Low - flow anaesthesia [RSA]

1.5.1. Дыхательные контуры и респираторы.

1.5.1.1. Сравнительная характеристика респираторов.

В зависимости от особенностей конструкции респираторов все наркозные аппараты могут быть разделены на две большие группы: 1) респираторы с непрерывной подачей свежего газа и 2) респираторы с прерываемой подачей свежего газа [35, 158].

Респираторы с непрерывной подачей свежего газа. В наркозных аппаратах этого типа свежий газ поступает в дыхательный контур непрерывно на протяжении всего дыхательного цикла. К ним относятся все отечественные респираторы, наркозные аппараты фирмы Dräger с дыхательными системами Pulmomat, Spiromat, Barolog, Ventilog и Ventilog 2 (модели AV 1, Sulla 19, Sulla 800V и 808V, Romulus 800V), наркозные аппараты Modulus CD и Ohmeda 7800 (Ohmeda), Narkomed 4 (North American Dräger), а также Siemens AS 711 (Siemens-Elema) [35].

Перечисленные респираторы устроены таким образом, что в инспираторную фазу дыхательного цикла на линию вдоха поступает не только та газовая смесь, которая нагнетается дыхательным мехом наркозного аппарата, но и определенная доля свежего газа, попадающего в контур в фазу вдоха [35, 168]. Поскольку свежая газовая смесь поступает в дыхательный контур непрерывно, дыхательный объем и минутная вентиляция легких, реализуемые при аппаратной ИВЛ, зависят от потока свежего газа [17, 168].

Многочисленные клинические исследования подтвердили, что уменьшение газотока в респираторах с непрерывной подачей свежего газа неизбежно приводит к снижению дыхательного объема, МВЛ и давления в дыхательных путях (пикового давления на вдохе, давления плато и давления на выдохе), причем чем ниже поток свежего газа, тем более выраженным будет это снижение [17, 28, 29, 51]. В тех случаях, когда при снижении газотока в респираторе с непрерывной подачей свежего газа возникает дефицит газа, перечисленные параметры изменяются еще сильнее [35]. Данное обстоятельство определяет необходимость в увеличении дыхательного объема и МВЛ при уменьшении газотока в контуре [4, 155, 168]. В соответствии с требованиями Международной Комиссии по стандартизации (ISO 5358), во всех руководствах по эксплуатации респираторов данного типа, изданных после 1992 г., должно содержаться напоминание о необходимости своевременной корректировки предустановленных параметров вентиляции в момент снижения газотока [62, 100].

Респираторы с прерываемой подачей свежего газа. В наркозных аппаратах этого типа свежий газ поступает в дыхательный контур только в экспираторную фазу дыхательного цикла. К ним относятся респираторы нового поколения, в числе которых такие, как SA2/RA2, Cato, Cicero, Julian, Sulla 909V с дыхательной системой Ventilog 3 (Dräger), Megamed 700, 707 и Mivolan (Megamed), Siemens AS 985 (Siemens-Elema), EAS 9010 и 9020 (Gambro-Engström), Dogma (Heyer) и PhysioFlex (Physio) [35].

Достоинство этих аппаратов состоит в том, что в инспираторную фазу дыхательного цикла свежий газ не попадает на линию вдоха, а накапливается в дополнительном газовом резервуаре (дыхательном мешке для ручной ИВЛ). В фазу выдоха газ, накопившийся в дыхательном мешке, поступает в контур, смешиваясь с газовой смесью, выдыхаемой пациентом. Смешавшаяся газовая смесь заполняет дыхательный мех наркозного аппарата. В связи с тем, что в инспираторную фазу к больному поступает лишь тот газ, который нагнетается дыхательным мехом наркозного аппарата (свежий газ в фазу вдоха не примешивается), дыхательный объем и минутная вентиляция легких, реализуемые при аппаратной ИВЛ, не зависят от потока свежего газа [29, 76, 155].

Клинические исследования, проведенные у взрослых, показали, что снижение газотока в респираторах с прерываемой подачей свежего газа не оказывает никакого влияния на дыхательный объем, МВЛ и давление в дыхательных путях [29, 35, 64]. Как указывают J. Baum и M. Bund, перечисленные параметры могут снизиться лишь при возникновении дефицита газа в системе, причем только после того, как исчерпаются резервы газа в дополнительном газовом резервуаре (дыхательном мешке для ручной ИВЛ) [30, 51].

