час икс» аппаратной вентиляции: оригинальный «Пульмотор»

В аппаратной вентиляции легких используются механические приспособления икислород для поддержания недостаточного самостоятельного дыхания. Аппарат ИВЛвентилирует легкие с определенным паттерном дыхания при заданнойпериодичности нагнетания давления и объема, что и означает дыхание с аппаратнойподдержкой. Аппараты ИВЛ должны иметь некий способ управления и, как правило,используют кислород для вентиляции.

Соответственно, чтобы суметь разработать такой механизм, следовало обладатьзнаниями в двух областях: конструкторы должны были понимать принципыуправления и разбираться в сжатых газах. И в начале прошлого века совсем молодаякомпания Heinrich&Bernhard Dräger соответствовала этому условию, а разработкааппаратов ИВЛ стала ее высшим приоритетом.

В публикации Das Werden des Pulmotors («Рождение “Пульмотора”») [7] основателькомпании Генрих Дрегер изложил свои идеи относительно разработки аппарата

искусственного дыхания. Он описалновую технологию «вдувания свежеговоздуха или кислорода в легкие». Его«Пульмотор» поочередно создавалположительное и отрицательноедавление в дыхательных путях иработал на сжатом кислороде. В 1907году Генрих Дрегер получил патент наразработку своего «оригинального“Пульмотора”».

10 |

Оригинальный «Пульмотор» (1907).Опытный образец первого «Пульмотора»,запатентованного Генрихом Дрегером

ИСТОРИЯ ИВЛ

Генрих Дрегер в окружении семьи получает свой патент от почтальона

|11

Принцип работы оригинального «Пульмотора»

В оригинальном «Пульмоторе» для переключения между вдохом и выдохом ГенрихДрегер использовал механизм, с которым сам был хорошо знаком благодаря своей работев качестве квалифицированного часовых дел мастера. Паттерн искусственного дыханиярегулировался посредством модифицированного механизма хода с кулачковой шайбой.

Интересно, что для оригинального«Пульмотора» Генрих Дрегер выбралименно такой принцип управления. Это былтехнический принцип, максимальноприближенный к естественным процессам.Поставив задачу имитации природногомеханизма дыхания, он опередил свое время.

Для Генриха Дрегера физиологическойфункцией, которую требовалось заместить,являлись регулярные движения легких наоснове устойчивого паттерна времени.

Поэтому для своего аппарата он выбрал технический принцип, который гарантировалфиксированную продолжительность вдоха и выдоха. Говоря современным языком,вентиляция была управляема по времени.

Весь остальной мир, включая тех, кто продолжал совершенствование «Пульмотора»,следовал иному принципу. Паттерн искусственного дыхания подчинялся техническомупринципу, основанному на переключении между вдохом и выдохом при достиженииопределенного давления. Устройства ИВЛ с переключением по давлению оказались в товремя более стабильными, более надежными и точными, или попросту болеесовершенными технически. Сегодня очевидно, что разработчики таких систем шли попути, который был в то время более легко достижим.

12 |

Бернард и Генрих Дрегеры


Генрих Дрегер

|13

Генрих Дрегер опередил свое время. Современные аппараты ИВЛ переключаются непо давлению, а в большинстве своем по времени. Нам неизвестно, знал ли ГенрихДрегер о том, что его модель была ближе к физиологии человека, чем другие, нофакт остается фактом: запатентованный в 1907 году «Пульмотор» с принципомуправления по времени стал для всех путеводной звездой.

Последующая доработка «Пульмотора» Бернардом Дрегером

«Прото-Пульмотор» определенно был прорывной концепцией, но все еще оставался науровне опытного образца, который нуждался в дальнейшей доработке дляпрактического использования. У него было два недостатка, которые Генрих Дрегеробнаружил и задокументировал в процессе разработки [7]. Во-первых, конструкциявызывала повторное вдыхание значительного объема выдохнутого газа. Во-вторых,паттерн искусственного дыхания нельзя было адаптировать к конкретному пациентуиз-за негибкости управления механизмом хода. Возможность исправить эти недостаткиГенрих Дрегер предоставил своему сыну Бернарду и инженеру Гансу Шредеру [8].

Бернард Дрегер решил проблемыповторного вдыхания выдохнутого газа,переработав клапанную систему,управляющую потоком дыхательнойсмеси, поступающей к пациенту. В«оригинальном “Пульмоторе”» пациентподключался к ИВЛ исключительнопосредством трубки. Она в определеннойстепени выполняла функцию трахеи,поскольку разделение вдыхаемого ивыдыхаемого воздуха происходило тольковнутри аппарата ИВЛ.

Бернард Дрегер заменил систему подключенияпациента, характерную для «оригинального“Пульмотора”», на систему трубок, состоящую изтрубки для вдоха и трубки для выдоха. Благодаряизменению клапанной системы управлениявдыхаемый и выдыхаемый потоки воздуха моглиразделяться, что существенно сократилонасыщение вдыхаемого воздуха выдыхаемымуглекислым газом.

14 |

Бернард Дрегер (1904)

Генрих и Бернард Дрегеры


Бернард Дрегер в испытательном цехе

|15

От опытного образца до серийного производства: новый принцип управления

Еще одну серьезную проблему при разработке оригинального «Пульмотора»представлял собой такой недостаток, как жесткая система управления, не способнаяподстроиться под функцию легких конкретного пациента. В случае повреждениялегких могло возникать опасное давление вентиляции. Инженер Ганс Шредер создалконструкцию, основанную принципе управления, который в будущем был применен внескольких поколениях аппаратов ИВЛ. Новый механизм управления позволялвыполнять автоматическое переключение со вдоха на выдох в зависимости от уровнядавления в дыхательных путях. Подробное описание этого принципа работы см. далее.

Какой из двух «Пульмоторов» считатьпервым аппаратом искусственногодыхания, зависит от вашей точки зрения.Если аппарат ИВЛ для вас — прибор,обеспечивающий дыхание с механическойподдержкой при определенном паттерневремени и позволяющий производитьвентиляцию с использованием кислорода,тогда, возможно, первый аппарат ИВЛ —это «Пульмотор», запатентованныйГенрихом Дрегером в 1907 году.

Однако если вы добавите критерий готовности ксерийному производству и доказанным успешнымклиническим применением, то первый аппаратИВЛ — это «Пульмотор», доработанный БернардомДрегером и Гансом Шредером. С этой точки зренияпрактически совершенно очевидно, что первымаппаратом ИВЛ в мировой истории медицины был«Пульмотор» с переключением по давлению.

16 |

«Пульмотор» в вагоне неотложнойпомощи военно-санитарного поезда(1913)

Применение «Пульмотора» принесчастном случае на воде


Серийное производство «Пульмотора»

|17

Принцип работы «Пульмотора»

В общих чертах описание «Пульмотора» приведено на предыдущих страницах.Теперь рассмотрим подробнее его конструкцию и функционирование. Техническимиинновациями «Пульмотора» являются «всасывающее сопло для нагнетаниядавления», которое создает давление вентиляции, и управляющий механизм дляпереключения между фазами вдоха и выдоха.

Энергию, необходимую дляработы механизмавентиляции, давал сжатыйгаз, поступавший из баллона«Пульмотора», то естькислород шел не только намедицинские нужды дляпациента, но и служилисточником энергии дляаппарата. Кислородсмешивался с окружающимвоздухом и поступал через

«всасывающее сопло» в систему трубок. Конструкцию сопла можно увидеть насхеме Генриха Дрегера [7]. При подаче сжатого газа в системе трубок создавалсяпоток газа, перед соплом формировалось положительное давление, а после сопла —отрицательное. Это инжекторный тип конструкции.

Через клапанную систему на фазе вдоха пациент подключался к секцииположительного давления системы трубок, на фазе выдоха — к секцииотрицательного. Примерный диапазон давления оригинального «Пульмотора» вдыхательных путях: от +20 мбар на фазе вдоха до –20 мбар на фазе выдоха [7].Клапанная система оригинального «Пульмотора» представляла собой 4-ходовыйклапан, приводимый в действие указанным выше механизмом хода.

18 |

Эскизы принципа работы оригинального«Пульмотора», сделанные ГенрихомДрегером [7]. Слева: вдох; справа: выдох


Принципиальная схема «Пульмотора» с управлением по давлению

|19

Принцип работы «Пульмотора» (2)

При последующих доработках Ганс Шредер сохранил инжекторный принцип работыоригинального «Пульмотора», заменив, однако, 4-ходовый клапан и механизм ходана новую систему управления (см. схему на предыдущей странице).

Система управления представляет собой надувнойкожаный мешок, соединенный с системой трубок.При положительном давлении мешок раздувается изапускает механизм управления, который, в своюочередь, запускает клапанную систему,вызывающую изменение потока газа в системеИВЛ. В положении «Включено» пациентподключается к системе положительного давленияи отключается от системы отрицательногодавления. В положении «Отключено» пациентотключается от системы положительного давленияи подключается к системе отрицательногодавления.

Клапанная система по-прежнему сконструирована таким образом, что систематрубок имеет открытый выход в окружающий воздух на фазе выдоха и газ можетсвободно выходить. Так называемые тормозящие меха обеспечивают механическуюамортизацию при переключении между фазами вентиляции.

20 |

«Пульмотор» с настенным

креплением


«Пульмотор» на треноге с дополнительным устройством для добавленияуглекислого газа в дыхательную смесь при использовании в операционном зале

|21

Дискуссии вокруг «Пульмотора»

Всего через пять лет после запуска в производство в 1908 году в эксплуатациинаходилось 3000 «Пульмоторов» — число невероятное для тех времен [22]. Десятьюгодами позже количество «Пульмоторов» выросло вдвое, достигнув почти 6000 [12],а через 38 лет их стало более 12 000 [16]. Компания Drägerwerk с немецкойпедантичностью документировала сведения о реанимационных мероприятиях,проводимых с использованием «Пульмотора», и с большой гордостью публиковалаэти данные в журналах Dräger [15].

За этой рекламной деятельностью Dräger стоялвполне очевидный интерес. Они хотели доказатьобщественности, что реанимация при помощиаппаратной вентиляции легких имеетпреимущества перед ручным методом. Онизащищались от критики используемого в«Пульмоторе» принципа вентиляции под высокимдавлением. Начало критике положилипользователи-клиницисты в 1920-х годах, а апогея

она достигла в так называемых «дискуссиях вокруг “Пульмотора”» [13; 14; 16].

В то время «Пульмотор» работал на вдохе с давлением вентиляции 20 смH2O, навыдохе — с отрицательным –25 смH2O. Для стимулирования дыхательного центра вкачестве добавки использовался CO2. Таким образом, те методы ИВЛ, заисключением давления вентиляции на фазе вдоха, значительно отличались отсегодняшних, и с высоты наших знаний можно было бы понять критическое

отношение клиник. Но спор-то в основном былсосредоточен вокруг предположений об опасныхпоследствиях воздействия давления вентиляции насердце и легкие. Гораздо более важные, как мысейчас понимаем, проблемы отрицательногодавленияи подмешивания CO2, оставаласьпрактически незамеченными.

22 |

Фрагмент титульного листапервого издания «Новостей“Пульмотора”» (1929)

Фрагмент титульного листаброшюры Dräger (1917)


Использование «Пульмотора» при несчастном случае на воде. Рисунок 1913 года

|23

Дискуссии вокруг «Пульмотора» (2)

В 1922 году департамент здравоохранения — регулирующий орган того времени —на основании имевшихся сведений вынес заключение об отсутствии возраженийпротив использования вентиляции с положительным давлением с точки зрениявоздействия на здоровье. Тем не менее была инициирована научная экспертизавыдвинутых возражений. Как мы знаем, эти расследования на тему «Аппарат ИВЛпричинил травму» даже сегодня не имеют заключительных выводов. Так что«дискуссии вокруг “Пульмотора”» по-прежнему актуальны, а суд все еще не вынесвердикт.

Однако спор о «Пульмоторе»привлекает не только систорической точки зрения.Есть еще один, болееинтересный фактор: тактика истратегия Dräger вобсуждении «Пульмотора».

Из журналов Dräger того периода [12—14] можно понять, какие усилияпредпринимала компания Dräger, чтобы рассеять сомнения относительноэффективности «Пульмотора» и оспорить предположения о возможных опасностях.Эта деятельность выходила далеко за рамки чисто коммерческих интересов.Компания стремилась доказать, что делает нужное дело.

24 |

Использование «Пульмотора» для спасения жизней


Таким образом, дело было не только и не столько в имидже продукта, сколько вдобром имени компании. Защита шла по всем направлениям: заказчики, деловыесвязи, регулирующие органы. Реальная критика использовалась в качестве двигателятехнического прогресса.

Это было больше, чем «сбыт», как тогда говорили. Сейчас мы назвали бы этомаркетингом.

Благотворительная федерация рабочих Шильтигхайма (Эльзас)после курса химзащиты (1930)

|25

Дальнейшие разработки «Пульмотора»: канистра «Пульмотор»

Принцип «Пульмотора» с переключающим механизмом, использующим мешок,фундаментально изменился в 1955 году [11]. Вместо управления паттерном дыхания припомощи двойного надувного мешка был внедрен более простой компактный механизм,получивший название «канистра “Пульмотор”» за внешний вид его корпуса.

Механизм переключения в канистре «Пульмотор» былнастолько мал, что его можно было извлекать изосновного блока и устанавливать непосредственнооколо пациента. Две гофрированные трубки, которыебыли сложны в обращении и со временем частоутрачивали герметичность, стали ненужными.Пациента подключали к новому «Пульмотору» через1,5-метровую напорную трубку, что значительноповысило мобильность использования нового аппарата

Поскольку канистра «Пульмотор» и основной блоктеперь оказались разделяемы, с «Пульмотором» можнобыло решать гораздо больше задач, а применениепринадлежностей стало более гибким. К примеру,

вместо кислородного инсуффляционного блока к основному аппарату можно былоподключить еще одну канистру «Пульмотор» и при необходимости проводитьвентиляцию двум пациентам, подключенным кодному аппарату.

Давление вентиляции в новом «Пульмоторе»составляло +15 мбар на вдохе и –10 мбар навыдохе. В новом «Пульмоторе» уже непредполагалась функция обогащения дыхательногогаза, которую можно было заказать дляпредыдущих моделей и которую считали средствомстимуляции самостоятельного дыхания пациента.Заменой стало пневмоприводное отсасывающееустройство.

26 |

Ранцевый «Пульмотор» PT1

«Пульмотор» PK2 в кофре


Принципиальная схема механизма переключения канистры «Пульмотор»:фаза вдоха и фаза выдоха

|27

Помимо стандартного исполнения в кофре, представленного моделью PK2, такжебыла выпущена версия PT1 в ранцевом исполнении. Последняя весила всего 13 кг, тоесть чуть больше половины веса предыдущей версии «Пульмотора» в кофре. PK60 иPT60/PT61 представляли собой улучшенные модели: модифицированный кофр«Пульмотор» обеспечивал вентиляцию при помощи чистого кислорода без примесиокружающего воздуха. Впервые стала возможна вентиляция в токсичной атмосфере.

