Графический мониторинг респираторной поддержки

Глава 1

ДЫХАТЕЛЬНЫЕ КОНТУРЫ ДЛЯ СПОНТАННОЙ ВЕНТИЛЯЦИИ И РАБОТА ДЫХАНИЯ

Спонтанное дыхание с созданием непрерывного положительного давления в дыхательных путях (CPAP) либо положительного давления конца выдоха (РЕЕР) являются неотъемлемой частью современной респираторной поддержки. Эти методы достаточно широко используются при острой дыхательной недостаточности, которая характеризуется снижением функциональной остаточной емкости легких (FRC), легочно-торакального комплайнса (Clt), увеличенной работой дыхания и тахипноэ.

Следовательно, основными задачами спонтанной вентиляции с положительным давлением являются увеличение FRC, Clt и уменьшение работы дыхания.

В то же время функциональные характеристики различных систем и/или респираторов, используемых для этих целей, достаточно вариабельны. Поэтому простое подключение пациентов к этим системам может способствовать увеличению работы дыхания, а не ее снижению.

На основе графического анализа вентиляции можно видеть возможности и недостатки различных систем PEEP/CPAP, которые используются в повседневной клинической практике с оценкой работы дыхания.

Работа дыхания

В соответствии с физиологией дыхания, поток вдыхаемого газа образовывается при создании разницы давлений между верхними дыхательными путями и альвеолами.

Во время спонтанного вдоха сокращение диафрагмы понижает интраплевральное давление, создавая разницу давлений между верхними и нижними дыхательными путями. В процессе же искусственной вентиляции легких вдох наступает, когда в верхних дыхательных путях создается положительное давление, которое и образует разницу давлений.

В любом случае транспульмональное давление (давление в верхних дыхательных путях минус интраплевральное давление) увеличивается, что приводит к растяжению легких. В целом увеличение транспульмонального давления будет определяться изменением объема легких, Vt и легочно-торакального комплайнса. Если у пациента с острой дыхательной недостаточностью есть эффективное спонтанное дыхание, то работа дыхания должна быть максимально адекватной.

Следует также признать, что количественная оценка работы дыхания требует использования методов, не являющихся легко доступными.

Любое изменение соотношения Vt/Paw легких может изменить работу дыхания. Нормальная кривая Vt/Paw приведена на рис. 1.1. Как результат малого изменения давлений нормальное спонтанное дыхание от FRC имеет место вдоль кривой Vt/Paw, как показано стрелками (Douglas M. E., Downs J. B., 1984). Работа дыхания в процессе вдоха может быть оценена по заштрихованной черным цветом площади кривой.

Рис. 1.1. Нормальная кривая Vt/Paw системы легкие – грудная клетка (L – T). Vt (дыхательный объем) изображен как доля общей емкости легких и как функция растягивающего давления. Растягивающее давление (R) соответствует внешнему давлению. Во время вдоха растягивающее давление увеличивается и Vt тоже возрастает от нормальной FRC. Как результат малого изменения давления наступает нормальное спонтанное дыхание от FRC вдоль кривой Vt/Paw, как указано стрелкой (стрелка правее R, которая направлена к знаку +). Работа дыхания на вдохе может быть оценена по заштрихованной черным цветом области под кривой L – T

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях)

Кривые Vt/Paw для нормальных легких (L), грудной клетки (T) и системы легкие – грудная клетка (L – T) изображены на рис. 1.2. Когда растягивающее давление (R) системы легкие – грудная клетка равно нулю, т. е. внешнему давлению окружающей среды, объем легких равен FRC. При FRC растягивающее давление в легких равно (по величине), но противоположно (по знаку относительно FRC) давлению для грудной клетки. Любое изменение соотношения Vt/Paw для легких и/или грудной клетки будет изменять кривую L – T и соответственно FRC (Douglas M. E., Downs J. B., 1984).

