Глава 4 принципы построения аппаратов ивл: классификация, структурная схема, генераторы вдоха и выдоха, разделительная емкость

Расширение применения ИВЛ и поиск оптимальных кон­струкций аппаратов привели к их большому разнообра­зию. Сейчас в СССР выпускается или готовится к произ­водству свыше 20 различных аппаратов, известно также не менее 150 зарубежных конструкций. Такое разнообра­зие затрудняет понимание принципиальных особенностей определенной модели, не позволяя эффективно использо­вать ее преимущества и нейтрализовать недостатки. Оно свидетельствует о том, что оптимальные схемы и конструкции еще не созданы, и усложняет разработку, произ­водство и эксплуатацию аппаратуры.

Классификация аппаратов ивл

Хотя многообразные свойства аппаратов не позволяют разработать их единую классификацию, по различным признакам можно выявить характерные черты, определяю­щие несколько групп аппаратов.

Из стандартизированного (см. ГОСТ 17807 — 83) опреде­ления аппарата ИВЛ следует, что периодическое переме­щение газа между внешней средой и внутрилегочным про­странством может быть достигнуто принципиально различными методами. Аппараты ИВЛ наружного (внешнего) действия вентилируют легкие путем воздействия переме­жающегося давления на все тело пациента, за исключени­ем головы, или на часть тела — грудную клетку и (или) область диафрагмы. Как и при самостоятельном дыхании, во время вдоха газ поступает в легкие под действием соз­даваемого в них разрежения, величина которого определя­ется сопротивлением дыхательных путей. Из приведенных на рис. 1,а функциональных характеристик видно, что механика такой ИВЛ идентична механике самостоятельной вентиляции. В зависимости от того, к какой части тела прилагаются колебания давления, аппараты наружного действия можно разделить на следующие типы:

— аппараты для воздействия на все тело — «железные легкие»,

— аппараты для воздействия на грудную клетку — с ки­расой,

— аппараты для воздействия на область диафрагмы — с пневмопоясом,

— аппараты, в которых вентиляция легких достигается путем смещения диафрагмы под действием массы органов, находящихся в брюшной полости, когда тело пациента ка­чают вокруг поперечной оси: так называемая «качающая­ся кровать».

В настоящее время выпуск аппаратов, реализующих на­ружный способ, прекращен, поскольку они малоэффектив­ны, а наиболее эффективные из них — «железные лег­кие» — представляют собой дорогостоящие громоздкие уст­ройства, затрудняющие доступ к телу пациента. В таких аппаратах затруднено управление составом, температурой и влажностью вдыхаемого газа. В этой работе аппараты наружного действия не рассматриваются.

Аппараты ИВЛ внутреннего действия во время вдоха вдувают газ в легкие пациента через верхние дыхательные пути, и развивающееся в легких давление обусловлено не­обходимостью преодолеть эластичное сопротивление лег­ких и грудной клетки, а также сопротивление дыхатель­ных путей. Именно поэтому давление в легких во время этой фазы дыхательного цикла по знаку противоположно давлению при самостоятельном дыхании и значительно превышает его по величине (см. рис. 1,6).

По виду энергии, необходимой для работы аппарата, их можно классифицировать на следующие типы:

— аппараты с пневмоприводом, в которых источником энергии служит сжатый газ, получаемый от внешнего или встроенного источника и используемый как для подачи пациенту, так и для работы системы управления;

— аппараты с электроприводом от внешнего источника энергии;

— аппараты с ручным приводом (аппараты с ножным приводом появлялись, но распространения не получили), в которых используется мускульная энергия оператора;

— аппараты с комбинированным приводом, в которых энергию для вдувания газа получают от внешних источ­ников сжатых газов, а управление аппаратом осуществля­ется от электроэнергии.

Сопоставление аппаратов с различными видами энергии привода приведено в главе 6.

