Біофізика і біомеханіка - В. С. Антонюк - 2012
Розділ 4. БІОФІЗИКА СКЛАДНИХ БІОЛОГІЧНИХ СИСТЕМ
4.8.Показники фізіологічного стану дихальної системи людини
4.8.6. Принципи та засоби кисневої терапії та штучної вентиляції легенів
Показання до застосування кисню є різними. Основні з них - загальна і місцева гіпоксія різного генезу, напруга компенсаторних реакцій організму на зменшення вмісту кисню в навколишньому газовому середовищі (наприклад, низький барометричний тиск на великих висотах, зниження парціального тиску О2 в атмосфері штучного місця існування). У клінічній практиці найбільш частими випадками для застосування кисню є дихальна недостатність у разі хвороб системи дихання і гіпоксія, спричинена порушеннями кровообігу внаслідок серцево- судинних захворювань (циркуляторна гіпоксія). Клінічні ознаки, що визначають доцільність застосування інгаляційної кисневої терапії, - ціаноз, тахіпний, метаболічний ацидоз; лабораторні показники - зниження тиску О2 в крові до 70 мм. рт. ст. і менше, насичення гемоглобіну киснем менше за 80 %. Киснева терапія також показана у разі багатьох отруєнь, особливо чадним газом.
Ефективність застосування кисню неоднакова і залежить від механізмів гіпоксії. Найбільшу дію вона виявляє за низького вмісту кисню в атмосфері, наприклад в умовах високогір’я і в разі порушень альвеоло- капілярної дифузії кисню в легенях. Менший ефект спостерігається у разі гемічних форм гіпоксії (наприклад, анемії). Неефективною виявляється киснева терапія у випадках гістотоксичної гіпоксії, гіпоксемії і гіпоксії, зумовлених веноартеріальним шунтуванням крові (наприклад, у разі природжених дефектів перегородок серця).
Кисневу терапію часто призначають хворим із серцевою і дихальною недостатністю для відновлення терапевтичної дії ряду ліків, що знижується в умовах гіпоксії (кардіотонічної дії серцевих глікозидів, сечогінного ефекту діуретиків). Її застосовують також для поліпшення функції печінки і нирок у разі уражень цих органів, для підсилення ефекту радіаційної терапії у випадку злоякісних новоутворень. Показаннями до місцевого застосування кисню, крім локальної гіпоксії, є локальні трофічні розлади у разі судинних уражень, запальні процеси, що повільно перебігають, рани, заражені анаеробною флорою.
Суть штучної вентиляції легенів (штучного дихання) полягає у примусовому введенні повітря або повітряно-кисневої суміші в легені. Її застосовують у випадках зупинення дихання, неправильного чи майже непомітного дихання. Найефективніше цей прийом застосовувати за допомогою спеціальних апаратів для штучного дихання (типу РПА-1) чи S-подібної трубки для введення у гортань (рис. 4.27). Якщо таких пристроїв немає, штучну вентиляцію легенів проводять різними способами. Найкращим з них є спосіб «з рота в рот», оскільки у цьому випадку в легені потерпілого потрапляє близько 1,5 л повітря, що дорівнює об’єму одного глибокого вдиху.
Рис. 4.27. Апарат для штучної вентиляції легенів РПА-1
Як приклад можна навести призначення та принцип роботи апарата штучної вентиляції легень ДП-9.02. Це автоматичний апарат штучного дихання, що призначений для відновлення штучним шляхом припиненого або ослабленого дихання хворого, зокрема в забрудненій атмосфері з використанням коробки протигазу. Він дозволяє проводити штучну вентиляцію легенів методом активного вдиху та активного видиху, тобто вдування повітряної суміші та відсмоктування її з легень потерпілого. Апарат використовують для надання невідкладної допомоги в польових умовах, а також в стаціонарах для тривалого проведення штучної вентиляції легенів. Його можна застосовувати і як інгалятор для інгаляцій кисню або суміші кисню з повітрям. Кисень можна подавати з кисневих балонів (зокрема із 40-літрових транспортних) та кисневої інгаляційної станції КІС-2, газифікаторів рідкого кисню. Якщо немає кисню, апарат приєднують до джерела стиснутого повітря (компресора), що дозволяє нагнітати в легені атмосферне повітря. Прилад також пристосований для аспірації рідини, слини, слизу з верхніх дихальних шляхів.
