Испарители с термостабилизированным подогревом

Принципиальное отличие этих увлажнителей состоит в том, что они обеспечивают возможность задавать и ста­бильно поддерживать определенную температуру и влаж­ность, близкую к 100% вдыхаемой пациентом газовой сме­си. Это обеспечивается с помощью устройств, которые ме­няют в нужном направлении либо интенсивность нагрева воды и газопаровой смеси, либо объем примешиваемого к газовой смеси пара постоянно кипящей воды. Такие уст­ройства могут управляться автоматически или вручную по показаниям термометра.

Увлажнитель дыхательных смесей паро­вой (УДС-1П). Обеспечивает увлажнение и регулируе­мый нагрев дыхательной смеси путем дозированной пода­чи в нее пара кипящей воды. Такой метод увлажнения отличается наибольшей простотой и экономичностью.

Увлажнитель (рис. 35) состоит из двух сообщающихся сосудов: основного и нагреваемого, расположенных на об­щем основании. Нагреваемый сосуд (1) (металлическая трубка) вставлен в трубчатый нагревательный элемент (3). Основной сосуд (2) (банка) выполнен из прозрач­ного материала и служит резервуаром для воды. При включении увлажнителя в сеть (220 В) вода в нагревае­мом сосуде закипает и пар через кран (4) регулировки потока поступает в проходящую дыхательную смесь, на­гревая и увлажняя ее.

Температура дыхательной смеси контролируется по тер­мометру, расположенному на конце шланга вдоха (у трой­ника пациента). Регулировка температуры дыхательной газовой смеси осуществля­ется изменением вручную с помощью крана потока па­ра, поступающего в смесь. Зависимость температуры от установки рукоятки кра­на при различных минут­ных вентиляциях приведена на рис. 36.

Электрическая мощность нагревательного элемента (100 Вт) обеспечивает об разование пара в нагреваемом сосуде в количестве, достаточном для полного насыщения влагой дыхательной смеси при минутных вентиляциях от 5 до 20 л/мин во всем ин­тервале температур (от 30 до 40.°С) на выходе из шланга вдоха (при длине шланга не более 1 м).

Рис 35. Устройство увлажнителя УДС-1П (схема). Объяснение в тексте.

Рис 36. Температура (°С) и 37,2 абсолютное влагосодер-жание (мг/л) на выходдд де из шланга вдоха в зависимости от положе­ния крана увлажнителя УДС-1П при различны величинах минутной вентиляции (температура помещения 21°С).

Конденсат, образующийся в процессе работы парового увлажнителя, частично возвращается в резервуар, частич­но стекает в сборник, расположенный в разрезе шланга вдоха.

Увлажнитель УДС-1П выполнен легко разборным для стерилизации его составных частей, контактирующих с ды­хательной смесью и водой. Стерилизация резервуара с крышкой, нагреваемого сосуда и крана может осущест­вляться автоклавированием.

Для увлажнения дыхательного газа одновременно водя­ным паром и нагретым аэрозолем воды может быть ис­пользован универсальный увлажнитель — УДС-1У, пред­ставляющий собой конструктивную комбинацию парового увлажнителя УДС-1П и блока управления аэрозольного увлажнителя УДС-1А. Опыт клинического применения увлажнителей УДС-1 подтвердил их высокую эффектив­ность [Попова Л.М., Рейдерман Е.Н, и др., 1984].

В увлажнителе «Гидротроп-200» комбината «Медицин унд лабортекник», ГДР) принцип и параметры увлажнения и обогрева дыхательной смеси аналогичны таковым в УДС-1П. Основное отличие заключается в том, что «Гидротроп-200» снабжен автоматической блокировкой нагревательного устройства при достижении тем­пературы вдыхаемой смеси 40°С; при этом аппарат по­дает оптические и звуковые сигналы опасности.

37. Увлажнитель со стабилизированным.подогревом (схема).

1 — резервуар с водой; 2 — нагревательный элемент; 3 — контур автоматического регулирования температуры.

В отличие от увлажнителей УДС-1П и «Гидротроп-200» основной частью большинства увлажнителей с термоста-билизированным подогревом является обычный испари­тель» проточного типа (рис. 37).

Дыхательная газовая смесь проходит через резервуар над водой, температура которой поддерживается авто­матически на уровне 65°С. Нагретая до этой температу­ры газопаровая дыхательная смесь, имеющая примерно 80% относительной влажности, при дальнейшем прохож­дении по шлангу вдоха охлаждается, чем обеспечивает 100% относительную влажность при 37°С [Grant et al., 1976].

