Оптимизация параметров вентиляции у новорожденных на приборах фирмы "Штефан Гмбх" часть1.

Широкое рапространение искусственной вентиляции легих в неонатологии в последнеие десятилетия, привело к значительному снижению летальности связанной с заболеваниями легких. Применение современных респираторов позволило эффективно поддерживать адеквантый уровень газообмена при тяжелых формах дыхательной недостаточности. Но наряду с зтим резко возрос уровень осложнений связанных с ИВЛ. Исходя из анатомо-физтологических особенностей новорожденных таких как маленькие дыхательные объемы и низкие скорости потоков к респираторам применяемым в неонатологии стали предъявлятся более высокие требования. Трудности связанные с оценкой респираторной механики и подбором безопасных параметров вентиляции, привели к появлению респираторов оснащенных графическими мониторами, которые позволии врачу в реальном времени оценивать основные параметры функционального состояния легких пациента. Опираясь на основные параметры респиратороной механики, появилась возможность для качественного подбора параметров и режимов вентиляции и, тем самым, максимально снизить отрицательное действие ИВЛ. Поэтому графические мониторы стали неотемлимой составляющей современных вентиляторов используемых в неонатологии.

Графический анализ даёт уникальную информацию относительно работы вентилятора, механических свойствах лёгких, показывает взаимодействие системы вентилятор-пациент и облегчает выбор режима вентиляции. Графический анализ необходим для контроля за работой вентилятора (т.е. триггера, цикла, пределов и характеристик потока), а также для оценки механических свойств легких пациента (снижение комплаинса, обструкции дыхательных путей). Анализ кривых используется для оптимизации параметров механического дыхания с учётом состояния лёгких. Использование этой технологии, позволяет эффективно выбирать форму респираторной поддержки, достигать синхронизации пациента с вентилятором, уменьшать работу спонтанного дыхания и вычислять разнообразные параметры связанные с работой респиратора и механикой дыхания ребенка.

ГРАФИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ
Анализ данных графического монитора позволяет быстро и качественно определить нарушения легочной механики, постоянно контролировать работу вентилятора, дыхательный объем, давление в дыхательных путях, оценивать характеристики скорости потока на вдохе и выдохе, отношения поток-объем и давление-объем. Графический анализ дыхания особенно полезен для определения эффективности взаимодействия пациента с вентилятором, а также, для предупреждения побочных эффектов механической вентиляции, включая перераздутие альвеол, воздушные утечки, динамическое перерастяжение ("воздушную ловушку"), и нарушение синхронизации пациента с респиратором.

На мониторе представлены следующие графики: линейные (1): изменения потока, давления и дыхательного объёма, по отношению ко времени, а также петли (2): отношения объем-давление и объём-поток. На линейных графиках верхняя (выше изолинии) часть кривой соответствует вдоху, а отрицательная часть (ниже изолинии) соответствует выдоху. На петле объем-поток, верхняя часть кривой показывает выдох, нижняя вдох. Дополнительно, каждый из этих параметров (поток, давление, объем) может быть представлен относительно друг друга в произвольном порядке. Петли объем-давление и петля объем-поток будут полезны в оценке динамического комплаинса, степени перераздувания и преждевременного завершения выдоха.

Оптимальные измерения у новорожденных и детей получаются, когда измерительное устройство давления и потока, помещено между интубационной трубкой и контуром вентилятора. Хотя несколько характеристик интубационной трубки и настроек вентилятора будут влиять на сопротивление дыхательных путей (диаметр и длина ET, поток) и в следствии этого на составляющие их графические компоненты. Давления регистрируемые в этой точке контура, рассматриваются как отражение проксимального давления в дыхательных путях. Объем измеряется путём объединения сигнала потока от пневмотахометра с измеренным временем выдоха. Отклонение кривой давления вверх, представляет объем вдыхаемого воздуха, доставляемый пациенту, в то время как отклонение вниз представляет общий объем выдоха. Вдыхаемые и выдыхаемые объемы должны быть равны. Очень часто у детей, объем выдоха может быть меньше чем объем вдоха в следствии утечек. Фактический, процент утечки может быть рассчитан и может помочь при оценке размера интубационной трубки, адекватного раздутия манжеты, или патологии дыхательных путей.

