Современная медицинская техника позволяет заменять полностью или частично больные органы человека. Электронный водитель ритма сердца, усилитель звука для людей, страдающих глухотой, хрусталик из специальной пластмассы – вот только некоторые примеры использования техники в медицине. Все большее распространение получают также биопротезы, приводимые в движение миниатюрными блоками питания, которые реагируют на биотоки в организме человека.

Во время сложнейших операций, проводимых на сердце, легких или почках, неоценимую помощь медикам оказывают «Аппарат искусственного кровообращения», «Искусственное легкое», «Искусственное сердце», «Искусственная почка», которые принимают на себя функции оперируемых органов, позволяют на время приостановить их работу.

«Искусственное легкое» представляет собой пульсирующий насос, который подает воздух порциями с частотой 40 50 раз в минуту. Обычный поршень для этого не подходит: в ток воздуха могут попасть частички материала его трущихся частей или уплотнителя. Здесь и в других подобных устройствах используют мехи из гофрированного металла или пластика – сильфоны. Очищенный и доведенный до требуемой температуры воздух подается непосредственно в бронхи.

«Аппарат искусственного кровообращения» устроен аналогично. Его шланги подключаются к кровеносным сосудам хирургическим путем.

Первая попытка замещения функции сердца механическим аналогом была сделана еще в 1812 году. Однако до сих пор среди множества изготовленных аппаратов нет полностью удовлетворяющего врачей.

Отечественные ученые и конструкторы разработали ряд моделей под общим названием «Поиск». Это четырехкамерный протез сердца с желудочками мешотчатого типа, предназначенный для имплантации в ортотопическую позицию.

В модели различают левую и правую половины, каждая из которых состоит из искусственного желудочка и искусственного предсердия.

Составными элементами искусственного желудочка являются: корпус, рабочая камера, входной и выходной клапаны. Корпус желудочка изготавливается из силиконовой резины методом наслоения. Матрица погружается в жидкий полимер, вынимается и высушивается – и так раз за разом, пока на поверхности матрицы не создается многослойная плоть сердца.

Рабочая камера по форме аналогична корпусу. Ее изготавливали из латексной резины, а потом из силикона. Конструктивной особенностью рабочей камеры является различная толщина стенок, в которых различают активные и пассивные участки. Конструкция рассчитана таким образом, что даже при полном напряжении активных участков противоположные стенки рабочей поверхности камеры не соприкасаются между собой, чем устраняется травма форменных элементов крови.

Российский конструктор Александр Дробышев, несмотря на все трудности, продолжает создавать новые современные конструкции «Поиска», которые будут значительно дешевле зарубежных образцов.

Одна из лучших на сегодня зарубежных систем «Искусственное сердце» «Новакор» стоит 400 тысяч долларов. С ней можно целый год дома ждать операции.

В кейсе чемоданчике «Новакора» находятся два пластмассовых желудочка. На отдельной тележке – наружный сервис: компьютер управления, монитор контроля, который остается в клинике на глазах у врачей. Дома с больным – блок питания, аккумуляторные батареи, которые сменяются и подзаряжаются от сети. Задача больного – следить за зеленым индикатором ламп, показывающих заряд аккумуляторов.

Аппараты «Искусственная почка» работают уже довольно давно и успешно применяются медиками.

Еще в 1837 году, изучая процессы движения растворов через полупроницаемые мембраны, Т. Грехен впервые применил и ввел в употребление термин «диализ» (от греческого dialisis – отделение). Но лишь в 1912 году на основе этого метода в США был сконструирован аппарат, с помощью которого его авторы проводили в эксперименте удаление салицилатов из крови животных. В аппарате, названном ими «искусственная почка», в качестве полупроницаемой мембраны были использованы трубочки из коллодия, по которым текла кровь животного, а снаружи они омывались изотоническим раствором хлорида натрия. Впрочем, коллодий, примененный Дж. Абелем, оказался довольно хрупким материалом и в дальнейшем другие авторы для диализа пробовали иные материалы, такие как кишечник птиц, плавательный пузырь рыб, брюшину телят, тростник, бумагу.

Для предотвращения свертывания крови использовали гирудин – полипептид, содержащийся в секрете слюнных желез медицинской пиявки. Эти два открытия и явились прототипом всех последующих разработок в области внепочечного очищения.

Каковы бы ни были усовершенствования в этой области, принцип пока остается одним и тем же. В любом варианте «искусственная почка» включает в себя следующие элементы: полупроницаемая мембрана, с одной стороны которой течет кровь, а с другой стороны – солевой раствор. Для предотвращения свертывания крови используют антикоагулянты – лекарственные вещества, уменьшающие свертываемость крови. В этом случае происходит выравнивание концентраций низкомолекулярных соединений ионов, мочевины, креатинина, глюкозы, других веществ с малой молекулярной массой. При увеличении пористости мембраны возникает перемещение веществ с большей молекулярной массой. Если же к этому процессу добавить избыточное гидростатическое давление со стороны крови или отрицательное давление со стороны омывающего раствора, то процесс переноса будет сопровождаться и перемещением воды – конвекционный массообмен. Для переноса воды можно воспользоваться и осмотическим давлением, добавляя в диализат осмотически активные вещества. Чаще всего с этой целью использовали глюкозу, реже фруктозу и другие сахара и еще реже продукты иного химического происхождения. При этом, вводя глюкозу в больших количествах, можно получить действительно выраженный дегидратационный эффект, однако повышение концентрации глюкозы в диализате выше некоторых значений не рекомендуется из за возможности развития осложнений.

Наконец, можно вообще отказаться от омывающего мембрану раствора (диализата) и получить выход через мембрану жидкой части крови: вода и вещества с молекулярной массой широкого диапазона.

В 1925 году Дж. Хаас провел первый диализ у человека, а в 1928 году он же использовал гепарин, поскольку длительное применение гирудина было связано с токсическими эффектами, да и само его воздействие на свертывание крови было нестабильным. Впервые же гепарин был применен для диализа в 1926 году в эксперименте Х. Нехельсом и Р. Лимом.

Поскольку перечисленные выше материалы оказывались малопригодными в качестве основы для создания полупроницаемых мембран, продолжался поиск других материалов, и в 1938 году впервые для гемодиализа был применен целлофан, который в последующие годы длительное время оставался основным сырьем для производства полупроницаемых мембран.

Первый же аппарат «искусственная почка», пригодный для широкого клинического применения, был создан в 1943 году В. Колффом и Х. Берком. Затем эти аппараты усовершенствовались. При этом развитие технической мысли в этой области вначале касалось в большей степени именно модификации диализаторов и лишь в последние годы стало затрагивать в значительной мере собственно аппараты.

В результате появилось два основных типа диализатора, так называемых катушечных, где использовали трубки из целлофана, и плоскопараллельных, в которых применялись плоские мембраны.

В 1960 году Ф. Киил сконструировал весьма удачный вариант плоскопараллельного диализатора с пластинами из полипропилена, и в течение ряда лет этот тип диализатора и его модификации распространились по всему миру, заняв ведущее место среди всех других видов диализаторов.

Затем процесс создания более эффективных гемодиализаторов и упрощения техники гемодиализа развивался в двух основных направлениях: конструирование самого диализатора, причем доминирующее положение со временем заняли диализаторы однократного применения, и использование в качестве полупроницаемой мембраны новых материалов.

Диализатор – сердце «искусственной почки», и поэтому основные усилия химиков и инженеров были всегда направлены на совершенствование именно этого звена в сложной системе аппарата в целом. Однако техническая мысль не оставляла без внимания и аппарат как таковой.

В 1960 х годах возникла идея применения так называемых центральных систем, то есть аппаратов «искусственная почка», в которых диализат готовили из концентрата – смеси солей, концентрация которых в 30 34 раза превышала концентрацию их в крови больного.

Комбинация диализа «на слив» и техники рециркуляции была использована в ряде аппаратов «искусственная почка», например американской фирмой «Travenol». В этом случае около 8 литров диализата с большой скоростью циркулировало в отдельной емкости, в которую был помещен диализатор и в которую каждую минуту добавляли по 250 миллилитров свежего раствора и столько же выбрасывали в канализацию.

На первых порах для гемодиализа использовали простую водопроводную воду, потом из за ее загрязненности, в частности микроорганизмами, пробовали применять дистиллированную воду, но это оказалось очень дорогим и малопроизводительным делом. Радикально вопрос был решен после создания специальных систем по подготовке водопроводной воды, куда входят фильтры для ее очистки от механических загрязнений, железа и его окислов, кремния и других элементов, ионообменные смолы для устранения жесткости воды и установки так называемого «обратного» осмоса.

Много усилий было затрачено на совершенствование мониторных систем аппаратов «искусственная почка». Так, кроме постоянного слежения за температурой диализата, стали постоянно наблюдать с помощью специальных датчиков и за химическим составом диализата, ориентируясь на общую электропроводность диализата, которая меняется при снижении концентрации солей и повышается при увеличении таковой.

После этого в аппаратах «искусственная почка» стали применять ионо селективные проточные датчики, которые постоянно следили бы за ионной концентрацией. Компьютер же позволил управлять процессом, вводя из дополнительных емкостей недостающие элементы, или менять их соотношение, используя принцип обратной связи.

Величина ультрафильтрации в ходе диализа зависит не только от качества мембраны, во всех случаях решающим фактором является трансмембранное давление, поэтому в мониторах стали широко применять датчики давления: степень разрежения по диализату, величина давления на входе и выходе диализатора. Современная техника, использующая компьютеры, позволяет программировать процесс ультрафильтрации.

Выходя из диализатора, кровь попадает в вену больного через воздушную ловушку, что позволяет судить на глаз о приблизительной величине кровотока, склонности крови к свертыванию. Для предупреждения воздушной эмболии эти ловушки снабжают воздуховодами, с помощью которых регулируют в них уровень крови. В настоящее время во многих аппаратах на воздушные ловушки надевают ультразвуковые или фотоэлектрические детекторы, которые автоматически перекрывают венозную магистраль при падении в ловушке уровня крови ниже заданного.

Недавно ученые создали приборы, помогающие людям, потерявшим зрение – полностью или частично.

Чудо очки, например, разработаны в научно внедренческой производственной фирме «Реабилитация» на основе технологий, использовавшихся ранее лишь в военном деле. Подобно ночному прицелу, прибор действует по принципу инфракрасной локации. Черно матовые стекла очков на самом деле представляют собой пластины из оргстекла, между которыми заключено миниатюрное локационное устройство. Весь локатор вместе с очковой оправой весит порядка 50 граммов – примерно столько же, сколько и обыкновенные очки. И подбирают их, как и очки для зрячих, строго индивидуально, чтобы было и удобно, и красиво. «Линзы» не только выполняют свои прямые функции, но и прикрывают дефекты глаз. Из двух десятков вариантов каждый может выбрать для себя наиболее подходящий.

Пользоваться очками совсем не трудно: надо надеть их и включить питание. Источником энергии для них служит плоский аккумулятор размерами с сигаретную пачку. Здесь же, в блоке, помещается и генератор.

Излучаемые им сигналы, натолкнувшись на преграду, возвращаются назад и улавливаются «линзами приемниками». Принятые импульсы усиливаются, сравниваются с пороговым сигналом, и, если есть преграда, тотчас звучит зуммер – тем громче, чем ближе подошел к ней человек. Дальность действия прибора можно регулировать, используя один из двух диапазонов.

Работы по созданию электронной сетчатки успешно ведутся американскими специалистами НАСА и Главного центра при университете Джона Гопкинса.

На первых порах они постарались помочь людям, у которых еще сохранились кое какие остатки зрения. «Для них созданы телеочки, – пишут в журнале «Юный техник» С. Григорьев и Е. Рогов, – где вместо линз установлены миниатюрные телеэкраны. Столь же миниатюрные видеокамеры, расположенные на оправе, пересылают в изображение все, что попадает в поле зрения обычного человека. Однако для слабовидящего картина еще и дешифруется с помощью встроенного компьютера. Такой прибор особых чудес не создает и слепых зрячими не делает, считают специалисты, но позволит максимально использовать еще оставшиеся у человека зрительные способности, облегчит ориентацию.

Например, если у человека осталась хотя бы часть сетчатки, компьютер «расщепит» изображение таким образом, чтобы человек мог видеть окружающее хотя бы с помощью сохранившихся периферийных участков.

По оценкам разработчиков, подобные системы помогут примерно 2,5 миллионов людей, страдающих дефектами зрения. Ну а как быть с теми, у кого сетчатка практически полностью утрачена? Для них ученые глазного центра, работающего при университете Дюка (штат Северная Каролина), осваивают операции по вживлению электронной сетчатки. Под кожу имплантируются специальные электроды, которые, будучи соединены с нервами, передают изображение в мозг. Слепой видит картину, состоящую из отдельных светящихся точек, очень похожую на демонстрационное табло, что устанавливают на стадионах, вокзалах и в аэропортах. Изображение на «табло» опять таки создают миниатюрные телекамеры, укрепленные на очковой оправе».

И, наконец, последнее слово науки на сегодняшний день – попытка методами современной микротехнологии создать новые чувствительные центры на поврежденной сетчатке. Такими операциями занимаются сейчас в Северной Каролине профессор Рост Пропет и его коллеги. Совместно со специалистами НАСА они создали первые образцы субэлектронной сетчатки, которая непосредственно имплантируется в глаз.

«Наши пациенты, конечно, никогда не смогут любоваться полотнами Рембрандта, – комментирует профессор. – Однако различать, где дверь, а где окно, дорожные знаки и вывески они все таки будут…»

100 великих чудес техники

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Материалы медицинского применения

Тема: Искусственное легкое

Санкт-Петербург

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений 3

1. Введение. 4

2. Анатомия дыхательной системы человека.

2.1. Воздухоносные пути. 4

2.2. Легкие. 5

2.3. Легочная вентиляция. 5

2.4. Изменения объема легких. 6

3. Искусственная вентиляция легких. 6

3.1. Основные методы искусственной вентиляции легких. 7

3.2. Показания к применению искусственной вентиляции легких. 8

3.3. Контроль адекватности искусственной вентиляции легких.

3.4. Осложнения при искусственной вентиляции легких. 9

3.5. Количественные характеристики режимов искусственной вентиляции легких. 10

4. Аппарат искусственной вентиляции легких. 10

4.1. Принцип работы аппарата искусственной вентиляции легких. 10

4.2. Медико-технические требования к аппарату ИВЛ. 11

4.3. Схемы для подачи газовой смеси пациенту.

5. Аппарат искусственного кровообращения. 13

5.1. Мембранные оксигенаторы. 14

5.2. Показания к экстракорпоральной мембранной оксигенации. 17

5.3. Каннюляция для экстракорпоральной мембранной оксигенации. 17

6. Заключение. 18

Список использованной литературы.

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений

ИВЛ – искусственная вентиляция легких.

АД – артериальное давление.

ПДКВ — положительное давление в конце выдоха.

АИК – аппарат искусственного кровообращения.

ЭКМО — экстракорпоральная мембранная оксигенация.

ВВЭКМО — веновенозная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

ВАЭКМО – веноартериальная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

Гиповолемия — уменьшение объёма циркулирующей крови.

Обычно под этим более конкретно подразумевается снижение объёма плазмы крови.