Увлажнителям такого рода присущи серьезные недо­статки, чрезмерное накопление конденсационной воды в шланге вдоха, зависимость температуры, а следовательно, и абсолютной влажности вдыхаемой пациентом газовой смеси от интенсивности ее охлаждения по ходу шланга вдоха (последнее ставит под сомнение право таких увлаж­нителей называться термостабилизированными); наконец, поскольку температура дыхательной смеси на выходе из увлажнителя и температура воды в увлажнителе регулируются одтшм автоматическим контуром, существует опас­ность внезапного перегрева вдыхаемой газовой смеси.

38. Термостабилизированный увлажнитель Листона (схема).

1 — резервуар с водой; 2 — нагревательный элемент; 3 — обогреваемый шланг вдоха; 4 — теплообменник; 5 — контур автоматического регулирования темпе­ратуры.

В 1959 г. Listen разработал испаритель с термостабилизированным подогревом, с коротким шлангом вдоха, вы­полненным из теплоизолирующего материала. На выходе из резервуара испарителя был размещен теплообменник (рис. 38).

Проходящая через резервуар с водой газовая смесь на­гревалась до 60°С и приобретала относительную влаж­ность 80%. При соприкосновении с теплообменником га­зопаровая смесь охлаждалась до 37°С и относительная влажность смеси приближалась к 100%. Проходя по короткому и теплоизолированному шлангу вдоха дыха­тельная смесь сохраняла стабильную температуру и влаж­ность до поступления в дыхательные пути пациента. На­личие теплообменника обеспечивало, кроме того, возврат в резервуар и повторное использование конденсационной воды.

В 1962 г. Benveniste впервые сообщил о методе подо­грева шланга вдоха с целью исключения потери тепла ды­хательной смесью и образования конденсационной воды. Epstein (1971), а затем Spence и Melville (1972) с успе­хом использовали этот метод в своих работах.

39. «Увлажнитель Николае». Структурная (а) и функциональная (б) схемы.

1 — резервуар с водой; 2 — камера испарения; 3 — поплавковый клапан; 4 — нагревательный элемент; 5 — обогреваемый шланг вдоха; 6 — контур автоматического регулирования температуры дыхательной смеси в шланге и жидкости в камере испарения.

Наиболее совершенным представителем термостабилизированных увлажнителей такого типа является «Увлажнитель Николае» фирмы «Уотсон Виктор лимитед», Австралия (рис. 39). В относительно небольшой камере испарителя, отделенной от резервуара с водой поплавко­вым клапаном, дыхательная смесь нагревается до 41°С и насыщается водяным паром до 80% относительной влаж­ности. В подогреваемом шланге вдоха смесь охлаждается до 37°С, и тем самым ее относительная влажность увеличивается почти до 100% без образования конденсацион­ной воды. С помощью двух контуров автоматического регулирования поддерживается постоянная температура во­ды в резервуаре и дыхательной смеси в шланге вдоха. На­личие двойной системы регулирования предотвращает опасные осложнения из-за внезапного перегрева воды. На­личие поплавкового клапана между резервуаром и каме­рой испарения позволяет наполнять резервуар водой, не прерывая вентиляции легких. Grant и соавт. (1976) и Tontschcv и соавт. (1978) дают высокую оценку испа­рителю.

40. Каскадный увлажнитель Беннета (схема). Объяснение в тексте.

Каскадный увлажнитель Беннета фирмы «Беннет респнрэйщн продактс» (США) представляет со­бой испаритель барботажного типа (рис. 40). Нагрева­тельный элемент испарителя (2) имеет 9 температурных ступеней с автоматической терморегулировкой. В резерву­ар с водой (1) погружена камера испарителя (3), выпол­ненная в виде так называемой каскадной башни. Дыха­тельная смесь проходит через перфорированное основание каскадной башни и через слой горячей воды, нагреваясь и насыщаясь водяным паром. В результате высокого со­противления дыханию увлажнитель может применяться только при искусственной вентиляции легких. Несмотря на известные недостатки (значительная конденсация во­ды в шланге вдоха, наличие только одного контура авто­матической терморегуляции и связанная с этим опасность внезапного перегрева дыхательной смеси) и высокую стои­мость, «Каскадный увлажнитель Беннета» является одним из наиболее признанных и популярных увлажнителей ды­хательных смесей при ИВЛ.