У комплект приладу входять два дволітрові кисневі балони, блок живлення, в якому містяться редуктори першого та другого ступенів, байонетний ніпель, зарядний штуцер, блок клапанів, система ежекторів та інжекторів, реле, мановакууметрів тощо. Апарат працює автоматично, використовуючи енергію стиснутого в балоні газу. Час роботи апарата з одним дволітровим балоном з киснем та об’ємом вентиляції 20 л/хв становить 50 хв. Стиснений кисень з балона надходить у редуктор, обладнаний манометром високого тиску та запобіжним клапаном. З редуктора кисень під тиском 5...6 кг/см подається в регулятор, де за допомогою маховика регулюється кількість кисню, що надходить до апарата, змінюючи таким чином частоту актів дихання та хвилинну вентиляцію легенів. Вентиляція легенів забезпечується в межах 7.20 л/хв.
Уміст кисню в повітрі, що вдихається, регулюється за допомогою інжектора, який встановлено на вході приладу, становить 40.100 % . Під час проходження кисню через інжектор у камері створюється розрядження та через клапан надходить атмосферне повітря для розбавлення кисню.
Основною частиною апарата є дихальний автомат, який регулює штучну вентиляцію легенів. Газова суміш, що надходить в легені на вдих, розтягує їх, тиск, що підвищується в легенях, поширюється під мембранний простір автомата. Із досягненням 150.200 мм. вод. ст. мембрана опускає шток клапана, який відкриває запобіжний клапан. У цьому положенні клапана кисень після інжектора виходить в атмосферу, створює розрядження, яке поширюється до легенів, унаслідок чого прилад відсмоктує газову суміш від легенів, викидає її в навколишнє середовище. Цей активний видих припиняється в межах тиску 50.100 мм. вод. ст. Розрядження поширюється під мембранний простір, під впливом атмосферного повітря мембрана вигинається донизу, важелі піднімають шток клапана у верхнє положення - знову починається вдих. Відношення вдиху до видиху регулюється від 1:1,3 до 1:2,5.
Абсолютних протипоказань для застосування кисню немає, проте вибір способу і техніки її проведення мають відповідати індивідуальним
особливостям хворого (зросту, характеру патологічного процесу тощо), щоб уникнути ускладнень.
Види і способи кисневої терапії. Залежно від шляху введення кисню кисневу терапію поділяють на два основні види: інгаляційну (легеневу) і неінгаляційну.
Інгаляційна киснева терапія охоплює всі способи введення кисню в легені через дихальні шляхи.
Неінгаляційна киснева терапія об’єднує всі зовнішньолегеневі способи введення кисню - ентеральний, внутрішньосудинний (у тому числі за допомогою мембранного оксигенатора), підшкірний, внутрішньопорожнинний, внутрішньосуглобний, субкон юнктивальний, накожний (загальні та місцеві кисневі ванни).
Окремий вид застосування кисню - гіпербарична оксигенація, що об’єднує особливості інгаляційних і неінгаляційних способів, яка є по суті самостійним методом лікування.
Інгаляція кисню і кисневих сумішей - найпоширеніший метод кисневої терапії, який використовують у разі як природної, так і штучної вентиляції легенів. Інгаляції проводять за допомогою різної киснево- дихальної апаратури через носові й ротові маски, носові катетери; один з поширених способів інгаляції кисню - через носові канюлі, введені в ніздрі хворого. У педіатричній практиці застосовують кисневі тенти- намети.
Залежно від характеру захворювання, а також від умов проведення і тривалості кисневої терапії для інгаляції використовують або чистий кисень, або газові суміші, що містять 30...80 % кисню. Інгаляція чистого кисню або його 93-95 % -ві суміші з вуглекислим газом (карбогену) показана у разі отруєнь оксидом вуглецю.
Зазвичай для кисневої терапії застосовують кисень з балонів, у яких він зберігається в стисненому стані, або із системи централізованої подачі кисню в лікарняні палати, що дозволяє підводити кисень безпосередньо до дихальних апаратів, за допомогою яких підбирають оптимальні за концентрацією кисню газові суміші. Медичні генератори кисню CANGAS серії MHC дозволяють не залежати від постачань кисню. Тепер є можливість проводити власний кисень безпосередньо в медичних установах.