Гипоксемия — понижение содержания кислорода в крови в результате нарушения кровообращения, повышенной потребности тканей в кислороде, уменьшения газообмена в лёгких при их заболеваниях, уменьшения содержания гемоглобина в крови и др.

Гиперкапния — повышенное парциальное давление (и содержание) CO2 в артериальной крови (и в организме).

Интубация — введение в гортань через рот специальной трубки с целью устранения нарушения дыхания при ожогах, некоторых травмах, тяжёлых спазмах гортани, дифтерии гортани и её острых, быстро разрешающихся отёках, например аллергических.

Трахеостома — это искусственно сформированный свищ трахеи, выведенный в наружную область шеи, для дыхания, минуя носоглотку.

В трахеостому вставляется трахеостомическая канюля.

Пневмоторакс — состояние, характеризующееся скоплением воздуха или газа в полости плевры.

1. Введение.

Дыхательная система человека обеспечивает по-сту-п-ле-ние в ор-га-низм ки-сло-ро-да и уда-ле-ние уг-ле-ки-сло-го га-за. Транс-порт га-зов и дру-гих не-об-хо-ди-мых ор-га-низ-му ве-ществ осу-ще-ст-в-ля-ет-ся с по-мо-щью кро-ве-нос-ной сис-те-мы.

Функ-ция ды-ха-тель-ной сис-те-мы сво-дит-ся лишь к то-му, что-бы снаб-жать кровь дос-та-точ-ным ко-ли-че-ст-вом ки-сло-ро-да и уда-лять из нее уг-ле-кис-лый газ. Хи-ми-че-ское вос-ста-нов-ле-ние мо-ле-ку-ляр-но-го ки-сло-ро-да с об-ра-зо-ва-ни-ем во-ды слу-жит для мле-ко-пи-таю-щих ос-нов-ным ис-точ-ни-ком энер-гии. Без нее жизнь не мо-жет про-дол-жать-ся доль-ше не-сколь-ких се-кунд.

Вос-ста-нов-ле-нию ки-сло-ро-да со-пут-ст-ву-ет об-ра-зо-ва-ние CO2 .

Ки-сло-род, входящий в CO2 , не про-ис-хо-дит не-по-сред-ст-вен-но из мо-ле-ку-ляр-но-го ки-сло-рода. Ис-поль-зо-ва-ние O2 и об-ра-зо-ва-ние CO2 свя-за-ны ме-ж-ду со-бой про-ме-жу-точ-ны-ми ме-та-бо-ли-че-ски-ми ре-ак-ция-ми; тео-ре-ти-че-ски ка-ж-дая из них длят-ся некоторое вре-мя.

Об-мен O2 и CO2 ме-ж-ду ор-га-низ-мом и сре-дой на-зы-ва-ет-ся ды-ха-ни-ем. У выс-ших жи-вот-ных про-цесс ды-ха-ния осу-ще-ст-в-ля-ет-ся бла-го-да-ря ря-ду по-сле-до-ва-тель-ных про-цес-сов.

1. Об-мен га-зов ме-ж-ду сре-дой и лег-ки-ми, что обыч-но обо-зна-ча-ют как "ле-гоч-ную вен-ти-ля-цию".

Об-мен га-зов ме-ж-ду аль-ве-о-ла-ми лег-ких и кро-вью (ле-гоч-ное ды-ха-ние).

3. Об-мен га-зов ме-ж-ду кро-вью и тка-ня-ми. Га-зы пе-ре-хо-дят внут-ри тка-ни к мес-там по-треб-ле-ния (для O2) и от мест об-ра-зо-ва-ния (для CO2) (кле-точ-ное ды-ха-ние).

Вы-па-де-ние лю-бо-го из этих про-цес-сов при-во-дит к на-ру-ше-ни-ям ды-ха-ния и соз-да-ет опас-ность для жиз-ни человека.

2.

Ана-то-мия дыхательной системы человека.

Ды-ха-тель-ная сис-те-ма че-ло-ве-ка со-сто-ит из тка-ней и ор-га-нов, обес-пе-чи-ваю-щих ле-гоч-ную вен-ти-ля-цию и ле-гоч-ное ды-ха-ние. К воз-ду-хо-нос-ным пу-тям от-но-сят-ся: нос, по-лость но-са, но-со-глот-ка, гор-тань, тра-хея, брон-хи и брон-хио-лы.

Лег-кие со-сто-ят из брон-хи-ол и аль-ве-о-ляр-ных ме-шоч-ков, а так-же из ар-те-рий, ка-пил-ля-ров и вен ле-гоч-но-го кру-га кро-во-об-ра-ще-ния. К эле-мен-там ко-ст-но-мы-шеч-ной сис-те-мы, свя-зан-ным с ды-ха-ни-ем, от-но-сят-ся реб-ра, меж-ре-бер-ные мыш-цы, диа-фраг-ма и вспо-мо-га-тель-ные ды-ха-тель-ные мыш-цы.

Воз-ду-хо-нос-ные пу-ти.

Нос и по-лость но-са слу-жат про-во-дя-щи-ми ка-на-ла-ми для воз-ду-ха, в ко-то-рых он на-гре-ва-ет-ся, ув-лаж-ня-ет-ся и фильт-ру-ет-ся. По-лость но-са вы-стла-на бо-га-то вас-ку-ля-ри-зо-ван-ной сли-зи-стой обо-лоч-кой. Мно-го-чис-лен-ные же-ст-кие во-лос-ки, а так-же снаб-жен-ные рес-нич-ка-ми эпи-те-ли-аль-ные и бо-ка-ло-вид-ные клет-ки слу-жат для очи-ст-ки вды-хае-мо-го воз-ду-ха от твер-дых час-тиц.

В верх-ней час-ти по-лос-ти ле-жат обо-ня-тель-ные клет-ки.

Гор-тань ле-жит ме-ж-ду тра-хе-ей и кор-нем язы-ка. По-лость гор-та-ни раз-де-ле-на дву-мя склад-ка-ми сли-зи-стой обо-лоч-ки, не пол-но-стью схо-дя-щи-ми-ся по сред-ней ли-нии. Про-стран-ст-во ме-ж-ду эти-ми склад-ка-ми — го-ло-со-вая щель за-щи-ще-но пла-стин-кой во-лок-ни-сто-го хря-ща — над-гор-тан-ни-ком.

Тра-хея на-чи-на-ет-ся у ниж-не-го кон-ца гор-та-ни и спус-ка-ет-ся в груд-ную по-лость, где де-лит-ся на пра-вый и ле-вый брон-хи; стен-ка ее об-ра-зо-ва-на со-еди-ни-тель-ной тка-нью и хря-щом.

Час-ти, при-мы-каю-щие к пи-ще-во-ду, за-ме-ще-ны фиб-роз-ной связ-кой. Пра-вый бронх обыч-но ко-ро-че и ши-ре ле-во-го. Вой-дя в лег-кие, глав-ные брон-хи по-сте-пен-но де-лят-ся на все бо-лее мел-кие труб-ки (брон-хио-лы), са-мые мел-кие из ко-то-рых — ко-неч-ные брон-хио-лы яв-ля-ют-ся по-след-ним эле-мен-том воз-ду-хо-нос-ных пу-тей. От гор-та-ни до ко-неч-ных брон-хи-ол труб-ки вы-стла-ны мер-ца-тель-ным эпи-те-ли-ем.

2.2.

В це-лом лег-кие име-ют вид губ-ча-тых, по-рис-тых ко-ну-со-вид-ных об-ра-зо-ва-ний, ле-жа-щих в обе-их по-ло-ви-нах груд-ной по-лос-ти. Наи-мень-ший струк-тур-ный эле-мент лег-ко-го — доль-ка со-сто-ит из ко-неч-ной брон-хио-лы, ве-ду-щей в ле-гоч-ную брон-хио-лу и аль-ве-о-ляр-ный ме-шок. Стен-ки ле-гоч-ной брон-хио-лы и аль-ве-о-ляр-но-го меш-ка об-ра-зу-ют уг-луб-ле-ния — аль-ве-о-лы. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела.

Стен-ки аль-ве-ол со-сто-ят из од-но-го слоя эпи-те-ли-аль-ных кле-ток и ок-ру-же-ны ле-гоч-ны-ми ка-пил-ля-ра-ми. Внут-рен-няя по-верх-ность аль-ве-о-лы по-кры-та по-верх-но-ст-но-ак-тив-ным ве-ще-ст-вом сур-фак-тан-том. От-дель-ная аль-ве-о-ла, тес-но со-при-ка-саю-щая-ся с со-сед-ни-ми струк-ту-ра-ми, име-ет фор-му не-пра-виль-но-го мно-го-гран-ни-ка и при-бли-зи-тель-ные раз-ме-ры до 250 мкм.

При-ня-то счи-тать, что об-щая по-верх-ность аль-ве-ол, че-рез ко-то-рую осу-ще-ст-в-ля-ет-ся га-зо-об-мен, экс-по-нен-ци-аль-но за-ви-сит от ве-са те-ла. С воз-рас-том от-ме-ча-ет-ся умень-ше-ние пло-ща-ди по-верх-но-сти аль-ве-ол.

Ка-ж-дое лег-кое ок-ру-же-но меш-ком — плев-рой. На-руж-ный (па-рие-таль-ный) лис-ток плев-ры при-мы-ка-ет к внут-рен-ней по-верх-но-сти груд-ной стен-ки и диа-фраг-ме, внут-рен-ний (вис-це-раль-ный) по-кры-ва-ет лег-кое.

Щель ме-ж-ду ли-ст-ка-ми на-зы-ва-ет-ся плев-раль-ной по-ло-стью. При дви-же-нии груд-ной клет-ки внут-рен-ний лис-ток обыч-но лег-ко сколь-зит по на-руж-но-му. Дав-ле-ние в плев-раль-ной по-лос-ти все-гда мень-ше ат-мо-сфер-но-го (от-ри-ца-тель-ное).

Искусственные органы: человек умеет все

В ус-ло-ви-ях по-коя внут-ри-плев-раль-ное дав-ле-ние у че-ло-ве-ка в сред-нем на 4,5 торр ни-же ат-мо-сфер-но-го (-4,5 торр). Меж-плев-раль-ное про-стран-ст-во ме-ж-ду лег-ки-ми на-зы-ва-ет-ся сре-до-сте-ни-ем; в нем на-хо-дят-ся тра-хея, зоб-ная же-ле-за (ти-мус) и серд-це с боль-ши-ми со-су-да-ми, лим-фа-ти-че-ские уз-лы и пи-ще-вод.

Ле-гоч-ная ар-те-рия не-сет кровь от пра-во-го же-лу-доч-ка серд-ца, она де-лит-ся на пра-вую и ле-вую вет-ви, ко-то-рые на-прав-ля-ют-ся к лег-ким.

Эти ар-те-рии вет-вят-ся, сле-дуя за брон-ха-ми, снаб-жа-ют круп-ные струк-ту-ры лег-ко-го и об-ра-зу-ют ка-пил-ля-ры, оп-ле-таю-щие стен-ки аль-ве-ол. Воз-дух в аль-ве-о-ле от-де-лен от кро-ви в ка-пил-ля-ре стен-кой аль-ве-о-лы, стен-кой ка-пил-ля-ра и в не-ко-то-рых слу-ча-ях про-ме-жу-точ-ным сло-ем ме-ж-ду ни-ми.

Из ка-пил-ля-ров кровь по-сту-па-ет в мел-кие ве-ны, ко-то-рые в кон-це кон-цов со-еди-ня-ют-ся и об-ра-зу-ют ле-гоч-ные ве-ны, дос-тав-ляю-щие кровь в ле-вое пред-сер-дие.

Брон-хи-аль-ные ар-те-рии боль-шо-го кру-га то-же при-но-сят кровь к лег-ким, а имен-но снаб-жа-ют брон-хи и брон-хио-лы, лим-фа-ти-че-ские уз-лы, стен-ки кро-ве-нос-ных со-су-дов и плев-ру.

Боль-шая часть этой кро-ви от-те-ка-ет в брон-хи-аль-ные ве-ны, а от-ту-да — в не-пар-ную (спра-ва) и в по-лу-не-пар-ную (сле-ва). Очень не-боль-шое ко-ли-че-ст-во ар-те-ри-аль-ной брон-хи-аль-ной кро-ви по-сту-па-ет в ле-гоч-ные ве-ны.

10 искусственных органов для создания настоящего человека

Оркестрио́н (нем. Orchestrion) - название ряда музыкальных инструментов, принцип действия которых подобен орга́ну и гармонике.

Первоначально оркестрионом назывался переносной орган, сконструированный по замыслу Аббата Фоглера в 1790 году. Он содержал около 900 труб, 4 мануала по 63 клавиши в каждом из них и 39 педалей. «Революционность» оркестриона Фоглера заключалась в активном использовании комбинационных тонов, что позволило существенно уменьшить размеры лабиальных органных труб.

В 1791 году такое же название было дано инструменту, который создал Томас Антон Кунц в Праге. Этот инструмент был оснащён как органными трубами, так и струнами, подобными фортепианным. Оркестрион Кунца имел 2 мануала по 65 клавиш и 25 педалей, имел 21 регистр, 230 струн и 360 труб.

В начале XIX века под названием оркестрион (также оркестри́на ) появился ряд автоматических механических инструментов, приспособленных для имитации звучания оркестра.

Инструмент имел вид шкафа, внутри которого был помещён пружинный или пневматический механизм, который при вбрасывании монеты приводился в действие. Расположение струн или труб инструмента было подобрано таким образом, чтобы при работе механизма звучали определённые музыкальные произведения. Особую популярность инструмент приобрёл в 1920-е годы в Германии.

Позднее оркестрион был вытеснен проигрывателями граммофонных пластинок.

См. также

Примечания

Литература

• Оркестрион // Музыкальные инструменты: энциклопедия. - М.: Дека-ВС, 2008. - С. 428-429. - 786 с.
• Оркестрион // Большая российская энциклопедия. Том 24. - М., 2014. - С. 421.
• Мирек А.М. Оркестрион Фоглера // Справочник к схеме гармоник. - М.: Альфред Мирек, 1992. - С. 4-5. - 60 с.
• Оркестрион // Музыкальный энциклопедический словарь. - М.: Советская энциклопедия, 1990. - С. 401. - 672 с.
• Оркестрион // Музыкальная энциклопедия. - М.: Советская энциклопедия, 1978. - Т. 4. - С. 98-99. - 976 с.
• Herbert Jüttemann: Orchestrien aus dem Schwarzwald : Instrumente, Firmen und Fertigungsprogramme.

  Bergkirchen: 2004. ISBN 3-932275-84-5.

CC© wikiredia.ru

Эксперимент, проведенный в Университете Гранады стал первым в ходе которого искусственная кожа была создана с дермой на основе арагозо-фибринного биоматериала. До сих пор использовались другие биоматериалы вроде коллагена, фибрина, полигликолиевой кислоты, хитозана и т.д.

Была создана более стабильная кожа с функционалом похожим на функционал обычной человеческой кожи.

Искусственный кишечник

В 2006 году английские ученые оповестили мир о создании искусственного кишечника, способного в точности воспроизвести физические и химические реакции, происходящие в процессе пищеварения.

Орган сделан из специального пластика и металла, которые не разрушаются и не подвергаются коррозии.

Тогда была впервые в истории проведена работа, которая демонстрировала, как плюрипотентные стволовые клетки человека в чашке Петри могут быть собраны в ткань организма с трехмерной архитектурой и типом связей, свойственных естественно развившейся плоти.