Подводя итог рассмотрению моделей увлажнителей, можно сформулировать общие требования, в том числе по обеспечению безопасности, предъявляемые к описанным выше увлажнителям:

1) увлажнитель должен обеспечивать возможность точ­ной регулировки и стабильного поддержания температуры (в диапазоне от 30 до 37°С) и абсолютной влажности (в диапазоне от 30 до 40 г НаО/м³) вдыхаемой газовой смеси;

2) производительность увлажнителя не должна зависеть от изменения величин минутной вентиляции в достаточно широком диапазоне (5 — 20 л/мин);

3) части увлажнителя, контактирующие с дыхательной смесью, должны быть легко разбираемыми для очистки, мытья и последующей дезинфекции или стерилизации, а материал, из которого они выполнены, должен быть устой­чив хотя бы к одному из методов стерилизации (предпоч­тительно тепловому);

4) включение увлажнителя в дыхательный контур ап­парата ИВЛ при прочих равных условиях не должно ока­зывать существенного влияния на регламентированные ве­личины утечки газовой смеси, сопротивления потоку и внутренней растяжимости;

5) при работе увлажнителя температура его открытых металлических поверхностей не должна превышать 50°С, неметаллических — 60°С;

6) увлажнитель должен иметь конструкцию, исключаю­щую тепловую или электрическую опасность при расплес-кивании и разбрызгивании жидкостей;

7) если при данной конструкции увлажнителя предположительно допускается возникновение так называемой тепловой опасности (воспламенение, перегрев воды и вды­хаемой смеси, избыточная температура на открытой по­верхности увлажнителя), то должно существовать устрой­ство, обеспечивающее автоматическое размыкание элек­трической цепи нагревательного элемента;

8) конструкция увлажнителя не должна допускать, что­бы во время работы при наклоне увлажнителя до 20°С по отношению к его вертикальной оси жидкость из резервуа­ра могла бы проникнуть в любую другую часть дыхатель­ного контура.

РЕГУЛИРОВАНИЕ СОДЕРЖАНИЯ КИСЛОРОДА

У большинства больных, которым проводят искусствен­ную вентиляцию легких, наблюдается более или менее вы­раженная гипоксемия. В применяемых терапевтических мерах важное место занимает увеличение вдыхаемой кон­центрации кислорода (Fio₂), которая должна обеспечить поддержание Рао₂ на уровне 100 — 120 мм рт. ст. Но ка­кой именно должна быть величина Fio₂ в условиях, на­пример, выраженных нарушений альвеолярной вентиляции, можно определить при помощи схематического расчета. Допустим, что у больного достаточный дыхательный объ­ем при дыхании воздухом равен 500 мл при частоте ды­хания 20 мин. Примем величину общего мертвого прост­ранства равной 150 мл (VD/VT=30%), потребление О₂ 240 мл/мин. Теперь предположим, что общее мертвое пространство вследствие расстройств отношения вентиляция/перфузпя увеличилось до 400 мл (V_D/Vт=80%). Какой при этом должна быть Fio₂, чтобы оксигенация крови осталась нормальной?

Из 500 мл вдыхаемой смеси доля альвеолярной венти­ляции составляет: 500 мл-400 мл =100 мл, т.е. в альвео­лы попадает при каждом вдохе и выходит из них при каждом выдохе 100 мл газовой смеси (это допущение условно, так как в действительности объем выдоха всегда слегка меньше объема вдоха).

Концентрация О₂ в альвеолах равна приблизительно 15%, следовательно, при каждом выдохе альвеолы поки­дают 15 мл O₂. Кроме того, из альвеол за время дыха­тельного цикла поглощается 240 мл O₂:20=12 мл О₂. Таким образом, за время одного дыхательного цикла аль­веолы покидает 15 мл 4-12 мл ==27 мл O₂. Следовательно, чтобы сохранить нормальную оксигенацию, 100 мл газовой смеси, поступающей в альвеолы при каждом вдохе, долж­ны содержать не менее 27 мл O₂, т.е. Fio₂ должна быть не менее 27%. Этот пример показывает, что даже значи­тельное снижение альвеолярной вентиляции не приведет к гипоксии, если во вдыхаемой больным смеси газов повы­сить концентрацию кислорода всего до 30%.

Представляет интерес, что Fio₂, равную 28%, Sykes и соавт. (1974) считают практически достаточной для полу­чения терапевтического эффекта. Однако 30 — 40% О₂ во вдыхаемой смеси способны предупредить артериальную гипоксемию, пока расстройства легочного газообмена не носят характер полного функционального шунта с утратой значительного количества диффузионной поверхности. В этом случае, а также когда кислородная емкость гемо­глобина оксигенируемой крови оказывается исчерпанной, эффект можно ожидать только от растворения кислорода в плазме крови. При этом растворение тем больше, чем выше парциальное давление и, следовательно, концентра­ция кислорода во вдыхаемом воздухе. При вдыхании 100% кислорода в 100 мл плазмы крови, приходящей в соприкосновение с вентилируемыми альвеолами, может рас­твориться 2,2 мл О₂. Фактический прирост О₂ в артери­альной крови не превышает при этом 15%, однако в усло­виях тяжелой гипоксемии он может, по выражению Sykes, оказаться жизнеспасительным. Но если это так, то почему во всех случаях ИВЛ не применять вдыхаемую смесь со 100% содержанием кислорода? При ИВЛ нет оснований опасаться угнетающего действия кислорода на расстроен­ную регуляцию дыхания, которая зависит от стимулирую­щего эффекта гипоксии. У больных при ИВЛ вряд ли воз­можен общетоксический эффект гипероксигенации. Одна­ко внезапная интенсивная оксигенация может привести к депрессии кровообращения, если она начата после длительного периода гипоксемии, сопровождавшейся акти­вацией симпатической нервной системы и усиленным вы­делением катехоламинов. Об этом следует помнить и быть готовыми принять необходимые меры.

