УСТРОЙСТВО РЕСПИРАТОРНОЙ ПОДДЕРЖКИ
BREATHING SUPPORT DEVICE

Изобретение относится к медицине, а именно к интенсивной терапии, реаниматологии, анестезиологии, и может быть использовано при лечении больных с хроническими заболеваниями легких, с нарушениями функций дыхания, в том числе с нарушениями газообмена на уровне альвеоло-капиллярной мембраны.
2
2
Наиболее распространенным устройством респираторной поддержки в условиях клинической медицины является аппарат искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Применение искусственной вентиляции легких связано в основном с расстройствами функций внешнего дыхания пациента и, следовательно, с нарушением нормального газообмена в легких, которое приводит к недостаточному насыщению кислородом артериальной крови. Основным показанием к применению ИВЛ является дыхательная недостаточность, когда самостоятельное функционирование легких не может обеспечить организм пациента необходимым количеством кислорода вследствие нарушения оксигенирующей функции легких, при котором парциальное давление кислорода артериальной крови (PaO) и доля оксигенированного гемоглобина (SaO) значительно снижено. Аппарат ИВЛ обеспечивает нагнетание в легкие дыхательного газа, в результате чего замещение альвеолярного газа происходит за счет поступления в легкие потока кислорода в составе дыхательного газа и повышение парциального давления кислорода в артериальной крови. Для осуществления нагнетания в легкие дыхательного газа аппарат ИВЛ включает следующие структурные блоки: генератор вдоха (или генератор потока), дыхательный контур, представляющий собой распределительное устройство, задающее требуемые направления движения газа в различных фазах дыхательного цикла, и механизм управления распределительным устройством [Бурлаков Р.И., Гальперин Ю.Ш., Юревич В.М. Искусственная вентиляция легких. Принципы - методы - аппаратура. М.: «Медицина», 1986. - 240 с.]. В зависимости от основного назначения аппаратов ИВЛ их конструкции могут иметь особенности. Хотя границы между аппаратами ИВЛ разного назначения достаточно условны, тем не менее специфические особенности присущи аппаратам, предназначенным для длительной реанимации, для ИВЛ во время ингаляционного наркоза, для экстренного применения, для оживления новорожденных, универсального назначения, специального назначения (для высокочастотной ИВЛ, ИВЛ во время бронхоскопии и т.д.) [Бурлаков Р.И., Гальперин Ю.Ш., Юревич В.М. Искусственная вентиляция легких. Принципы - методы - аппаратура. М.: «Медицина», 1986. - 240 с.].
Современные конструкции аппаратов ИВЛ являются преимущественно многофункциональными с расширенными возможностями с высоким уровнем надежности и безопасности для пациента, способны обеспечивать различные режимы ИВЛ и их сочетания, регулирование параметров ИВЛ в соответствии с параметрами состояния пациента. В современных аппаратах многофункциональность и универсальность, как правило, обеспечивается благодаря использованию систем управления на базе компьютерной техники, когда такое понятие как режим ИВЛ практически сводится к алгоритму управления потоком газа в дыхательном контуре аппарата.
Однако специальные исследования показали, что у больных с некоторыми видами нарушений, например пневмоторакс, нарушения газообмена на уровне альвеоло-капиллярной мембраны, применение ИВЛ не дает положительного эффекта (парциальное давление кислорода и доля оксигенированного гемоглобина не повышается) [Интегральная медицина XXI века (теория и практика). Дыхательная недостаточность. - med.ru/library/d/dhatelnay.htm]. При такой ситуации, когда при подаче дыхательной смеси в легкие с помощью аппарата ИВЛ и специально подобранного режима ИВЛ вследствие определенных нарушений не может быть достигнута необходимая оксигенация крови, целесообразно дополнительное внелегочное введение кислорода в организм с целью увеличения оксигенации крови.
Известны дополнительные способы повышения оксигенации крови в процессе ИВЛ, такие как «положение и ничком» и включение во вдыхаемый газ препаратов (ингаляция), способствующих уменьшению гипоксемии и улучшению оксигенации [В.Л. Кассиль, М.А. Выжигина, Г.С. Лескин. Искусственная и вспомогательная вентиляция легких. Руководство для врачей. - М.:Медицина, 2004, с.388-399]. Однако способ «положение ничком» (на животе) не может быть использован при переломах костей таза, повреждении спинного мозга, ожогах передней поверхности туловища и лица и др., а противопоказаниями для ингаляции могут быть индивидуальная непереносимость препарата и возникновение осложнений (например, поражение слизистой оболочки дыхательных путей).
Известны также способы внелегочной оксигенации крови с целью проведения местной кислородной терапии, в частности путем введения кислорода в брюшную полость и жедудочно-кишечный тракт [А.М. Чарный. Патофизиология гипоксических состояний. - Медгиз, М. - 1961 г. - 342 с. - _05.doc, с.109-118]. Применение этих способов позволяет уменьшить или ликвидировать локальную кислородную недостаточность в том или ином органе или ткани, а при введении больших объемов кислорода (от 4-5 литров и более) может быть достигнут эффект улучшения общей оксигенации крови.
Поэтому поставлена задача - создание устройства респираторной поддержки, способного обеспечить дополнительное внелегочное введение кислорода через желудочно-кишечный тракт.