Искусственная кишечная ткань может стать терапевтическим средством №1 для людей, страдающих некротическим энтероколитом, воспалением кишечника и синдромом короткого кишечника.

В ходе исследований группа ученых под руководством доктора Джеймса Уэллса использовала два типа плюрипотентных клеток: эмбриональные человеческие стволовые клетки и индуцированные, полученные путем перепрограммирования клеток человеческой кожи.

Эмбриональные клетки называют плюрипотентными, потому что они способны превращаться в любой из 200 различных типов клеток человеческого организма.

Индуцированные клетки подходят для «причесывания» генотипа конкретного донора, без риска дальнейшего отторжения и связанных с этим осложнений. Это новое изобретение науки, поэтому пока неясно, обладают ли индуцированные клетки взрослого организма тем же потенциалом, что и клетки зародыша.

Искусственная ткань кишечника была «выпущена» в двух видах, собранная из двух разных типов стволовых клеток.

Чтобы превратить отдельные клетки в ткань кишечника, потребовалось много времени и сил.

Ученые собирали ткань, используя химикаты, а также белки, которые называют факторами роста. В пробирке живое вещество росло так же, как и в развивающемся эмбрионе человека.

Искусственные органы

Сначала получается так называемая эндодерма, из которой вырастают пищевод, желудок, кишки и легкие, а также поджелудочная железа и печень. Но медики дали команду эндодерме развиться только лишь в первичные клетки кишечника. На их рост до ощутимых результатов потребовалось 28 дней. Ткань созрела и обрела абсорбционную и секреторную функциональность, свойственную здоровому пищеварительному тракту человека. В ней также появились и специфические стволовые клетки, с которыми теперь работать будет значительно легче.

Искусственная кровь

Доноров крови всегда не хватает – российские клиники обеспечены препаратами крови всего на 40 % от нормы.

Для проведения одной операции на сердце с использованием системы искусственного обращения требуется кровь 10 доноров. Есть вероятность, что проблему поможет решить искусственная кровь – ее, как конструктор, уже начали собирать ученые. Созданы синтетические плазма, эритроциты и тромбоциты. Еще немного, и мы сможем стать Терминаторами!

Плазма – один из основных компонентов крови, ее жидкая часть. «Пластиковая плазма», созданная в университете Шеффилда (Великобритания), может выполнять все функции настоящей и абсолютно безопасна для организма. В ее состав входят химические вещества, способные переносить кислород и питательные вещества. На сегодняшний день искусственная плазма предназначена для спасения жизни в экстремальных ситуациях, но в ближайшем будущем ее можно будет использовать повсеместно.

Что ж, впечатляет. Хотя и немного страшновато представить, что внутри тебя течет жидкий пластик, точнее, пластиковая плазма. Ведь чтобы стать кровью, ее еще нужно наполнить эритроцитами, лейкоцитами, тромбоцитами. Помочь британским коллегам с «кровавым конструктором» решили специалисты из Калифорнийского университета (США).

Они разработали полностью синтетические эритроциты из полимеров, способные переносить кислород и питательные вещества от легких к органам и тканям и обратно, то есть выполнять основную функцию настоящих красных кровяных клеток.

Кроме того, они могут доставлять к клеткам лекарственные препараты. Ученые уверены, что в ближайшие годы завершатся все клинические испытания искусственных эритроцитов, и их можно будет применять для переливания.

Правда, предварительно разбавив их в плазме – хоть в естественной, хоть в синтетической.

Не желая отставать от калифорнийских коллег, искусственные тромбоциты разработали ученые из университета Case Western Reserve штата Огайо. Если быть точным, то это не совсем тромбоциты, а их синтетические помощники, тоже состоящие из полимерного материала. Их главная задача – создать эффективную среду для склеивания тромбоцитов, что необходимо для остановки кровотечения.

Сейчас в клиниках для этого используют тромбоцитарную массу, но ее получение – дело кропотливое и довольно долгое. Нужно найти доноров, произвести строгий отбор тромбоцитов, которые к тому же хранятся не более 5 суток и подвержены бактериальным инфекциям.

Появление искусственных тромбоцитов снимает все эти проблемы. Так что изобретение станет хорошим помощником и позволит врачам не бояться кровотечений.

Настоящая & искусственная кровь. Что лучше?

Термин «искусственная кровь» немного неточен. Настоящая кровь выполняет большое количество задач. Искусственная кровь пока может выполнять только некоторые из них Если будет создана полноценная искусственная кровь, способная полностью заменить настоящую, это будет настоящий прорыв в медицине.

Искусственная кровь выполняет две основные функции:

1) увеличивает объем кровяных телец

2) выполняет функции обогащения кислородом.

В то время как вещество, увеличивающее объем кровяных телец, уже давно используется в больницах, кислородная терапия пока находится в стадии разработки и клинических исследований.

3.Предполагаемые достоинства и недостатки Искусственной крови

Искусственные кости

Медики из Империал колледжа в Лондоне утверждают, что им удалось псевдо-костный материал, который наиболее похож по своему составу на настоящие кости и имеет минимальные шансы на отторжение.

Новые искусственные костные материалы фактически состоят сразу из трех химических соединений, которые симулируют работу настоящих клеток костной ткани.

Медики и специалисты по протезированию по всему миру сейчас ведут разработки новых материалов, которые могли бы послужить полноценной заменой костной ткани в организме человека.

Впрочем, на сегодня ученые создали лишь подобные костям материалы, пересаживать которые вместо настоящих костей, пусть и сломанных, до сих пор не доводилось.

Основная проблема таких псевдо-костных материалов заключается в том, что организм их не распознает как «родные» костные ткани и не приживается к ним. В итоге, в организме пациента с пересаженными костями могут начаться масштабные процессы отторжения, что в худшем варианте может даже привести к масштабному сбою в иммунной системе и смерти пациента.

Искусственное легкое

Американские ученые из Йельского университета под руководством Лауры Никласон совершили прорыв: им удалось создать искусственное легкое и пересадить его крысам.

Также отдельно было создано легкое, работающее автономно и имитирующее работу настоящего органа

Надо сказать, что человеческое легкое представляет собой сложный механизм.

Площадь поверхности одного легкого у взрослого человека составляет около 70 квадратных метров, собранных так, чтобы обеспечивать эффективный перенос кислорода и углекислого газа между кровью и воздухом. Но ткань легкого трудно восстанавливать, поэтому на данный момент единственный способ заменить поврежденные участки органа — пересадка. Данная процедура весьма рискованна в виду высокого процента отторжений.

Согласно статистике, через десять лет после трансплантации в живых остаются лишь 10-20% пациентов.

«Искусственное легкое» представляет собой пульсирующий насос, который подает воздух порциями с частотой 40-50 раз в минуту. Обычный поршень для этого не подходит, в ток воздуха могут попасть частички материала его трущихся частей или уплотнителя. Здесь, и в других подобных устройствах используют мехи из гофрированного металла или пластика - сильфоны.

Очищенный и доведенный до требуемой температуры воздух подается непосредственно в бронхи.

Сменить руку? Не вопрос!..

Искусственные руки

Искусственные руки в XIX в.

разделялись на «рабочие руки» и «руки косметические», или предметы роскоши.

Для каменщика или чернорабочего ограничивались наложением на предплечье или плечо бандажа из кожаной гильзы с арматурой, к которой прикреплялся соответствующий профессии рабочего инструмент - клещи, кольцо, крючок и т.

Косметические искусственные руки, смотря по занятиям, образу жизни, степени образования и другим условиям, бывали более или менее сложны.

Искусственная рука могла иметь форму естественной, в изящной лайковой перчатке, способная производить тонкие работы; писать и даже тасовать карты (как известная рука генерала Давыдова).

Если ампутация не достигла локтевого сустава, то при помощи искусственной руки возможно было возвратить функцию верхней конечности; но если ампутировано верхнее плечо, то работа рукой была возможна лишь через посредство объемистых, весьма сложных и требующих большого усилия аппаратов.

Помимо последних, искусственные верхние конечности состояли из двух кожаных или металлических гильз для верхнего плеча и предплечья, которые над локтевым суставом были подвижно соединены в шарнирах посредством металлических шин. Кисть былa сделана из легкого дерева и неподвижно прикреплена к предплечью или же подвижна.

В суставах каждого пальца находились пружины; от концов пальцев идут кишечные струны, которые соединялись позади кистевого сустава и продолжались в виде двух более крепких шнурков, причем один, пройдя по валикам через локтевой сустав, прикреплялся на верхнем плече к пружине, другой же, также двигаясь на блоке, свободно оканчивался ушком.

При произвольном сгибании локтевого сустава пальцы смыкались в этом аппарате и совершенно закрывались, если плечо согнуто под прямым углом.

Для заказов искусственных рук достаточно было указать меры длины и объема культи, а равно и здоровой руки, и объяснить технику цели, которым они должны служить.

Протезы для рук должны обладать всеми нужными свойствами, к примеру, функцией закрытия и открытия кисти, удержания и выпускание из рук любой вещи, и у протеза должен быть вид, который как можно точнее копирует утраченную конечность.

Существуют активные и пассивные протезы рук.

Пассивные только копируют внешний вид руки, а активные, которые делятся на биоэлектрические и механические, выполняют гораздо больше функций. Механическая кисть довольно точно копирует настоящую руку, так что любой человек с ампутацией сможет расслабиться среди людей, а также сможет брать предмет и выпускать его.

Бандаж, который крепится на плечевом поясе, приводит кисть в движение.

Биоэлектрический протез работает благодаря электродам, считывающим ток, который вырабатывается мускулами во время сокращения, сигнал передаётся на микропроцессор и протез движется.

Искусственные ноги

Для человека с физическим повреждением нижних конечностей, конечно же, важны качественные протезы для ног.

Именно от уровня ампутации конечности и будет зависеть правильный выбор протеза, который заменит и сможет даже восстановить множество функций, которые были свойственны конечности.

Существуют протезы для людей, как молодых, так и пожилых, а также для детей, спортсменов, и тех, кто, несмотря на ампутацию, ведёт такую же активную жизнь. Протез высокого класса состоит из системы стоп, коленных шарниров, адаптеров, сделанных из материала высокого класса и повышенной прочности.

Страницы:← предыдущая1234следующая →

Mohammadhossein Dabaghi et.al. \Biomicrofluidics 2018

Группа ученых из Канады и Германии создала внешние искусственные легкие для новорожденных, родившихся с проблемами дыхательной системы. Новые внешние легкие представляют собой систему микроканалов, состоящую из двухсторонних пористых мембран, обогащающих протекающую через них кровь кислородом. Кровь по таким каналам течет самостоятельно, что является огромным плюсом и помогает избежать множества проблем, связанных с внешними насосами, сообщается в статье в Biomicrofluidics.

Респираторный дистресс-синдром (РДС) проявляется у примерно 60 процентов новорожденных при 28-недельной гестации, у 15–20 процентах при сроке 32-36 недель. При этом из-за того, что легкие - один из органов, развивающихся в конце беременности, преждевременно рожденные младенцы при РДС нуждаются в дополнительной внешней помощи для насыщения крови кислородом, пока их собственные легкие не смогут полностью выполнять свои функции самостоятельно. При этом бывают случаи, когда механической вентиляции легких недостаточно, и врачи вынужденны обогащать кровь кислородом напрямую. В таких случаях приходится прогонять кровь младенца через специальные мембранные системы, в которых происходит насыщение крови кислородом.

Но, в отличие от взрослых, у новорожденных детей объем крови обычно не превышает 400–500 миллилитров, а значит, чтобы избежать чрезмерного разведения крови и понижения гематокрита, опасно использовать более 30–40 миллилитров крови для оксигенации вне тела. Этот факт ограничивает время, которое единица крови может проводить вне организма, то есть процесс оксигенации должен происходить достаточно быстро. Кроме того, для избежания перепадов давления, которые происходят при использовании перфузионного насоса и могут повредить клетки крови, в идеале движение крови через мембранную систему должно обеспечивать сердце. И, хоть это и не критично, но было бы хорошо, чтобы мембраны могли обогащать кровь кислородом, используя для этого обычный воздух, а не специально приготовленную смесь газов или чистый кислород.

Все эти требования ученые попытались удовлетворить, использовав концепцию искусственной плаценты. Она подразумевает обмен газами между кровью и внешним источником, не смешивая при этом кровь младенца с другими жидкостями (лишь добавив в нее солевой раствор для поддержания количества циркулирующей в кровеносных сосудах жидкости). При этом, поскольку объем крови вне организма должен не превышать 30 миллилитров, необходимо создать структуру, в которой при фиксированном объеме площадь соприкосновения крови с газообменной мембраной максимальна. Проще всего это сделать, заполнив кровью параллелепипед с очень маленькой высотой, однако такая структура будет очень неустойчива. Именно тот факт, что конструкция должна быть тонкой, но при этом прочной, а также изготовленной из пористых материалов и накладывал основные ограничения на создание искусственных легких.

Для эффективного газообмена ученые разместили две квадратные (43×43 миллиметра) пористые полидиметилсилоксановые мембраны параллельно друг-другу, расположив между ними сеть из квадратных колонн со стороной в миллиметр, образовав множество прямых, перпендикулярных друг-другу каналов, по которым течет кровь. Кроме механического удерживания мембран, эти колонны также способствовали перемешиванию крови, делая ее более однородной по составу во всей системе. Также, для достаточной устойчивости конструкции, отсутствия деформаций во время работы и уменьшения влияния дефектов, одна из мембран должна быть достаточно толстой, чтобы обеспечить прочность структуры, но в то же время достаточно тонкой для того, чтобы через нее мог происходить газообмен. Для уменьшения толщины полидиметилсилоксанового слоя, не теряя при этом в механических свойствах, исследователи вставили в него сеть из полосок армированной стали.

Санкт-Петербургский Государственный Политехнический Университет

КУРСОВАЯ РАБОТА

Дисциплина: Материалы медицинского применения

Тема: Искусственное легкое

Санкт-Петербург

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений 3

1. Введение. 4

2. Анатомия дыхательной системы человека. 4

2.1. Воздухоносные пути. 4

2.2. Легкие. 5

2.3. Легочная вентиляция. 5

2.4. Изменения объема легких. 6

3. Искусственная вентиляция легких. 6

3.1. Основные методы искусственной вентиляции легких. 7

3.2. Показания к применению искусственной вентиляции легких. 8

3.3. Контроль адекватности искусственной вентиляции легких. 9

3.4. Осложнения при искусственной вентиляции легких. 9

3.5. Количественные характеристики режимов искусственной вентиляции легких. 10

4. Аппарат искусственной вентиляции легких. 10

4.1. Принцип работы аппарата искусственной вентиляции легких. 10

4.2. Медико-технические требования к аппарату ИВЛ. 11

4.3. Схемы для подачи газовой смеси пациенту. 13

5. Аппарат искусственного кровообращения. 13

5.1. Мембранные оксигенаторы. 14

5.2. Показания к экстракорпоральной мембранной оксигенации. 17

5.3. Каннюляция для экстракорпоральной мембранной оксигенации. 17

6. Заключение. 18

Список использованной литературы. 19

Перечень условных обозначений, терминов и сокращений

ИВЛ – искусственная вентиляция легких.

АД – артериальное давление.

