1.5. Клапаны вдоха и выдоха
Поступление кислородно-воздушной смеси регулируется работой клапанов вдоха и выдоха. В простых моделях респираторов функции этих клапанов совмещены конструктивно в одном устройстве, которое располагается на аппарате рядом с интубационной трубкой и представляет собой механический лепестковый клапан (см. рис. 1.2, в). Клапан является нереверсивным и позволяет обеспечить движение воздуха: на вдохе в легкие больного, а на выдохе - в окружающую среду. Устройство клапана позволяет приблизительно регулировать величину PEEP.
Поскольку клапан находится в непосредственной близости от интубационной трубки, то при попытке проведения длительной ИВЛ лепестки клапана могут слипаться друг с другом под воздействием влаги выдыхаемого воздуха и перестать адекватно функционировать. Именно наличие лепесткового клапана выдоха не позволяет включить в контур респиратора активный увлажнитель. В связи с этим единственной возможностью обеспечить увлажнение дыхательной смеси в данном случае является использование фильтра-тепловлагообменника. Эффективности тепловлагообменника не всегда хватает для достаточного увлажнения дыхательной смеси, поэтому в реальной клинической практике иногда делают попытки применения активный увлажнитель в рассматриваемых моделях респираторов. Необходимо категорически предостеречь от таких действий, поскольку печальный опыт показывает, что они приводят к серьезной опасности для больного из-за обструкции клапана.
В более сложных моделях клапаны вдоха и выдоха разделены и расположены возле респиратора. Работа клапана вдоха активно регулируется микропроцессором респиратора. В отличие от этого клапан выдоха чаще всего пассивен, поскольку он открывается выдыхаемым больным воздухом и закрывается при окончании выдоха. Устройство клапана выдоха позволяет достаточно точно дозировать величину PEEP. Конструкция клапанов предполагает как использование тепловлагообменника, так и активного увлажнения дыхательных путей с помощью встроенного в дыхательный контур увлажнителя.
Самым современным вариантом является наличие активных клапанов и вдоха, и выдоха. В этом случае открытие и закрытие клапана выдоха регулируются микропроцессором респиратора отдельно от клапана вдоха, что позволяет сохранить возможность спонтанного дыхания больного во время проведения ИВЛ.
1.6. Датчики контроля потока и давления
Использование двух типов датчиков обеспечивает необходимые звуковые и световые тревоги при несоответствии установок респиратора и действительных параметров вентиляции пациента. Датчики обеспечивают получение респиратором информации, необходимой для функционирования звуковых и световых тревог. Самые важные тревоги следующие:
• ограничение максимального давления в дыхательных путях (Рmax)
• контроль максимальной частоты дыхательных движений (fmax)
• контроль минимальной величины дыхательного объема (VT min)
Основная задача датчика потока - анализ выдыхаемого воздуха. Датчик измеряет величину потока, затем микропроцессор респиратора интегрирует этот показатель и вычисляет объем выдыхаемого больным воздуха. Последний должен соответствовать объему, установленному врачом на панели респиратора и вдуваемому в легкие пациента. Основное предназначение датчика давления - контроль этого параметра в дыхательных путях больного для предупреждения баротравмы и утечек воздуха.
Помимо этого, благодаря информации, которую получает респиратор от датчиков потока и давления, аппарат осуществляет процесс отклика на дыхательную попытку больного. Этот отклик называется триггированием, а устройство, которое обеспечивает отклик, - триггером. Триггер (англ. trigger) означает спусковой крючок.
Существует два типа триггера - по потоку и давлению. Триггер по потоку реагирует на изменения потока воздуха в дыхательном контуре, триггер по давлению - на изменения давления в дыхательных путях при попытке больного совершить вдох. Он может располагаться по отношению к больному проксимально и дистально (см. рис. 1.2, б). Триггер по потоку чувствительнее такового по давлению (рис. 1.5). Кроме того, проксимальный триггер по давлению чувствительнее дистального.
Рис. 1.5. Преимущества триггирования по потоку по сравнению с триггированием по давлению. При триггировании по потоку (а) пациенту нужно приложить меньшее усилие, чем при триггировании по давлению (б). В первом случае достаточно небольших изменений величины базового потока, во втором - необходимо значительное разрежение в контуре респиратора. Paw - давление в дыхательных путях.
Помимо указанных двух характеристик триггера, есть еще одна, не менее важная - время отклика на дыхательную попытку больного. Она обычно не указывается компанией-производителем, поэтому необходимую информацию приходится искать в работах независимых исследователей. В разных моделях респираторов это время составляет от 100 до 500 мс. В ряде аппаратов ИВЛ низкое время отклика реализуется с помощью двух датчиков потока - на вдохе и на выдохе (рис. 1.6).
Рис. 1.6. Улучшение триггирования при использовании двух датчиков потока. а - пациент не дышит: поток на вдохе равняется потоку на выдохе; б - пациент делает вдох: поток на вдохе больше потока на выдохе. 1 - датчик потока в колене вдоха дыхательного контура; 2 - датчик потока в колене выдоха дыхательного контура.
Через контур респиратора подается небольшой постоянный, базовый, поток 3 - 5 л/мин, который проходит мимо больного. Показания датчиков сравниваются респиратором. Если датчик на выдохе регистрирует тот же поток, что и датчик на вдохе, /то респиратор понимает, что дыхательных попыток нет. Если больной делает попытку вдоха, то часть базового потока попадает в дыхательные пути. Датчик потока на выдохе регистрирует уменьшение базового потока, что является сигналом для триггирования и подачи механического вдоха.
В некоторых современных респираторах потоковый триггер функционирует без базового потока. Респиратор просто подготавливает поток свежего газа, а при появлении попытки вдоха подает его дыхательные пути. Для функционирования описанной системы должны быть соблюдены высокие технические требования к чувствительности триггера.