Важным признаком является способ переключения фаз дыхательного цикла. Выбор типа переключения, особенно со вдоха на выдох, оказывает глубокое влияние на экс­плуатационные свойства аппаратов. Их можно классифи­цировать следующим образом:

— аппараты с переключением по давлению, где вдох сменяется выдохом вследствие достижения заданного дав­ления в какой-то точке пневмосхемы аппарата, желательно расположенной как можно ближе к дыхательным путям пациента. Поэтому в них можно непосредственно устанав­ливать и поддерживать на заданном уровне этот сравни­тельно второстепенный параметр ИВЛ, а изменение почти любой характеристики аппарат — пациент изменяет перво­начально установленные минутную вентиляцию и дыха­тельный объем;

— аппараты с переключением по объему, где выдох на­ступает вследствие подачи пациенту заданного объема га­за. Здесь соответственно этот объем можно непосредствен­но устанавливать и стабильно поддерживать при измене­нии характеристик системы аппарат — пациент;

— аппараты с переключением по времени, где вдох сме­няется выдохом по истечении заданного интервала вре­мени. В моделях этого типа легко регулировать временные параметры дыхательного цикла, которые стабильно под­держиваются во время работы.

Имеются отдельные аппараты, в которых выдох начи­нается вследствие снижения скорости вдувания газа до за­данной величины. Однако этот метод мало удобен, по­скольку скорость вдувания непосредственно не связана с основными параметрами ИВЛ и поэтому не обеспечива­ется независимая установка и стабильное поддержание этих параметров.

Находят некоторое применение аппараты ИВЛ с пере­ключением фаз дыхательного цикла вручную оператором, воздействующим на специальную кнопку или рычаг.

Аппараты ИВЛ классифицируются также по виду ис­пользуемого дыхательного контура. Существуют модели с реверсивным контуром, применяемые во время ингаляцион­ного наркоза, с неверсивным контуром, с любым дыха­тельным контуром.

Разделяют аппараты ИВЛ на автономные и неавтоном­ные, с автоматическим (с применением замкнутых конту­ров) и неавтоматическим управлением; аппараты с гене­ратором вдоха постоянного или переменного потока.

Определенное влияние на характеристики аппаратов оказывает и их основное назначение. Границы между мо­делями разного назначения достаточно условны, тем не менее специфические особенности присущи моделям, пред­назначенным для длительной реанимации, для ИВЛ во время ингаляционного наркоза, для экстренного примене­ния, для оживления новорожденных, универсального на­значения, специального назначения (для высокочастотной ИВЛ, ИВЛ во время бронхоскопии и т.д.).

Стандартизированные в СССР требования к аппара­там различных групп приведены в табл. 4.

Таблица 4

Пределы регулирования основных параметров аппаратов И ВЛ по ГОСТ 18856 — 81 (группы 1-я, 2-я и 3-я — аппараты для взрослых и детей старше 6 лет, группа 4-я — для детей от одного года до 6 лет, группа 5-я — для новорожденных и детей до одного года)

Наименование параметра	Пределы регулирования значений для аппаратов групп
	1-й			2-й		3-й				4-й		5-й
	Ниж­ний, не более	верхний, не менее		Ниж­ний, не более	верхний, не менее	Ниж­ний, не более		верхний, не менее		Ниж­ний, не более	верхний, не менее	Ниж­ний, не более	верхний, не менее
Минутная вентиляция, л/мин	3	50		5	25	8		20		0,7	5	-	3
Дыхательный объем, л	0,2	1,5		0,3	1,2	0,5		1,0		0,1	0,2	0,01	0,1
Частота дыхания, -мин-1	10	50		10	30	12		20		20	60	—
Отношение длительностей вдо­ха и выдоха:
нижний предел, не более	1 : 1,3		1 : 1,5
верхний предел, не менее	1 : 3,0		1 : 2,0
Максимальное рабочее давле­
ние, кПа	8-10		5-10				3-8		5-10
Максимальное рабочее разре­жение, кПа	1,5		0,8 — 1,5						Пассивный выдох
Потеря давления в линии пас­сивного выдоха, кПа, не бо­ лее	0,2 на постоянном потоке газа 25 л/мин						0,2 на постоянном пото­ке газа 15 л/мин		0,2 на постоянном потоке газа 5 л; мин

Примечания: 1. Требования таблицы не распространяются на дополнительные режимы работы аппарата, например вспомогательная вентиляция, искусственный «вздох» и др.

2. Для аппаратов достаточно выполнение требований к тем параметрам, которые регулируются независимо.

3. Для аппаратов 2 — 4-й группы активный выдох необязателен.

4. Нижнее значение минутной вентиляции, нижнее и верхнее значения частоты дыхания для аппаратов 5-й группы стандартом не установлены и должны быть указаны в технических условиях на конкретные типы аппаратов.