Натепер рідко для кисневої терапії використовують (як невідкладну допомогу вдома) кисневі подушки. Найбільш безпечною й ефективною є інгаляція газових сумішей з концентрацією кисню 40...60 %. У зв’язку з цим багато сучасних інгаляторів для кисневої терапії мають інжекційні пристрої, що підсмоктують повітря, і дозиметри, що дають змогу застосовувати збагачену кисневу суміш, а не чистий кисень.
Інгаляцію кисневих сумішей проводять безперервно або сеансами по 20.60 хв. Безперервний режим кисневої терапії передбачає переважно обов’язкове забезпечення достатньої вентиляції, а також зігрівання і зволоження вдихуваної суміші, оскільки нормальні дренажна і захисна функції дихальних шляхів перебігають лише в умовах майже 100 %-ї вологості. Якщо кисень видихається під тентом-наметом або через носоротову маску, тобто газ проходить через рот, ніс і носоглотку, то додатково зволожувати не потрібно, оскільки він достатньою мірою зволожується в дихальних шляхах.
Тривала киснева терапія, особливо якщо кисень подається через глибоко введені носові катетери або інтубаційну трубку чи трахеостомічну канюлю, а також у разі зневоднення хворого потребує спеціального зволоження дихальної суміші. Для цього бажано використовувати аерозольні інгалятори, що створюють у газовій суміші суспензію дрібних крапель води (розміром близько 1 мкм), випаровування яких у дихальних шляхах насичує газ парою води до 100 %. Пропускання кисню крізь посудину з водою менш ефективне, оскільки великі бульбашки кисню не встигають насититися парою води.
Об’єктивними критеріями адекватності інгаляційної кисневої терапії, що проводиться хворим з дихальною і серцевою недостатністю, є
зникнення ціанозу, а також нормалізація гемодинаміки, кислотно- лужного стану і газового складу артеріальної крові. Ефективність застосування кисню для цих хворих може бути підвищена одночасним застосуванням засобів патогенетичної терапії. Якщо гіпоксія і гіпоксемія зумовлені гіповентиляцією легеневих альвеол, кисневу терапію поєднують (залежно від природи гіповентиляції) з прийомом бронхолітиків, відхаркувальних засобів, спеціальними режимами природної і штучної вентиляції легенів.
У разі циркуляторної гіпоксії кисневу терапію проводять разом із застосуванням засобів, які нормалізують гемодинаміку; у випадку набряку легенів кисень інгалюють разом з парами спирту і аерозолів інших піногасників.
Киснева терапія хронічної гіпоксії, особливо у немолодих осіб, ефективніша в разі одночасного введення вітамінів і коферментів (вітамінів В2, B6, В15, кокарбоксилази), які поліпшують використання кисню тканинами.
Ентеральну оксигенацію, тобто введення кисню в шлунково- кишковий тракт через зонд, здійснюють за допомогою дозиметрів або підбирають режим уведення за кількістю бульбашок кисню, що проходить через апарат Боброва за 1 хв. Кисень, що всмоктується в шлунково-кишковому тракті, оксигенує його стінки і кров комірної вени, що надходить у печінку. Останніми визначаються показання до застосування ентеральної оксигенації в комплексній терапії гострої печінкової недостатності. Іноді застосовують беззондову ентеральну оксигенацію - проковтування хворим кисню у вигляді піни або спеціального мусу. Ефективність цього способу застосування кисню для лікування токсикозу вагітних, гастриту, профілактики старіння тощо поки недостатньо підтверджена.
Екстракорпоральна мембранна оксигенація - метод кисневої терапії, близький до штучного кровообігу. Його розробили для застосування у разі тимчасової нездатності легенів забезпечити адекватний газообмін - респіраторного дистрес-синдрому, перфузійного легеневого синдрому, жирової емболії, тотальної пневмонії. Принципова його відмінність від методу екстракорпорального штучного кровообігу полягає в тому, що мембранний генератор кисню з прокачуванням крові використовують лише для її оксигенації, але не для забезпечення кровообігу. Через мембранний генератор кисню проходить лише частина об’єму циркулюючої крові, що дозволяє використовувати його протягом декількох днів і навіть тижнів без значної травми клітин крові.
Ускладнення, які виникають у разі застосування кисню. Інгаляція чистого кисню менше однієї доби або багатодобова інгаляція 60 %-ї кисневої суміші не спричиняє таких різких порушень в організмі, які були б небезпечніші за саму гіпоксію. Використання високих концентрацій кисню, а також під час тривалої кисневої терапії, особливо для немолодих осіб, можуть спостерігатися деякі патофізіологічні ефекти, що призводять до ускладнень. Зупинення дихання або значна гіповентиляція з гіперкапнією можуть настати вже на початку кисневої терапії у хворих зі зниженням чутливості дихального центра до підвищення концентрації СО2 в крові.