В настоящее время фирма Dräger выпускает специальный клапан-прерыватель подачи свежего газа (т. н. FGD-клапан, fresh gas decoupling valve) [35, 62]. Упомянутый клапан-прерыватель легко монтируется на более старые модели наркозных аппаратов этой фирмы, в которых свежий газ поступает в контур непрерывно на протяжении всего дыхательного цикла, что делает их намного более адаптированными к проведению низкопоточной анестезии [29, 35, 62].

Исходя из технических и функциональных характеристик различных типов наркозных аппаратов, J. Baum и A. Davey сделали вывод о том, что для проведения низкопоточной анестезии наиболее приемлемы респираторы с прерываемым потоком свежего газа [35, 57]. Тем не менее в мировой литературе мы не встретили каких-либо сведений о динамике параметров вентиляции легких при проведении анестезии в режиме low flow с использованием респираторов данного типа у детей.

1.5.1.2. Герметичность дыхательного контура.

При проведении низкопоточной анестезии большое клиническое значение приобретает проблема герметичности дыхательного контура [12, 35]. Как указывает E. Rügheimer, утечки газовой смеси из дыхательной системы респиратора и/или из-под интубационной трубки при работе в режиме low flow могут привести к возникновению дефицита газа в дыхательном контуре [153]. Кроме того, любая разгерметизация контура приводит к поступлению в него атмосферного воздуха, содержащего азот, вследствие чего FiO₂ и FiN₂O снижаются, а соотношение N₂O:O₂ нарушается [12, 113].

Согласно J. Baum, “практически все модели наркозных аппаратов могут быть использованы для проведения низкопоточной анестезии при условии, что они проходят регулярные проверки на герметичность системы, а выявленные утечки не превышают предельного значения, заявленного фирмой-производителем” [35]. Допустимые утечки в различных моделях наркозных аппаратов неодинаковы. Так, например, заявленная производителем предельная величина утечки в циркуляционных системах Dräger 8 ISO не должна превышать 200 мл/мин при 40 см Н₂О, а в циркуляционных контурах Megamed 048 и 219 она составляет менее 50 мл/мин при 30 см Н₂О [62, 125]. В некоторых моделях респираторов тест на герметичность системы выполняется автоматически при включении в сеть, при этом на электронном табло отображается абсолютная величина утечки. Подобный автоматизированный тест на герметичность контура реализован в наркозных аппаратах Cato и Julian (Dräger) - не более 40 мл/мин при 30 см Н₂О, а также EAS 9010 и EAS 9020 (Gambro-Engström) - не более 50 мл/мин при 20 см Н₂О [62, 80].

При использовании минимальных потоков свежего газа (£0.5 л/мин) требования к герметичности наркозно-дыхательной аппаратуры ужесточаются. Согласно европейскому стандарту CEN, допустимая утечка из дыхательного контура с минимальным газотоком не должна превышать 100 мл/мин при 30 см Н₂О [52, 59]. Требуемой степени защиты от утечек можно достичь следующим образом: периодически проверять детали из резины и пластика на предмет наличия различных повреждений; регулярно прочищать и промывать уплотнительные резиновые кольца; тщательно, но без усилия, закручивать все коннекторы; и, наконец, стараться свести к минимуму использование всевозможных дополнительных адаптеров и переходников [12, 19]. M. Leuenberger и соавт. отмечают, что наиболее защищенными от утечек являются наркозные аппараты с т. н. компактными дыхательными системами, в которых все составляющие, за исключением шлангов вдоха и выдоха, спрятаны в корпусе наркозного аппарата (Cato, Cicero, Julian, SA 2/RA 2, EAS 9010 и 9020, Elsa, Megamed 700 и 707, Modulus) [113].

Невозвращение в контур образцов газовой смеси, проходящих через газоанализатор, и их сбрасывание в атмосферу приводит к дополнительной утечке из дыхательной системы респиратора в пределах 60-200 мл/мин в зависимости от выбранной скорости забора образцов газовой смеси [35]. Как отмечают R. Droh и H. Lowe, при проведении анестезии в режиме high flow такая утечка не имеет никакого клинического значения, однако при снижении газотока в контуре необходимо удостовериться в том, что газовая смесь из газоанализатора поступает обратно в контур [64, 119].

1.5.2. Испарители.

1.5.2.1. Точность дозирования испарителей.