«Пульмотор» в условиях клиники

В течение нескольких десятилетий «Пульмотор» был серией автономных изделий.Основной областью его применения была экстренная реанимация. Также принцип«Пульмотора» использовался в различных устройствах ИВЛ, главным образом поддругим названием.

Еще в 1910 году по принципу «Пульмотора» работал аппаратИВЛ Dräger, тип MOA, снабженный механизмомпереключения с мешком для управления и простымувлажнителем газа, подаваемого в дыхательные пути. В 1913году был выпущен аппарат для дыхательной гимнастики, типMSA, снабженный педалью для переключения между фазамивдоха. Переносной «Пульмотор» появился в 1920-х годах.

Самой примечательной версией «Пульмотора» дляклинического применения был Poliomat, дополненный в 1953году новой разработкой — канистрой «Пульмотор». В отличиеот «Пульмоторов», предназначенных для краткосрочногоприменения, в Poliomat не было заводской предустановкидавления вдоха, которое теперь можно было задатьсамостоятельно. Кроме того, частота и объем вдоха моглиуправляться посредством регулирующих клапанов. Показания

давления вдоха и объема вентиляции можно было считывать с приборов. Poliometerбыл оборудован измерителем давления вдоха и волюметром.

Для кондиционирования газа, подаваемого вдыхательные пути, в Dräger применилитехнологию, которая уже успешно работала вспасательных операциях в шахтах. Для увлажненияи подогрева дыхательной смеси использовалисьникелевые фильтрующие картриджи. Влага,содержащаяся в выдыхаемом воздухе,конденсировалась в фильтрах, и этот конденсат шелна увлажнение дыхательной смеси на фазе вдоха.

28 |

Аппаратдыхательнойгимнастики, типMSA, дляоперационных(1913)

Работа увлажнителявоздуха с никелевой сеткой


Переносной «Пульмотор» на треноге с устройством подмеса углекислого газа (1928)

|29

С возможностью подключения регулировки параметров вдоха, измерительныхприборов и функции кондиционирования дыхательной смеси, Poliomat обладалвсеми наиболее важными характеристиками аппаратов ИВЛ для интенсивнойтерапии более поздних поколений. Тем не менее Poliomat с его принципом«Пульмотора» столкнулся с конкуренцией со стороны других типов устройств,появившихся на рынке в ответ на огромный спрос на аппараты ИВЛ после Второймировой войны.

Аппарат «железные легкие»: новый путь ИВЛ с переменным давлением

Высокий спрос на аппараты ИВЛ для клинического применения был вызван восновном огромным ростом числа пациентов, нуждавшихся в вентиляции легкихпосле эпидемии полиомиелита. В частности, вскоре после Второй мировой войнывозросла потребность в аппаратах ИВЛ, которые могли бы вентилировать легкиепродолжительно и даже пожизненно. Поставленная задача привела к разработкеразличных устройств, которые в техническом или эксплуатационном плане внекоторой степени отличались от «Пульмотора».

Одним из таких устройств был большойжесткий контейнер, в которыйпомещали пациента. Этот аппарат невполне корректно был назван «железныелегкие». Здесь больше подходит термин«железная грудь», поскольку жесткийконтейнер выполнял функцию второйгрудной клетки. Гибкая диафрагмаобеспечивала переменное давление ивентилировала легкие, какискусственная диафрагма.

С появлением «железных легких»существенно повысилась выживаемостьв случаях дыхательного паралича,вызванного полиомиелитом. Недостатки— требуемый объем пространства дляразмещения прибора и более сложныйуход за пациентом.

30 |

Грудной респиратор (1956)

«Железные легкие» в карете скоройпомощи (1954)


«Железные легкие» модели Е52 с электроприводом (1952)

|31

Дальнейшее развитие «железных легких» связано с торакальным вентилятором,который подавал давление только к грудной клетке. Одышка у новорожденных такжелечится в камере отрицательного давления, работающей по тому же принципу, что и«железные легкие».

Изобретательность и импровизация в послевоенный период

Условия, в которых компания Dräger разрабатывала и производила первые «железныелегкие» после Второй мировой войны, были очень сложными. Исключительно засчет простых ресурсов и с большой долей импровизации в конце войны разработкибыли продолжены [6]. В качестве сосуда давления для прототипа первого «железноголегкого» был приспособлен торпедный аппарат, механизмом вентиляции сталикузнечные меха, а мотор был позаимствован у рыболовецкого судна.

Пионеры послевоенного периода,которые сами собирали первые«железные легкие», нашли партнера влице Dräger. Благодаря десятилетиямопыта, накопленного при разработкеспасательных устройств для шахтеров иводолазов, инженеры компании довеликонцепцию вентиляции с переменнымдавлением до производственной линии.

Первые «железные легкие», запущенныеDräger в массовое производство, былиснабжены гибкой диафрагмой, котораямогла создавать давление вентиляции от+25 мбар до –25 мбар. Эти моделиприводились в действие водой.«Железные легкие» E52 были первымустройством с электроприводом.

32 |

«Железные легкие» с водянымприводом (1952)

Первый опытный образец«железных легких»


Серийное производство «железных легких» на заводе Dräger

|33

«Железные легкие» использовались непродолжительно только потому, что новыйимпульс вызвал возрождение вентиляции с положительным давлением в ущербаппаратам с переменным давлением. На этот раз тон задавали не техники, а медики.

Assistor: зарождение ИВЛ для интенсивной терапии

В 1950-х годах новые познания в области клинических исследований вызвали кжизни новое отношение к терапевтической вентиляции легких. Частыми были случаинеправильного лечения и осложнений, так как при оценке вентиляции медицинскийперсонал был вынужден полагаться скорее на субъективные клинические ощущения,чем на точные измеряемые параметры [5]. Без знания точных дыхательных объемовпредустановленные значения могли навредить пациенту. Пациенты либо страдали отнедостаточного количества дыхательной смеси, либо повергались значительномустрессу вследствие избыточной вентиляции.

Результаты новых исследований,поступавшие, в частности, изСкандинавии, способствовали тому, чтовентиляция с положительным давлениемс ее превосходными возможностямиуправления снова обрела значимость.Работа шла по двум направлениям:первое — дальнейшее развитиеуправляемой по давлению вентиляции сконтролем дыхательного объема, второе— фиксированная предустановкаобъемов вентиляции.

Для этих новых задач компания Dräger разработала аппараты ИВЛ как с регулировкойпо давлению, так и с постоянным объемом, которые одно время существовали бок обок. В области вентиляции с переключением по давлению успешный принцип«Пульмотора» получил дальнейшее развитие в серии Assistor [10].

Помимо регулировки давления, общей характеристикой аппаратов Assistor былавозможность содействия самостоятельному дыханию. То есть пациенты моглиинициировать аппаратное дыхание посредством своих собственных попытоксамостоятельного дыхания.

34 |

Assistor, модель 642 (1966)


1960 1965 1970

Assistor744

Assistor644

Assistor642

Assistor641

Assistor640

Линейка приборов Assistor для вентиляции с управлением по давлению

|35

В Assistor 641 таймер аппаратного дыхания имел пневмопривод, а в Assistor 642работал от электричества. С новой системой увлажнения дыхательной смесиувеличилась продолжительность работы Assistor 644, расширился круг пациентов,в который были включены и дети. В Assistor 744 было улучшено качествовентиляции, в частности для педиатрического применения, благодаря болеечувствительному механизму запуска, который позволял производить более раннююактивацию аппаратной вентиляции. Кроме того, был радикально изменен внешнийвид по сравнению с ранними моделями Assistor, к которым приходилосьпривыкать. Удобство для пользователя при эстетичности конструкции становилосьвсе более важным при разработке медицинского оборудования.

Путь к современной ИВЛ

Аппараты Assistor позволили значительно расширить область применениявентиляции. Помимо обслуживания пациентов после полиомиелита, обычнойпрактикой стала послеоперационная вентиляция и ингаляционная терапия прихронических заболеваниях легких. Несмотря на повышение возможностейприменения, аппаратная вентиляция оставалась относительно простым методом.

Однако современные системы ИВЛподнялись на ступень выше. Они непросто исполняют роль мостика впериод дыхательной недостаточности, аадаптируют тип вентиляции к причинедисфункции и там, где возможно,целеноправленно работают надустранением нарушения. Современнаявентиляция — это респираторнаятерапия.

Целенаправленная интенсивная терапияпредъявляла новые требования к системевентиляции. В частности, пользователи хотелиполучить возможность контролировать объемлегочной вентиляции. Более того,продолжительность вентиляции нужно былорегулировать при помощи настраиваемыхпараметров, а не просто в зависимости от легочноймеханики пациента. Требовалась вентиляция сзаданным дыхательным объемом и управлением повремени.

Первыми аппаратами ИВЛ Dräger, которыеудовлетворяли этим требованиями, стала серияSpiromat, представленная в 1955 году. Это была отправная точка в развитиисовременного оборудования ИВЛ Dräger для интенсивной терапии.

Spiromat 661 с вентиляционнымблоком E для долговременнойвентиляции взрослыхпациентов

36 |

Spiromat в клинике


Искусственное дыхание с Spiromat 661 для пациента после трахеотомии

|37

Непрерывный прогресс систем ИВЛ: от Spiromat к EV-A

Следующим поколением аппаратов ИВЛ стали «Универсальные аппараты ИВЛ»: UV-1, представленный в 1977 году, и UV-2. В них использовалась традиционнаявентиляция легких мешком, унаследованная от Spiromat, при которой дыхательнаясмесь высасывалась из мешка и под давлением подавалась в легкие. В этихустройствах управление и контроль осуществлялись уже электронным способом.

В «Электронном Вентиляторе» EV-A 1982 года была внедрена совершенно новаятехнология клапанов для аппаратов ИВЛ Dräger. Клапаны с электромагнитнымприводом позволяли точно и быстро управлять потоком и давлением вдыхаемого газадаже в процессе дыхания. Микрокомпьютеры могли создавать паттерны дыхания,что было немыслимо в предыдущем поколении оборудования.

Кроме того, серия EV-A стала первой,где предлагалась возможностьграфического мониторинга вентиляции.Кривые вентиляции, числовые данные итекстовые сообщения — все это теперьотображалось на экране, встроенном ваппарат. С тех пор графическиймониторинг на встроенном экране —стандартная характеристика аппаратовИВЛ Dräger. Другие производителивнедрили подобный встроенныйграфический мониторинг 15 годамипозже. Теперь он стал частью базовойконфигурации оборудования ИВЛ дляинтенсивной терапии.

38 |

Интенсивная вентиляция с UV-1.Пользователь может наблюдать задвижениями мехов с цельюопределения фаз дыхания


Интенсивная вентиляция с EV-A. Отображение кривых искусственного дыханияна встроенном экране

|39

Современная вентиляция легких в интенсивной терапии: первые поколения серии Evita

Представленная в 1985 году серия Evitaпродемонстрировала дальнейшее развитиекомпьютерных технологий применительнок искусственному дыханию. Теперьаппаратную вентиляцию можно было ещелучше адаптировать к самостоятельномудыханию. Новые рабочие характеристикисерии Evita стали возможны благодарябыстрому развитию технологии дисплеев.Более высокое графическое разрешение ипоявление цветных экрановусовершенствовали процесс передачиинформации посредством изображений итекста. И прогресс в технологии дисплеевна этом не остановился. В аппарате Evita 4,представленном в 1995 году, впервые былиспользован сенсорный экран. Сенсорнаятехнология привнесла буквальнореволюционные изменения в концепциюфункциональности систем ИВЛ.

На этапе выпуска на рынок Evita 4 имела невероятное число новых характеристик вплане терапии, мониторинга и управления. Это позволяло удовлетворять растущиетребования к ИВЛ при лечении пациентов в критических состояниях. Однако рынокаппаратов ИВЛ стал не только более требовательным, но и более дифференцированным:не все заказчики стремились получить лучшую систему. Одни предпочиталиограниченное количество функций, другие требовали все больше и больше. А крометого, компания Dräger стала работать уже не только на традиционный для себявнутренний рынок, но все больше концентрировала внимание на экспортных рынках сих разнообразными потребностями. Запускались параллельные линии продукции —аппарат Evita перерос в целую продуктовую линейку Evita.

40 |

Evita 2. Традиционное управление спомощью кнопок; графическоеизображение и текстовые сообщенияна экране


Evita 4. Современное управление спомощью сенсорного экрана и сложнаяграфика, отображаемая на экране

EvitaXL. Свободно конфигурируемые встроенные функции мониторинга иуправления на цветном сенсорном экране

|41

Первым в 1997 году появился аппарат Evita 2 plus, обладавший более скромнымдиапазоном рабочих характеристик в сравнении с Evita 4. В 2003 году состоялсязапуск EvitaXL, с гораздо более широким диапазоном возможностей, чем в Evita 4.Однако три представителя продуктового семейства Evita различаются между собойне столько объемом рабочих характеристик, сколько внедрением в практикукомпании новых технологических возможностей. После запуска новой серии Evitaтакие инновации, как автоматизированная программа отлучения от ИВЛ SmartCare, атакже измерительная операция Low-Flow-Loop (низкопоточная петля) оставалисьэксклюзивными характеристиками EvitaXL.

42 |

Новое поколение семейства Evita

В 2014 году в Dräger произошла смена поколений аппаратов ИВЛ для критическихсостояний. В 2007 году компания уже представила модуль вентиляции V500. Вскорепосле этого модуль стал краеугольным камнем нового семейства продуктов Evita —Evita V500. В этих аппаратах используется фундаментально новая технологиядозирования дыхательной смеси, новое аппаратное и программное обеспечение дляуправления данными. В целом V500 лишь незначительно похож на аппаратыпоследнего поколения на базе Evita 4, вместе с которыми входил в составпродуктовой линейки Dräger, предназначенной для ИВЛ при критическихсостояниях. Новая технология позволяет интегрировать характеристики, которыераньше были возможны только как дополнительные, например вышеупомянутуюSmartCare/PS, оставляя при этом обширное поле для будущих инноваций. Поэтому сточки зрения будущего развития, V-серия является более гибкой в сравнении спредыдущим поколением, достигшим своего технологического предела.

Однако кое в чем консерватизмсохраняется: оставлена неизменнойпроверенная временем концепцияуправления Evita, а значит,пользователям не приходитсяадаптироваться к новым принципамработы. В Evita V500 также сохраненаеще одна черта — название Evita,которое сегодня стало уже синонимомуспешной ИВЛ от Dräger.

Evita V500


|43

В 2013 году у Evita V500 появилась «младшая сестренка». Хотя обе системыиспользуют схожее аппаратное обеспечение, разница между Evita V300 и ее старшейсестрой заключается в возможности свободного выбора характеристик. Это значит,что при приобретении V300 клиент может выбрать минимальное числохарактеристик, а позже при необходимости довести его до уровня, аналогичногоEvita V500.