ПДКВ - положительное давление в конце выдоха.

АИК – аппарат искусственного кровообращения.

ЭКМО - экстракорпоральная мембранная оксигенация.

ВВЭКМО - веновенозная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

ВАЭКМО – веноартериальная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

Гиповолемия - уменьшение объёма циркулирующей крови. Обычно под этим более конкретно подразумевается снижение объёма плазмы крови.

Гипоксемия - понижение содержания кислорода в крови в результате нарушения кровообращения, повышенной потребности тканей в кислороде, уменьшения газообмена в лёгких при их заболеваниях, уменьшения содержания гемоглобина в крови и др.

Гиперкапния - повышенное парциальное давление (и содержание) CO 2 в артериальной крови (и в организме).

Интубация - введение в гортань через рот специальной трубки с целью устранения нарушения дыхания при ожогах, некоторых травмах, тяжёлых спазмах гортани, дифтерии гортани и её острых, быстро разрешающихся отёках, например аллергических.

Трахеостома - это искусственно сформированный свищ трахеи, выведенный в наружную область шеи, для дыхания, минуя носоглотку. В трахеостому вставляется трахеостомическая канюля.

Пневмоторакс - состояние, характеризующееся скоплением воздуха или газа в полости плевры.

1. Введение.

Дыхательная система человека обеспечивает по­сту­п­ле­ние в ор­га­низм ки­сло­ро­да и уда­ле­ние уг­ле­ки­сло­го га­за. Транс­порт га­зов и дру­гих не­об­хо­ди­мых ор­га­низ­му ве­ществ осу­ще­ст­в­ля­ет­ся с по­мо­щью кро­ве­нос­ной сис­те­мы. Функ­ция ды­ха­тель­ной сис­те­мы сво­дит­ся лишь к то­му, что­бы снаб­жать кровь дос­та­точ­ным ко­ли­че­ст­вом ки­сло­ро­да и уда­лять из нее уг­ле­кис­лый газ. Хи­ми­че­ское вос­ста­нов­ле­ние мо­ле­ку­ляр­но­го ки­сло­ро­да с об­ра­зо­ва­ни­ем во­ды слу­жит для мле­ко­пи­таю­щих ос­нов­ным ис­точ­ни­ком энер­гии. Без нее жизнь не мо­жет про­дол­жать­ся доль­ше не­сколь­ких се­кунд.

Вос­ста­нов­ле­нию ки­сло­ро­да со­пут­ст­ву­ет об­ра­зо­ва­ние CO 2 . Ки­сло­род, входящий в CO 2 , не про­ис­хо­дит не­по­сред­ст­вен­но из мо­ле­ку­ляр­но­го ки­сло­рода. Ис­поль­зо­ва­ние O 2 и об­ра­зо­ва­ние CO 2 свя­за­ны ме­ж­ду со­бой про­ме­жу­точ­ны­ми ме­та­бо­ли­че­ски­ми ре­ак­ция­ми; тео­ре­ти­че­ски ка­ж­дая из них длят­ся некоторое вре­мя. Об­мен O 2 и CO 2 ме­ж­ду ор­га­низ­мом и сре­дой на­зы­ва­ет­ся ды­ха­ни­ем. У выс­ших жи­вот­ных про­цесс ды­ха­ния осу­ще­ст­в­ля­ет­ся бла­го­да­ря ря­ду по­сле­до­ва­тель­ных про­цес­сов.

1. Об­мен га­зов ме­ж­ду сре­дой и лег­ки­ми, что обыч­но обо­зна­ча­ют как "ле­гоч­ную вен­ти­ля­цию".

2. Об­мен га­зов ме­ж­ду аль­ве­о­ла­ми лег­ких и кро­вью (ле­гоч­ное ды­ха­ние).

3. Об­мен га­зов ме­ж­ду кро­вью и тка­ня­ми. Га­зы пе­ре­хо­дят внут­ри тка­ни к мес­там по­треб­ле­ния (для O 2) и от мест об­ра­зо­ва­ния (для CO 2) (кле­точ­ное ды­ха­ние).

Вы­па­де­ние лю­бо­го из этих про­цес­сов при­во­дит к на­ру­ше­ни­ям ды­ха­ния и соз­да­ет опас­ность для жиз­ни человека.

2. Ана­то­мия дыхательной системы человека.

Ды­ха­тель­ная сис­те­ма че­ло­ве­ка со­сто­ит из тка­ней и ор­га­нов, обес­пе­чи­ваю­щих ле­гоч­ную вен­ти­ля­цию и ле­гоч­ное ды­ха­ние. К воз­ду­хо­нос­ным пу­тям от­но­сят­ся: нос, по­лость но­са, но­со­глот­ка, гор­тань, тра­хея, брон­хи и брон­хио­лы. Лег­кие со­сто­ят из брон­хи­ол и аль­ве­о­ляр­ных ме­шоч­ков, а так­же из ар­те­рий, ка­пил­ля­ров и вен ле­гоч­но­го кру­га кро­во­об­ра­ще­ния. К эле­мен­там ко­ст­но-мы­шеч­ной сис­те­мы, свя­зан­ным с ды­ха­ни­ем, от­но­сят­ся реб­ра, меж­ре­бер­ные мыш­цы, диа­фраг­ма и вспо­мо­га­тель­ные ды­ха­тель­ные мыш­цы.

2.1. Воз­ду­хо­нос­ные пу­ти.

Нос и по­лость но­са слу­жат про­во­дя­щи­ми ка­на­ла­ми для воз­ду­ха, в ко­то­рых он на­гре­ва­ет­ся, ув­лаж­ня­ет­ся и фильт­ру­ет­ся. По­лость но­са вы­стла­на бо­га­то вас­ку­ля­ри­зо­ван­ной сли­зи­стой обо­лоч­кой. Мно­го­чис­лен­ные же­ст­кие во­лос­ки, а так­же снаб­жен­ные рес­нич­ка­ми эпи­те­ли­аль­ные и бо­ка­ло­вид­ные клет­ки слу­жат для очи­ст­ки вды­хае­мо­го воз­ду­ха от твер­дых час­тиц. В верх­ней час­ти по­лос­ти ле­жат обо­ня­тель­ные клет­ки.

Гор­тань ле­жит ме­ж­ду тра­хе­ей и кор­нем язы­ка. По­лость гор­та­ни раз­де­ле­на дву­мя склад­ка­ми сли­зи­стой обо­лоч­ки, не пол­но­стью схо­дя­щи­ми­ся по сред­ней ли­нии. Про­стран­ст­во ме­ж­ду эти­ми склад­ка­ми - го­ло­со­вая щель за­щи­ще­но пла­стин­кой во­лок­ни­сто­го хря­ща - над­гор­тан­ни­ком.

Тра­хея на­чи­на­ет­ся у ниж­не­го кон­ца гор­та­ни и спус­ка­ет­ся в груд­ную по­лость, где де­лит­ся на пра­вый и ле­вый брон­хи; стен­ка ее об­ра­зо­ва­на со­еди­ни­тель­ной тка­нью и хря­щом. Час­ти, при­мы­каю­щие к пи­ще­во­ду, за­ме­ще­ны фиб­роз­ной связ­кой. Пра­вый бронх обыч­но ко­ро­че и ши­ре ле­во­го. Вой­дя в лег­кие, глав­ные брон­хи по­сте­пен­но де­лят­ся на все бо­лее мел­кие труб­ки (брон­хио­лы), са­мые мел­кие из ко­то­рых - ко­неч­ные брон­хио­лы яв­ля­ют­ся по­след­ним эле­мен­том воз­ду­хо­нос­ных пу­тей. От гор­та­ни до ко­неч­ных брон­хи­ол труб­ки вы­стла­ны мер­ца­тель­ным эпи­те­ли­ем.

2.2. Лег­кие.

В це­лом лег­кие име­ют вид губ­ча­тых, по­рис­тых ко­ну­со­вид­ных об­ра­зо­ва­ний, ле­жа­щих в обе­их по­ло­ви­нах груд­ной по­лос­ти. Наи­мень­ший струк­тур­ный эле­мент лег­ко­го - доль­ка со­сто­ит из ко­неч­ной брон­хио­лы, ве­ду­щей в ле­гоч­ную брон­хио­лу и аль­ве­о­ляр­ный ме­шок. Стен­ки ле­гоч­ной брон­хио­лы и аль­ве­о­ляр­но­го меш­ка об­ра­зу­ют уг­луб­ле­ния - аль­ве­о­лы. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела. Стен­ки аль­ве­ол со­сто­ят из од­но­го слоя эпи­те­ли­аль­ных кле­ток и ок­ру­же­ны ле­гоч­ны­ми ка­пил­ля­ра­ми. Внут­рен­няя по­верх­ность аль­ве­о­лы по­кры­та по­верх­но­ст­но-ак­тив­ным ве­ще­ст­вом сур­фак­тан­том. От­дель­ная аль­ве­о­ла, тес­но со­при­ка­саю­щая­ся с со­сед­ни­ми струк­ту­ра­ми, име­ет фор­му не­пра­виль­но­го мно­го­гран­ни­ка и при­бли­зи­тель­ные раз­ме­ры до 250 мкм. При­ня­то счи­тать, что об­щая по­верх­ность аль­ве­ол, че­рез ко­то­рую осу­ще­ст­в­ля­ет­ся га­зо­об­мен, экс­по­нен­ци­аль­но за­ви­сит от ве­са те­ла. С воз­рас­том от­ме­ча­ет­ся умень­ше­ние пло­ща­ди по­верх­но­сти аль­ве­ол.

Ка­ж­дое лег­кое ок­ру­же­но меш­ком - плев­рой. На­руж­ный (па­рие­таль­ный) лис­ток плев­ры при­мы­ка­ет к внут­рен­ней по­верх­но­сти груд­ной стен­ки и диа­фраг­ме, внут­рен­ний (вис­це­раль­ный) по­кры­ва­ет лег­кое. Щель ме­ж­ду ли­ст­ка­ми на­зы­ва­ет­ся плев­раль­ной по­ло­стью. При дви­же­нии груд­ной клет­ки внут­рен­ний лис­ток обыч­но лег­ко сколь­зит по на­руж­но­му. Дав­ле­ние в плев­раль­ной по­лос­ти все­гда мень­ше ат­мо­сфер­но­го (от­ри­ца­тель­ное). В ус­ло­ви­ях по­коя внут­ри­плев­раль­ное дав­ле­ние у че­ло­ве­ка в сред­нем на 4,5 торр ни­же ат­мо­сфер­но­го (-4,5 торр). Меж­плев­раль­ное про­стран­ст­во ме­ж­ду лег­ки­ми на­зы­ва­ет­ся сре­до­сте­ни­ем; в нем на­хо­дят­ся тра­хея, зоб­ная же­ле­за (ти­мус) и серд­це с боль­ши­ми со­су­да­ми, лим­фа­ти­че­ские уз­лы и пи­ще­вод.

Ле­гоч­ная ар­те­рия не­сет кровь от пра­во­го же­лу­доч­ка серд­ца, она де­лит­ся на пра­вую и ле­вую вет­ви, ко­то­рые на­прав­ля­ют­ся к лег­ким. Эти ар­те­рии вет­вят­ся, сле­дуя за брон­ха­ми, снаб­жа­ют круп­ные струк­ту­ры лег­ко­го и об­ра­зу­ют ка­пил­ля­ры, оп­ле­таю­щие стен­ки аль­ве­ол. Воз­дух в аль­ве­о­ле от­де­лен от кро­ви в ка­пил­ля­ре стен­кой аль­ве­о­лы, стен­кой ка­пил­ля­ра и в не­ко­то­рых слу­ча­ях про­ме­жу­точ­ным сло­ем ме­ж­ду ни­ми. Из ка­пил­ля­ров кровь по­сту­па­ет в мел­кие ве­ны, ко­то­рые в кон­це кон­цов со­еди­ня­ют­ся и об­ра­зу­ют ле­гоч­ные ве­ны, дос­тав­ляю­щие кровь в ле­вое пред­сер­дие.

Брон­хи­аль­ные ар­те­рии боль­шо­го кру­га то­же при­но­сят кровь к лег­ким, а имен­но снаб­жа­ют брон­хи и брон­хио­лы, лим­фа­ти­че­ские уз­лы, стен­ки кро­ве­нос­ных со­су­дов и плев­ру. Боль­шая часть этой кро­ви от­те­ка­ет в брон­хи­аль­ные ве­ны, а от­ту­да - в не­пар­ную (спра­ва) и в по­лу­не­пар­ную (сле­ва). Очень не­боль­шое ко­ли­че­ст­во ар­те­ри­аль­ной брон­хи­аль­ной кро­ви по­сту­па­ет в ле­гоч­ные ве­ны.

Ды­ха­тель­ные мыш­цы - это те мыш­цы, со­кра­ще­ния ко­то­рых из­ме­ня­ют объ­ем груд­ной клет­ки. Мыш­цы, на­прав­ляю­щие­ся от го­ло­вы, шеи, рук и не­ко­то­рых верх­них груд­ных и ниж­них шей­ных по­звон­ков, а так­же на­руж­ные меж­ре­бер­ные мыш­цы, со­еди­няю­щие реб­ро с реб­ром, при­под­ни­ма­ют реб­ра и уве­ли­чи­ва­ют объ­ем груд­ной клет­ки. Диа­фраг­ма - мы­шеч­но-су­хо­жиль­ная пла­сти­на, при­кре­п­лен­ная к по­звон­кам, реб­рам и гру­ди­не, от­де­ля­ет груд­ную по­лость от брюш­ной. Это глав­ная мыш­ца, уча­ст­вую­щая в нор­маль­ном вдо­хе. При уси­лен­ном вдо­хе со­кра­ща­ют­ся до­пол­ни­тель­ные груп­пы мышц. При уси­лен­ном вы­до­хе дей­ст­ву­ют мыш­цы, при­кре­п­лен­ные ме­ж­ду реб­ра­ми (внут­рен­ние меж­ре­бер­ные мыш­цы), к реб­рам и ниж­ним груд­ным и верх­ним по­яс­нич­ным по­звон­кам, а так­же мыш­цы брюш­ной по­лос­ти; они опус­ка­ют реб­ра и при­жи­ма­ют брюш­ные ор­га­ны к рас­сла­бив­шей­ся диа­фраг­ме, умень­шая та­ким об­ра­зом ем­кость груд­ной клет­ки.

2.3. Ле­гоч­ная вен­ти­ля­ция.

По­ка внут­ри­плев­раль­ное дав­ле­ние ос­та­ет­ся ни­же ат­мо­сфер­но­го, раз­ме­ры лег­ких точ­но сле­ду­ют за раз­ме­ра­ми груд­ной по­лос­ти. Дви­же­ния лег­ких со­вер­ша­ют­ся в ре­зуль­та­те со­кра­ще­ния ды­ха­тель­ных мышц в со­че­та­нии с дви­же­ни­ем час­тей груд­ной стен­ки и диа­фраг­мы.