ВЕНТИЛЯЦИЯ «ПО ДАВЛЕНИЮ»
Рис. 1.0 демонстрирует типичные графики при постоянном потоке, тайм циклической, ограниченной давлением вентиляции на не скомпрометированных лёгких. Представление давления в дыхательных путях, дыхательного объема и потока во времени, называется линейной графикой. На верхнем графике показано изменение давления в дыхательных путях(Paw). На втором показан поток(V) и на третьем дыхательный объем (Vt).

Параметры вентилятора при вентиляции «по давлению»

Ti - 0.55 сек, f - 20 /мин, Flow 8 л/мин, PIP 22 см.вд.ст., PEEP 4 см.вд.ст., delVt. 65 ml

Рис.1.0

 Характеристика линейных графиков в режиме вентиляции «по давлению»

• Давление в дыхательных путях: На 1.0 рис., имеется увеличение давления в дыхательных путях в течение вдоха к максимальной точке (пиковое давление выдоха или PIP) с инспираторным плато, где давление не изменяется. Период инспираторного плато - время, между точкой достижения предела давления и завершения времени вдоха. Обратите внимание, что вдох на графике давления начинается с положительного давления конца выдоха (начальный РЕЕР). Самопроизвольного дыхания между механическими вдохами нет.
• Поток: квадратная часть волны потока наблюдается в начале вдоха. Обратите внимание на нисходящую часть потока в конце вдоха. Это снижение потока наблюдается в течение давления плато вдоха и обусловлено снижением скорости потока. Поток выдоха возвращается к изолинии до инициирования следующего механического дыхания и указывает на завершение выдоха.
• Объем: Дыхательный объем увеличивается пропорционально с давлением в дыхательных путей. Обратите внимание, что пиковое давление в дыхательных путях, завершение инспираторного потока, и максимум дыхательного объема происходит в одно время. Экспираторный объем не возвращается к начальному, указывая на то что объем выдоха меньше чем объем вдоха.

Клиническое значение

• При неизменном потоке и PIP в режиме вентиляции по давлению, дыхательный объем (Vt) будет определяться комплаинсом легкого, сопротивлением дыхательных путей, временем вдоха и скоростью потока. Необходимо помнить, что в этом режиме вентиляции, если скорость потока будет низкая и время вдоха будет коротким, вентилятор не будет достигать установленного PIP.
• В этом режиме вентиляции, изменения комплаинса, сопротивления дыхательных путей и потока – может изменить дыхательный объем, т.е. при уменьшении комплаинса легкого и увеличения сопротивления дыхательных путей, дыхательный объем уменьшится. Измеренный дыхательный объем (в фазе выдоха) должен быть 4-6 mл/кг для детей весом <1500 кг, 6-8 мл/кг при весе >1.500 кг, и 8-l0 мл/кг для доношенных новорождённых и детей старшего возраста.
• При установке времени вдоха превышающим временную константу легкого произойдет несовпадение времени конца давления плато и времени завершения инспираторного потока, что приведет к появлению участка плато без поддержки потоком. При этом не будет возрастать среднее давление и дыхательный объем. Сокращение времени вдоха приведёт к совпадению давления конца плато, потока на вдохе и оптимизации дыхательного объёма и среднего давления.
• Различие между вдыхаемым и выдыхаемым дыхательным объемом результат маленькой утечки из-за не герметичности интубационной трубки или контура. Процент сброса может быть рассчитан как ExpVt/inspVt и переведён в процент или измеренный непосредственно с использованием измерительного курсора на мониторе.

Скорость потока, измеренная на вдохе это пиковая скорость потока вдоха (PIFR). Вершина потока, измеренная на выдохе это максимальная скорость выдоха (PEFR), которая является полезным инструментом в оценке сопротивления дыхательных путей и эффективности терапии бронхолитическими средствами.