Evita V300

44 | ИСТОРИЯ ИВЛ

Новое семейство в линейке ИВЛ Dräger: Savina

Параллельно серии Evita в конце прошлого века был разработан ряд аппаратов ИВЛ,в которых дорогостоящие клапаны вдоха были заменены на альтернативнуюнадежную технологию для удовлетворения потребностей развивающихся стран истран с формирующимся рынком. Вместо дорогостоящей технологииэлектромагнитных клапанов, требующих для работы сжатого газа хорошего качества,была использована турбина, которой для функционирования достаточно толькоокружающего воздуха. Savina была представлена в 2000 году в качестве первогоаппарата ИВЛ Dräger с использованием такой турбинной технологии.

В 2000 году турбинная технологиядозирования дыхательной смеси ужесоответствовала высоким требованиям ккачеству вентиляции и в некоторыхслучаях даже превосходила их. Вчастности, это касаетсясамостоятельного дыхания во времяаппаратной вентиляции. Однако вобласти графического мониторинга длясоответствия этим высоким стандартамтребовались доработки.

ИВЛ, проводимая с использованием турбинной технологии, давала еще однопреимущество. В силу того что Savina выполняет вентиляцию при помощиокружающего воздуха, она особенно подходит для внутрибольничнойтранспортировки, поскольку работает независимо от центральной системы подачигаза. Кроме того, для обеспечения независимой от сети работы в течение несколькихчасов, она оснащена собственным источником питания.

|45

Запустив в 2010 году аппарат Savina 300, компания Dräger представила функциюграфического мониторинга высокого разрешения на более крупном экране ссенсорным управлением. В 2013 году после дальнейших доработок в Savina 300были добавлены функция капнографии и различные варианты графическогопредставления в форме петель и трендов, а также простые методы диагностики.Таким образом, она достигла уровня Evita 4 и даже превзошла его не только вотношении дозирования дыхательной смеси, но также по мониторингу и концепцииуправления.

Savina 300: вентиляция окружающим воздухом при неотложной помощинезависимо от централизованного газоснабжения

46 |

Неинвазивная вентиляция с Carina

В промышленно развитых странах сфера применения систем ИВЛ становилась всеболее дифференцированной. В классической ИВЛ при экстренных состояниях инеотложной помощи добавлялись новые области.

Оригинальная терапия критических состояний была разработана для обеспечениямаксимальной медицинской помощи пациентам с серьезными заболеваниями. Этостало основой для создания новых устройств в области лечения стационарных иамбулаторных пациентов, требующих меньшей степени наблюдения и терапии приИВЛ.

Для лечения амбулаторных пациентов была разработана система медицинской помощина дому с использованием аппаратов ИВЛ, удовлетворяющих специфическим и частоболее низким требованиям, нежели те, что применяются в классической интенсивнойтерапии. Эксплуатация аппаратов для лечения на дому доступна любому человеку, а нетолько квалифицированному медицинскому персоналу.

Помимо классической интенсивной терапии влечебных учреждениях англо-американских регионовк концу прошлого века развилась область леченияподострых состояний. Здесь также требовалисьнедорогие аппараты ИВЛ с сокращенным наборомпроцедур и функций мониторинга.

Компания Dräger разработала для этих двухсегментов семейство продуктов Carina, сначала длялечения на дому, а позже для лечения подострыхсостояний. До 2008 года домашний аппарат Carinahome предлагался в основном на германском рынке.

Carina предлагает все стандартные методы ИВЛ суправлением по давлению и объему, а также

поддержку давлением самостоятельного дыхания. При необходимости Carina можетиспользоваться даже для инвазивной вентиляции. Благодаря наличию встроенойтурбины, которая работает с вентилятором аналогично аппарату Savina,самостоятельное дыхание обеспечивается в комфортной для пациента манере.

Carina (слева) и Carinahome. Аппарат ИВЛ длялечения подострыхсостояний и терапии надому

|47

Carina: неинвазивная вентиляция с помощью удобного и простого виспользовании устройства

Для целей мониторинга пациента, подключенного к аппарату ИВЛ, Carina снабженацветным экраном, который отображает две кривые вентиляции, измеряемыепараметры и сигнализацию. Как и любое современное устройство Dräger длялечения острых состояний, Carina управляется посредством стандартной кнопки итекстовых сообщений, отображаемых на экране.

Таким образом, Carina соответствует всем требованиям, предъявляемым кискусственной вентиляции легких пациента со стабильным и некритическимтечением заболевания. В дополнение к этому Carina обладает преимуществом,которое отсутствует у более оснащенных аппаратов для интенсивной терапии:малый вес — 5,5 кг — позволяет нести ее в одной руке.

Искусственное дыхание для маленьких пациентов: путь к Babylog

ИВЛ у грудных и новорожденных детей предъявляет особые требования ктехнологии вентиляции, которые взрослое оборудование не способно удовлетворитьв полной мере. Специфичные сложности неонатальной вентиляции заключаются вменьших объемах вдоха, более быстрых изменениях потока газа и в особеннойнеобходимости защиты от слишком высокого давления в дыхательных путях ислишком большого объема принудительного вдоха. Изначально неонатальныеприборы ИВЛ были просто модифицированными аппаратами для взрослых.

Первым аппаратом ИВЛ Dräger для грудных детей стал Baby Pulmotor, модификацияоригинального «Пульмотора» [23]. Фазы вентиляции переключались посредством 4-ходового клапана, который приводился в действие не при помощи механизма хода, авручную. Последующие поколения педиатрических версий «Пульмотора»разрабатывались преимущественно для оказания первой помощи в родильных залах.

До 1970-х годов Dräger разрабатываланеонатальные версии оборудования,такие как неонатальное исполнениеSpiromat (1958 год) и Assistor 644 (с1965 года), параллельно со взрослымиаппаратами ИВЛ.

Модифицированный Spiromat для ИВЛу малышей


Babylog 1 в отделении для новорожденных. Чтобы настроитьконцентрацию кислорода и вести мониторинг дыхательного давления,к аппарату ИВЛ подключаются дополнительные модули

|49

Специализация на неонатальных вентиляторах началась в 1975 году с Babylog 1 ипродолжилась в 1979 году выпуском Babylog 2, который был версией для ИВЛ притранспортировке. Для высокочастотной вентиляции было разработано значительноупрощенное исполнение последнего. Несмотря на то что в этих устройствахиспользованы многие компоненты аппаратов для взрослых, они были очень близкоадаптированы к потребностям новорожденных. Разработки аппарата ИВЛнепосредственно для неонатального ухода, завершились к началу 1980-х годов.


ИВЛ в неонатальной интенсивной терапии: Babylog 8000

Первым аппаратом ИВЛ, предназначенным исключительно для педиатрической инеонатальной терапии, был Babylog 8000, представленный в 1980 году. Еслисравнивать с более ранними устройствами, новым здесь было практически все. Вместоодного клапана для дозирования одного типа газа дыхательная смесь подавалась черезнесколько клапанов с цифровым управлением. Это означало возможностьобеспечивать очень быстрые изменения потока и высокий динамический диапазон,типичные для неонатальной вентиляции.

Babylog 8000 был первым аппаратом сфункцией измерения потока при ИВЛ угрудных детей, а измерительный блокрасполагался близко к малышу. Точностьизмерения была настолько высока, чтоаппарат можно было использовать нетолько для мониторинга, но и длярегулирования объема. Точное измерениепотока обеспечивало чувствительноетриггирование в сочетании смаксимально возможной защитой отошибочного срабатывания триггера.Кроме того, Babylog был оборудованграфическим дисплеем, что тоже былоинновацией в неонатальной ИВЛ.

То, что аппарат ИВЛ смог вызвать столь далеко идущие изменения в клиническойпрактике, как это произошло с Babylog 8000, — просто невероятно. С его внедрениемвыполнять ИВЛ недоношенным детям впервые можно было с ориентацией на объем,поскольку измерения объема были точны. Чезвычайно чуствительные сенсоры иавтоматическая компенсация утечек, неизбежных в неонатальной вентиляции,обеспечивали беспрецедентно мягкую ИВЛ.

Babylog 8000 для недоношенных детей, с его новой концепцией вентиляции пообъему, стал стандартным для многих блоков интенсивной терапии по всему миру.

Babylog 8000. Встроенныйграфический монитор с отображениемкривой потока в реальном времени врежиме SIMV. Над аппаратом: криваяпотока при высокочастотнойвентиляции

|51

С запуском Babylog VN500 в 2009 году компания Dräger привнесла в ИВЛ длянедоношенных детей такой же высокий стандарт мониторинга и управления, какойбыл ранее установлен для вентиляции взрослых. В новой концепции устройствабыло внедрено управление с сенсорного экрана, а также обширное графическоеотображение информации на большом цветном экране. Также были доработаныпроцедуры вентиляции и расширены возможности высокочастотной вентиляции.

Babylog VN500: вентиляция для интенсивной терапии в отделении длянедоношенных новорожденных

От «Пульмотора» к Oxylog

В 1950-х годах стало понятно, что технология вентиляции легких с поддержкойдавлением достигла своего предела, и началась разработка аппаратов ИВЛ с заданнымобъемом и переключением по времени. Прошло два десятилетия, прежде чемразвитие коснулось экстренной вентиляции. В Dräger результатом этого сталосовершенно новое устройство для экстренной ИВЛ, запущенное в 1976 году подназванием Oxylog®.

Система управления по сравнению с«Пульмотором» была абсолютно новой.Вместо механизма переключения подавлению использовалосьпневматическое логическое управление.Новая пневматика не толькообеспечивала постоянный поток, которыйможно было направлять либо к пациенту,либо в окружающую атмосферу, но иподавала дыхательную смесь только нафазе вдоха и останавливала поток снаступлением фазы выдоха, такимобразом создавая прерывистый поток.Этот принцип называется «прерывателем

потока» (flow chopper).

Благодаря внедрению этого нового принципа управления в экстренной медицинестало возможным использовать вентиляцию с заданным объемом и переключением повремени. Теперь минутный объем регулировался непосредственно на устройстве, и впроцессе ИВЛ он оставался постоянным, обеспечивая нужный пользователям,гарантированный объем вентиляции. Кроме того, на устройстве можно было свободнонастраивать частоту вентиляции, и таким образом вентиляция адаптировалась подсердечную реанимацию. Частота также оставалась постоянной в процессеиспользования и в отличие от «Пульмотора» не требовала регулировки при измененииконцентрации кислорода. А стенозы можно было распознавать непосредственно наманометре аппарата, тогда как пользователи «Пульмотора» были вынужденыполагаться на кого-то, кто сможет правильно интерпретировать быстроепереключение и «хрипение». Кроме того, блок управления едва ли расходовал литр

52 |

Первая версия устройства для ИВЛOxylog®. Вентиляция с заданнымобъемом в экстренной медицине


Экстренная вентиляция с Oxylog®. Вентиляционный аппарат, кислородныйбаллон, регулятор давления и принадлежности хранятся в ранце,аналогичном ранцу «Пульмотор»

сжатого газа в минуту — значительная экономия по сравнению с «Пульмотором».

|53

Серия Oxylog®: путь к современной экстренной ИВЛ

Oxylog был разработан для оказания первой помощи, и его основной задачейявлялось поддержание жизненных функций посредством аппаратной вентиляции.Сфера его применения была сосредоточена на случаях, где необходима перваяпомощь с последующей транспортировкой пациентов в стационар — так называемаяпервичная транспортировка. Поэтому рабочие характеристики ограничивалисьсугубо контролируемой вентиляцией, а для мониторинга использовался простойманометр для измерения давления в дыхательных путях

Однако требования к экстренной ИВЛ также повышались,и возникли новые области применения Oxylog, такие каквторичная транспортировка — перевозка во время леченияв больнице, например, при переводе пациента в другуюпалату. В ответ на эти запросы в 1993 году был представленOxylog 2000. В дополнение к контролируемой вентиляциион позволял обеспечивать самостоятельное дыханиепациента. Аппарат был оснащен расширеннымихарактеристиками мониторинга для наблюдения за

давлением в дыхательных путях и объемом вентиляции. Впервые при экстреннойпомощи стало возможным считывать с экрана показания приборов и текстовыесообщения, а сигнализация уведомляла персонал о потенциальных угрозах дляжизни. Все настройки в Oxylog 2000 можно было задавать непосредственно наосновном блоке, то есть отпала необходимость в отдельной регулировке клапанов.

В 1997 году был запущен Oxylog 1000, преемник аппаратаOxylog, впервые представленного в 1975 году. Oxylog 1000позволял осуществлять мониторинг подачи газа и давления вдыхательных путях пациента. В 2003 году родился еще одинпредставитель семейства Oxylog: Oxylog 3000. Оснащенныйновыми опциями вентиляции и встроенным графическим

дисплеем, он положил начало такому качеству лечения при экстренной ИВЛ, котороедо этого было доступно только при вентиляции в интенсивной терапии. Для всех трехмоделей серии Oxylog были разработаны различные решения для транспортировки,такие как системы переноски и устройства для хранения принадлежностей.


Oxylog® 1000

Oxylog® 2000

Oxylog® 3000. Графический мониторинг и процедура вентиляцииудовлетворяют требованиям неотложной медицинской помощи

Спустя полтора десятилетия после первого выпуска у Oxylog 2000 появилсяпреемник: в 2008 году был представлен Oxylog 2000 plus, основанный наиспытанной технологии Oxylog 3000. Год спустя Oxylog 3000 обогатил экстреннуюИВЛ новыми характеристиками, такими как AutoFlow и встроенная капнография.

После истории экстренной медицины давайте посмотрим на сто лет аппаратнойвентиляции с другой стороны. Детальное описание различных моделей иконструкций показало, как развивались различные поколения оборудования ИВЛ.

Теперь, углубившись в технический аспект, зададимся вопросом: «А что изменилосьв результате этого технологического прогресса?» Начнем с пользователей ипосмотрим, как за сто лет истории ИВЛ изменилась роль врачей и медицинскогоперсонала в целом.

|55

Роль медицинского персонала

Опираясь на вышеизложенное, можно заключить, что история аппаратов ИВЛусловно делится на три этапа: первый — простая аппаратная вентиляция; второй —вентиляция, улучшенная за счет возможности настроек, выполняемых вручнуюмедицинским персоналом; третий — вентиляция, автоматически регулируемая подконкретного пациента.

«Пульмотор», Assistor и первые аппараты ИВЛ с заданным объемом, по сегодняшниммеркам, достаточно просты. Первоочередная задача вентиляции легких состояла вобеспечении механической вентиляции. Медицинский персонал имел лишьминимальные возможности регулировки аппарата и простейшие защитные средства,к примеру, для предотвращения избыточного давления вентиляции.

С появлением аппарата UV-1 роль персонала начала меняться: теперь медики непросто отвечали за настройку основных параметров, но и получили возможностьцеленаправленно адаптировать ИВЛ к потребностям пациента. Более того, они моглиподготавливать пациентов к самостоятельному дыханию, постепенно и осознанноснижая объем аппаратной вентиляции и таким образом отлучая пациента отаппарата. А еще они могли, скажем, оптимизировать давление на вдохе и в то жевремя поддерживать объем на постоянном уровне. Однако эти новые возможноститребовали большой сопроводительной работы , а польза для пациента не была стользаметна. Значительная доля дополнительной работы приходилась на ручнуюкорректировку недостатков технологии ИВЛ того времени.