Рас­слаб­ле­ние всех свя­зан­ных с ды­ха­ни­ем мышц при­да­ет груд­ной клет­ке по­ло­же­ние пас­сив­но­го вы­до­ха. Со­от­вет­ст­вую­щая мы­шеч­ная ак­тив­ность мо­жет пе­ре­вес­ти это по­ло­же­ние во вдох или же уси­лить вы­дох. Вдох соз­да­ет­ся рас­ши­ре­ни­ем груд­ной по­лос­ти и все­гда яв­ля­ет­ся ак­тив­ным про­цес­сом. Бла­го­да­ря сво­ему со­чле­не­нию с по­звон­ка­ми реб­ра дви­жут­ся вверх и на­ру­жу, уве­ли­чи­вая рас­стоя­ние от по­зво­ноч­ни­ка до гру­ди­ны, а так­же бо­ко­вые раз­ме­ры груд­ной по­лос­ти (ре­бер­ный или груд­ной тип ды­ха­ния). Со­кра­ще­ние диа­фраг­мы ме­ня­ет ее фор­му из ку­по­ло­об­раз­ной в бо­лее пло­скую, что уве­ли­чи­ва­ет раз­ме­ры груд­ной по­лос­ти в про­доль­ном на­прав­ле­нии (диа­фраг­маль­ный или брюш­ной тип ды­ха­ния). Обыч­но глав­ную роль во вдо­хе иг­ра­ет диа­фраг­маль­ное ды­ха­ние. По­сколь­ку лю­ди-су­ще­ст­ва дву­но­гие, при ка­ж­дом дви­же­нии ре­бер и гру­ди­ны ме­ня­ет­ся центр тя­же­сти те­ла и воз­ни­ка­ет не­об­хо­ди­мость при­спо­со­бить к это­му раз­ные мыш­цы.

При спо­кой­ном ды­ха­нии у че­ло­ве­ка обыч­но дос­та­точ­но эла­сти­че­ских свойств и ве­са пе­ре­мес­тив­ших­ся тка­ней, что­бы вер­нуть их в по­ло­же­ние, пред­ше­ст­вую­щее вдо­ху. Та­ким об­ра­зом, вы­дох в по­кое про­ис­хо­дит пас­сив­но вслед­ст­вие по­сте­пен­но­го сни­же­ния ак­тив­но­сти мышц, соз­даю­щих ус­ло­вие для вдо­ха. Ак­тив­ный вы­дох мо­жет воз­ник­нуть вслед­ст­вие со­кра­ще­ния внут­рен­них меж­ре­бер­ных мышц в до­пол­не­ние к дру­гим мы­шеч­ным груп­пам, ко­то­рые опус­ка­ют реб­ра, умень­ша­ют по­пе­реч­ные раз­ме­ры груд­ной по­лос­ти и рас­стоя­ние ме­ж­ду гру­ди­ной и по­зво­ноч­ни­ком. Ак­тив­ный вы­дох мо­жет так­же про­изой­ти вслед­ст­вие со­кра­ще­ния брюш­ных мышц, ко­то­рое при­жи­ма­ет внут­рен­но­сти к рас­слаб­лен­ной диа­фраг­ме и умень­ша­ет про­доль­ный раз­мер груд­ной по­лос­ти. Рас­ши­ре­ние лег­ко­го сни­жа­ет (на вре­мя) об­щее внут­ри­ле­гоч­ное (аль­ве­о­ляр­ное) дав­ле­ние. Оно рав­но ат­мо­сфер­но­му, ко­гда воз­дух не дви­жет­ся, а го­ло­со­вая щель от­кры­та. Оно ни­же ат­мо­сфер­но­го, по­ка лег­кие не на­пол­нят­ся при вдо­хе, и вы­ше ат­мо­сфер­но­го при вы­до­хе. Внут­ри­плев­раль­ное дав­ле­ние то­же ме­ня­ет­ся на про­тя­же­нии ды­ха­тель­но­го дви­же­ния; но оно все­гда ни­же ат­мо­сфер­но­го (т. е. все­гда от­ри­ца­тель­ное).

2.4. Из­ме­не­ния объ­е­ма лег­ких.

У человека легкие занимают около 6% объема тела независимо от его веса. Объ­ем лег­ко­го ме­ня­ет­ся при вдо­хе не всю­ду оди­на­ко­во. Для это­го име­ют­ся три глав­ные при­чи­ны, во-пер­вых, груд­ная по­лость уве­ли­чи­ва­ет­ся не­рав­но­мер­но во всех на­прав­ле­ни­ях, во-вто­рых, не все час­ти лег­ко­го оди­на­ко­во рас­тя­жи­мы. В-треть­их, пред­по­ла­га­ет­ся су­ще­ст­во­ва­ние гра­ви­та­ци­он­но­го эф­фек­та, ко­то­рый спо­соб­ст­ву­ет сме­ще­нию лег­ко­го кни­зу. Объ­ем воз­ду­ха, вды­хае­мый при обыч­ном (не­уси­лен­ном) вдо­хе и вы­ды­хае­мой при обыч­ном (не­уси­лен­ном) вы­до­хе, на­зы­ва­ет­ся ды­ха­тель­ным воз­ду­хом. Объ­ем мак­си­маль­но­го вы­до­ха по­сле пред­ше­ст­во­вав­ше­го мак­си­маль­но­го вдо­ха на­зы­ва­ет­ся жиз­нен­ной ем­ко­стью. Она не рав­на все­му объ­е­му воз­ду­ха в лег­ком (об­ще­му объ­е­му лег­ко­го), по­сколь­ку лег­кие пол­но­стью не спа­да­ют­ся. Объ­ем воз­ду­ха, ко­то­рый ос­та­ет­ся в не­спав­ших­ся лег­ких, на­зы­ва­ет­ся ос­та­точ­ным воз­ду­хом. Име­ет­ся до­пол­ни­тель­ный объ­ем, ко­то­рый мож­но вдох­нуть при мак­си­маль­ном уси­лии по­сле нор­маль­но­го вдо­ха. А тот воз­дух, ко­то­рый вы­ды­ха­ет­ся мак­сималь­ным уси­ли­ем по­сле нор­маль­но­го вы­до­ха, это ре­зерв­ный объ­ем вы­до­ха. Функ­цио­наль­ная ос­та­точ­ная ем­кость со­сто­ит из ре­зерв­но­го объ­е­ма вы­до­ха и ос­та­точ­но­го объ­е­ма. Это тот на­хо­дя­щий­ся в лег­ких воз­дух, в ко­то­ром раз­бав­ля­ет­ся нор­маль­ный ды­ха­тель­ный воз­дух. Вслед­ст­вие это­го со­став га­за в лег­ких по­сле од­но­го ды­ха­тель­но­го дви­же­ния обыч­но рез­ко не ме­ня­ет­ся.

Многие болезни и травмы, в том числе не только легких, приводят к тому, что собственная вентиляция (спонтанная) прекращается или оказывается недостаточной. В таких случаях применяется искусственная вентиляция легких.

3. Искусственная вентиляция легких.

Искусственная вентиляция лёгких - обеспечивает газообмен между окружающим воздухом (или специально подобранной смесью газов) и альвеолами легких.

3.1. Основные методы

Современные методы искусственной вентиляции легких (ИВЛ) можно условно разделить на простые и аппаратные. Простые методы обычно применяют в экстренных ситуациях: при отсутствии самостоятельного дыхания, при остро развившемся нарушении ритма дыхания, его патологическом ритме, дыхании агонального типа: при учащении дыхания более 40 в 1 мин, если это не связано с гипертермией (температура тела выше 38,5°) или выраженной неустраненной гиповолемией; при нарастающей гипоксемии и (или) гиперкапнии, если они не исчезают после обезболивания, восстановления проходимости дыхательных путей, кислородной терапии, ликвидации опасного для жизни уровня гиповолемии и грубых нарушений метаболизма. К простым методам в первую очередь относятся экспираторные способы ИВЛ (искусственного дыхания) изо рта в рот и изо рта в нос. В таких случаях вдувание воздуха проводят обычно с частотой 20-25 в 1 мин ; при сочетании ИВЛ с массажем сердца - с частотой 12-15 в 1 мин. Проведение простой ИВЛ значительно облегчается введением в ротовую полость больного S-образного воздуховода, применением мешка Рубена («Амбу», РДА-1) или меха РПА-1 через ротоносовую маску. При этом необходимо обеспечить проходимость дыхательных путей и плотно прижимать маску к лицу больного.

Аппаратные методы (с помощью специальных аппаратов-респираторов) применяют при необходимости длительной ИВЛ (от нескольких часов до нескольких месяцев и даже лет).

Респиратор обычно присоединяют к дыхательным путям больного через интубационную трубку или трахеостомическую канюлю. Чаще аппаратную ИВЛ проводят в нормочастотном режиме -12-20 циклов в 1 мин. В практику входит также ИВЛ в высокочастотном режиме (более 60 циклов в 1 мин ), при котором значительно уменьшается дыхательный объем (до 150 мл и менее), снижаются положительное давление в легких в конце вдоха и внутригрудное давление, менее затруднен приток крови к сердцу. Кроме того, при ИВЛ в высокочастотном режиме облегчается привыкание (адаптация) больного к респиратору.

Существуют три способа высокочастотной ИВЛ (объемная, осцилляционная и струйная). Объемную проводят обычно с частотой дыхания 80-100 в 1 мин, осцилляционную - 600-3600 в 1 мин, обеспечивая вибрацию непрерывного или прерывистого (в нормочастотном режиме) газового потока. Наибольшее распространение получила струйная высокочастотная ИВЛ с частотой дыхания 100-300 в 1 мин, при которой в дыхательные пути через иглу или катетер диаметром 1-2 мм вдувается струя кислорода или газовой смеси под давлением 2-4 атм. Струйную ИВЛ можно проводить через интубационную трубку или трахеостому (при этом происходит инжекция - подсасывание атмосферного воздуха в дыхательные пути) и через катетер, введенный в трахею через носовой ход или чрескожно (пункционно). Последнее особенно важно в тех случаях, когда нет условий для осуществления интубации трахеи или у медперсонала нет навыка проведения этой процедуры.

Искусственную вентиляцию легких можно проводить в автоматическом режиме, когда самостоятельное дыхание больного полностью подавлено фармакологическими препаратами или специально подобранными параметрами вентиляции легких. Возможно также проведение вспомогательной ИВЛ, при которой самостоятельное дыхание больного сохраняется. Подача газа осуществляется после слабой попытки больного произвести вдох (триггерный режим вспомогательной ИВЛ), либо больной приспосабливается к индивидуально подобранному режиму работы аппарата.

Существует также режим периодической принудительной вентиляции легких (ППВЛ), обычно используемый в процессе постепенного перехода от ИВЛ к самостоятельному дыханию. При этом больной дышит самостоятельно, но в дыхательные пути подается непрерывный поток подогретой и увлажненной газовой смеси, создающей искоторое положительное давление в легких на протяжении всего дыхательного цикла. На этом фоне с заданной периодичностью (обычно от 10 до 1 раза в 1 мин) респиратор производит искусственный вдох, совпадающий (синхронизированная ППВЛ) или не совпадающий (несинхронизированная ЛЛВЛ) с очередным самостоятельным вдохом больного. Постепенное урежение искусственных вдохов позволяет подготовить пациента к самостоятельному дыханию.

Широкое распространение получил режим ИВЛ с положительным давлением в конце выдоха (ПДКВ) от 5 до 15 см вод. ст. и более, при котором внутрилегочное давление в течение всего дыхательного цикла остается положительным по отношению к атмосферному. Этот режим способствует наилучшему распределению воздуха в легких, уменьшению шунтирования крови в них и снижению альвеолярно-артериальной разницы по кислороду. При искусственной вентиляции легких с ПДКВ расправляются ателектазы, устраняется или уменьшается отек легких, что способствует улучшению оксигенации артериальной крови при одном и том же содержании кислорода во вдыхаемом воздухе. Однако при ИВЛ с положительным давлением в конце вдоха существенно повышается внутригрудное давление, что может приводить к затруднению притока крови к сердцу.

Не потерял своего значения относительно редко используемый метод ИВЛ - электростимуляция диафрагмы. Периодически раздражая либо диафрагмальные нервы, либо непосредственно диафрагму через наружные или игольчатые электроды, удается добиться ритмичного ее сокращения, что обеспечивает вдох. К электростимуляции диафрагмы чаще прибегают как к методу вспомогательной ИВЛ в послеоперационном периоде, а также при подготовке больных к оперативным вмешательствам.

3.2. Показания к применению искусственной вентиляции легких.

При современном анестезиологическом пособии ИВЛ осуществляют в первую очередь в связи с необходимостью обеспечения мышечной релаксации курареподобными препаратами. На фоне ИВЛ возможно применение ряда анальгетиков в достаточных для полноценной анестезии дозах, введение которых в условиях самостоятельного дыхания сопровождалось бы артериальной гипоксемией. Поддерживая хорошую оксигенацию крови, ИВЛ помогает организму справиться с операционной травмой. При ряде оперативных вмешательств на органах грудной клетки (легких, пищеводе) используют раздельную интубацию бронхов, что позволяет во время операции выключать одно легкое из вентиляции для облегчения работы хирурга. Такая интубация также предупреждает затекание в здоровое легкое содержимого из оперируемого. При оперативных вмешательствах на гортани и дыхательных путях с успехом используют чрескатетерную струйную высокочастотную ИВЛ, облегчающую осмотр операционного поля и позволяющую поддерживать адекватный газообмен при вскрытой трахее и бронхах. Учитывая, что в условиях общей анестезии и мышечной релаксации больной не может реагировать на гипоксию и гиповентиляцию, особое значение приобретает контроль за содержанием газов крови, в частности постоянный мониторинг показателей парциального давления кислорода (рO 2) и парциального давления двуокиси углерода (рСО 2) чрескожным путем с помощью специальных датчиков. При проведении общей анестезии у истощенных, ослабленных больных, особенно при наличии дыхательной недостаточности до операции, при выраженной гиповолемии, развитии в процессе общей анестезии каких-либо осложнений, способствующих возникновению гипоксии (снижение АД, остановка сердца и др.), показано продолжение ИВЛ в течение нескольких часов после окончания оперативного вмешательства. В случае клинической смерти или агонии ИВЛ является обязательным компонентом реанимационного пособия. Прекращать ее можно только после полного восстановления сознания и полноценного самостоятельного дыхания.

В комплексе интенсивной терапии ИВЛ является наиболее мощным средством борьбы с острой дыхательной недостаточностью. Обычно ее проводят через трубку, которую вводят в трахею через нижний носовой ход или трахеостому. Особое значение приобретает тщательный уход за дыхательными путями, их полноценное дренирование. При отеке легких, пневмонии, дистресс-синдроме респираторном взрослых показана искусственная вентиляция легких с ПДКВ иногда до 15 см вод. ст . и более. Если гипоксемия сохраняется даже при высоком ПДКВ, показано сочетанное применение традиционной и струйной высокочастотной ИВЛ.

Вспомогательную ИВЛ применяют сеансами до 30-40 мин при лечении больных с хронической дыхательной недостаточностью. Ее можно использовать в амбулаторно-поликлинических и даже домашних условиях после соответствующей тренировки больного.

ИВЛ используют у больных, находящихся в коматозном состоянии (травма, операция на головном мозге), а также при периферическом поражении дыхательных мышц (полирадикулоневрит, травма спинного мозга, боковой амиотрофический склероз). В последнем случае ИВЛ приходится проводить очень длительно - месяцы и даже годы, что требует особенно тщательного ухода за больным. Широко используют ИВЛ и при лечении больных с травмой грудной клетки, послеродовой эклампсией, различными отравлениями, нарушениями мозгового кровообращения, столбняком, ботулизмом.

