Искусственная вентиляция легких обычно осуществляется смесью кислорода и воздуха. Увлажнение кислородно-воздушной смеси — необходимое условие для проведения ИВЛ. Отсутствие увлажнения негативно сказывается на состоянии респираторной системы и всего организма пациента.

В чем заключается отрицательное действие сухой газовой смеси

Цель ИВЛ — полное или частичное протезирование дыхательной функции пациента. Однако сама по себе искусственная вентиляция обладает негативными чертами. Достаточно упомянуть тот факт, что само по себе насильственное нагнетание дыхательной смеси в бронхолегочную систему — акт антифизиологический, ненормальный. Эта «ненормальность» может обернуться несостоятельностью газообмена, изменениями водно-электролитного баланса и кислотно-щелочного равновесия. Зачастую отрицательные последствия ИВЛ возникают и усиливаются при вдыхании сухой газовой смеси.

В норме при спонтанном дыхании воздух проникает через носовые ходы, придаточные пазухи, глотку и гортань в трахею и бронхи. При контакте со слизистыми оболочками верхних дыхательных путей он увлажняется и согревается. Причем влажность и температура при продвижении по респираторному тракту последовательно растет.

Так, средняя температура и относительная влажность комнатного вдыхаемого воздуха составляет 22⁰С и 35%. В носоглотке эти значения уже составляют 32⁰С и 90%, в трахее — 36⁰С и 100%. В бронхах воздух согревается до 37⁰С при максимальной относительной влажности 100%. Только при таких значениях обеспечивается мукоцилиарный клиренс — защитный механизм слизистой оболочки органов дыхания. Суть этого защитного механизма заключается в секреции слизи бронхиальными железами и ее удалении реснитчатым эпителием. Вместе со слизью из бронхиального дерева удаляются патогенные бактерии и вирусы.

При ИВЛ с интубацией трахеи верхние дыхательные пути выключаются из респираторной функции, а кислородно-воздушная смесь поступает прямиком в трахеобронхиальное дерево и далее в альвеолы. Если вдыхать сухой неувлажненный воздух, слизистые оболочки респираторного тракта высушиваются. Из-за этого повышается густота слизи, затрудняется работа реснитчатого аппарата. В результате активизируется патогенная микрофлора, развиваются бронхопневмонии. Скопившаяся густая слизь закупоривает просвет бронхиол. Это приводит к формированию микроателектазов в легочной паренхиме и, как следствие, к шунтированию крови и ухудшению газообмена.

Также следует учитывать и перспирационные потери, когда часть воды пациент теряет с выдыхаемым воздухом. При вдыхании сухого газа перспирационные потери увеличиваются. Особенно они ощутимы у пациентов с гипертермией. При повышении температуры тела на 1⁰С перспирационные потери увеличиваются на 20%. Это чревато дальнейшими нарушениями водно-электролитного баланса и кислотно-щелочного равновесия.

Опасен не только сухой, но и холодный воздух. Чем ниже температура газа, тем меньше максимальное количество водяного пара, которое в нем может содержаться. Данную величину обозначают как абсолютную влажность. Ее выражают в мг/л (миллиграммах водяного пара в 1 л газа).

Наглядный пример: в легких при температуре 37⁰С и относительной влажности 100% абсолютная влажность составляет 44 мг/л. В то же время кислород для ИВЛ при централизованной подаче поступает в дыхательный контур с температурой 15⁰С и относительной влажностью всего 2%. При таких значениях абсолютная влажность не превышает 0,5 мг/л. Разница с оптимальным уровнем 44 мг/л очевидна. Всё это веские аргументы в пользу того, что газовая смесь для ИВЛ должна быть не только увлажненной, но и согретой.

Как проводят увлажнение дыхательной смеси

Увлажнение дыхательной смеси, поступающей к пациенту, может осуществляться пассивно или активно. Пассивное увлажнение обеспечивается с помощью тепловлагообменников или, чаще всего, тепловлагообменных фильтров. Применение фильтра позволяет очищать выдыхаемый воздух от патогенной микрофлоры, а заодно задерживает тепло и влагу и предотвращает их потерю во время выдоха.