У разі тривалої інгаляції сумішей з високою концентрацією кисню або чистого кисню може розвинутися киснева інтоксикація. Надмірний кисень порушує нормальні ланцюги біологічного окиснення, перериваючи їх і залишаючи велику кількість вільних радикалів, що надають подразнювальну дію на тканині. У дихальних шляхах гіперо- ксія викликає подразнення і запалення слизистих оболонок, ушкоджується війчастий епітелій, порушується дренажна функція бронхів, підвищується їх опір газовому потоку. У легенях руйнується сурфактант, зростає поверхневий натяг альвеол, розвиваються мікро-, а потім і макроателектази, пневмоніти. Зменшується життєва ємкість і знижується дифузна здатність легенів, зростає нерівномірність вентиляції і кровотечі.
Розвитку порушень, спричинених гіпероксією, сприяють недостатнє зволоження сумішей для інгаляції і ефекти денітрогенації - вимивання азоту з організму. Денітрогенація призводить до набряку і повнокров’я слизових оболонок у різних порожнинах (наприклад, лобових пазухах), виникнення мікроателектазів абсорбції в легенях. Провідними проявами кисневої інтоксикації є ознаки ураження органів дихання і центральної нервової системи. Спочатку у хворих виникають сухість у роті, сухий кашель, болі в грудній клітці. Потім виникають спазми периферичних судин, акропарестезії. Гіпероксичне ураження центральної нервової системи найчастіше виявляється у вигляді судорожного синдрому і порушень терморегуляції, можливі також психічні розлади, іноді розвивається коматозний стан.
Для попередження кисневої інтоксикації необхідно застосовувати добре зволожені суміші з низькою концентрацією кисню і за тривалої кисневої терапії періодично переходити на інгаляцію повітря.
Дитяча киснева терапія. Киснева терапія у дітей проводиться у разі різних захворювань органів дихання, кровообігу, центральної нервової системи, інтоксикації, порушень обміну речовин. До протипоказань належить індивідуальна непереносимість підвищених концентрацій кисню, що, проте, рідко трапляється.
Найширше застосовують інгаляційну кисневу терапію зі зволоженням кисню, як і в разі кисневої терапії у дорослих. Для її проведення використовують кисневі намети (ДКП-1 та КП-1), кувези, тенти, маски. Уводити кисень безпосередньо в дихальні шляхи можна через катетер через нижній носовий прохід до носоглотки. Менш ефективні інгаляції кисню за допомогою воронки, мундштука або соски. Оптимальна концентрація кисню в суміші для інгаляції становить 40...60 % (вищі значення концентрації можуть, як і в дорослих, викликати небажані ефекти).
Необхідну хвилинну витрату кисню на 1 кг маси тіла дитини розраховують залежно від віку дитини: 1-6 місяців - 400 мл; 6-12 місяців - 350 мл; 1-6 років - 250 мл; 7-10 років - 200 мл, 11-18 років - 100 мл.
У разі бронхіальної обструкції ателектазу легенів, пневмонії, набряку підзв’язкового простору (стенози другого і третього ступенів) використовують киснево-гелієву суміш із вмістом кисню від 25 до 50 % , яку в разі потреби подають у дихальні шляхи під підвищеним тиском у барокамерах.
У дітей раннього віку проведення кисневої терапії нерідко викликає негативну реакцію, що виявляється неспокоєм дитини (унаслідок подразнення і сухості дихальних шляхів, порушень серцевої діяльності, що виникають рефлекторно, ритму і частоти дихання). Нерідко в разі тривалої кисневої терапії у дітей спостерігається слабкість, запаморочення, іноді головний біль. Ускладнення кисневої терапії у дітей зумовлюється передусім тривалими інгаляціями кисню в концентрації понад 60 %. Це ретролентальна фіброплазія, фіброз легеневої тканини, пригноблення зовнішнього дихання, зниження тиску систоли, порушення тканинного дихання через блокаду деяких ферментів. Цим ускладненням можна запобігти використанню невисоких концентрацій кисню і переривчастістю кисневої терапії - проведенням її у формі сеансів (від 20 хв до 2 год) з перервами різної тривалості, яка визначається станом дитини.