3.3. Контроль адекватности искусственной вентиляции легких.

При проведении экстренной ИВЛ простыми методами достаточно наблюдения за цветом кожи и движениями грудной клетки больного. Стенка грудной клетки должна подниматься при каждом вдохе и опадать при каждом выдохе. Если вместо этого поднимается эпигастральная область, значит вдуваемый воздух поступает не в дыхательные пути, а в пищевод и желудок. Причиной чаще всего бывает неправильное положение головы больного.

При проведении длительной аппаратной ИВЛ о ее адекватности судят по ряду признаков. Если самостоятельное дыхание больного не подавлено фармакологически, одним из основных признаков является хорошая адаптация больного к респиратору. При ясном сознании у пациента не должно быть ощущения нехватки воздуха, дискомфорта. Дыхательные шумы в легких должны быть одинаковыми с обеих сторон, кожа имеет обычную окраску, сухая. Признаками неадекватности ИВЛ являются нарастающая тахикардия, тенденция к артериальной гипертензии, а при использовании искусственной вентиляции с ПДКВ - к гипотензии, что является признаком снижения притока крови к сердцу. Исключительно важен контроль за рО 2 , рСО 2 и кислотно-основным состоянием крови, рО 2 в процессе ИВЛ следует поддерживать не ниже 80 мм рт. ст . При тяжелых нарушениях гемодинамики (массивная кровопотеря, травматический или кардиогенный шок) желательно повышение рО 2 до 150 мм рт. ст . и выше. рСО 2 следует поддерживать, изменяя минутный объем и частоту дыхания, на максимальном уровне, при котором наступает полная адаптация больного к респиратору (обычно 32-36 мм рт. ст .). В процессе длительной ИВЛ не должны наступать метаболический ацидоз или метаболический алкалоз. Первый чаще всего свидетельствует о нарушениях периферического кровообращения и микроциркуляции, второй - о гипокалиемии и клеточной гипогидратации.

3.4. Осложнения при искусственной вентиляции легких.

При длительной ИВЛ часто возникают трахеобронхиты, пневмония; опасным осложнением является пневмоторакс, т.к. в условиях ИВЛ воздух быстро скапливается в плевральной полости, сдавливая легкое, а затем и смещая средостение. Во время ИВЛ возможно соскальзывание интубационной трубки в один из бронхов (чаще в правый). Нередко это случается при транспортировании и перемещении больного.

В процессе ИВЛ в раздувной манжетке интубационной трубки может образоваться выпячивание, которое прикрывает отверстие трубки и препятствует проведению ИВЛ.

3.5. Количественные характеристики режимов искусственной вентиляции легких.

Количественные характеристики традиционных режимов ИВЛ можно считать установившимися. Для аппаратов, предназначенных для интенсивной терапии взрослых пациентов, обычно считаются достаточными максимальные значения минутной вентиляции 40-50 л/мин, дыхательного объема 1,5-2 л, частоты вентиляции 60 в минуту. Для применения аппаратов во время анестезии, в экстремальной медицине и для амбулаторного лечения требования к этим характеристикам могут быть несколько снижены.

Для аппаратов, предназначенных для новорожденных и детей младшего возраста, отметим тенденцию к обеспечению вентиляции детей, родившихся со значительной степенью недоношенности. Ведущие специалисты-медики России по-разному оценивают верхний предел частоты вентиляции. Трудно не согласиться с мнением, что для частоты более 60--80 в минуту необходима специальная аппаратура. Тем не менее, в ряде зарубежных аппаратов, реализующих традиционные методики ИВЛ, можно встретить возможность установки частоты вплоть до 120-150 в минуту.

Практический интерес представляет определение верхнего предела установки минутной вентиляции и других параметров, зависящих от быстро изменяющихся с возрастом вентиляционных потребностей ребенка. Большинство изготовителей ориентируются только на две возрастные градации: аппарат для взрослых, включая детей старшего возраста, и аппарат для новорожденных и детей младшего возраста. В ряде международных стандартов граница проводится не по возрасту, а по массе тела ребенка (15 кг), что более обоснованно. Во всяком случае, можно считать, что максимальные значения объемных параметров (минутная вентиляция и дыхательный объем) аппаратов для новорожденных и детей младшего возраста должны несколько перекрывать минимальные значения тех же параметров, обеспечиваемых аппаратами для взрослых, и наоборот.

Верхний предел давления, которое аппараты могут создавать в легких пациента, обычно ограничивается значением 60-100 гПа. Максимальное значение положительного давления конца вдоха в подавляющем большинстве случаев составляет 15-20 гПа.

4. Аппарат искусственной вентиляции легких.

4.1. Принцип работы аппарата искусственной вентиляции легких.

Аппарат состоит из рабочего блока, блока питания, блока управления и дополнительного оборудования (увлажнителя, блока дозиметров, отстой­ника конденсата), которые, с помощью дыхательных шлангов, включаются в дыхательный контур. Дыхательный контур аппарата нереверсивный, т.е. при выдохе смесь поступает через тройник пациента на клапан выдоха.

Так как при выдохе в дыхательном контуре смесь охлаждается, то пре­дусмотрен отстойник для сбора конденсата.

Рабочий блок обеспечивает формирование газового потока и состоит из воздушного компрессора и системы газораспределительных электромагнит­ных клапанов (клапан вдоха и клапан выдоха). Для контроля текущего и среднего значения давления установлены два манометра, показывающие значения давления в тройнике пациента и среднее давление.

Для предотвращения разрыва легких, в случае превышения давления дыхательной смеси выше допустимого предусмотрен предохранительный клапан, который, если давление выше допустимого, открывается и страв­ливает избыток давления.

Блок управления состоит из двух модулей:

Процессорный модуль;

Модуль индикации и клавиатуры.

Процессорный модуль обеспечивает управление режимами работы ап­парата, а также осуществляет управление работой увлажнителя и системы аврийно-предупредительной сигнализации.

Модуль индикации и клавиатуры обеспечивает ввод параметров ИВЛ, выбор режимов ИВЛ и обеспечивает отображение установленных парамет­ров.

Увлажнитель предназначен для подогрева и увлажнения дыхательной смеси. Увлажнитель состоит из следующих составных частей:

Блок подогрева воды в емкости увлажнителя;

Блок подогрева дыхательного газа в шланге вдоха;

Блока датчика температуры газа перед тройником пациента.

В качестве дыхательной смеси в аппарате ИВЛ используется либо ат­мосферный воздух, либо смесь воздуха с кислородом, либо смесь воздуха с закисью азота N 2 О. В ряде случаев при ИВЛ необходима длительная и ста­бильная анальгезия. Эффективным средством является закись азота, для по­дачи которой предусмотрен специальный ротаметр на дозиметрическом блоке. Баллоны с закисью азота либо с кислородом подключаются к аппарату через блок дозиметров, что дает возможность регулировать расход газа.

Компрессор создает требуемое давление вдоха и через клапан вдоха дыхательная смесь поступает на увлажнитель, где нагревается до темпера­туры тела человека и увлажняется. Если этого не делать, то при длительной вентиляции легких в организме больного могут произойти необратимые па­тологические изменения, а также это может привести к целому ряду заболе­ваний.

Увлажненная и нагретая смесь поступает через тройник пациента к больному. По завершению цикла вдоха клапан вдоха закрывается и откры­вается клапан выдоха, и давление в легких снижается до атмосферного.

Параметры дыхания устанавливаются и отображаются на блоке управ­ления, а также определяются программой управления микропроцессором и выбранным режимом работы аппарата.

Для контроля над параметрами дыхания используются датчик давления и датчик температуры у тройника пациента и датчик температуры в увлаж­нителе. Сигналы от датчиков поступают в устройство сопряжения с датчи­ками, а затем преобразованные сигналы выдаются в микропроцессор, рас­положенный в блоке управления.

Микропроцессор выдает сигналы управления, которые через схему управления исполнительными устройствами, выдаются на соответствующие исполнительные устройства (электропривод компрессора, клапан вдоха, клапан выдоха нагреватель в увлажнителе и нагреватель в шланге вдоха).

4.2. Медико-технические требования к аппарату ИВЛ.

Искусственная вентиляция легких является высокоэффективной и в то же время практически безопасной, если она основана на обеспе­чении адекватного газообмена при максимальном исключении вредных эффектов, а также при сохранении субъективного ощущения "дыха­тельного комфорта" у больного, если он во время ИВЛ остается в сознании.

Это обеспечивается прежде всего рациональным выбором для данного больного следующих параметров:

Минутного объема вентиляции;

Дыхательного объема;

Частоты дыхания;

Отношения продолжительности вдоха и выдоха.
Минутный объем вентиляции - это сумма дыхательных объемов за минуту. Обычно рассматривают минутный объем альвеолярной вен­тиляции, который равен разности дыхательного объема и общего объ­ема мертвого пространства, умноженной на частоту дыхания.

Дыхательный объем - это количество дыхательного газа, пода­ваемого в легкие в течении одного дыхательного цикла. Дыхательный объем должен быть достаточным для промывки "мертвого пространства " и удаления углекислого газа из легких. Зависит от пола пациента, массы его тела, частоты дыхания, возраста.

Частота дыхания - это количество дыхательных маневров (вдох-выдох) за минуту.

Значения основных параметров искусственной вентиляции легких нормированы ГОСТ 18856-81. Он устанавливает следующие минимальные диапазоны регулирования параметров ИВЛ:

Дыхательный объем 0,2 ... 2,0 л;

Минутная вентиляция 3 ... 30 л/мин;

Частота дыхания 10 ... 50 л/мин;

Отношение длительности вдоха и выдоха 1:1,5... 1:2.

Параметры ИВЛ у разных людей сильно отличаются, поэтому целесообразно делать диа­пазон регулирования параметров ИВЛ (дыхательный объем, минутную вентиляцию, частоту дыхания и т.д.) как можно шире, чтобы врач мог в каждом кон­кретном случае установить требуемые параметры ИВЛ.

Увеличение температуры и влажности вдыхаемого воздуха на пути окружающая среда - легкие происходит благодаря уникальной способно­сти дыхательных путей независимо от колебаний температуры и влажно­сти воздуха нагревать вдыхаемую газовую смесь до температуры тела и на­сыщать ее водяными парами.

При искусственной вентиляции легких возникает местное пересыхание и охлаждение слизистой оболочки трахеи и бронхов. В зависимости от продолжительности и интенсивности действия этих факторов могут воз­никнуть повреждения слизистой оболочки трахеи и бронхов, разрушение мерцательного эпителия, образование корок, нередко закупоривающих бронхи, возникновение деструктивного бронхита, чреватого тяжелыми бронхолегочными осложнениями. У маленьких детей к этому могут доба­виться нарушения общего водного и теплового баланса.

На основании изложенного выше при ИВЛ необходимо использовать увлажнитель для увлажнения и обогрева вдыхаемого газа. Границы регулирования температуры газа в тройнике пациента должны быть 32-38°С, а относительная влажность газа 80-100%.

При выдохе дыхательная смесь охлаждается, и влага конденсируется на поверхности дыхательных шлангов. Конденсат может попасть в аппарат, что нарушит его работу или в легкие пациента. Поэтому необходимо уста­новить на шланге выдоха отстойник, куда бы стекала конденсировавшаяся жидкость.

4.3. Схемы для подачи газовой смеси пациенту.

В настоящее время в аппаратах ИВЛ применяются следующие схемы для подачи газовой смеси пациенту.

1) Генератор вдоха постоянного потока с коммутирующими устройствами в линиях вдоха и выдоха, выполненный в виде смесителя сжатого кислорода, поступающего извне, и сжатого воздуха. В большинстве зарубежных аппаратов сжатый воздух также подается из внешнего источника (аппараты серий "Putitan-Bennet", "Веаг", большинство моделей фирм "Bird" “Drager” и др.) или поставляемым отдельно компрессором высокого давления. В отечественных аппаратах воздух подает встроенный в аппарат компрессор низкого давления. Такая схема позволяет достаточно легко реализовать разнообразные режимы работы и измерять характеристики вентиляции. Однако конструктивное осуществление этой схемы довольно сложно. Примером такого решения являются аппараты "Спирон-201","Фаза-5" и др.

2) Генератор вдоха постоянного потока с коммутирующим устройством только в линии выдоха. Здесь через линии вдоха газ течет постоянно, с частотой дыхания перекрывается только линия выдоха, поэтому конструкция таких аппаратов проще, чем по первой схеме. Особенно проста реализация режимов, требующих создания в линии выдоха постоянного подпора положительного давления (ПДКВ, самостоятельное дыхание под положительным давлением и др.). Конструктивная форма выполнения генератора вдоха такая же, что и для предыдущей схемы. Постоянный поток газа через дыхательный контур с одной стороны позволяет легче контролировать его величину и подаваёмую минутную вентиляцию, а с другой - вызывает повышенный расход газовой смеси, затрудняет измерение выдыхаемого объема. Поэтому данный принцип используется почти исключительно в аппаратах для интенсивной терапии у детей (например, в аппарате "Спиро-Вита-412"), где повышенный расход кислорода незначителен по абсолютной величине.

Описанные выше схемы ориентированы на подачу определенного потока или объема газа, а создающееся при этом в дыхательном контуре давление вторично. Существует, однако, схема, первично ориентированная на создание заданного давления. Ее основу составляет емкость с регулируемой эластичностью, в которую газовая смесь подается постоянно, а отбирается только во время вдоха. Принципиальное преимущество - возможность накопления газа, из-за чего мгновенное значение подачи газа всегда равно минутной вентиляции, но не превышает ее, как в других схемах. Пример реализации - аппараты семейства " Servoventilator - 900 фирмы "Siemens".

Также существует другой способ искусственного насыщения крови кислородом.

5. Аппарат искусственного кровообращения.

Аппарат "искусственное сердце - легкие" - аппарат, обеспечивающий оптимальный уровень кровообращения и обменных процессов в организме больного или в изолированном органе донора; предназначен для временного выполнения функций сердца и лёгких. На основании предшествующих многочисленных работ первый аппарат для искусственного кровообращения теплокровного организма, так называемый автожектор, был создан в 1925 советским учёным С. С. Брюхоненко при помощи этого аппарата советский учёный Н. Н. Теребинский в 1930 экспериментально доказал возможность успешной операции на клапанах сердца. В 1951 итальянские хирурги А. Дольотти и А. Костантини выполнили операцию удаления опухоли средостения, используя АИК. В СССР первую операцию на "сухом" сердце с помощью АИК осуществил в 1957 А.А.Вишневский. АИК включает комплекс взаимосвязанных систем и блоков: "искусственное сердце" - аппарат, состоящий из насоса, привода, передачи и нагнетающий кровь с необходимой для жизнеобеспечения объёмной скоростью кровотока; "искусственные лёгкие" - газообменное устройство, так называемый оксигенатор, служит для насыщения крови кислородом, удаления углекислого газа и поддержания кислотно-щелочного равновесия в физиологических пределах. Первые оксигенаторы, которые использовались в пятидесятых годах двадцатого века, были сделаны из стекла и стали, использовались многократно и работали на принципе прямого смешения крови и кислорода. Все это приводило к существенным повреждениям крови и развитию осложнений. Современные оксигенаторы, подобно нормальным легким, разделяют кровь и воздух при помощи мембраны. Эти одноразовые устройства предельно надежны и обеспечивают полную безопасность пациентам.