Характеристики кривой объем-давление (PV) и объем-поток (FV) при вентиляции «по давлению»

Петля объем-давление.
Вдох начинается с уровня РЕЕР, установленного на горизонтальной оси и увеличивается по отношению к давлению в пределах времени вдоха. PIP читается в конце выдоха на горизонтальной оси.
Снижение объема и давления происходит в течение выдоха. Объем не возвращается к нолю из-за утечек которые были описаны выше. Vt, PIP и РЕЕР определяются визуально. Динамический комплаинс (Vt/(РЕЕP-PIP))-наклон линии, соединяющей точки РЕЕР и PIP, может быть рассчитан.
Изменения в форме вдыхаемой части петли объём-давление от нормального вида, говорит об изменения в комплаинсе легкого и наличии легочных расстройств (т.е. ателектаз или эмфизема).

Клиническое значение
• Петля обеспечивает графическое отображение отношений объем-давление, способствует пониманию патофизиологических изменениях в лёгких пациента и помогает в оценке реакции на терапевтические вмешательства.
• Обратите внимание, что объем газа, поставленного в течение начальной стадии вдоха низок. Поскольку вдыхаемое давление продолжает увеличиваться, достигается критическое давление открытия легкого, и доставляется необходимый Vt.

• Гистерезис это свойство эластических структур и представляет нелинейное изменение в отношениях объем-давление во времени, на протяжении всего дыхательного цикла.

Петля объем-поток
• Поток вдоха начинается с ноля и показан ниже горизонтальной оси как квадратная волна, (постоянная форма потока). Пиковый поток вдоха читается от вертикальной оси
• Поток выдоха показан выше горизонтальный оси, но заканчивает рано и не возвращается к нолю, указывая на сброс воздуха. Максимальная скорость выдоха читается на вертикальной оси. Раннее завершение кривой потока выдоха, описанный здесь как утечка, может быть также быть результатом погрешности измерения при низком потоке и объеме.
• Вдыхаемый и выдыхаемый Vt читается по горизонтальной оси.

Клиническое значение
Петля объем-поток (FV), демонстрирует изменения кривой волны потока в тайм циклической ограниченной давлением вентиляции, когда присутствует плато вдоха.
Поток выдоха не возвращается в начальную точку из-за утечки. Оценка скорости вдыхаемого и выдыхаемого потока по вертикальной оси даёт важную информацию относительно сопротивления дыхательных путей и препятствий для газового потока.

ВЕНТИЛЯЦИЯ «ПО ОБЪЁМУ»
На рис.2.0 показаны типичные графики, записанные в ходе объемной тайм циклической вентиляции с постоянным потоком на интактных лёгких. На первом графике кривая давления в дыхательных путях (Paw). На втором показан поток (V), на третьем дыхательный объем (Vt) во времени.
Параметры вентиляции: SIMV: Vt-90 мл, f-20 /мин; Flow - 8 л/мин, PEEP +4 см.вд.ст, чувствительность - 1.0 см.вд.ст.

Рис.2.0

Характеристики линейных графиков при данном типе вентиляции
• Давление в дыхательных путях: увеличение давления в дыхательных путях к максимальной точке (PIP) происходит с уровня положительного давления (РЕЕР). Плато вдоха нет.
• Поток: во время всего вдоха скорость потока постоянна. Возвращение потока на выдохе к изолинии, до начала следующего механического вдоха, указывает на завершение выдоха.
• Объем: Дыхательный объем увеличивается пропорционально с давлением в дыхательных путях. Обратите внимание, что пиковое давление в дыхательных путях, конечный поток вдоха, и максимальная дыхательный объем встречается в одно и тоже время. Экспираторный объем не возвращается к начальному объему, он меньше чем объем вдыхаемого воздуха. Это возникает в результате сброса через узкоую интубационную трубку.

Клиническое значение
Входе объёмной вентиляции устанавливается Vt, а уровень PIP определяется комплаинсом легкого, сопротивлением дыхательных путей и скоростью потока. Бронхоспазм, гиперсекреция, и беспокойство пациента будут увеличивать величину PIP.
PIP должен постоянно контролироваться. Должны быть установлены пределы давления, чтобы не допустить чрезмерного увеличения в давления дыхательных путей. На уровень PIP при объемной вентиляции влияет время вдоха и скорость потока. Бронхолитические средства, санация дыхательных путей и хорошая синхронизация пациента уменьшают уровень PIP.