Новые возможности, пришедшие с автоматической подстройкой вентилятора подфизиологическое состояние пациента, начали менять роль врачей: ониосвобождались от функции «оператора аппарата».

Автоматическая адаптация к пациенту первоначально была ограниченамеханическими изменениями в легких: так, EV-A мог вентилировать легкие сосвищом даже при возникновении утечки. Модель Evita предлагала улучшеннуюадаптацию ИВЛ к дыханию пациента, подчиняя аппаратное дыханиефизиологическому и обеспечивая самостоятельное дыхание в процессе аппаратнойвентиляции.

56 | РОЛЬ МЕДИЦИНСКОГО ПЕРСОНАЛА

Искусственная вентиляция легких для детей в начале и конце первого столетияИВЛ. Автоматизация освободила пользователя от излишней нагрузки. Слева:детский «Пульмотор» — пользователь вручную переключает фазы дыхания.Справа: Evita 4 — аппарат ИВЛ автоматически адаптируется к легочноймеханике, и персонал может уделять больше внимания уходу за пациентом

Следовало освободить медиков от нагрузки операторов аппарата, посколькусовременная ИВЛ позволяла проводить терапию тяжелейших заболеваний,требующих больше времени на уход за пациентом.

С годами изменение роли медицинского персонала происходило не столько из-завнедрения новых технологических решений в вентиляторах, сколько из-за ихвозможностей и вытекающих из этого преимуществ для пациентов. Использованиеаппарата ИВЛ можно разделить на три части: терапию, мониторинг и управление,что будет подробнее рассмотрено далее. Историческое развитие режимов ИВЛ,респираторного мониторинга и методов управления представлено далее главнымобразом с точки зрения преимуществ для пользователя и для пациента.

1914 2000

|57

Аппарат ИВЛ в клиническом применении: обзор

В рамках технологии ИВЛ мы говорим об изменениях давления и объема как опаттернах вентиляции. В противовес этому режим ИВЛ характеризуетвзаимодействие между пациентом и аппаратом. Изначально при разработке режимовИВЛ основное внимание уделялось реанимации пациента в случае остановкидыхания. Первыми устройствами ИВЛ стали приборы экстренной вентиляциилегких, основной задачей которых было установление кратковременной поддержкипри остановке собственного дыхания пациента. Однако подобная техника экстреннойвентиляции по мере использования оказывала такую нагрузку на легкие, что вернутьпациента к нормальному дыханию было сложно.

Изначально адаптация техники ИВЛ к физиологии и снижение напряжениявентиляции достигались через вспомогательные устройства, которые ограничивалипагубное воздействие работы аппарата и которые обученные специалисты моглииспользовать целенаправленным образом. Методы ИВЛ, обеспечивающиеавтоматическую адаптацию вентиляции к пациенту, были разработаны лишьнедавно.

Средства наблюдения за ИВЛназываются респираторныммониторингом. В первых аппаратах онограничивался измерением давления вдыхательных путях и простымипроверками функциональностиоборудования. И лишь с приходомэлектроники и микрокомпьютеров сталовозможным работать с более сложнымиситуациями, а функции мониторингастановились все более насущной частью

аппаратов. Самый большой прорыв — прогресс качества представленияинформации: от простого чтения параметров до отображения на современномдисплее.

Устройства мониторинга на Evita 2.Числовые значения рядом сграфическим экраном ранжированы впорядке приоритета


Все элементы, необходимые для управления аппаратом ИВЛ, называютсяпользовательским интерфейсом. По мере усложнения функций вентиляцииусложнялось и управление вентилятором, постепенно увеличивалось количествоэлементов управления. Качественный прогресс достигнут лишь недавно.Использование экранного интерфейса для задания функций расширяет диапазонрабочих характеристик аппарата, при этом упрощая управление им.

Мониторинг Интерфейспользователя

Режим вентиляции

Аппарат ИВЛ

УправлениеМониторинг Терапия

Структура аппарата ИВЛ. Функции (в центре) и связанные с ними действия при ИВЛ

|59

Дыхание и техника вентиляции: фундаментальное различие

На протяжении нескольких десятилетий первоочередная задача ИВЛ состояла вобеспечении вентиляции легких. Только в 1970-х годах подход изменился и техникавентиляции теперь была основана на исключении ущерба легким. Столь позднееразвитие пациентоориентированной ИВЛ имеет свои объяснения. Существуетфундаментальное различие между аппаратной вентиляцией и физиологическимдыханием. Вентиляция легких — это не симуляция дыхания, а его замещение,сопровождаемое неизбежными побочными эффектами. Помимо активации иадаптации инспираторного потока дыхательной смеси, огромная технологическаясложность ИВЛ была неразрешима в более ранних версиях аппаратов.

Фундаментальное различие между физиологическимдыханием и искусственной вентиляцией лежит в фазе вдоха.При дыхании внутренний объем грудной клетки увеличиваетсяза счет сокращения дыхательной мускулатуры. Это формируетв легких отрицательное давление, и воздух всасываетсявнутрь. В искусственной вентиляции — обратный принцип.Вентилятор создает положительное давление и таким образомвдавливает дыхательную смесь в легкие. Давление вентиляциипри этом может оказывать воздействие на легкие и другиеорганы. Одним из величайших вызовов ИВЛ сегодня является

сведение к минимуму практически неизбежных побочных эффектов от давлениявентиляции [2; 4]. А теперь упрощенно объясним технику предотвращения побочныхэффектов.

Самые важные функциональные элементы аппарата ИВЛ — устройство дозированиядыхательной смеси и клапан выдоха. Блок управления, обеспечивающий подачудыхательной смеси под давлением в легкие пациента на фазе вдоха и отток газанаружу через клапан выдоха на фазе выдоха, включает функцию дозированиядыхательной смеси на вдохе и закрывает клапан выдоха. Создаваемое давлениеработает по принципу мехов, вентилируя легкие. Во время выдоха дыхательнаясмесь при нормальных условиях не подается, поскольку она автоматически выходитиз легких через открытый клапан выдоха.

60 |

Объемлегких

Аппарат ИВЛ (давление)

Дыхательная мускулатура

(дыхание)

Принципвентиляциилегких


Управление

Клапан выдоха

Дозирование дыхательной смеси

Пациент

Это фундаментальный принцип работы большинства вентиляторов. Однако качестводозирования дыхательной смеси в более старых устройствах значительно отличаетсяот современных. Тогда постоянную времени для подачи дыхательной смесиопределял сам аппарат. Если происходил дисбаланс между дыханием пациента иаппаратной вентиляцией, единственным решением было введение пациентуседативных средств.

Таким образом, первые аппараты были очень далеки от физиологии дыхания.Признаком прогресса технологий вентиляции является постоянное сокращение этойпропасти посредством медицинских и технических разработок.

Функциональные элементы аппарата ИВЛ

|61

Три проблемы аппаратной вентиляции

Проблема адаптации управляемой по времени аппаратной вентиляции кфизиологическому дыханию была решена не разом, а в несколько этапов. Каждый изэтапов знаменовал собой решение одной из проблем, вызываемых противоречиямимежду условиями создания давления и техническими ограничениями.

Остановимся на трех основных проблемах, которые можно выделить, исходя изпаттерна вентиляции. Паттерн может быть отображен в виде кривых вентиляции.Эти кривые выводятся при регистрации давления в дыхательных путях или потокадыхательной смеси на протяжении вдоха или выдоха. Временной интервал междуначалом одного вдоха и началом следующего называется циклом вентиляции.

На графике показан цикл вентиляции аппарата Spiromat 1955 года в виде кривыхдавления и потока. График давления в дыхательных путях четко иллюстрирует трифазы. В фазе 1 давление первоначально повышается до пикового значения. Эта фазаназывается потоковым временем. В фазе 2 давление падает до стабильного значенияи поэтому называется плато. В фазе 3 — на выдохе — давление падает до конечногозначения.

Постоянная времени для потока дыхательной смеси (потока) демонстрирует трифазы еще более наглядно. Три проблемы вентиляции можно объяснить с помощьюкривых вентиляции, изображенных на следующей странице.

Изначально пики давления могут создаваться в начале вдоха вследствие постоянногопотока дыхательной смеси. При определенных обстоятельствах ткани легких могутподвергаться высокому механическому напряжению. Далее на стадии плато выдохневозможен, поскольку вентилятор продолжает удерживать клапан выдоха плотнозакрытым. В этой фазе происходит значительное нарушение естественного дыхания.


t

t

P1 2 3

* PEEP — положительное давление конца выдоха ПДКВ (Positive End Expiratory Pressure).

В-третьих, конечное давление падает при утечке дыхательной смеси. Однако склинической точки зрения очень важным является поддержание постоянногоконечного давления, и оно получило специальное название. Давление в дыхательныхпутях в конце времени выдоха называется PEEP*.

Решения для этих трех проблем были найдены в разное время. Первой проблемой,которую предстояло решить, были пики давления.

Кривые вентиляции у Spiromat. Вверху: кривая давления; внизу: криваяпотока. Подразделение цикла вентиляции на потоковую фазу (1), фазуплато (2) и фазу выдоха (3)

|63

UV-1: вентиляция с ограничением по давлению

Пики давления в начале фазы вдоха возникают при аппаратной вентиляции врезультате очень простой формы дозирования дыхательной смеси, котораяприменялась в первых аппаратах Spiromat. Дыхательная смесь подается спостоянным потоком без учета давления, создаваемого в дыхательных путях. Данныйтип вентиляции может привести к возникновению пиков давления в легкихвследствие законов физики. Только при распределении дыхательной смеси в легкихдавление не переходит в значение плато.

Анестезиологам знакома эта проблема. При ручной вентиляции мешком онипредотвращают пики давления путем умелого управления давлением вентиляции.Они осторожно манипулируют вентиляционным мешком, чтобы избежать всякогочрезмерного расширения легких вследствие слишком высокого давления вдыхательных путях. Проблема пиков давления аппаратной вентиляции была решенатехническим способом, который в определенной степени копирует действия рукопытного анестезиолога. Этот принцип вентиляции надувным мешком срегулируемым рабочим давлением был использован в аппарате UV-1.

Конструкция вентиляционного мешка показана на схеме.Мешок помещается в жесткий контейнер, давление вкотором медики устанавливают как рабочее. Этаконструкция позволяет проводить вентиляцию, прикоторой давление в дыхательных путях ограниченозначением рабочего давления. Данный типмодифицированной вентиляции с заданным объемомназывается вентиляцией «с ограничением по давлению».

График на следующей странице отображает кривую вентиляции с ограничением подавлению. Здесь пик давления отсекается и поток непрерывно падает, начиная отпервоначально постоянного значения. Такое падение потока при вентиляции сограничением по давлению называется «замедляющимся потоком». Если давлениепонижается до такой степени, что предустановленный дыхательный объем недостигается, вентиляция в таком случае становится очень похожей на вентиляцию «суправлением по давлению». При чистой вентиляции с управлением по давлениюподача дыхательной смеси определяется путем настройки только давления, а объембольше не задается.

64 |

Принцип аппаратнойвентиляции мехами.Примечание: см. текст


t

t

P1 2 3

Концепция вентиляции с управлением по давлению, использовавшаяся в UV-1 ипоследующих моделях, в этом отношении фундаментально отличается от всехостальных решений в ИВЛ. Вентиляция с управлением по давлению былапредставлена не в качестве нового независимого режима, а как производная режимавентиляции с заданным объемом. Вентиляцию с управлением по давлению неследует считать продолжением вентиляции с заданным объемом. Оба процесса былидоступны одновременно. Оба режима были доступны одновременно. Достаточнодолго UV-1 и его более поздние модели были единственными аппаратами,предлагавшими сочетание преимуществ обоих типов вентиляции.

Кривые вентиляции аппарата UV-1. Вентиляция с управлением по давлениюполучается из вентиляции с заданным объемом путем ограничения давления

|65

Новая технология вентиляции с EV-A

Традиционная вентиляция с управлением по давлению не предъявляла к технологииаппаратов ИВЛ каких-либо дополнительных требований. Она могла выполняться свесьма удовлетворительным качеством при помощи ранее использовавшейсявентиляции мешком.

В 1980-х годах на смену принципу вентиляции мешком пришли аппараты ИВЛ смикропроцессорным управлением и компания Dräger со своим аппаратом EV-A быласреди первых производителей такой техники. Поначалу новое поколение аппаратовИВЛ не принесло каких-либо существенных решений проблем, характерных длятрадиционных режимов, а скорее копировало установившиеся типы вентиляции сновой технологией дозирования дыхательной смеси и механизмом управленияклапаном выдоха.

С приходом этой технологии функция мешка былазамещена современными клапанами. Новым в этихклапанах был электромагнитный привод, которыйзаменил собой механизмы с электрическим илипневматическим приводом. На момент внедрения втехнологию ИВЛ электромагнитный приводсуществовал уже десятилетия. Он использовался вгромкоговорителях в качестве электромагнита,который, вибрируя с определенной частотой,генерировал звук. На следующей схеме показанофункционирование электромагнитного клапана длядозирования смеси.

Однако новые клапаны отличались не просто скоростью. При помощи новоймикрокомпьютерной технологии управлять ими можно было и быстро, и точно. Этановейшая технология открывала новые горизонты в динамическом дозированиидыхательных смесей. То же самое было применимо и к функционированию клапанавыдоха, который в аппарате EV-A впервые приводился в действие посредствомэлектромагнита и управлялся микрокомпьютером.

66 |

Изображение принципаработы электромагнитногоклапана. Подробности см. втексте


t

t

P1 2 3

Огромный потенциал новой технологии дал совсем незначительное продвижениеаппаратной вентиляции. Впервые EV-A мог сохранять работоспособность, несмотряна утечку при PEEP. Кривые вентиляции четко демонстрируют компенсацию утечекв кривой потока фазы выдоха.

Благодаря динамическому дозированию дыхательной смеси EV-A теперь могподавать ровно столько газа, сколько терялось при утечке, к примеру, через трубку.Однако приход технической инновации в виде микропроцессоров означал не толькопрогресс для ИВЛ. Он также стал причиной ошибочного развития. Сегодня мырассматриваем как ошибочное развитие увеличение количества режимов вентиляциибез какой-либо терапевтической пользы. Резкий рост режимов вентиляции сделал еесложнее, но необязательно лучше.

Кривые вентиляции аппарата EV-A. Компенсация утечек: обратите внимание накомпенсирующий поток в последнем сегменте фазы выдоха

|67

BIPAP*: простота и потенциал для самостоятельного дыхания

Только спустя полстолетия, с приходом режима вентиляции BIPAP, стало возможнымупрощение аппаратной вентиляции [1; 3; 17]. Этот новый режим характеризовалсянеобычайно широким спектром применения, начиная от чисто аппаратнойвентиляции и заканчивая сугубо самостоятельным дыханием. Вскоре послепубликации информации о нем, с 1988 года, он стал доступен для применения вомногих клинических случаях благодаря первому поколению аппаратов серии Evita.