Рис. 1.2. Нормальная кривая Vt/Paw для грудной клетки (T), легких (L) и системы легкие – грудная клетка (L – T). Vt изображен, как доля общей емкости легких и как функция растягивающего давления. Растягивающее давление (грудную клетку и легкие) появляется, когда давление в дыхательных путях равно внешнему давлению. Когда растягивающее давление (R) для L – T = 0, растягивающее давление равно по величине, но противоположно по знаку давления в грудной клетке. Эти равные противоположные силы определяют и поддерживают FRC

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях)

Рис. 1.3. Нормальная кривая Vt/Paw для грудной клетки (T), легких (L) и системы легкие – грудная клетка (L – T) (непрерывные линии). Аномальные кривые Vt/Paw для L, T и L – T (пунктирные линии). Растягивающее давление (R) появляется, когда давление в дыхательных путях равно внешнему давлению. Аномально сдвинутые вправо кривые Vt/Paw характерны для синдрома острого повреждения легких и приводят к образованию новых кривых Vt/Paw для L – T и снижению FRC

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях);

Reduced FRC – сниженная функциональная остаточная емкость легких

Изменение кривой Vt/Paw для легких, которое имеет место у больных с синдромом острого повреждения легких, показано на рис. 1.3. Поскольку соотношение Vt/Paw для легких и грудной клетки при острой дыхательной недостаточности может быть изменено бесконечным числом способов, результатом будет «семейство» L – T кривых с правым сдвигом. Каждая из них будет иметь сниженный уровень FRC (рис. 1.4) (Douglas M. E., Downs J. B., 1984).

Сдвиг кривой Vt/Paw не только снижает FRC, но и может увеличивать работу дыхания. Когда функциональная остаточная емкость легких уменьшена, то для доставки того же Vt требуемое изменение давления, как правило, увеличивается (рис. 1.5) (Douglas M. E., Downs J. B., 1984). Когда требуемое изменение давления возрастает, то область внутри кривой, представляющая работу дыхания, тоже увеличивается. Если это имеет место, то у больного будет уменьшаться Vt и увеличиваться частота дыхания, чтобы минимизировать работу дыхания в первую очередь в течение фазы вдоха.

Рис. 1.4. Vt представлен как доля от общей емкости легких и как функция растягивающего давления. Растягивающее давление (R) имеет место, когда давление в дыхательных путях равно внешнему давлению. Кривая А представляет нормальное соотношение Vt/Paw для L – T. КривыеВиСсдвинуты вправо. Каждая кривая приводит к снижению FRC. Поскольку соотношение Vt/Paw легких и грудной клетки может быть изменено при синдроме острого повреждения легких бесконечным числом способов, результатом может быть «семейство» кривых L – T с правым сдвигом. У каждой может быть новая, немного измененная FRC

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях);

Reduced FRC – сниженная функциональная остаточная емкость легких

В этих условиях больных довольно часто переводят на искусственную вентиляцию легких. Однако увеличение с помощью CPAP/PEEP терапии FRC и легочно-торакального комплайнса является альтернативой ИВЛ по обеспечению снижения работы дыхания.

Восстановление функциональной остаточной емкости легких может быть осуществлено с помощью спонтанного дыхания с положительным давлением (CPAP/PEEP) и увеличения растягивающего давления (рис. 1.6) (Douglas M. E., Downs J. B., 1984). Стрелка показывает, что FRC нормализуется после начала дыхания с положительным давлением.

Рис. 1.5. Кривая Vt/Paw. Vt представлен как доля от общей емкости легких и как функция растягивающего давления (R). Растягивающее давление появляется, когда давление в дыхательных путях равно внешнему давлению. Кривая А представляет нормальнее соотношение Vt/Paw,аВ – кривую, сдвинутую вправо

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях);

Reduced FRC – сниженная функциональная остаточная емкость легких

В целом, поскольку тяжесть повреждения легких, а следовательно, и степень острой дыхательной недостаточности у каждого пациента различна, спонтанное дыхание с положительным давлением должно быть индивидуализировано, оттитровано для каждого больного, а также постоянно оцениваться в динамике.