Характеристики петель объем-давление и объем-поток в ходе объемной вентиляции

Петля объем-давление
Вдох начинается с РЕЕР, установленного на горизонтальной оси и увеличивается, пока не истечет время вдоха.
Снижение объема и давления происходит в течение выдоха, пока дыхательный объем не достигнет ноля, показывающего завершение цикла.
Изменения в форме PV петли демонстрируют различие в доставке потока в течение объёмной вентиляции по сравнению с вентиляцией по давлению. При квадратной (постоянной) форме кривой, скорость потока постоянна в течении всего вдоха, это может увеличивать среднее давление в дыхательных путях.

Петля объем-поток

Поток вдоха начинается с ноля и имеет квадратную форму, постоянная кривая потока держится в течении всего вдоха. Пиковый инспираторный поток читается от вертикальной оси.
Поток выдоха выше горизонтальный изолинии, но заканчивается рано и не возвращается к нолю, указывая на сброс. Обратите внимание, что раннее завершение потока выдоха может быть также в результате погрешности измерения при низком потоке и/или объеме.

Клиническое значение

• Объёмная вентиляция обеспечивает более надежную минутную вентиляцию и более устойчивые газы крови на фоне изменяющегося комплаинса и сопротивления дыхательных путей.

• Постоянная скорость потока на вдохе более эффективна при вентиляции спавшихся альвеол.

• PIP изменяется в зависимости от эластических свойств легких, поэтому его необходимо постоянно контролировать и устанавливать ограничения давления, чтобы предотвратить баротравму.

НАРУШЕНИЕ СИНХРОНИЗАЦИИ ПАЦИЕНТА
Синхронизация пациента с вентилятором может быть определена как соответствие объема минутной вентиляции репиратора и вентиляционного запроса пациента, т.о. если у пациента сохраняется или появилось спонтанное дыхание, значит аппарат поддерживает вентиляцию ниже уровня вентиляционного запроса пациента. Необходимость сохранения спонтанного дыхания будет определяться задачами респираторной поддержки.
В острый период заболевания при проведении вентиляцией в режиме CMV с “высокими” параметрами аппаратного дыхания, появление десинхронизации будет приводить к возрастанию риска возникновения баротравмы, повышению потребности в кислороде и увеличению уровня PCO2. Появление десинхронизации связанно с возрастанием PCO2 и/или с появлением метаболического ацидоза на фоне:

• декомпенсированного шока (любой этиологии)
• нарастания регидности легких
• появлении сброса через интубационную трубку
• утечки в контуре
• смещения интубационной трубки (однолегочная вентиляция)
• обтурации секретом
• возникновении пневмо или гидроторакса
• гипервентиляционного синдрома

Для обеспечения синхронизации необходимо оценить адекватность параметров аппаратного дыхания, проверить контур, расположение трубки, провести санацию трахеи, исключить наличие пневмо или гидроторакса, оценить уровень PCO2. После этого допустимо использование седативных средств и в крайних случаях, при неэффективности последних, применить миорелаксанты. При неадекватной оценке системы респиратор-пациент и отсутствии контроля за газовым составом крови на фоне использования релаксантов возрастает опастность возникновения глубокой гиповентиляции с тяжелыми последствиями для ЦНС.
Появление адекватного самостоятельного дыхания на зтапах отлучения от респиратора требует перевода пациента на вспомогательные режимы ИВЛ. При этом, в отличии от контролируемой вентиляции, главной задачей будет обеспечение дополнительной вентиляции т.е. именно респираторной поддежки при сохраненном спонтанном дыхании. Основными пеимуществами вспомогательной вентиляцииследует считать сохранение авторегуляции минутной вентиляции, поддержание связи иннервации легочной ткани с центральными структурами, снижение внутригрудного давления. Это положительно влияет на трофику легочной ткани, моторику бронхиального дерева, продукцию сурфактанта, гидратацию легочной ткани и недыхательные функции легких, а также повышает стабильность гемодинамики. Все это значительно снижает сроки пркбывания на ИВЛ и уменьшает вероятность развития легочных осложнений. Успешное применение вспомогательных режимов ИВЛ возможно лишь при полном согласованном взаимодействии пациента и респиратора.
На фоне появления спонтанного дыхания десинхронизация с вентилятором происходит в следствии несовпадения фаз спонтанного дыхательного цикла с механическими дыханиями респиратора. При изучении этой проблемы было выявлено два типа т.н. фазовых несоответствий. В первом варианте происходит удлинение зкспираторной фазы дыхательного цикла ребенка за счет дыхания респиратора и следующий спонтанный вдох происходит с задержкой. Во втором случае ребенок будет совершать выдох против вдоха респиратора. В зависимости от частоты дыхания респиратора и младенца, времени вдоха (TI) и дыхательного объема, установленных на аппарате, будут наблюдаться преобладание одного или другого типа или их сочетания.
В последние годы, благодаря появлению неонатальных респираторов с триггерным управлением, появилась возможность проводить вентиляцию в режимах AC и SIMV.
Следующий раздел посвящён анализу причин появления и различным типам десинхронизации возникающих при проведении ИВЛ у детей. Для обеспечения синхронной вентиляции необходимо четко дифференцировать причину возникновения десинхронизации.

ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ ТРИГГЕРА И МЕХАНИЗМ КОМПЕНСАЦИИ СБРОСА

Характеристики линейных графиков с и без компенсации сброса.

Рис.3.0 демонстрирует эффект компенсации утечки при вентиляции по давлению в IMV режиме. При появлении сброса через интубационную трубку или утечки в контуре, в некоторых вентиляторах (VIP Bird, Infant Star 950) происходит т.н. “компенсация сброса” путем восстановления и поддержания устойчивого уровня РЕЕР, путем добавления дополнительного потока в контур. При отсутствии компенсации в ходе триггерной ИВЛ, в связи с неустойчивым уровнем PEEP, будут происходить ложные срабатывания триггера. На рис. 3.0 показаны автоциклы возникающие при отсутствии компенсации сброса и дыхания с механизмом компенсации.

Клиническое значение

• Компенсация утечки пропорционально добавляет в контур поток, чтобы дать компенсацию за степень сброса для поддерживания устойчивого установленного уровня РЕЕР. При работе триггера “по давлению”, если давление снижается на 0.25 см H2O ниже изолинии, в контур добавляется дополнительный поток. Это восстанавливает необходимое давление, предотвращает возникновение автоциклов и улучшает чувствительность триггера.

• Без компенсации утечки, изменения РЕЕР вызывают ложные вдохи. У активных пациентов спонтанные дыхания не будут поддерживаться вентилятором и работа дыхания будет возрастать.

Если не удается синхронизировать больного находящегося на вентиляторе с данным механизмом компенсации, может потребоваться переинтубация или седатация.

ОТЛИЧИЕ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ ТРИГГЕРА «ПО ДАВЛЕНИЮ» ОТ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ «ПО ПОТОКУ»

Характеристики линейных графиков с неадекватной чувствительностью триггера: «по давлению» и «по потоку».

Рис. 4.0 демонстрирует слабую чувствительность триггера по давлению (-1 см.вд.ст.) при вентиляции с контролем «по давлению». Усилия пациента первоначально синхронны, с хорошим соответствием потока на вдохе и реакции к спонтанным усилиям (A-C). Принудительное дыхание (D) происходит на пике самопроизвольного вдоха и вызывает цепочку из нескольких несинхронных дыханий (E-G).
Рис 4.1 демонстрирует улучшение синхронизации пациента при работе триггера по потоку (0.2 л/мин.). (Режим (S)IMV)

Клиническое значение
Из-за слабости мышц (седативный эффект, тяжелая патология), чрезмерного сброса в интубационной трубке или при увеличении сопротивления дыхательных путей, новорожденные не смогут производить вдыхаемое усилие –1 см.вд.ст. (минимальная чувствительность триггера давления), поэтому будут отсутствовать механические вдохи, появится нарушение синхронности дыхания, усилится работа дыхания и возрастет потребление кислорода и образование углекислоты.

Рис 4.0 IMV

Рис. 4.1 SIMV

• Триггер по потоку более чувствителен к небольшому усилию вдоха.

• Хорошая синхронизация в IMV режиме уменьшает работу дыхания, минимизирует затраты энергии для дыхания и тем самым способствует увеличению веса и роста у новорожденных.