В настоящее время большинство испарителей устанавливается вне круга циркуляции газов (VOC-испарители, vaporizer outside the circle) [14, 76]. Точность их дозирования зависит от температуры окружающей среды, барометрического давления и газотока в контуре. В более современных моделях испарителей используется механизм термобарокомпенсации, в связи с чем они обеспечивают корректное дозирование анестетика при самых разнообразных температурных и барометрических режимах эксплуатации [76].

Кроме того, испаритель должен обеспечивать точное дозирование анестетика в широком диапазоне потоков свежего газа (от самых минимальных до максимально возможных). К сожалению, в отечественных испарителях и в ранних моделях их зарубежных аналогов (например, TEC 2 Ohmeda) корректность дозирования при газотоке <1 л/мин нарушается, т. е. концентрация анестетика на выходе из испарителя не совпадает с концентрацией, установленной на дозиметрическом барабане [14, 79, 95]. Современные испарители лишены этого недостатка [82]. Как показали клинические исследования, испарители Vapor 19.n и Vapor 2000 фирмы Dräger обеспечивают точное дозирование анестетика в диапазоне потоков 0.25-15 л/мин, а модели TEC 5 (Ohmeda) и Penlon PPV sigma (Penlon) - в диапазоне 0.2-15 л/мин [57, 62, 82, 200]. Точность дозирования испарителей, установленных на наркозных аппаратах EAS 9010 и EAS 9020 (Gambro-Engström) и PhysioFlex (Physio), вообще не зависит от потока свежего газа, поскольку в данных моделях реализована концепция автоматического инжекционного введения анестетика по принципу обратной связи (electronic feedback control) [80, 146, 151, 179].

Таким образом, более современные модели испарителей позволяют обеспечить корректное дозирование анестетика даже при минимальных потоках свежего газа (£0.5 л/мин), что делает их намного более адаптированными к проведению низкопоточной анестезии [76]. Многие авторы подчеркивают, что при проведении анестезии в режиме low flow необходим тщательный мониторинг концентрации галогенсодержащих анестетиков в контуре вне зависимости от того, насколько высока точность дозирования испарителя, что обусловлено особенностями фармакокинетики парообразующих анестетиков в дыхательном контуре с низким газотоком [40, 48, 78].

1.5.2.2. Пропускная способность испарителя.

Подавляющее большинство испарителей устроено таким образом, что при максимальном значении концентрации, установленной на дозиметрической шкале, предельная концентрация паров анестетика на выходе из испарителя (максимальная пропускная способность, или производительность испарителя) ограничена значением ~3 ´ МАК. Вводя подобные ограничения, фирмы-производители руководствовались соображениями безопасности пациента, пытаясь предупредить возможность передозировки анестетика при работе с высокими потоками свежего газа [35, 76]. В соответствии с этим дозиметрическая шкала большинства стандартных испарителей для галотана отградуирована до 4 об.%, для энфлюрана и изофлюрана - до 5 об.%, для севофлюрана - до 8 об.%, а для дезфлюрана - до 18 об.% [35]. Перечисленные испарители относятся к испарителям с ограниченной пропускной способностью [76].

При постоянной температуре и неизменном барометрическом давлении пропускная способность любого испарителя, так же как и расход галогенсодержащего анестетика, может быть рассчитана по следующей формуле [35, 78]:

Расход анестетика (мл/ч) = 3 x FGF x C_vpan,

где FGF - поток свежего газа, л/мин; C_vpan - концентрация анестетика на испарителе, об.%

Другими словами, пропускная способность испарителя уменьшается прямо пропорционально степени снижения потока свежего газа. Как отмечают многие авторы, данное обстоятельство необходимо иметь ввиду в тех случаях, когда в дыхательный контур необходимо быстро ввести большое количество паров галогенсодержащего анестетика (например, провести индукцию или углубить анестезию) при неизменно низком потоке свежего газа [35, 57, 78]. Согласно Н. Frankenberger, даже если установить на дозиметрической шкале испарителя предельное значение концентрации анестетика (например, 5 об.% энфлюрана), то количество энфлюрана, поступающего в контур при газотоке 0.9 л/мин, не превысит 13.5 мл/мин. Если в этот момент для поддержания определенной глубины анестезии требуется большее количество анестетика, возникает выраженное несоответствие между скоростью поступления анестетика в контур (V_fgan) и интенсивностью его поглощения тканями организма (V_an), т. е. V_fgan<V_an. В таких случаях ограниченная пропускная способность испарителя не позволяет быстро увеличить глубину анестезии [78]. Автор отмечает, что в подобной ситуации следует повысить газоток в контуре и, установив определенную концентрацию анестетика на испарителе, быстро достичь требуемой глубины анестезии.