Самой важной прогрессивной характеристикой нового режима была возможностьобеспечивать самостоятельное дыхание в процессе искусственной вентиляции. Этимбыла решена последняя из трех проблем аппаратной вентиляции, описанных выше.Традиционная аппаратная вентиляция исключала самостоятельное дыхание во времяИВЛ. Пациент не мог выдыхать при принудительном дыхании, поскольку клапанвыдоха был закрыт. Решением стал принцип «открытой системы», который былвнедрен в аппарат Evita.

При традиционной аппаратной вентиляцииустройство ИВЛ удерживает клапан выдохаплотно закрытым подобно сильной руке,сжимающей трубку. В «открытой системе» клапанвыдоха осуществляет плавную регулировку, какчувствительная рука, мягко регулирующая поток.Принцип «открытой системы» составляет основудля внедрения нового режима BIPAP суправлением по давлению.

Любая возможность для самостоятельного дыхания может определяться по кривойпотока на графике, изображенном на следующей странице. Впервые выдохстановится возможным во время фазы аппаратного вдоха.

68 |

* Зарегистрированный торговый знак, BIPAP — двухфазная вентиляция с положительным давлением в

дыхательных путях (Biphasic Positive Airway Pressure).

Клапан выдохазакрыт

или

Клапан выдохарегулируется

Принцип работы «открытойсистемы». Подробности см.в тексте


t

t

P1 2 3

BIPAP продвинула развитие ИВЛ в двух важных направлениях. Во-первых,снизилось количество необходимых режимов за счет расширения областиприменения [3; 17]. Таким образом, искусственная вентиляция стала проще. Во-вторых, пациент получил больше возможностей для дыхания благодаря функциисамостоятельного дыхания во время принудительного. Это обеспечивало лучшиеусловия для газообмена [20] и снижало отрицательное воздействие вентиляции налегкие и сердечно-сосудистую систему.

Кривые вентиляции аппарата Evita. Спонтанная вентиляция на протяжениивсего дыхательного цикла. Обратите внимание на поток в фазе выдоха

|69

Режим BIPAP вывел вентиляцию с управлением по давлению на передовой уровень.Прошло несколько лет, прежде чем с выходом на рынок в 1995 году аппарата Evita 4было внедрено следующее значительное улучшение, теперь в вентиляции сзаданным объемом.

Проблема с пиками давления в фазе вдоха при вентиляции с заданным объемом покаоставалась нерешенной. Хотя пики можно было устранить посредством ограничениядавления уже в UV-1, их все еще часто требовалось переустанавливать в процессевентиляции. Настраиваемое вручную ограничение по давлению, однако, идеально,только если механические условия в легких остаются неизменными, что, какправило, нехарактерно для вентилируемых легких.

Механические свойства легких изменяются в процессе вентиляции. Легкие могутстать более тугими или более эластичными. В респираторной физиологии мыназываем этот феномен изменением растяжимости (compliance, C) легкого. Помимоэтого, может увеличиваться или уменьшаться сопротивление (resistance, R) потоку вдыхательных путях.

К примеру, если растяжимость легких повышается и в процессе терапии онистановятся более эластичными, для введения требуемого объема необходимо болеенизкое давление вентиляции. Следовательно, повышенная растяжимость требуетболее низкого давления для введения нужного объема. Фактически медикамнеобходимо измерять растяжимость при каждом дыхательном цикле и затем быстроустанавливать максимально низкое давление вентиляции.

* Зарегистрированный торговый знак.

AutoFlow*: оптимальное давление и открытость длясамостоятельного дыхания


IPPV123

P

V

t

tTinsp

1

2

3

Кривые вентиляции аппарата Evita 4. Управление давлением вентиляции спомощью функции AutoFlow: три кривые давления вентиляции,построенные на различных стадиях в процессе повышения растяжимости

Но эту работу выполняет аппарат ИВЛ, который автоматически измеряетрастяжимость и устанавливает минимальное давление вентиляции. Этот принципназывается AutoFlow. Он является не самостоятельным режимом вентиляции, авспомогательной функцией, доступной во всех режимах с заданным объемом.AutoFlow регулирует поток дыхательной смеси в соответствии с фактическойлегочной механикой таким образом, что дыхательный объем подается подмаксимально низким давлением.

AutoFlow обеспечивает возможность самостоятельного дыхания в процессе ИВЛ сзаданным объемом. AutoFlow дает «свободу дыхания», которая за годы применения вBIPAP с управлением по давлению завоевала доверие многих и многихпользователей.

|71

Самостоятельное дыхание с поддержкой давлением

Параллельно режиму вентиляции с переключением по времени развивались режимыс поддержкой давлением, основное отличие которых состоит в том, что в них неустанавливаются временные интервалы. Продолжительность принудительногодыхательного цикла определяется легочной механикой и дыхательной активностьюпациента. Кроме того, даже принудительное дыхание должно запускаться пациентом.

Разработка режимов с поддержкой давлением началась на двадцать лет позже, чемрежимов с переключением по времени. Причина — в сложном принципе управления,заключенном в данных режимах. Сначала аппарат ИВЛ должен зарегистрироватьмомент, когда пациент хочет сделать вдох, чтобы активировать принудительноедыхание с поддержкой давлением. Затем должна произойти подача необходимойдыхательной смеси на высокой скорости с остановкой тогда, когда это нужнопациенту. Требования к такому вентилятору высоки, поскольку разница междуподачей дыхательной смеси и потребностями пациента вызывает дополнительныедыхательные усилия и напряжение пациента.

Режимы с поддержкой давлением подходят пациентам, чья дыхательная активностьдостаточна для запуска принудительного дыхания, но недостаточна для полнойсамостоятельной вентиляции легких. Чтобы поддерживать недостаточноеспонтанное дыхание, аппарат ИВЛ может подавать дыхательную смесьсамостоятельно дышащему пациенту с небольшим положительным давлением.Аппарат облегчает нагрузку на пациента, снимая с него часть дыхательных усилий.


Начало и окончание этой поддержки давлением определяются самостоятельнымдыханием и легочной механикой пациента. Врачи устанавливают только степеньподдержки давлением. Этот режим, называемый ASB* или PSV**, впервые былиспользован Dräger в комплекте дооснащения UV-1 и позже UV-2.

* Самостоятельное дыхание с поддержкой (Assisted Spontaneous Breathing).

** Вентиляция с поддержкой давлением (Pressure Supported Ventilation).

Кривые вентиляции аппарата UV-2. Вверху: спонтанная вентиляция безаппаратной поддержки

|73

Адаптация поддержки самостоятельного дыхания

Аппаратная вентиляция с поддержкой давлением обеспечивает снятие нагрузки безнавязывания пациенту механически заданного паттерна вентиляции. Хотя аппаратнаявентиляция до определенной степени адаптируется к самостоятельному дыханиюпациентов при вентиляции с поддержкой давлением, имелись некоторые проблемы сточной настройкой. При определенных условиях кривая поддержки давлением несоответствует самостоятельному дыханию. Кроме того, резкие изменения давлениябыли неприятны для пациента. Соответственно, требовалось улучшитьсинхронизацию вентиляции с поддержкой давлением и дыхания пациента.

Первоначально адаптация поддержки давлением к самостоятельному дыханиюдостигалась путем ручной коррекции, вносимой в традиционную поддержкудавлением, и впервые стала возможной в аппарате EV-A в 1982 году при помощидополнительного параметра регулировки, который называют «подъемом давления»(pressure ramp). С тех пор скорость увеличения давления с помощью этого параметраможет адаптироваться к изменяющейся легочной динамике. Так было достигнутоулучшение в синхронизации поддержки давлением с самостоятельным дыханием.

Время реакции для поддержки зависит не только от дыхательной активностипациента, но также определяется механическими факторами, такими каксопротивление и растяжимость. Следовательно, продолжительность поддержкидавлением иногда может быть меньше, чем дыхательное усилие пациента. В такомслучае продолжительность поддержки давлением может быть увеличена на болеедлительный промежуток повышения давления. Однако такая ручная регулировкабывает успешной далеко не всегда.


Обнаруживается еще одна проблема: отлучение пациента от традиционнойподдержки давлением. Здесь целью является предоставить пациенту самомуработать все больше и больше, чтобы отлучить его от аппарата ИВЛ. Некоторыепациенты «узнают», что им всего лишь требуется запустить принудительноедыхание, чтобы получить аппаратную вентиляцию с поддержкой без приложениякаких-либо значительных собственных усилий. Традиционная поддержка давлением,некогда представленная как средство содействия отлучению пациентов, здесь неподходит. Таким пациентам требуется процедура, при которой поддержка аппаратнойвентиляцией предлагается независимо от собственных усилий пациента и, такимобразом, «обучает» пациента предпринимать достаточные усилия длясамостоятельного дыхания.

Кривые вентиляции аппарата EV-A. Самостоятельное дыхание с поддержкойдавлением с увеличенным давлением и в течение увеличенного времени

|75

Регулировка поддержки давлением силами пациента

Поиски метода, который мог бы обеспечить поддержку давлением, зависящую отсамостоятельного дыхания, потребовали новых усилий. До сих пор все методыпредполагали задание параметров, определяющих вентиляцию легких. Такимипараметрами были объем или давление. Здесь мы опишем их просто как «параметрывентиляции». Результатом стало то, что управление временем и объемом приаппаратной вентиляции находилось в руках оператора, а не пациента, что былопредпочтительным в процессе отлучения. Это также применимо к традиционнойподдержке давлением.

Однако, если отбросить в сторону абсолютную надежность вентиляции,обеспечиваемую заданием параметров, и сделать упор на целенаправленнуюподдержку пациента с его проблемой недостаточности собственного спонтанногодыхания, это откроет перед нами совершенно новые подходы. В этом случае пациентпринимает на себя ответственность за вентиляцию своих легких, а оператор простообеспечивает, чтобы вентилятор оказывал достаточную поддержку пациентупосредством подачи требуемого объема дыхательной смеси.

Проблемы недостаточного самостоятельного дыхания могут быть комплексными.Если ограничиваться легочной механикой, это две проблемы. Дыхательный аппаратможет быть слишком ригидным, и пациент получает слишком мало дыхательнойсмеси. В таком случае мы говорим о наличии рестриктивной дисфункции, вызваннойслишком низкой растяжимостью . С другой стороны, может присутствовать слишкомбольшое сопротивление в дыхательных путях. В этом случае имеется обструктивнаядисфункция, вызванная слишком высоким сопротивлением.

Чтобы воздействовать на данные нарушения, в случае с рестриктивной дисфункциейследовало бы принять меры к увеличению объема при минимально возможномусилии со стороны пациента, а в случае с обструктивной дисфункцией стояла бызадача таким же образом увеличить поток. Именно это является основополагающимпринципом режима, который был запущен в 1994 году под названием PAV* [24], а с1997 года известен как PPS* и впервые был применен на аппарате ИВЛ начиная смодели Evita 4 и позднее на EvitaXL. В пропорциональной поддержке давлением непредполагается наличия ни заданного объема, ни заданного давления вентиляции.Его целью является, скорее, регулировка процентной доли дыхательной работы,выполняемой человеком и аппаратом.

76 |

* PAV — пропорциональная поддерживающая вентиляция (Proportional Assist Ventilation).** PPS — пропорциональная поддержка давлением (Proportional Pressure Support).


ПациентАппарат ИВЛ

Управление давлением вентиляции

Измерение объема

Обратнаясвязь

При PPS давление регулируется в соответствии с измеренным объемом и потоком.Цикл управления исключительно короток. Значения проверяются каждые восемьмиллисекунд, и давление соответственно корректируется. Это означает, что давлениеизмеряется более ста раз за один цикл принудительного дыхания и адаптируется кпотребностям пациента.

Это обеспечивает целенаправленное лечение проблем самостоятельного дыхания.При наличии рестриктивных дисфункций давление повышается пропорциональнообъему, а параметр настройки называется поддержкой объема (volume assist).Обструктивные дисфункции лечатся аналогично с использованием поддержки потока(flow assist). Evita поддерживает пользователей при настройке параметров ипредоставляет информацию о том, какие сопротивление и растяжимость легкогокомпенсируются.

Регулировка давления при пропорциональной поддержке давлением PPS. Цикл управления равен нескольким миллисекундам. Подробности см. в тексте

|77

Проблема подключения аппарата ИВЛ к пациенту

Во время механической вентиляции пациент подсоединен к аппарату ИВЛ черезинтубационные трубки. Средство прямого подключения дыхательных путейпациента — трубка — создает дополнительное сопротивление при дыханиивследствие ее малого диаметра. Нагрузка на пациента, вызванная дополнительнымдыхательным усилием, связанным с трубкой, может быть устранена при помощидвух шагов. Либо дополнительное усилие компенсируется вентилятором, либопричина дополнительного усилия заменяется альтернативным соединяющимэлементом.

Альтернативным соединяющим элементом является вентиляционная маска, котораяне требует каких-либо значительных усилий в противовес трубке. Однако аппаратИВЛ должен быть приспособлен специально для вентиляции через маску, посколькучерез нее может происходить значительная утечка. Такая адаптация называетсянеинвазивной вентиляцией (NIV*). Она предполагает значительно более высокуюстепень автоматической компенсации утечек и настройку респираторногомониторинга с избирательным отключением тревожной сигнализации.

Неинвазивная вентиляция доступна в качестве дополнительного параметрапрактически для всех аппаратов ИВЛ Dräger для интенсивной терапии взрослых,транспортной и неонатальной ИВЛ. Особое место в неинвазивной вентиляциизанимает Carina. Она была разработана именно для такой цели, это специальныйнеинвазивный вентилятор, который также может использоваться для легочнойвентиляции интубированных пациентов.

Второй возможностью снижения дыхательных усилий пациента, связанных сналичием трубки, является избирательная компенсация дыхательного усилия. Чтобыполучить представление о компенсации дыхательного усилия, вызванного трубкой,полезно будет поближе рассмотреть условия давления до и после трубки. Еслипациент дышит через трубку, падение давления происходит в трубке, как показано награфике. Это падение увеличивается тем больше, чем более активно пациентвтягивает дыхательную смесь в трубку. Следовательно, падение давления зависит отпотока дыхательной смеси.

78 |

* NIV — неинвазивная вентиляция (Non Invasive Ventilation).