Наибольшие опасения связаны с повреждающим дейст­вием высоких концентраций кислорода на легкие, особенно при длительной гипероксигенации.

Повреждения легких в результате длительной инга­ляции 100% кислородом, которые описал Pratt (1958, 1965), представляют собой капилляростазы с тромбообразованием и интраальвеолярными кровоизлияниями, утол­щение альвеолярных мембран, интерстициальный и интраальвеолярный отек. Неизвестно, являются ли эти измене­ния результатом прямого действия кислорода на легочную ткань или общего гипероксического состояния. В пользу последнего предположения свидетельствуют исследования Evans (1944), а также Ohilsson (1947), обнаруживших за­щитное действие заболеваний легких, сопровождающихся артериальной гипоксемией, против повреждающего влия­ния кислорода.

Концентрация кислорода во вдыхаемой смеси газов, ко­торая может вызвать патологические явления, различна у разных людей и зависит от возраста, конституционных особенностей, состояния эндокринной системы, температу­ры тела, приема различных медикаментов и т.д. В прак­тических целях следует считать, что концентрация выше 60 — 70% может оказаться токсичной. Очень важное зна­чение имеет продолжительность вдыхания гипероксических смесей. По мнению Deneke, Fanburg (1982), патологиче­ские изменения в легких вполне обратимы, если вдыхание гипероксических смесей продолжалось не более 48 ч. По утверждению этих же авторов, случаи повреждения ле­гочной ткани при длительном вдыхании смесей с концент­рацией кислорода менее 60 — 70% неизвестны. У многих больных (главным образом с центральным или проводни­ковым типом расстройств дыхания) при ИВЛ 40 — 50% кислорода во вдыхаемой газовой смеси вполне достаточ­но для поддержания оптимальной оксигенации, и было бы ошибкой увеличивать эту концентрацию. Однако при тяжелой патологии легких, когда вдыхание смеси с указан­ным содержанием кислорода не обеспечивает удовлетво­рительной оксигенации, а кислородная емкость крови оста­ется недоиспользованной, все соображения относительно токсичности кислорода приходится отбросить и обеспечить больному вентиляцию гипероксическими смесями, даже 100% кислородом, так долго, как это окажется необходи­мым [Bendixen et al., 1965; Sykcs, McNicol., Campbell, 1974]. Мы полагаем, что при ИВЛ оптимальная концент­рация кислорода во вдыхаемой смеси газов та, которая необходима и достаточна для поддержания оксигенации артериальной крови. Такая тактика должна опираться на объективную информацию о напряжении кис­лорода в артериальной крови. При отсутствии соответ­ствующего оборудования минимальную информацию об использовании кислородной емкости крови и, следова­тельно, о достаточности вдыхаемой концентрации кисло­рода может дать простое оксигемографическое исследо­вание.

Рациональная тактика оксигенотерапии включает также ограничение действия факторов, усиливающих токсичность гиперокснгенации и, напротив, применение средств, обла­дающих антиоксидантным действием (препараты аскорби­новой кислоты, токоферола, некоторые ферменты и др.).

На отечественных аппаратах ИВЛ типа «РО» имеется дозиметр для плавной регулировки подачи кислорода и (что важно подчеркнуть) мешок-ресивер для его накопле­ния. Простое отнесение величины потока кислорода к ве­личине вентиляции (без учета кислорода атмосферного воздуха) не дает правильного представления о величине FiO₂. Расчет необходимо осуществлять по прилагаемой к этим аппаратам таблице. При необходимости ИВЛ 100% кислородом газоток регулируют так, чтобы при данном объеме вентиляции мешок-ресивер в конце фазы выдоха полностью не опорожнялся. У большинства аппаратов, работающих от пневматического привода (например, у ап­парата «Пневмат-1»), отсутствует возможность регулирования подачи кислорода. У таких аппаратов, когда они работают от сжатого кислорода, к нему подмешивается атмосферный воздух в результате функции инжектора. При этом по коэффициенту инжекции определяют объем добавляемого воздуха и его процентное содержание во вдыхаемой смеси. У аппарата «Пневмат-1» оно составляет примерно 60%. Необходимо обратить внимание на то, что под концентрацией кислорода в кислородно-воздушной смеси, образуемой функцией инжектора, следует понимать конечную, суммарную концентрацию кислорода, содержа­щегося в смеси.

Дата добавления: 2015-06-27