Оксигенаторы в АИК могут быть сконструированы на основании одного из 5 принципов насыщения крови кислородом:

Оксигенатор барабанный (в нем насыщение кислородом осуществляется в тонком слое жидкости, покрывающем поверхности вращающихся барабанов);

Оксигенатор мембранный (в котором насыщение жидкости осуществляется путем диффузии кислорода через полупроницаемую мембрану);

Оксигенатор пенный (в котором насыщение жидкости осуществляется путем продувания через нее кислорода);

Оксигенатор пластинчатый (в нем насыщение кислородом осуществляется в тонком слое жидкости, покрывающем поверхности вращающихся дисков);

Оксигенатор пленочный (в котором насыщение жидкости происходит при контакте ее тонкой пленки с кислородом).

5.1. Мембранные оксигенаторы.

В современных аппаратах в основном применяются мембранные оксигенаторы.

Опыт применения полимерных мембран показал, что они должны удовлетворять основным требованиям: иметь высокую газопроницаемость по кислороду и углекислому газу; обладать биологической и химической совместимостью с кровью; отличаться достаточно высокой механической прочностью и стойкостью к химическим и физическим факторам, действующим на мембрану при ее стерилизации и эксплуатации.

Максимально повысить процессы газообмена при оксигенации крови (помимо оптимизации конструкции оксигенатора) возможно за счет эффективности мембраны, которая зависит от природы полимера и ее толщины. Высокая эффективность мембраны не столько позволяет варьировать проницаемость кислорода (гемоглобин крови усваивает строго определенный его объем), сколько важна для быстрого выделения (элиминации) углекислого газа из крови. Движущей силой элиминации СО 2 является небольшое парциальное давление в крови, которое не поддается произвольному регулированию извне. Следовательно, скорость выделения двуокиси углерода всецело зависит от эффективности и селективности самой мембраны.

Исследования условий использования полимеров в системах искусственного кровообращения, механизма массообмена в естественном легком и газопроницаемости полимерных мембран показали, что наиболее подходящими для оксигенаторных мембран являются материалы на основе полиорганосилоксанов. Важным является и то, что полиорганосилоксаны обладают хорошими антитромбогенными свойствами. Применение изотропных мембран из полиэтилена, производных целлюлозы и других полимеров не дало желаемых результатов по эффективной оксигенации крови вследствие их малой проницаемости.

Полимерные мембраны в оксигенаторах могут быть плоскими, сложенными в рулоны, свернутыми в спираль, в виде полого волокна или в виде тонкой жидкой пленки. Для изготовления мембран используется в основном полидиметилсилоксан, так как среди полимерных материалов он обладает наибольшей проницаемостью по кислороду и углекислому газу. Так, проницаемость полидиметилсилоксана по кислороду в 100 тысяч раз выше, чем у поливинилхлорида и в 500 раз выше, чем у полиэтилена, а по углекислому газу в 60 тысяч раз больше, чем у поливинилхлорида и в 1500 раз выше, чем у полиэтилена. К сожалению, у полидиметилсилоксана очень низкие прочностные характеристики, поэтому для упрочнения в его состав вводятся поликарбонатные, полиакрилатные и другие жесткие фрагменты, что не может не сказываться на его проницаемости.

Созданные в последнее время конструкции оксигенаторов на полых волокнах являются моделью, наиболее близкой к естественному легкому. В таких оксигенаторах кровь протекает внутри полого волокна, а кислород противотоком омывает волокно с внешней стороны. В организме человека кислород поступает в альвеолы, между оболочками которых расположены капилляры. Толщина оболочки альвеолы не превышает 0,1 мкм, а размеры капилляров таковы, что эритроциты проходят только по одному в ряд. Кислород из альвеол через оболочку диффундирует в капилляр, где связывается с гемоглобином эритроцитов. Общая поверхность альвеол 50–200 м 2 , а производительность легких человека по кислороду 15 л/мин. Возможности искусственных легких (оксигенаторов) намного скромнее: общая поверхность газообмена составляет 5–6 м 2 , а производительность по кислороду 100 мл/мин через 1 м 2 (т. е. 0,5–0,6 л/мин). Несмотря на довольно низкую по сравнению с естественными легкими производительность, аппараты «искусственные легкие» широко используются не только в хирургии, но и в терапии ряда заболеваний – прежде всего при пневмонии, атеросклерозе, сердечнососудистой недостаточности. В этом случае в оксигенаторах получается обогащенный кислородом воздух, содержащий до 35–40 % О 2 , а рабочим телом мембраны являются полиорганосилоксаны.

Отечественные исследователи разработали несколько вариантов пленочных асимметричных мембран на основе винилтриметилсилана (мембрана-ПВТМС), полиарилат-полисилоксана (мембрана-Силар) и ПК-ПДМС (мембрана-Карбосил-АС). Последние были использованы в плоскостных моделях оксигенаторов.

Высокая эффективность мембран для оксигенаторов была в дальнейшем достигнута за счет использования пористых плоских и волоконных систем из гидрофобных политетрафторэтилена, полипропилена (GELGARD) и других полимеров. Технология изготовления пористых мембран связана с подбором фракций гранул полимера определенного размера и режимов их прессования, а также режимов экструзии и вытяжки образующихся пленок и волокон. Поэтому газовые потоки через пористые мембраны значительно больше, чем через сплошные, и площади газообмена в оксигенаторе меньше (1 м 2 вместо 3–5 м 2).

Однако, как показали последние исследования, такие мембраны имеют и ряд недостатков, связанных с их пористой структурой:

1) возможность попадания пузырьков газа в кровь, что может вызвать эффект послеоперационного невротического расстройства;

2) гидрофилизация липидами крови поверхности пор волокна и проникновение крови в поры, что приводит к ухудшению газопереноса;

3) отрицательное влияние газовых менисков в устьях пор мембраны, создающих высокое поверхностное натяжение крови.

Недостатки пористых мембран можно нивелировать путем нанесения на их поверхность односторонней, микронного уровня сплошной пленки, например, из полиарилат-полисилоксана, которая обладает высокой газопроницаемостью и хорошей гемосовместимостью. Скорость переноса кислорода для данной модифицированной мембраны в виде полого волокна из полипропилена составляет до 97%, а скорость элиминации углекислого газа – до 75% от соответствующих показателей непокрытой мембраны.

Разработки мембран асимметричной структуры для оксигенаторов в последнее время приобрели доминирующее значение, так как помимо высокой эффективности тончайший, плотный слой на основе силиконов или их сополимеров исключает опасность тромбообразования и внесения инфекции в кровь с пузырьками воздуха. На такие мембраны дополнительно может быть нанесен слой альбумин-гепаринового покрытия, прочно фиксированного на мембране, что способствует повышению оксигенации и элиминации углекислоты при внелегочном газообмене.

Технологически асимметричность структуры мембран по толщине может формироваться различными путями, например:

а) нанесением из разбавленных растворов полиорганосилоксанов на пористые подложки;

б) полимеризацией (каталитической, в потоке плазмы или радиационной) на пористых подложках силоксановых и силановых мономеров, таких как циклосилоксаны, гексаметилдисилоксан, винилметилдисилоксан, а также винилтриметилсилан, триметилсилилпропин и другие;

в) фазовоинверсионным методом из растворов силоксановых сополимеров в системе растворитель–нерастворитель.

Таблица 5.1. Проницаемость полимерных материалов, используемых в оксигенаторах

	Материал мембраны	Газопроницаемость, Рґ10 8 см 3 см/см 2 с см рт. ст.		Селективность РСО 2 /РО 2	Паропроницаемость по воде Qґ10 8 г/см 2 с см рт. ст.
	Полиэтилен
	Политетрафторэтилен
	Полидиметилсилоксан
	Поликарбонатсилоксан
	Этилцеллюлоза
	Перфторбутират- этилцеллюлозы
	Полиалкиленсульфон
	Политетрафторэтилен пористый D = 1 мкм
	Поли-4-метилпентен-1 с силиконовым маслом (1:1)

5.2. Показания к экстракорпоральной мембранной оксигенации.

Теоретически, ЭКМО может быть показана любому больному с потенциально обратимой формой дыхательной, сердечной или сердечно - легочной недостаточности. Очень важным является отбор пациентов для проведения ЭКМО. С одной стороны необходимо правильно оценить степень снижения сердечно - легочного резерва с целью определения показаний для применения этого метода, а с другой стороны исключить группу больных, у которых прогноз является явно безнадежным и для которых проведение ЭКМО не имеет смысла. Если ЭКМО используется при сердечной недостаточности, то она более эффективна в случае, когда у больного имеет место правожелудочковая недостаточность, которая является следствием легочной гипертензии и сопутствующей гипоксии. На практике ЭКМО часто используется в качестве метода вспомогательного кровообращения:
- после операций на сердце, обычно после хирургической коррекции врожденных пороков сердца,
- при трансплантации сердца или легких,
- при миокардите или при реакции отторжения трансплантата.

5.3. Каннюляция для экстракорпоральной мембранной оксигенации.

Существует два вида ЭКМО - веновенозная (ВВЭКМО) и веноартериальная (ВАЭКМО). ВАЭКМО используется, когда существует, по крайней мере, частичная необходимость в проведении вспомогательного кровообращения. ВВЭКМО применяют, когда имеет место изолированная дыхательная недостаточность. Правильная постановка канюль необходима для обеспечения адекватной перфузии и предотвращения гемолиза. В настоящее время используются тонкостенные канюли, стенки которых усилены металлической спиралью, что предотвращает возникновение перегибов канюли. У старших возрастных групп канюли для ВВЭКМО часто устанавливают чрескожно при помощи проводника. Когда требуется канюляция артерии (при ВАЭКМО), чрескожная пункция сосуда и введение каннюли с помощью проводника невозможны, для этого необходимо хирургическое выделение артерии. Важно учитывать, что необходим тщательный гемостаз при выполнении канюляции, поскольку это предотвратит кровопотерю. Если после операции невозможно перевести больного с искусственным кровообращением на самостоятельное дыхание, то ЭКМО проводят при открытой грудной полости. В этом случае не всегда удается избежать кровопотери.

Удаление канюли требует хирургического вмешательства, если применялась ВАЭКМО. Если канюляция была произведена с помощью проводника и без лигирования сосуда, то после удаления канюли необходимо лишь наложить кожный шов.

6. Заключение.

ИВЛ – одно из наиболее эффективных и изученных средств интенсивной
терапии и реанимации. Но несмотря на высокую эффективность ИВЛ как
самостоятельная мера малоперспективна. Сложный комплекс респираторной и
прочей вспомогательной и основной терапии создает фон, на котором
максимально проявляются достоинства ИВЛ и сводятся к минимуму ее недостатки
и осложнения.

Современные оксигенаторы предельно надежны и обеспечивают полную безопасность пациентам. Научно-технические достижения позволили ряду фирм осуществить разработки конструктивных разновидностей различных мембранных оксигенаторов, тем не менее, совершенствование и создание более эффективных мембранных аппаратов и мембран остается актуальной задачей.

Список использованной литературы.

1. Зильбер А.П., Искусственная вентиляция легких при острой дыхательной недостаточности, - М., Медицина, 1987.

2. Гологорский В.А., Дыхательная недостаточность – М., 1984.

3. Косяков В.И., Розова М.Н., Материалы медицинского применения – СПб, Издательство СПбГПУ, 2005.

4. Райгородский И.М., Савин В.А. Применение газопроницаемых полимерных мембран в медицине // Пластмассы. 1976. № 1, с. 61–65.

5. Каричев З.Р., Мулер А.Л. Применение композиционных половолоконных мембран для оксигенации крови // Теор. основы хим. технол. 2001. Т. 35, № 4, с. 1–7.

6. Karichev Z., Muler A., Vishnevsky M. Spontaneous gas bubbling at microporous oxygenators // Artif. Organs. 1999. V. 23, No 10, p. 904.

7. Дургарьян С.Г., Ямпольский Ю.П., Платэ Н.А. Селективно-проницаемые полимеры и газоразделительные мембраны: структура и транспортные свойства // Успехи химии. 1988. Т. 57, № 6, с. 974–989.

Различные виды искусственной вентиляции легких (ИВЛ) позволяют обеспечить газообмен пациенту как во время операции, так и при критических состояниях опасных для жизни. Искусственное дыхание спасло немало жизней, но что такое ИВЛ в медицине понимает не каждый, поскольку вентиляция легких с помощью специальных аппаратов, появилась только в прошлом веке. В настоящее время трудно представить реанимационное отделение или операционную без аппарата ИВЛ.

Для чего нужна искусственная вентиляция легких

Отсутствие или нарушение дыхания и последующая остановка кровобращения в течение более 3-5 минут неизбежно ведут к необратимому поражению головного мозга и смерти. В таких случаях только методы и техника проведения искусственной вентиляции легких могут помочь спасти человека. Нагнетание воздуха в дыхательную систему, массаж сердца помогают временно предотвратить гибель клеток мозга при клинической смерти, и в некоторых случаях дыхание и сердцебиение удается восстановить.

Правила и способы проведения искусственной вентиляции легких изучают на специальных курсах, основы ИВЛ рот в рот используются для оказания первой помощи больным. Говоря о технике искусственной вентиляции легких (ИВЛ) и непрямого массажа сердца, стоит помнить, что их соотношение равно 1:5 (один вдох и пять компрессий грудины) для взрослых и детей с массой тела более 20 кг., если реанимацию проводят два спасателя. Если реанимацию проводит один спасатель, соотношение равно 2:15 (два вдоха и пятнадцать компрессий грудины). Общее число компрессий грудины составляет 60-80 и даже может достигать 100 в минуту и зависит от возраста пациента.

Но в настоящее время ИВЛ используется не только в реанимационных мероприятиях. Она позволяет проводить сложные оперативные вмешательства, является методом поддержки дыхания при заболеваниях вызывающих его нарушение.

Многие задаются вопросом: сколько живут люди, подключенные к аппарату искусственной вентиляции легких? Поддерживать жизнь таким образом можно сколько угодно долго, а решение об отключении от ИВЛ принимается в зависимости от состояния больного.

Показания для проведения ИВЛ в анестезиологии

Проведение оперативных вмешательств, требующих общего обезболивания, проводится с использованием анестетиков, которые вводятся в организм как внутривенно, так и ингаляционным путем. Большинство анестетиков угнетают дыхательную функцию организма, поэтому для введения пациента в медикаментозный сон требуется искусственная вентиляция легких, ведь последствия угнетения дыхания как у взрослых, так и у детей могут привести к снижению вентиляции, гипоксии, нарушению работы сердца.

Кроме того, для проведения любых операций, где используется многокомпонентный наркоз с интубацией трахеи и ИВЛ, обязательными компонентами являются мышечные релаксанты. Они расслабляют мышцы больного, в том числе и мышцы грудной клетки. Это подразумевает аппаратное поддержание дыхания.

Показания и последствия ИВЛ в анестезиологии, следующие:

• необходимость расслабления мышц во время оперативного вмешательства (миоплегия);
• нарушение дыхания (апноэ), возникшее на фоне введения в наркоз или во время операции. Причиной может быть угнетение дыхательного центра анестетиками;
• оперативные вмешательства на открытой грудной клетке;
• дыхательная недостаточность во время анестезии;
• искусственная вентиляция легких после операции, при медленном восстановлении спонтанного дыхания.