Без ATC С ATC

Paw

P TracheaP Trachea

P mus

P Tube

Paw

P mus

P Tube

Компенсация дыхательного усилия, вызванного трубкой. (Paw = давление вдыхательных путях)Слева: без компенсации трубки — трубка вызывает дополнительное падениедавления, и пациент вынужден компенсировать это падение усиленнымдыханием (Pmus = давление от дыхательной мускулатуры). Справа: скомпенсацией трубки — аппарат ИВЛ компенсирует падение давления путемнагнетания дополнительного давления вентиляции

Разумеется, аппарат может создавать более высокое давление вентиляции, чтобыкомпенсировать данное падение давления, и именно это является принципомдействия автоматической компенсации трубки (ATC; automatic tube compensation).Аппарат подает ровно столько давления, сколько должен был бы произвести пациентдля перемещения дыхательной смеси через трубку. Пациент воспринимает это какпомощь. Несмотря на то что пациенты дышат через трубку, они не испытываютсопротивления, а также соответствующего дополнительного усилия, которое берет насебя аппарат ИВЛ посредством ATC. Этот феномен также называют «электроннойэкстубацией». Автоматическая компенсация трубки впервые была представлена в1997 году с выходом на рынок аппарата Evita 4 и с тех пор постепенно сталастандартом для вентиляции в интенсивной терапии.

|79

Специфические характеристики легочной вентиляцииноворожденных и грудных детей

Вентиляция легких у новорожденных и грудных детей находится в особомположении по двум причинам. Во-первых, при работе с незрелыми легкимиприсутствуют специфические клинические проблемы, а во-вторых, в неонатальнойвентиляции существуют дополнительные технические трудности.

К специфическим клиническим проблемам незрелых легких относится, например,недостаток сурфактанта — жизненно важной жидкостной пленки в легких.Типичным осложнением является вдыхание амниотической жидкости, что частоприводит к пневмонии. Респираторные дисфункции являются одной из основныхпричин смерти новорожденных.

Технические сложности неонатальной вентиляции состоят в типе подключениявентилятора. В горле, как правило, интубационная трубка не фиксируется. Вместоэтого используется интубационная трубка без надувной манжеты, которая открытадля часто неизбежных высоких утечек. Кроме того, аппараты ИВЛ дляноворожденных работают с непрерывным потоком газа. В принципе этооптимальное решение для маленьких пациентов, но создает дополнительныесложности при мониторинге вентиляции. При лечении описанных вышеклинических состояний, когда могут возникать радикальные изменения в легочнойдинамике, к вентиляторам предъявляются дополнительные требования. Технологииреспираторного мониторинга аппарата должны распознавать эти изменения, и видеале устройство должно автоматически адаптироваться к изменениям в легочнойдинамике.

Ввиду таких трудностей неудивительно, что аппарат, который удовлетворял бывышеуказанным критериям, был разработан лишь в 1980-х годах. Babylog 8000 сталпервым неонатальным аппаратом ИВЛ, который включал в себя функциюмониторинга объема и позволял диагностировать легочную механику. Этот аппаратпредлагал возможность измерения потока вблизи пациента и сочетал в себеавтоматическую компенсацию утечек с очень чувствительным механизмом запускадля включения аппаратного дыхания даже самыми слабыми пациентами.


Через четыре года после вывода на рынок Babylog 8000 можно было модернизировать довысокочастотной вентиляции, которая являлась альтернативой традиционной вентиляциив случаях тяжелой респираторной недостаточности. В 1997 году были представлены двановых режима, уже установившиеся в вентиляции для взрослых и оптимизированные сучетом специальных требований неонатального ухода посредством чувствительнойнастройки: PSV* и вентиляция с гарантированным объемом VG. Поддержка давлениемдает свободу дыхания новорожденному, который определяет начало и вдоха, и выдоха,что делает систему идеальной для отлучения новорожденных пациентов [21]. Функциягарантированного объема автоматически реагирует на изменения в легочной механике и,соответственно, снижает риск чрезмерного расширения легких, вызываемого быстрымизменением в легких, к примеру, при вводе сурфактанта.

С запуском Babylog VN500 линейка систем ИВЛ расширилась, а высокочастотнаявентиляция была значительно улучшена. Благодаря большому графическому экрану ссенсорной технологией мониторинг и управление вентиляцией в Babylog VN500достигли таких же высоких стандартов, как и для взрослых.

* PSV — вентиляция с поддержкой давлением (Pressure Support Ventilation).

Babylog 8000

|81

SmartCare/PS*

Режимы вентиляции, описанные здесь, достаточно различны, но всех есть однаобщая черта: ручное регулирование в соответствии с индивидуальными решениямимедиков. Такие решения принимаются редко и зачастую не следуют заранееопределенному плану. И чтобы обеспечить наличие четких инструкций в отношениитаких действий, как задание параметров, к примеру, при отлучении, былиразработаны клинические протоколы.

В середине 1990-х годов развитие компьютерных технологий сделало возможнымвнедрение протоколов отлучения. Компьютер давал возможность анализа значениймониторинга вентиляции с целью анализа состояния пациента и разработки планалечения, основанного на протоколах, хранящихся в программном обеспечении.Действительно, был сделан шаг вперед и компьютеру были даны полномочия наавтоматическую реализацию шагов плана лечения и управления аппаратом ИВЛ.

Первые клинические испытания этой новой процедуры отлучения были проведеныпри вентиляции с поддержкой давлением на модифицированном аппарате Evita 4.Результаты этого исследования оказались революционными, а процесс отлучениястал вдвое короче [19]. Следующим шагом явилась интеграция технологииавтоматического отлучения в аппарат специально предназначенный для этой цели —EvitaXL. Впервые она была представлена в 2005 году под названием SmartCare®/PS.Автоматическое отлучение с компьютерной поддержкой стало неотъемлемой частьюаппарата ИВЛ.

SmartCare/PS ведет себя аналогично медикам в процессе отлучения. Сначалапроизводится диагностика спонтанного дыхания по трем параметрам: частота,дыхательный объем и содержание СО2 в конце выдоха. В случае недостаточностисамостоятельного дыхания поддержка давлением автоматически модифицируетсядля стабилизации пациента и самостоятельного дыхания. Как только эта задачавыполнена, поддержка давлением постепенно снижается до уровня, при котороможидается, что пациент сможет продолжать дышать без поддержки. В этот моментSmartCare/PS выполняет операцию — проверку на спонтанное дыхание. Если онауспешна, врачам поступает информация о завершении процесса отлучения.


* PS — поддержка давлением (Pressure Support).

f

VTetCO2

Неа

декватная вентиляция

Недостаточная вентиляц

ия

Нормальнаявентиляция

Недостаточнаявентиляция

Необъяснимаягипервентиляция

Гипер-вентиляция

Гипо-вентиляция

Серьезноетахипноэ

Тахипноэ

Роль медиков при использовании SmartCare/PS подобна роли летчика в режимеавтопилота. Точно так же как летчику при автоматическом управлении в любоймомент доступна общая картина курса, скорости и высоты, врачи могут видетьпрогресс, диагнозы и автоматически выдаваемые показатели. И если продолжитьаналогию с самолетом, медики могут в той или иной степени сами вмешиваться впроцесс. Персонал чувствует себя более ценным. Он освобожден от рутинныхдействий и хорошо информирован о прогрессе лечения. И врачи, и средниймедперсонал становятся скорее авторами, нежели исполнителями процессаотлучения.

Диагностика самостоятельного дыхания и меры по стабилизации,предпринимаемые SmartCare/PS.Слева: производится оценка частоты дыхания, дыхательного объема исодержания СО2 в конце выдоха. Если одна из этих величин находится нанедопустимом уровне, распознается наличие «неадекватного самостоятельногодыхания». Справа: дифференциация причин, возможный путь стабилизации путемвнесения изменений в поддержку давлением (светлая стрелка — повышениедавления, темная стрелка — понижение давления, кольцо — без изменений).После успешной стабилизации начинается отлучение. Оно реализуетсяавтоматически, посредством снижения поддержки давлением

|83

Тенденции развития режимов ИВЛ: сегодня

В развитии режимов вентиляции легких можно выделить две основные тенденции.ИВЛ стала, во-первых, более приспособленной к пациенту, во-вторых, более простойдля пользователя.

В целом ИВЛ началась с аппаратных «воздушныхнасосов», снабжающих пациентов дыхательнойгазовой смесью. На следующем этапе разработокбыли внедрены вспомогательные устройства, спомощью которых аппаратная вентиляцияадаптировалась к пациентам. Медики использовалиэти средства в качестве дополнительныхрегулируемых параметров режимов ИВЛ.

В вентиляции с переключением по временивспомогательным параметром служилоограничение по давлению для минимизациимеханической нагрузки на легкие. Присамостоятельном дыхании, чтобы облегчитьдыхательные усилия пациентов, стали использоватьподдержку давлением. Как в случае с ограничениемдавления, так и при поддержке давлениемиспользуемая технология была довольно простой,

но трудозатратной. При изменении легочной механики персоналу, как правило,приходилось модифицировать процесс вентиляции.

На следующей стадии развития настраиваемые вручную функции вспомогательныхпараметров постепенно были вытеснены «интеллектуальными» функциями аппаратаИВЛ. При помощи функции AutoFlow, свободного дыхания и пропорциональнойподдержки давлением аппарат автоматически приспосабливался к изменениямсостояния легких и физиологического дыхания. Теперь, с пациентоориентированнойИВЛ, аппарат повиновался пациенту.

84 |

Evita 2 и развитие режимовИВЛ. Кривые давлениявентиляции сверху вниз: сзаданным объемом, сограничением давления, суправлением по давлению иBIPAP


1970 1980 1990

Evita 4Evita 1EV-AUV1/UV2Spiromat

Ориентация на объем

Ориентация на давление

С заданнымобъемом

С ограничениемпо давлению

С поддержкой давлением

С управлением по давлению

Подъем давления

Пропор-циональная поддержка давлением

BIPAP

AutoFlow

Вторая тенденция — упрощение ИВЛ, сделавшее ее более ориентированной напользователя. Больше не нужно много режимов. Разнообразие режимов в болееранних устройствах было обусловлено ограниченными технологическимивозможностями. Улучшить что-либо было просто невозможно, и для каждойтехнической и медицинской задачи требовался специальный режим. ВнедрениеBIPAP в процесс отлучения стало решающим шагом для упрощения вентиляции, иблагодаря BIPAP для отлучения теперь нужен был всего один режим. В вентиляции сориентацией на давление или объем теперь существует простой выбор между двумяальтернативами: BIPAP и AutoFlow.

Количество режимов вентиляции. 1970 год: малое число режимов вследствиетехнических ограничений. 1980 год: большое количество режимов благодаряновым техническим возможностям. С 1990 года: снижение необходимостимножества режимов за счет появления режимов, ориентированных на пациента ина область применения

|85

Тенденции развития режимов ИВЛ: будущее

С внедрением технологий баз знаний, таких как SmartCare®, стало возможнымзаглянуть в завтрашний день режимов вентиляции легких. Тенденция такова, чторазвитие будет состоять не столько в оптимизации режимов, сколько в ихоптимальной реализации. SmartCare/PS использует традиционную поддержкудавлением, то есть это консервативный режим. Однако инновационностьSmartCare/PS заключается в стандартизированном использовании режима всоответствии с установленными правилами. Это даёт значительные преимущества,такие как экономическая выгода, описанная выше, а также возможность обеспечениякачества посредством стандартизации.

Сегодня, через сто лет после началаиспользования технологийискусственного дыхания, мы задаемсебе вопрос: смогут ли традиционныеаппараты ИВЛ, известные нам какавтономные устройства, справиться свызовами, проистекающими, например,из развития технологий баз знаний?Ответ: да, но потребуется большаяработа. Новые задачи, которые ставяттехнологии баз знаний, могут бытьрешены в автономном аппарате ИВЛ,таком как EvitaXL, после полнойинтеграции компьютера в аппарат ИВЛдля осуществления автоматическогоуправления.

С другой стороны, новые поколения устройств, такие как Evita V300 и Evita V500,готовы к автоматизации вентиляции при помощи технологий баз знаний в своейбазовой конфигурации, не требуя дополнительного аппаратного обеспечения.


Evita V500. Отображение кривых вреальном времени, трендов и данныхоптимально настроено дляприменения SmartCare/PS

Отделение реанимации и интенсивной

терапии

Однако, если будущие нужды вентиляции потребуют использования внешнихустройств, это может привести к появлению еще одного сектора в сфере ИВЛ.Помимо автономных аппаратов могут появиться системы, в которых центральныйблок управления имеет доступ к модулю вентиляции. Компания Dräger сделалапервый шаг в этом направлении в 2006 году, представив Infinity® Acute Care System™.

Infinity® Acute Care System™. Медицинский кокпит управления имодуль вентиляции V500

|87

От измерительных инструментов к мониторингу ИВЛ

Мы описали развитие режимов вентиляции, а теперь расскажем о параллельномразвитии респираторного мониторинга. Речь пойдет о целой системе наблюдения запроцессом ИВЛ. Контролю подвергается как функционирование оборудования, так исостояние пациента.

Мониторинг включает три функции: измерение, отображение и предупреждение.Аппараты ИВЛ должны быть снабжены датчиками, дисплеем и системой тревожнойсигнализации. Сегодня можно добавить и четвертый компонент — системууправления данными.

Даже у оригинального «Пульмотора» был скромный датчик. Простой прибор дляизмерения давления вентиляции позволял производить поверхностное наблюдение заработой. С 1955 года Spiromat оснащался дополнительным устройством измеренияобъема. В последующих поколениях, первоначально с использованием внешнихмониторов, были внедрены дальнейшие возможности измерения, такие какконцентрация на вдохе или контроль дыхательной смеси. В современных аппаратахИВЛ монитор концентрации на вдохе, как правило, уже встроенный, а монитордыхательной смеси можно подключить дополнительно.

Путем расчетов, основанных на измеренныхзначениях, можно получить расширенныеданные. Примером рассчитанной величиныявляется среднее давление в дыхательныхпутях, которое определяется как усредненныйпоказатель. Допустимые предельные значения,как правило, применимы и к измеряемым, и крассчитываемым данным. При превышенииэтих пределов запускается система тревожной

сигнализации, которая информирует пользователя через акустические и визуальныесигналы.

Предельные значения для монитора пациента задает врач, как показано наследующем примере мониторинга давления в дыхательных путях в аппарате UV-1. Сдругой стороны, предельные значения для мониторинга устройств в современныхаппаратах, как правило, устанавливаются автоматически.

88 |

Монитор давления в дыхательныхпутях на аппарате UV-1 сотображением предельныхзначений


ДатчикиСистематревожнойсигнализации

Отображение

Респираторный мониторинг

ОтображениеИзмерениеУправлениетревожной

сигнализацией

Система тревожной сигнализации для аппаратов ИВЛ развивалась, как и технологиядатчиков, по принципу возрастающей интеграции в аппараты. Тревожнаясигнализация от различных мониторов вентиляции была заменена системойуправления тревожной сигнализацией в аппарате. В современных вентиляторахсистема управления сигнализацией не просто контролирует отдельные тревожныесигналы, а предоставляет подробную информацию посредством текстовыхсообщений, например, о причине срабатывания сигнализации, а также выдаетдиагноз и отображает возможные способы решения проблемы, вызвавшейсрабатывание.