Тем не менее, быстрая подача в систему высококонцентрированных паров галогенсодержащего анестетика может быть обеспечена и без повышения газотока в контуре. Как указывает J. Baum, с этой целью могут быть использованы следующие средства и методы [35]:

- применение нестандартных VOC-испарителей с увеличенной пропускной способностью (более 3 ´ МАК);

- использование испарителей с низким сопротивлением, установленных в круге циркуляции газов (VIC-испарители, vaporizer inside the circle);

- автоматическое инжекционное введение анестетика по принципу обратной связи (electronic feedback control);

- дозированное введение раствора ингаляционного анестетика непосредственно в дыхательный контур при помощи шприца.

Как отмечают D. Westenkow и D. White, методика дозированного введения раствора ингаляционного анестетика в контур при помощи шприца и практика использования VIC-испарителей небезопасны для пациента, поскольку могут привести к передозировке анестетика [190, 195]. Наиболее перспективные разработки в данной области - автоматическое инжекционное введение анестетика по принципу обратной связи и использование VOC-испарителей с увеличенной пропускной способностью [63, 76]. Метод инжекционного введения анестетика реализован в наркозных аппаратах EAS 9010, EAS 9020 и PhysioFlex [76, 179]. Что касается испарителей с увеличенной пропускной способностью, то в настоящее время они еще не нашли широкого распространения, хотя в наркозном аппарате Elsa дозирующие устройства для подачи галотана, энфлюрана и изофлюрана отградуированы до 8 об.%, что позволяет быстро углубить анестезию, не увеличивая газоток в контуре [80, 151]. В целях безопасности пациента испарители подобного типа снабжены специальным предохранительным устройством, которое должно быть разблокировано прежде, чем станет возможным увеличить концентрацию анестетика более 5 об.% [80].

1.5.3. Адсорберы углекислого газа.

В настоящее время с целью адсорбции СО₂ применяются два основных типа сорбента: натриевая или бариевая известь.

Химическое взаимодействие между СО₂ и натриевой известью может быть представлено следующим образом:

СО₂+H₂O- H₂CO₃

H₂CO₃+2NaOH(KOH)- Na₂CO₃(K₂CO₃)+2H₂O+тепло

Na₂CO₃(K₂CO₃)+Ca(OH)₂- CaCO₃+2NaOH(KOH)

Химическое взаимодействие между СО₂ и бариевой известью протекает по следующей схеме:

Ba(OH)₂+8H₂O+CO₂- BaCO₃+9H₂O+тепло

9H₂O+9CO₂- 9H₂CO₃

9H₂CO₃+9Ca(OH)₂ - CaCO₃+18H₂O+тепло

Натриевая (бариевая) известь не должна использоваться в комбинации с трихлорэтиленом или хлороформом, поскольку при этом образуются токсические вещества [14, 35]. Иногда в известковый сорбент добавляют цветовой индикатор, цвет которого изменяется от белого до розового (или фиолетового) по мере прогрессирования абсорбции СО₂. При отсутствии контакта с углекислым газом цвет использованной извести может меняться в обратном порядке (от розового или фиолетового к белому), но как только такой контакт возобновляется, адсорбент вновь окрашивается в соответствующие тона [140, 197]. Изменение цвета адсорбента не всегда свидетельствует о его истощении. Как указывает H. Oehmig, фиолетовое или розовое окрашивание неистощенной извести может быть обусловлено интенсивным ультрафиолетовым излучением, исходящим от кварцевых источников в операционной [138].

Основной признак истощения адсорбента - повышение парциального давления СО₂ на вдохе (PinCO₂). Согласно последним данным, известь в адсорбере может быть признана исчерпавшей свой ресурс и должна заменяться на новую в случаях, когда PinCO₂ превышает отметку 5 мм Hg [35, 40, 100].

Как отмечают многие авторы, отсутствие возможности измерения PinCO₂ не является противопоказанием к проведению низкопоточной анестезии, поскольку достаточно точное заключение о степени истощения адсорбента можно сделать по изменению его цвета [33, 116, 197, 199]. Если в процессе работы используется адсорбент без цветового индикатора, то предупредить повышение концентрации СО₂ на вдохе можно, часто заменяя натриевую (бариевую) известь в адсорбере на новую [9, 14, 24, 84, 100].