Ингаляционный наркоз, тотальная внутривенная анестезия с ИВЛ – основные методы обезболивания при операциях на грудной и брюшной полости, когда требуется использование миорелаксантов для обеспечения адекватного хирургического доступа.

Мышечные релаксанты позволяют уменьшить дозу наркотических препаратов, помогают легче достичь синхронизации пациента с наркозно–дыхательной аппаратурой и помогают сделать работу для хирургов более удобной.

Показания к ИВЛ в реанимационной практике

Процедуру рекомендуется проводить при любых нарушениях дыхания (асфиксии), как возникших внезапно, так и предсказуемых. При нарушении дыхания наблюдаются три этапа: обструкция (нарушенная проходимость) дыхательных путей, гиповентиляция (недостаточная вентиляция лёгких) и, как следствие, апноэ (остановка дыхания). Показанием к проведению ИВЛ являются любые причины обструкции и последующих этапов. Такая необходимость может появиться не только во время плановых операций, но и в экстренных ситуациях, которые по сути уже являются реанимацией. Причины могут быть следующие:

• Повреждения головы, шеи, груди и живота;
• Инсульт;
• Судороги;
• Поражение электротоком;
• Передозировка лекарств;
• Отравление окисью углерода, вдыхание газа и дыма;
• Анатомические искажения носоглотки, глотки и шеи;
• Инороднее тело в дыхательных путях;
• Декомпенсация обструктивных легочных заболеваний (астма, эмфизема);
• Утопление.

Режимы искусственной вентиляции легких (ИВЛ) в реанимации отличаются от ее проведения в качестве анестезиологического пособия. Дело в том, что многие заболевания могут вызывать не отсутствие дыхания, а дыхательную недостаточность, которая сопровождается нарушением оксигенации тканей, ацидозом, патологическими видами дыхания.

Для лечения и коррекции таких состояний требуются особые режимы ИВЛ в реанимации, например, при отсутствии заболеваний дыхательной системы используют режим вентиляции с контролем по давлению, при котором воздух под давлением поступает на вдохе, но выдох осуществляется пассивно. При бронхоспазме, давление на вдохе нужно увеличить, чтобы преодолеть сопротивление в дыхательных путях.

Во избежание ателектаза (отека легких во время искусственной вентиляции легких) целесообразно увеличить давление на выдохе, это поднимет остаточный объем и не допустит спадания альвеол и пропотевания в них жидкости из кровеносных сосудов. Также режим контролируемой вентиляции легких дает возможность изменять дыхательный объем и частоту дыхания, что позволяет обеспечить нормальную оксигенацию у пациентов.

При необходимости проведения вентиляции легких у людей с острой дыхательной недостаточностью целесообразно отдать предпочтение высокочастотной ИВЛ, так как традиционная вентиляция может оказаться малоэффективной. Особенность методов, которые относят к высокочастотной ИВЛ, состоит в использовании высокой частоты вентиляции (превышает 60 в минуту, что соответствует 1 Гц) и уменьшенного дыхательного объема.

Способы и алгоритм проведения ИВЛ у реанимационных больных могут быть различными, показания для ее проведения:

• отсутствие самостоятельного дыхания;
• патологическое дыхание, в том числе тахипноэ;
• дыхательная недостаточность;
• признаки гипоксии.

Искусственная вентиляция легких, алгоритм проведения которой зависит от показаний, может осуществляться как с помощью аппарата, на котором выставляются соответствующие параметры ИВЛ (у взрослых и детей они различны), так и мешком Амбу. Если во время анестезиологического пособия при кратковременных вмешательствах можно использовать масочный метод, то в реанимации, обычно делают интубацию трахеи.

Противопоказания к проведению ИВЛ чаще имеют этическую окраску, так, ее не проводят при отказе больного, пациентам, когда отсутствует смысл продлевать жизнь, например, при последних стадиях злокачественных опухолей.

Осложнения

Осложнения после искусственной вентиляции легких (ИВЛ) могут возникнуть вследствие несоответствия режимов, состава газовой смеси, неадекватной санации легочного ствола. Они могут проявиться в нарушении гемодинамики, работы сердца, воспалительных процессах в трахее и бронхах, ателектазах.

Несмотря на то что искусственная вентиляция легких способна отрицательно влиять на организм, так как не может полностью соответствовать нормальному спонтанному дыханию, ее использование в анестезиологии и реанимации дает возможность оказать помощь в критических состояниях и провести адекватное обезболивание при оперативных вмешательствах.

Чтобы получить представление о проведении искусственной вентиляции легких, смотрите видео.

Содержание

При нарушении дыхания у больного проводится искусственная вентиляция легких или ИВЛ. Ее применяют для жизнеобеспечения, когда пациент не может самостоятельно дышать или когда лежит на операционном столе под анестезией, которая вызывает нехватку кислорода. Выделяют несколько видов ИВЛ – от простой ручной до аппаратной. С первой может справиться практически любой человек, вторая – требует понимания устройства и правил применения медицинского оборудования­

Что такое искусственная вентиляция легких

В медицине под ИВЛ понимают искусственное вдувание воздуха в легкие с целью обеспечения газообмена между окружающей средой и альвеолами. Применяться искусственная вентиляция может в качестве меры реанимации, когда у человека серьезные нарушения самостоятельного дыхания, или в качестве средства для защиты от нехватки кислорода. Последнее состояние возникает при анестезии или заболеваниях спонтанного характера.

Формами искусственной вентиляции являются аппаратная и прямая. Первая использует газовую смесь для дыхания, которая закачивается в легкие аппаратом через интубационную трубку. Прямая подразумевает ритмичные сжимания и разжимания легких для обеспечения пассивного вдоха-выдоха без использования аппарата. Если применяется «электрическое легкое», мышцы стимулируются импульсом.

Показания для ИВЛ

Для проведения искусственной вентиляции и поддержания нормального функционирования легких существуют показания:

• внезапное прекращение кровообращения;
• механическая асфиксия дыхания;
• травмы грудной клетки, мозга;
• острое отравление;
• резкое снижение артериального давления;
• кардиогенный шок;
• астматический приступ.

После операции

Интубационную трубку аппарата искусственной вентиляции вставляют в легкие пациента в операционной или после доставки из нее в отделение интенсивной терапии или палату наблюдения за состоянием больного после наркоза. Целями и задачами необходимости ИВЛ после операции считаются:

• исключение откашливания мокроты и секрета из легких, что снижает частоту инфекционных осложнений;
• уменьшение потребности в поддержке сердечно-сосудистой системы, снижение риска нижнего глубокого венозного тромбоза;
• создание условий для питания через трубку для снижения частоты расстройства ЖКТ и возвращения нормальной перистальтики;
• снижение отрицательного влияния на скелетную мускулатуру после длительного действия анестетиков;
• быстрая нормализация психических функций, нормализация состояния сна и бодрствований.

При пневмонии

Если у больного возникает тяжелая пневмония, это быстро приводит к развитию острой дыхательной недостаточности. Показаниями применения искусственной вентиляции при этой болезни считаются:

• нарушения сознания и психики;
• снижение артериального давления до критического уровня;
• прерывистое дыхание более 40 раз в минуту.

Проводится искусственная вентиляция на ранних стадиях развития заболевания, чтобы увеличить эффективность работы и снизить риск летального исхода. ИВЛ длится 10-14 суток, через 3-4 часа после ввода трубки делают трахеостомию. Если пневмония носит массивный характер, ее проводят с положительным давлением к концу выдоха (ПДКВ) для лучшего распределения легких и уменьшения венозного шунтирования. Вместе с вмешательством ИВЛ проводится интенсивная терапия антибиотиками.

При инсульте

Подключение ИВЛ при лечении инсульта считается реабилитационной мерой для больного и назначается при показаниях:

• внутреннее кровотечение;
• поражение легких;
• патология в области дыхательной функции;
• кома.

При ишемическом или геморрагическом приступе наблюдается затрудненное дыхание, которое восстанавливается аппаратом ИВЛ с целью нормализации утраченных функций мозга и обеспечения клеток достаточным количеством кислорода. Ставят искусственные легкие при инсульте на срок до двух недель. За это время проходит изменение острого периода заболевания, снижается отечность мозга. Избавиться от ИВЛ нужно по возможности, как можно раньше.

Виды ИВЛ

Современные методы искусственной вентиляции разделяют на две условные группы. Простые применяются в экстренных случаях, а аппаратные – в условиях стационара. Первые допустимо использовать при отсутствии у человека самостоятельного дыхания, у него острое развитие нарушения ритма дыхания или патологический режим. К простым методикам относят:

1. Изо рта в рот или изо рта в нос – голову пострадавшего запрокидывают назад до максимального уровня, открывают вход в гортань, смещают корень языка. Проводящий процедуру становится сбоку, рукой сжимает крылья носа больного, отклоняя голову назад, другой рукой держит рот. Глубоко вдохнув, спасатель плотно прижимает губы ко рту или носу больного и резко энергично выдыхает. Больной должен выдохнуть за счет эластичности легких и грудины. Одновременно проводят массаж сердца.
2. Использование S-образного воздуховода или мешка Рубена . До применения у больного нужно очистить дыхательные пути, после чего плотным образом прижать маску.

Режимы ИВЛ в реанимации

Аппарат искусственного дыхания применяется в реанимации и относится к механическому методу ИВЛ. Он состоит из респиратора и интубационной трубки или трахеостомической канюли. Для взрослого и ребенка применяют разные аппараты, отличающиеся размером вводимого устройства и настраиваемой частотой дыхания. Аппаратная ИВЛ проводится в высокочастотном режиме (более 60 циклов в минуту) с целью уменьшения дыхательного объема, снижения давления в легких, адаптации больного к респиратору и облегчения притока крови к сердцу.

Методы

Высокочастотная искусственная вентиляция делится на три способа, применяемые современными врачами:

• объемная – характеризуется частотой дыхания 80-100 в минуту;
• осцилляционная – 600-3600 в минуту с вибрацией непрерывного или прерывистого потока;
• струйная – 100-300 в минуту, является самой популярной, при ней в дыхательные пути с помощью иглы или тонкого катетера вдувается кислород или смесь газов под давлением, другие варианты проведения – интубационная трубка, трахеостома, катетер через нос или кожу.

Помимо рассмотренных способов, отличающихся по частоте дыхания, выделяют режимы ИВЛ по типу используемого аппарата:

1. Автоматический – дыхание пациента полностью подавлено фармакологическими препаратами. Больной полностью дышит при помощи компрессии.
2. Вспомогательный – дыхание человека сохраняется, а подачу газа осуществляют при попытке сделать вдох.
3. Периодический принудительный – используется при переводе от ИВЛ к самостоятельному дыханию. Постепенное уменьшение частоты искусственных вдохов заставляет пациента дышать самому.
4. С ПДКВ – при нем внутрилегочное давление остается положительным по отношению к атмосферному. Это позволяет лучше распределять воздух в легких, устранять отеки.
5. Электростимуляция диафрагмы – проводится через наружные игольчатые электроды, которые раздражают нервы на диафрагме и заставляют ее ритмично сокращаться.

Аппарат ИВЛ

В режиме реанимации или постоперационной палате используется аппарат искусственной вентиляции легких. Это медицинское оборудование нужно для подачи газовой смеси из кислорода и сухого воздуха в легкие. Используется принудительный режим с целью насыщения клеток и крови кислородом и удаления из организма углекислого газа. Сколько разновидностей аппаратов ИВЛ:

• по виду применяемого оборудования – интубационная трубка, маска;
• по применяемому алгоритму работы – ручной, механический, с нейроконтролируемой вентиляцией легких;
• по возрасту – для детей, взрослых, новорожденных;
• по приводу – пневмомеханический, электронный, ручной;
• по назначению – общего, специального;
• по применяемой сфере – отделение интенсивной терапии, реанимации, послеоперационное отделение, анестезиологии, новорожденных.

Техника проведения искусственной вентиляции легких

Для выполнения искусственной вентиляции врачи используют аппараты ИВЛ. После осмотра больного доктор устанавливает частоту и глубину вдохов, подбирает газовую смесь. Газы для постоянного дыхания подаются через шланг, связанный с интубационной трубкой, аппарат регулирует и держит под контролем состав смеси. Если используется маска, закрывающая нос и рот, аппарат снабжается сигнализационной системой, оповещающей о нарушении процесса дыхания. При длительной вентиляции интубационная трубка вставляется в отверстие через переднюю стенку трахеи.

Проблемы в ходе искусственной вентиляции легких

После установки аппарата искусственной вентиляции и в ходе его функционирования могут возникнуть проблемы:

1. Наличие борьбы пациента с аппаратом ИВЛ . Для исправления устраняют гипоксию, проверяют положение вставленной эндотрахеальной трубки и саму аппаратуру.
2. Десинхронизация с респиратором . Приводит к падению дыхательного объема, неадекватной вентиляции. Причинами считаются кашель, задержка дыхания, патологии легких, спазмы в бронхах, неправильно установленный аппарат.
3. Высокое давление в дыхательных путях . Причинами становятся: нарушение целостности трубки, бронхоспазмы, отек легких, гипоксия.

Отлучение от искусственной вентиляции легких

Применение ИВЛ может сопровождаться травмами из-за повышенного давления, пневмонии, снижения работы сердца и прочих осложнений. Поэтому важно прекратить искусственную вентиляцию как можно быстрее с учетом клинической ситуации. Показанием для отлучения является положительная динамика выздоровления с показателями:

• восстановление дыхания с частотой менее 35 в минуту;
• минутная вентиляция сократилась до 10 мл/кг или меньше;
• у пациента нет повышенной температуры или инфекции, апноэ;
• показатели крови стабильны.

Перед отлучением от респиратора проверяют остатки мышечной блокады, сокращают до минимума дозу успокаивающих препаратов. Выделяют следующие режимы отлучения от искусственной вентиляции:

• тест на спонтанное дыхание – временное отключение аппарата;
• синхронизация с собственной попыткой вдоха;
• поддержка давления – аппарат подхватывает все попытки вдоха.

Если у больного наблюдаются следующие признаки, его невозможно отключить от искусственной вентиляции:

• беспокойство;
• хронические боли;
• судороги;
• одышка;
• снижение дыхательного объема;
• тахикардия;
• повышенное давление.

Последствия

После использования аппарата ИВЛ или другого метода искусственной вентиляции не исключены побочные эффекты:

• бронхиты, пролежни слизистой бронхов, ;
• пневмония, кровотечения;
• снижение давления;
• внезапная остановка сердца;
• мочекаменная болезнь (на фото);
• психические нарушения;
• отек легких.

Осложнения

Не исключены и опасные осложнения ИВЛ во время применения специального аппарата или длительной терапии при помощи него:

• ухудшение состояния больного;
• потеря самостоятельного дыхания;
• пневмоторакс – скопление жидкости и воздуха в плевральной полости;
• сдавливание легких;
• соскальзывание трубки в бронхи с образованием раны.

Видео

Внимание! Информация представленная в статье носит ознакомительный характер. Материалы статьи не призывают к самостоятельному лечению. Только квалифицированный врач может поставить диагноз и дать рекомендации по лечению исходя из индивидуальных особенностей конкретного пациента.

Нашли в тексте ошибку? Выделите её, нажмите Ctrl + Enter и мы всё исправим!