ДЛИННОЕ ВРЕМЯ ВДОХА
Характеристики линейных графиков и петлель с чрезмерным временем вдоха.

Рис. 5.0 демонстрирует эффект чрезмерного времени вдоха в режиме тайм циклической вентиляции по давлению (SIMV режим). Линия курсора на графике, показывает начало создания плато вдоха (C), когда время вдоха превышает временную константу легкого, происходит снижение скорости потока на вдохе в середине дыхания (C), оставляя давление в дыхательных путях без поддержки потоком.

Обратите внимание на ранние самопроизвольные дыхания (стрелка A). За первым вдохом следут второй вдох но прежде чем завершится первый выдох. Это видно на графике при сравнении формы потока выдоха, каждого из самопроизвольных дыханий (AE, BE). Поток выдоха для первого самопроизвольного дыхания никогда не возвращается начальному, по сравнению с потком выдоха второго дыхания. Этот вид десинхронизации может быть вызван длинным временем вдоха в течение предшествующего механического цикла, когда пациент вынужден (из-за установленного времени вдоха) иметь период вдоха, который превышает временную константу легкого. Результатом этого будет ухудшение способности восстанавливать спонтанные дыхания между механическими дыханиями.

Клиническое значение
Увеличение времени вдоха исользуется при необходимости увеличить среднее давление в дыхательных путях, при лечении ателектазов и улучшении оксигенации в острой стадии дыхательной недостаточности у пациентов находящихся на принудительной вентиляции. При восстановлении механических свойств легкого и появлении самопроизвольных дыханиий, удлиненное время вдоха может десинхронизировать пациента с респиратором, поскольку активный выдох пациента будет начинаться раньше чем закончится механический цикл.
Снижение скорости потока и давления плато на вдохе приводят к беспокойству пациента и "борьбе с вентилятором". При этом возрастает потребление кислорода и увеличивается C02. Отлучение от вентилятора, таким образом, будет затруднено. Устранение этих причин улучшает синхронизацию и снижает потребность в использовании седативных средств, улучшая отлучение от респиратора с последующей зкстубацией.
• Чрезмерное время вдоха может также компрометировать сердечнососудистый статус, излишне увеличивая среднее внутригрудное давление, уменьшая венозный возврат. Снижение времени вдоха без снижения дыхательного объема, способно увеличивать кровяное давление и перфузию тканей.
• Установка времени вдоха, при спонтанном дыхании пациента, должна проводиться под контролем графического монитора, по точке прекращения потока, сохраняя при этом неизменным дыхательный объём.
• При вентиляции на больших частотах для уменьшения побочных эффектов времени вдоха, необходимо пользовать Termination Sensitivity для уменьшения конечного инспираторного потока на 5-25% от начального, не изменяя время вдоха.
• После этих изменений должно быть оценено состояние пациента, дыхательный объём и уровень оксигенации.

НЕАДЕКВАТНАЯ ПОДДЕРЖКА ПОТОКОМ

Клиническое значение

• Параметры потока необходимо изменять по мере того как у пациента будет восстанавливаться спонтанное дыхание. При появлении спонтанного дыхания потребность в потоке будет выше, поэтому при переходе от контролируемой вентиляции (IMV) к вспомогательной(SIMV), для обеспечения синхронизации и снижении энергозатрат, необходимо оценить параметры вентиляции, снизить время вдоха и увеличить скорость потока.

НЕАДЕКВАТНАЯ ПОДДЕРЖКА ДАВЛЕНИЕМ (PS)

Характеристики графиков и петлель при неадекватной поддержке давления
Клиническое значение

• Неадекватная скорость потока может встречаться в любом режиме вентилятора, но наиболее часто встречается при "фиксированном" (постояннном) потоке. Врач должен постоянно оценивать установки вентилятора, чтобы они соответствовали запросам конкретного пациента и обеспечивали должную синхронизацию.

Поддержка давленим должна тщательно титроваться, чтобы обеспечивать дыхательные запросы пациента и устранять неадекватный поток. Важно контролировать увеличение дыхательного объема возникающее от изменения PS для предотвращения перераздувания.