Такие устройства устанавливают в дыхательный контур аппарата ИВЛ вблизи пациента, на шланге выдоха или у Y-образного коннектора, соединяющего эндотрахеальную (или трахеостомическую) трубку со шлангами вдоха или выдоха.

Механизм увлажнения и согревания начинается не сразу, а через несколько дыхательных циклов, после того как гидрофильный элемент тепловлагообменника (фильтра) абсорбирует достаточное количество влаги, выдыхаемой пациентом. При выдохе содержащаяся влага не удаляется вместе с выдыхаемым воздухом, а в значительной части абсорбируется. А при вдохе,за счет конвекции, абсорбировавшаяся влага возвращается в дыхательные пути.

Применение тепловлагообменников и тепловлагообменных фильтров позволяет кратно снизить перспирационные потери пациентом: возврат влаги, таким образом, составляет, в зависимости от параметров вентиляции легких, 25-36 мг/л.

Однако эффективность такого способа низкая для обеспечения достаточного увлажнения и согревания дыхательной смеси, поэтому такой способ чаще всего применяют у пациентов, у которых предполагается проведение ИВЛ до 24-48 часов.

Активное увлажнение вдыхаемой кислородно-воздушной смеси жизненно необходимо при ИВЛ длительностью 36-48 часов и более. «Активное» увлажнение означает, что влага в дыхательные пути пациента доставляется извне. Его можно осуществлять несколькими способами.

1. Испарение. На сегодняшний день это самый распространённый способ активного увлажнения дыхательных газов во время ИВЛ. Простейший способ испарения — проточный, когда струя подаваемого газа контактирует с поверхностью воды. Однако проточное испарение без подогрева вдыхаемого газа не применяется из-за малой эффективности.
   В настоящее время для увлажнения дыхательных газов во время ИВЛ используют медицинские приборы — увлажнители дыхательный смесей, которые, как правило, работают «в паре» с аппаратом искусственной вентиляции легких.
   Эти устройства используют электрическую энергию для нагревания воды. Сверху на увлажнитель устанавливается специальная камера, в которую наливается стерильная вода. К этой камере (камере увлажнения) присоединяется шланг вдоха.
   В камере увлажнителя вода под воздействием нагревательного элемента увлажнителя испаряется и поступает в дыхательный контур и далее в дыхательные пути пациента.
   При прохождении к пациенту по шлангам дыхательного контура кислородно-воздушная смесь теряет влагу и тепло. Эта проблема решается двумя путями. Первый: нагревание воды в камере чуть выше допустимого уровня — до 40⁰С вместо оптимальных 37⁰С. Второй: использование шлангов с элементами подогрева по всей длине. Эффективность таких современных систем увлажнения приближается к 100%, т.е. они обеспечивают влажность вдыхаемого газа до 44 мг/л.
2. Инстилляция. Данный способ предусматривает непосредственное введение воды в трахею через эндотрахеальную трубку. Способ простой, но неэффективный: попавшая в трахеобронхиальное дерево в большом количестве вода распределяется неравномерно и активирует кашлевой рефлекс. Поэтому его практически не используют.
3. Распыление. Распыленная вода превращается в пар. Соответствующие устройства располагают на шланге вдоха. Сам процесс распыления в них осуществляется под действием электрических токов, ультразвука или струи воздуха. В ходе распыления образуются частицы воды разных размеров (от 0,5-1 мкм), что соответствует размерам частиц водяного пара (до 5 мкм и более). Именно пар обеспечивает эффективное увлажнение слизистых оболочек бронхов и трахеи, в то время как крупные частицы для этого бесполезны. К тому же многие устройства для распыления громоздки. А ведь при разработке современных аппаратов ИВЛ ориентируются на их компактность.

Иногда испарительные увлажнители используют совместно с тепловлагообменными фильтрами — попросту говоря, сочетают активное и пассивное увлажнение для повышения эффективности. Однако под действием влаги испарителя фильтр быстро намокает и выходит из строя. Из-за намокания создается препятствие вдоху-выдоху при ИВЛ, возможно распространение патогенной микрофлоры с фильтра в респираторный тракт. Поэтому одновременное применение активного и пассивного увлажнения в дыхательном контуре недопустимо.

Автор статьи: Доценко Андрей Анатольевич (врач медицины неотложных состояний, автор статей по общей медицине)

Подобрать дыхательный контур для ИВЛ