Мониторинг вентиляции. В центре: компоненты; внизу: функции

|89

От «моментального снимка» к анализу тренда

Параллельно технологии датчиков и тревожнойсигнализации развивалась технология дисплеев дляаппаратов ИВЛ. Простые инструменты длясчитывания показаний были доработаны илизаменены цифровыми дисплеями. Информация,выдаваемая средствами мониторинга вентиляции,

стала более сложной — пользователь мог быть порой потрясен количествомразличных дисплеев. Более удобная подача информации была достигнутасосредоточением показаний и текстовых сообщений на едином экране.

Однако экран не просто управлял различными мелкими дисплеями и сообщениями.Он обеспечивал совершенно новый способ отображения значений: не простоотображение текущих значений, но отображение в динамике.

Подобные графические дисплеи были уже обычными в сфере диагностики сердечно-сосудистых заболеваний — например, в аппаратах ЭКГ. Несмотря на очень высокуюдиагностическую ценность графического мониторинга, в ИВЛ его не существовалодо появления встроенного экрана на аппарате EV-A. И с этого времени он являетсястандартным компонентом каждого аппарата Dräger для интенсивной терапии.

Графический монитор позволял отображать кривые дыхания при вентиляции,описанные в предыдущих главах, непосредственно на аппарате ИВЛ. Например,средний график на следующей странице показывает кривую давления вентиляции.

Кривые вентиляции, отображаемые на экране, могут использоваться для управлениянастройками аппарата ИВЛ и их воздействием на пациента. Текущее состояние,отображаемое на кривых вентиляции, при современном мониторинге дополняетсяотображением долгосрочного развития тренда.

90 |

Цифровое отображениеразличных измеренныхзначений на Evita 2


Опытные специалисты распознают тренды по таким отображениям, почему они иназываются кривыми трендов. Они доступны в рамках системы мониторингавентиляции в аппаратеах Evita. Нижний график показывает тренд для среднегодавления в дыхательных путях.

Далее рассмотрим преимущества графического мониторинга для обучения,диагностики и работы оборудования с использованием кривых вентиляции вкачестве примеров.

Отображение измеренных значений давления в дыхательных путях примониторинге вентиляции. Вверху: индикатор аппарата Spiromat. В центре: кривыевентиляции на Evita 2. Внизу: отображение тренда на Evita 4

|91

Ценность графического мониторинга

В разделе о режимах вентиляции мы описали кривые давления в дыхательных путяхи кривые потока. Кривые вентиляции являются вспомогательным инструментом дляиллюстрации динамики режимов. Ценность кривых вентиляции при обучении былапризнана задолго до интеграции экранных дисплеев. Инструкции к аппаратам серииSpiromat уже содержали такие кривые.

С момента внедрения встроенного графического монитора в серии EV-A кривыевентиляции все больше используются как пособия для настройки вентилятора.Например, по кривым давления и потока легко понять, верны ли настройки присоответствующей фазе вентиляции.

Кривые вентиляции позволяют быстро проверять и легко идентифицироватьнеправильные аппаратные настройки. Настройки с высокой клинической ценностью,такие как соотношение вдоха к выдоху (I : E) и соотношение времени вдоха ивыдоха, потоковое время и продолжительность давления плато, можно оценитьодним взглядом и не нужно компилировать из комбинации цифр.

Однако верификационные возможности,предлагаемые кривыми вентиляции, неограничиваются улучшением аппаратных настроеки предотвращением ошибок. Они также даютпредставление о физиологическом эффектевентиляции. Поэтому они стали диагностическиминструментом. Выводы о сопротивлении вдыхательных путях и растяжимости легкого могутбыть сделаны при помощи кривых давления ипотока. Правда, эти две кривые вентиляции даютлишь приблизительное представление офактическом состоянии легочной механики. Изних невозможно сделать вывод о газообмене илидаже о кровоснабжении легких.

92 |

Evita 2. Вверху: кривыереального времени дляпотока, давления и CO2


Обучающеепособие

Помощь в принятии решений

Помощь принастройке

Кривые вентиляции

ДиагнозУправление Дидактика

Потребность в кривой вентиляции с более высокой диагностической ценностьюбыла удовлетворена при помощи третьей кривой вентиляции. Графическоепредставление состояния дыхательной смеси в аппарате называется капнографией.Она впервые стала доступной в серии EV-A и с тех пор несколько раз расширяласьпутем добавления новых диагностических функций, таких, например, как измерениевыработки СО2 и объема мертвого пространства.

Капнография дает возможность быстро распознавать изменения в газообмене. Накривой отображается недостаточная вентиляция легких или ухудшение ихкровоснабжения. Капнография даже позволяет делать выводы о состоянииметаболизма пациента и, соответственно, выходит за пределы мониторинга сугубовентиляции.

Кривые вентиляции при мониторинге ИВЛ. В центре: функции; внизу:преимущества для пользователя

|93

Новая эра респираторного мониторинга

Несмотря на важность капнографии с ее детальным отображением физиологическихпроцессов, у нее есть один мелкий недостаток. Причины, ведущие к изменениям вкапнограммах, как правило, неоднозначны. Капнография предоставляет ценныепоказания, но едва ли дает какие-либо подтверждения. Система мониторингааппаратов ИВЛ была недостаточной для обеспечения абсолютно надежных идифференцированных диагнозов состояния пациентов. Требовалось больше данныхи их интеграция.

К концу прошлого столетия сталоразвиваться направлениецентрализованного мониторинга, прикотором часть показаний монитороввентиляции отображалась бы намониторе пациента. Новая технологиядисплеев сделала это возможным, и занесколько лет размер стандартногоэкрана монитора пациента увеличился.Кривые в реальном времени длявентиляции, инвазивного измерениякровяного давления и ЭКГ можно былоохватить одним взглядом, а данных наэкране становилось слишком много.

Кроме того, многие данные стали параллельно отображаться и на экране аппаратаИВЛ.

Изящное решение могло заключаться в устранении дублирования отображаемыхданных при вентиляции и мониторинге пациента. Однако проблема состояла в том,что данные монитора вентиляции и монитора пациента отображаются по-разному, апо каждой области нужен был полный набор данных. Поэтому дорогостоящаятехнология капнографии с недешевыми датчиками была сделана доступной дляобоих видов оборудования. Капнография дублировалась, приводя к ненужной тратересурсов.

94 |

Представление данных сиспользованием ПО Infinity® Explorer


Теперь встал вопрос о том, принесет ли оптимизация автономных аппаратов ИВЛ имониторов пациента решение проблемы чрезмерного количества данных идублирования. И вновь ответ: да, но потребуется большая работа. Адаптация дисплеяданных аппарата EvitaXL к монитору пациента Infinity по крайней мере частичнорешила эту проблему.

Представление данных на экране EvitaXL. Кривые, петли и тренды вреальном времени, а также числовые данные можно конфигурировать

|95

Диагностика вентиляции при помощи новых изображений

Задачей устройства мониторинга является формирование легкодоступнойинформации из различных типов данных. Теперь вопрос: выполняет ли эту задачуотображение чисел, текстовых сообщений и кривых на экране аппарата ИВЛ?Возможности, порожденные современным мониторингом, могут вызватьнеконтролируемый поток информации, с которым пользователь не будет справляться.Компьютерная индустрия осознала этот факт более 10 лет назад. К примеру, вкомпьютерной операционной системе Windows® большинство текстовых сообщенийбыло заменено символами.

Аналогичный принцип присутствует вфункции мониторинга вентиляции SmartPulmonary View. Параметрыфункционирования легких, такие каксопротивление и растяжимость легкого,отображаются не только в виде чисел,но и графически.

На модели респираторной системытолщина стенки грудной клеткисимволизирует растяжимость легкого, асужение трахеи — сопротивление.Другие виды графического

представления позволяют быстро получить информацию о самостоятельномдыхании: соотношение самостоятельного дыхания и механической вентиляцииобозначается областями разного цвета, а двигающаяся диафрагма указывает на то,что пациент триггировал механический вдох.

Мониторинг вентиляции, описанный здесь, многогранен и сложен, но он отображаеттолько общее функционирование легких. Он не способен обнаруживать зональныеразличия внутри легкого и поэтому не предоставляет подробной информациивысокой клинической значимости. И уже совершенно очевидно, что чрезмерноедавление вентиляции вызывает избыточное растяжение, а слишком низкое приводитк коллапсу некоторых областей легкого. Электроимпедансная томография сейчаспозволяет получать информацию о функционировании различных областей легкого.


Графическое представлениефункционирования легких в SmartPulmonary View: изменениясопротивления и растяжимостилегкого идентифицируются на моделиреспираторной системы

|97

Электроимпедансная томография с PulmoVista 500. Графическое представлениерегионального распределения легочной вентиляции

Компания Dräger впервые в мире взяла на вооружение этот метод визуализации,применив его в 2011 году в представленном на рынке устройстве под названиемPulmoVista 500.

Через пояс с электродами PulmoVista 500 передает в ткани быстрыепоследовательности безвредных уровней тока и определяет электрическоесопротивление на уровне поперечного сечения грудной клетки. С использованиемсложной компьютерной технологии из этих сигналов в реальном времениформируются изображения и кривые регионального распределения вентиляции. Припомощи этих изображений пользователь может определить, какие области легкихвентилируются хорошо и где вентиляция затруднена. Благодаря таким изображениямпользователь может адаптировать вентиляцию более целенаправленно. Кроме того,выводятся изображения и другие тренды, которые показывают, имели ли настройкивентиляции желаемый эффект.

Функции и управление

Разобравшись с режимами вентиляции и мониторингом, перейдем к принципууправления вентиляцией и мониторингом с исторической точки зрения. Концепцияуправления аппаратами ИВЛ была разработана намного позже, чем режимывентиляции и респираторный мониторинг. Элементы управления первоначальноразмещались в произвольном порядке и часто были неудобны для пользователя.

Первые аппараты ИВЛ были просты в управлении вследствие своего ограниченногофункционала. С повышением функциональности количество элементов управленияросло. Кривая показывает количество элементов управления и функциональностьразличных устройств.

На следующей схеме приняты следующие упрощения: объем функций аппарата ИВЛсостоит из суммы режимов вентиляции и других возможностей. Количествоэлементов управления включает в себя только круговые шкалы. В соответствии сэтой схемой у Spiromat был только один режим вентиляции и, помимо функцииискусственного вздоха, еще одна функция. Аппаратом было относительно простоуправлять с помощью шести круговых шкал. У UV-2 было три режима вентиляции итри дополнительные функции: кроме искусственного вдоха имелись регулировкаконцентрации О2 и ограничение давления. Теперь, при наличии одиннадцати шкал,управлять аппаратом было довольно сложно.

В последующих поколениях аппаратов были найдены способы упроститьуправление. К примеру, шкалы на EV-A имели по две функции, чтобы больше неувеличивать количество шкал. Однако часто эти упрощения оказывались чистокосметическими. Управление аппаратом казалось простым, но его работастановилась более сложной.


1970 1980 1990

Evita 4Evita 1EV-AUV1/UV2Spiromat

Количествопроцедур

Количествофункций

Количество элементов управления

Развитие функционала и элементов управления на устройствах ИВЛ.Подробности см. в тексте

Развитие управления вентиляцией пошло по иному пути, нежели развитие режимови мониторинга. Несмотря на успешный ход событий, случались и неудачи. В итогеоборудованием можно было безопасно управлять только после серьезного обучения.Эту отрицательную тенденцию не удавалось переломить до Evita 4 и EvitaXL. Новыетехнологии позволили сократить количество элементов управления, которые такжебыли заметны, но все-таки увеличивали функциональность приборов.

|99

Высокая функциональность и простота в использовании: как это сочетается?

Разумеется, на пути развития концепции управления были заметные продвижения, ане только препятствия, описанные выше. Например, внедрение общего экрана вкачестве инструмента управления настройками.

Еще одним прогрессом было введение руководства пользователя с устройствамизащиты от потенциально опасных настроек. Еще в 1982 году аппараты серии EV-Aраспознавали избыточное давление вентиляции или необычное соотношениевремени вентиляции. Светодиодные индикаторы на соответствующих элементахуправления и экранная сигнализация не только предупреждали персонал обопасностях, но и предлагали меры по устранению.

Это означало, что процесс управления частично направлялся, а пользователидостигали своей цели, так сказать, в диалоге с аппаратом. К примеру, устройствопредупреждало пользователя о потенциально опасных настройках соотношениявремени вентиляции. Поддержка, оказываемая устройством при настройкепараметров, называется пользовательским интерфейсом.

Устройство с хорошим пользовательским интерфейсом фактически не требуетразъяснений. Концепция управления такими устройствами, понятная сама по себепосле освоения нескольких базовых элементов, называется интуитивной.Интуитивный пользовательский интерфейс впервые был представлен в 1995 году ваппарате Evita 4, в котором применялась новая технология, и далее развит в EvitaXLв 2002 году. Элементы управления доступны на экране, за исключением несколькихчасто используемых функций. Технология сенсорного экрана предлагала двапреимущества.

Первое — целенаправленное управление, поскольку отображаются только теэлементы управления, которые фактически можно использовать в данный момент.Примером этого является задание параметров вентиляции в двух различных режимахвентиляции. И если для одного режима требуется девять параметров, то для второго— только четыре. Если настройки не заданы, все элементы управления гаснут, иэкран становится в чистом виде монитором вентиляции.


Второе преимущество исходит из опыта работы на других рабочих станциях. Изисследований, проведенных с участием пилотов гражданской авиации, известно, чтов состоянии стресса перцептивная способность снижается. Именно поэтому кабиныпилотов в современных самолетах имеют меньше приборов и элементов управления,чем раньше. Если применить эти результаты к рабочему месту с аппаратом ИВЛ, тоновая концепция управления также дает преимущества в плане безопасности.

Экранные элементы управления на Evita 4. Дальнейшие пояснения см. в тексте

|101

Стандартизированное управление: перспективнаяконцепция?

Помимо упрощения управления аппаратом ИВЛ, существует необходимость в целомупростить оборудование для неотложной медицинской помощи. Упрощениеконцепции управления в Dräger началось в начале 1990-х годов с внедрениемцентральной круговой шкалы, связанной с интерфейсом, снабженным пошаговымменю.

Эта стандартная концепция управления постепенно внедрялась во всех областяхтерапии. В анестезиологии она была введена в составе наркозного аппарата Cicero, ав интенсивную терапию пришла с аппаратом Evita 4 в 1995 году. Ее дебют в техникедля неонатальной терморегуляции связан с инкубатором Caleo, и, наконец, в 2003году она появилась в экстренной медицине с запуском Oxylog® 3000. Со временемпринципы управления все больше становились похожи один на другой, и, выведя нарынок в 2003 году наркозный аппарат Zeus и EvitaXL, компания Dräger смоглапредложить в большой степени гармонизированную концепцию управления,содержащую ряд схожих элементов управления в области оперативного лечения иинтенсивной терапии.

Несмотря на существенную гармонизацию концепций, каждое устройство всё-такиимело автономное управление, что приводило к двум проблемам. Во-первых,проблема дублирования, описанная в диагностике, также применима к блокамуправления в области лечения острых состояний. Если в интенсивной терапииимеется три аспекта: вентиляция, инфузионная терапия и мониторинг, — то триустройства для управления ими необязательны, наличие двух, возможно, было быпроще и эффективнее. Прогрессом стало бы управление всеми аспектами припомощи лишь одного или двух блоков управления с одинаковой архитектурой иодинаковым аппаратным обеспечением.