Если применять положительное давление с учетом вышеуказанного графического анализа, то FRC будет увеличиваться и находиться в противоположной области кривой Vt/Paw, где необходимое изменение транспульмонального давления снижено. То есть легочно-торакальный комплайнс будет возрастать, а работа дыхания снижаться.

Рис. 1.6. Кривые Vt/Paw для системы легкие – грудная клетка (L – T). Эти кривые эквивалентны кривым, представленным на предыдущем рисунке (см. рис. 1.5). Когда растягивающее давление (R) увеличивается после начала дыхания с положительным давлением (PPB), FRC может нормализоваться, а работа дыхания, обеспечивающая спонтанное дыхание, может быть снижена почти до нормальной величины

Normal FRC – нормальная функциональная остаточная емкость легких;

Volume (percent) – общая емкость (объем) легких в процентах (долях);

Reduced FRC – сниженная функциональная остаточная емкость легких

Контуры и системы для спонтанной вентиляции с положительным давлением

В процессе спонтанного дыхания давление в дыхательных путях почти постоянно. Когда пациенту устанавливаются искусственные дыхательные пути, сопротивление потоку газа и работа дыхания увеличиваются (рис. 1.7). Если величина потока газа, поступающего из дыхательного контура (даже временно) меньше, чем скорость инспираторного потока пациента, то давление в дыхательных путях будет уменьшаться, а работа дыхания – увеличиваться (Smith R. А., Downs J. B., 1992).

Рис. 1.7. Кривые давлений во времени (P/t) и петля объем/давление (Vt/Paw) в процессе спонтанной вентиляции без положительного давления:

а – отображены давление в дыхательных путях (__, Paw) и интраплевральное давление (–, Ppl) во время спонтанной вентиляции без положительного давления. Обозначения:А, А? – давление в конце выдоха, В – давление в конце вдоха; E – экспираторная часть кривой; I – инспираторная часть кривой; б – изображены давление, создаваемое дыхательной мускулатурой, дыхательный объем и петля Vt/Paw при спонтанном дыхании без положительного давления. Обозначения:А – легочно-торакальный объем в конце выдоха; С – легочно-торакальный объем в конце вдоха; В – конец вдоха; I – инспираторная часть петли Vt/Paw; E – экспираторная часть петли Vt/Paw. Работа дыхания на вдохе представлена площадью фигуры AIBC. Plt – математическая кривая динамики изменения давления в системе «легкие – грудная клетка»

С помощью дыхательного контура, изображенного на рис. 1.8, положительное давление можно применять исключительно во время выдоха (РЕЕР). Поскольку пациент выдыхает через клапан положительного давления, давление в дыхательном контуре выше атмосферного. Но вдох может наступить только тогда, когда давление в дыхательных путях чуть ниже атмосферного.

Таким образом, в процессе всего дыхательного цикла возникают достаточно большие изменения давления (рис. 1.9) (Douglas M. E., Downs J. B., 1984). Как показано на рис. 1.9, область, ограниченная контуром ABICDE, значительно больше, чем область AIBE на рис. 1.7. В любом случае площади этих областей представляют собой работу дыхания, и работа дыхания явно имеет наибольшую величину, когда давление в дыхательных путях значительно варьирует. Такое непрерывное положительное давление в дыхательных путях (СРАР) может применяться с помощью различных систем, но нужно помнить, что некоторые из них наиболее эффективны по сравнению с другими.

Рис. 1.8. Схематическое представление дыхательного контура, в котором положительное давление поддерживается исключительно во время выдоха

Рис. 1.9. Кривые давлений во времени (P/t) и петля объем/давление (Vt/Paw) в процессе вентиляции с положительным давлением в дыхательных путях:

а – изображены давление в дыхательных путях (__, Paw) и интраплевральное давление (–, Ppl) во время дыхания с положительным давлением исключительно на выдохе. Обозначения:А,А? – давление в конце выдоха; В – давление перед открытием инспираторного клапана; С – давление в конце вдоха; D – давление перед открытием клапана РЕЕР;