7993167/69 118

Больничнаяинформационнаясистема

Диагностические изображения

Управлениеинформацией

Умныеприложения

Переносныемониторы

Вентиляция

Анестезия

Экстреннаявентиляция

Операционная 1 Операционная 2

Блок интенсивной терапии

Соответственно, следующим шагом в лечении острых состояний стало бы внедрениесистем, в которых ограничений, присущих классическим устройствам, становитсявсе меньше, а управление все более стандартизируется. Центральные рабочиестанции, такие как C300, C500 и C700, используемые в настоящее время в качествеуниверсальных блоков управления аппаратом ИВЛ и монитором пациента,выполняли бы новую функцию. Они были бы центральным блоком управлениярабочей станции для лечения острых состояний, с помощью которого можно былобы регулировать как вентиляцию, так и мониторинг пациента.

Стандартизированное управление посредством центральной рабочей станцииво всех областях лечения острых состояний

|103

От аппарата ИВЛ к модулю ИВЛ

За первые сто лет своей истории аппаратная вентиляция развилась от краткосрочнойэкстренной меры до сложной области в рамках лечения острых состояний благодарятехнологическому и медицинскому прогрессу. Концепции терапии, диагностики иуправления современного аппарата ИВЛ являются высокофункциональными,оптимизированными для конкретных областей применения и инновационными. Вобозримом будущем также возникнет много нового, что принесет клиническуюпользу в рамках традиционной аппаратной вентиляции.

Традиционный аппарат ИВЛ, естественно, в первую очередь решает респираторныепроблемы, но они являются частью интенсивной терапии. Первое приближение кнахождению холистического решения для блоков интенсивной терапии началось всередине 1980-х годов с разработки интегрированной системы, состоящей изинфузионных и инъекционных насосов, вентилятора легких, модулей мониторинга ицентрального компьютера. Эта система была представлена в 1988 году подназванием Carena и вызвала большой интерес медицинских изданий [18]. В то жевремя в области анестезии была представлена интегрированная рабочая станцияCicero.

При разработке Carena стояла задача объединить отдельные устройства блокаинтенсивной терапии в компактный блок, организовать дисплеи в соответствии смедицинскими потребностями, использовать центральный дисплей для управленияими и сократить количество дисплеев до абсолютного минимума.

Carena уже была оснащенакомпонентами локальной сети — LocalArea Network (LAN) — и функциейобработки данных в центральномкомпьютере — Data Manager.Считываемые значениякомпилировались в логические группы ипредставляли отклонение отнормального диапазона, которое можнобыло идентифицировать одним

взглядом. Кроме того, Carena была снабжена системой централизованногоуправления сигнализацией.

104 |

Carena. Отображение данных


Carena в отличие от концепции анестезиологической рабочей станции Cicero неимела коммерческого успеха. Одна из возможных причин — вовлечение в разработкуконкретных компонентов, таких как вентиляция и мониторинг, различныхпроизводителей. В случае с Cicero дозирование анестетика, вентиляция имониторинг разрабатывались внутри Dräger. Это означало, что компания обладалакомпетенцией, необходимой для разработки не только всей системы, но и ееподкомпонентов, что является критически важной предпосылкой успеха такихсистем.

Carena. Концепция интегрированного рабочего местав медицине острых состояний

|105

От модуля к системе неотложной помощи

И Carena, и Cicero — рабочие станции закрытого типа. Однако отдельные рабочиестанции не были изолированными. Они, скорее, являлись частями целого, а именно— системы неотложной помощи. Внутри подчиненных областей лечения острыхсостояний выполняются одни и те же или похожие процессы — мониторинг ивентиляция, и часто их выполняют одни и те же люди.

Неотложную помощь сопровождает цепочка процессов, которую легкопродемонстрировать, проследовав по пути пациента через все этапы лечения. Еслипривести простой пример, все начинается с экстренной медицинской помощи игоспитализации пациента. Постановка диагноза может начаться в хирургическомотделении с последующей цепочкой процессов через операционный зал ипослеоперационную палату. Далее следует интенсивная терапия в реанимационнойпалате, что предшествует переводу пациента в блок общей терапии длядальнейшего лечения.

Если цепочка процессов проходит через различные отделения с жесткойдифференциацией, то указанные проблемы, на решение которых были направленыCarena и Cicero, остаются в пределах рабочих станций, не выходя за их границы.Проблемы такие: недостаток стандартизации и упущения или неуправляемаяинформация. Кроме того, при перемещении к разным пунктам возможныкритические ситуации или простои. На различных пунктах по-разному могут бытьорганизованы рабочие станции, а если они расположены далеко друг от друга, этодобавляет специфичную проблему транспортировки пациента.

Возникает вопрос, который мы уже задавали о будущем традиционных аппаратовИВЛ: возможно ли оптимизировать концепции традиционного аппарата и рабочейстанции в рамках неотложной помощи в целом, со стандартизированнымуправлением и стандартизированным представлением информации, — в целях ихэргономичной организации и сведения к минимуму опасностей, связанных странспортировкой пациента?И все тот же ответ:«Да, но потребуется большая работа».


Отделение неотложной помощи: операционный зал

Усилия, необходимы для их гармонизации, относятся не только к разработке новогооборудования, это также и ежедневная работа. И они конвертируются в затраты:затраты на вложения и перерывы в работе персонала.

Отделение неотложной помощи: палата интенсивной терапии и реанимации

|107

Неотложная помощь как единый комплекс мероприятий

Первой системой, не предназначенной для конкретных блоков или отдельныхрабочих станций в рамках неотложной помощи, но продвинувшейся на шаг вперед,охватывая всю область медицины острых состояний, стала Infinity® Acute CareSystem™ (ACS), представленная в 2006 году. Основными характеристиками,предусмотренными в этой новой системе, являются интеграция, стандартизация,мобильность и целенаправленное информирование. В будущем эти характеристикимогли бы развиться следующим образом:

Интеграция обеспечивается центральной рабочей станцией мониторинга по всемрабочим станциям неотложной помощи. Этот центральный блок управления сочетаетв себе функции отображения и управления мониторами пациентов, блоками терапиии больничной информационной системой. В будущем жизненно важные параметры ипрогресс лечения станет реально отслеживать, а результаты отслеживания —анализировать. Стандартизация лечения острых состояний может быть достигнутана разных уровнях: центральная рабочая станция стандартизирует работу отдельныхблоков, и данные станут единообразными. В рамках всей системы будутиспользоваться стандартизированные компоненты и принадлежности.

Мобильность будет гарантироваться посредством непрерывного сбора данных с ихпостоянной передачей в центральный блок наблюдения. Мобильные аппараты ИВЛ,такие как Evita V500 и Evita V300 с блоком подачи газа GS 500 и модулем питанияPS 500, совместно с транспортным блоком подачи кислорода будут обеспечиватьнепрерывную поддержку пациентов и в то же время сводить к минимуму риски,связанные с транспортировкой. Настройки параметров будут храниться намикропроцессорах в интубационных трубках с использованием технологии RFID ибудут передаваться автоматически при переключении оборудования. Данные будутотображаться в требуемых формах и изображениях, именуемых интеллектуальнымпредставлением данных. Это поможет идентифицировать состояние пациента быстрои интуитивно — данные станут целенаправленными.

Помимо этих новых характеристик, система неотложной помощи может отличатьсяот всех предыдущих подходов. Она не предполагается жесткой, а должнаадаптироваться к специфическим потребностям благодаря использованиюмодульных компонентов. И она должна быть способна расти вместе с этими новымитребованиями — быть масштабируемой.


7993167/69118

Дисплей состояния сердечно-сосудистой системы

Дисплей анестетика


ED

Дисплей диагностических изображений

Центральная рабочая станция Infinity®

Монитор, носимый пациентом

Блок интенсивной терапии новорожденных



Транспортировкапациента


Блок интенсивной терапии 1

Блок интенсивной терапии 2

Операционная

Операционная

Операционная 1



Родильныйзал

Отделение неотложной помощи

Больничная информационная система

Диагностическиеизображения

Управлениеинформацией

Умныеприложения

Переносныемониторы

ИВЛ

Анестезия

Экстреннаявентиляция

Подобная перспектива неотложной медицинской помощи через сто лет послепервого «Пульмотора» поднимает вопрос о том, каким будет второе столетие ИВЛ.Возможно, начнется новая эра. Концепция традиционной вентиляции при помощитрадиционного аппарата ИВЛ могла бы получить альтернативу, а именно интеграциюИВЛ в систему, что может привести к фундаментальным изменениям во всейобласти лечения острых состояний.

Второе столетие механической вентиляции определенно принесет дальнейшиепродвижения в техниках лечения и мониторинга и создаст новую надстройку надоснованием, заложенным в первые сто лет. Правда, кое в чем история повторяется —новый «час икс», как было с оригинальным «Пульмотором». История неотложнойпомощи в новом стиле, где стандартизация, гармонизация и интеграция мониторингаи терапии имеют наивысший приоритет, только началась.

Непрерывный уход за пациентом сквозь все границы медицинских отделений.Стандартизированный процесс без остановок

|109

110 |

Литература

1 Bahns E. (1995) BIPAP – Two Steps forward in Ventilation. Dräger, Lübeck.

2 Baum M., Benzer H. (1993) Einsatz von Atemhilfen. In: Benzer H., Burchardi H., Larsen R., Suter P.M. (Hrsg.), Lehrbuch der Anaesthesiologie und Intensivmedizin. 405 – 437.

3 Baum M., Benzer H., Putensen Ch., Koller W., Putz G.(1989) Biphasic Positive Airway Pressure (BIPAP) – eine neue Form der augmentierendenBeatmung. Anaesthesist 38: 452 – 458.

4 Burchardi H. (1993), Pathophysiologie der respiratorischen Störungen. In: Benzer H., Burchardi H., Larsen R., Suter P.M. (Hrsg.), Lehrbuch der Anaesthesiologie und Intensivmedizin. 335 – 349.

5 Colice G.L. (1994) Historical perspective on the development of mechanicalventilation. In: Tobin M.J. (Hrsg.), Principles and practice of mechanicalventilation. 1 – 35.

6 Dönhardt A. (1984) Beatmung mit der Eisernen Lunge. In: Lawin P., Peter K., Scherer R. (Hrsg.), Maschinelle Beatmung gestern – heute – morgen. 20 – 27.

7 Dräger H. (1917) Das Werden des Pulmotors, Drägerhefte Nr. 57/58. 495 – 496.

8 Dräger H. Lebenserinnerungen von Heinrich Dräger , Alfred Jansen, Hamburg(Erstdruck 1914).

9 Freytag K. (1970) Dräger Beatmungsgeräte. Drägerhefte Nr. 281 13 – 26.

10 Fürniß H. (1984) Vom Dräger Poliomaten zum Spiromaten. In: Lawin P., Peter K., Scherer R. (Hrsg.), Maschinelle Beatmung gestern – heute – morgen. 28 – 43.

11 Fürniß H. Hollmann F. (1955) Der Pulmotor in neuer Form, Drägerhefte Nr. 227.4867 – 4872.

12 Haase-Lampe W. (1923) Die Pulmotor-Frage im ReichsgesundheitswesenDrägerhefte Nr. 91.919 – 921.

13 Haase-Lampe W. (1924) Der Pulmotorstreit, Drägerhefte Nr. 99.1019 – 1022.

14 Haase-Lampe W. (1929) Pulmotor-Streit. Pulmotor-Nachrichten Nr. 1, Beilage derDrägerhefte.

15 Haase-Lampe W. (1930) Merkenswerte Wiederbelebungserfolge. Pulmotor-Nachrichten Nr. 4, Beilage der Drägerhefte.

16 Haase-Lampe W., Thiel K. (1946) Pulmotor – Sauerstoff-Wiederbelebungsmaschine für künstliche Beatmung, Antäus, Lübeck.

17 Hörmann Ch., Baum M., Putensen Ch., Mutz N. J., Benzer H. (1994) BiphasicPositive Airway Pressure (BIPAP) – a new mode of ventilatory support. EuropeanJournal of Anaesthesiology 11: 37 – 42.

18 Lawin, P. Opderbecke H.W. (1994) Organisation der Intensivmedizin. In: Lawin, P. (Hrsg.) Praxis der Intensivbehandlung S. 15 – 63.

19 Lellouche F, Mancebo J, Jolliet P, Roeseler J, Schortgen F, Dojat M, Cabello B,Bouadma L, Rodriguez P, Maggiore S, Reynaert M, Mersmann S and Brochard L.(2006) Am J Respir Crit Care Med 174: 894–900.

20 Putensen C, Mutz NJ, Putensen-Himmer G, Zinserling J (1999) Spontaneous breathing during ventilatory support improves ventilation-perfusion distributions in patients with acute respiratory distress syndrome. Am JRespir Crit Care Med, 159: 1241–1248.

21 Rozé J.C. Krüger T. (1997) Pressure Support Ventilation – eine neue getriggerteBeatmungsform für Neonaten. Dräger, Lübeck.

22 Schröder H. (1913) Die Pulmotor-Organisation. Drägerhefte Nr. 15.140.

23 Schröder H. (1914) Dräger-Baby-Pulmotor. Drägerhefte Nr. 19.172.

24 Younes M. (1994) Proportional assist ventilation (PAV). In: Tobin M.J. (Hrsg.), Principles and practice of mechanical ventilation. 349 –369.

|111

91 0

5 13

0 | 1

7.12

-1 |

HQ

| PP

| П

одле

жит

пере

рабо

тке

|© 2

017

Drä

gerw

erk

AG

& C

o. K

GaA

ШТАБ-КВАРТИРА

Drägerwerk AG & Co. KGaAMoislinger Allee 53–5523558 Lübeck, Германия

www.draeger.com

РОССИЯ

ООО «Дрегер» Преображенская площадь, д.8.Бизнес Центр ПРЕО8, блок «Б», 12 этажМосква, Россия, 107061Тел +7 495 775 15-20Факс +7 495 775 [email protected]

СЕРВИСНЫЙ ЦЕНТР

Электрозаводская ул., д.33, стр.4Москва, Россия, 107076Тел +7 495 775 15-20 Факс +7 495 [email protected]

Производитель:Drägerwerk AG & Co. KGaAMoislinger Allee 53–5523558 Lübeck, Германия

Не все продукты, функциональные возможности или услуги предназначены для продажи во всех странах. Упомянутые товарные знаки зарегистрированы только в определенных странах, причем не обязательно в той стране, где выпускается данный материал.Для получения информации о текущем состоянии перейдите на веб-сайт www.draeger.com/trademarks.

Найдите вашегорегионального торговогопредставителя на:www.draeger.com/contact

Documents

Все началось с «Пульмотора» Lmnjldz …...связана с жизнью семьи Дрегер. История искусственной вентиляции