Наиболее близкий к заявляемому устройству аппарат ИВЛ содержит генератор потока (устройство, создающее поток газовой смеси), дыхательный контур, который обеспечивает распределение и регулирование движения потока газовой смеси в соответствии с управляющими сигналами, и блок управления, представляющий собой компьютер с соответствующим программным обеспечением, формирующий управляющие сигналы по алгоритмам, определяемым выбранными режимами и параметрами ИВЛ и состояния пациента [Канус И.И., Олецкий В.Э. Схема устройства и работы аппарата для ИВЛ. БелМАПО. «Медицинская панорама», №4, июнь 2002 ]. Недостатком устройства является отсутствие возможности дополнительного внелегочного введения кислорода в случае нарушений газообмена в легких на уровне альвеоло-капиллярной мембраны, с помощью которого может быть повышена оксигенация крови пациента.
Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в расширении функциональных возможностей устройства респираторной поддержки за счет обеспечения дополнительного внелегочного введения кислорода в организм пациента через желудочно-кишечный тракт.
Технический результат достигается тем, что в устройстве респираторной поддержки, содержащем первый генератор потока, выход которого подключен к системе дыхательного контура пациента, и блок управления, первый вход которого подключен к системе дыхательного контура, а первый и второй выходы блока управления подключены соответственно к первому генератору потока и системе дыхательного контура, к третьему выходу блока управления подключен второй генератор потока, соединенный с зондом, предназначенным для введения в желудочно-кишечный тракт пациента, на входе которого установлены датчик потока и датчик давления, соединенные соответственно со вторым и третьим входами блока управления, а четвертый выход блока управления соединен с пульсооксиметром.
Включенные в состав устройства респираторной поддержки второй генератор потока и зонд с установленными на его входе датчиками потока и давления позволяют обеспечить дополнительное внелегочное введение кислорода, в частности в желудочно-кишечный тракт пациента, где создается повышенное давление кислорода и происходит усиленное всасывание кислорода в кровь, что приводит к повышению парциального давления кислорода в крови и доли оксигенированного кислорода в крови (повышению оксигенации).
Дополнительное введение кислорода производится в том случае, когда по показаниям пульсооксиметра доля оксигенированного кислорода в крови и парциальное давление кислорода в крови становятся менее допустимо безопасного уровня. При чем доля оксигенированного гемоглобина более 90% безопасна при пониженной оксигенации, тогда как 96-99% - считаются свидетельством нормы (при условии дыхания атмосферным воздухом, т.е. без дополнительного введения кислорода). Нормальные значения парциального давления кислорода в артериальной крови меняются с возрастом. У молодых - нормой являются 95-105 мм рт.ст., в возрасте 75 лет нормальными можно считать 70-75 мм рт.ст.
По данным пульсооксиметра в блоке управления устройства респираторной поддержки формируется сигнал для запуска процедуры внелегочного введения кислорода, которая осуществляется до тех пор, пока доля оксигенированного кислорода в крови и парциальное давление кислорода в крови пациента не достигнут нормальных значений. Для обеспечения безопасного и по необходимости длительного введения кислорода в желудочно-кишечный тракт пациента контролируются объемная скорость введения кислорода и давление кислорода внутри желудочно-кишечного тракта с помощью соответственно датчика потока и датчика давления, установленных на входе зонда.
Дополнительное введение кислорода в желудочно-кишечный тракт пациента осуществляется, как правило, без прекращения проведения традиционной ИВЛ с помощью устройства респираторной поддержки.
Предлагаемое изобретение поясняется чертежом, представленным на фиг.1.
Устройство респираторной поддержки содержит первый генератор 1 потока, выход которого подключен к системе 2 дыхательного контура пациента, и блок 3 управления, первый вход которого подключен к системе 2 дыхательного контура, а первый и второй выходы блока 3 управления подключены соответственно к первому генератору 1 потока и системе 2 дыхательного контура. К третьему выходу блока 3 управления подключен второй генератор 4 потока, соединенный с зондом 7, на входе которого установлены датчик 5 потока и датчик 6 давления, соединенные соответственно со вторым и третьим входами блока 3 управления, а четвертый вход блока 3 управления соединен с пульсооксиметром 8.
Устройство работает следующим образом.
Пациент подключен к устройству респираторной поддержки для проведения ИВЛ с заданными параметрами ИВЛ, которые устанавливаются и контролируются при помощи блока 3 управления. По заданным в блоке 3 управления параметрам генератор 1 потока формирует поток дыхательной смеси из подаваемого к нему воздуха и кислорода и направляет его в легкие пациента через систему 2 дыхательного контура. По информации, поступающей от системы 2 дыхательного контура на первый вход блока 3 управления, блок 3 управления корректирует параметры потока дыхательной смеси, подавая сигналы управления к генератору 1 потока через первый выход блока 3 управления и к системе 2 дыхательного контура через второй выход блока 3 управления. В процессе проведения ИВЛ с помощью пульсооксиметра 8, установленного на теле пациента, контролируются также показатели уровня оксигенации крови - доля оксигенированного кислорода и парциальное давление кислорода в крови пациента. Эти данные поступают на четвертый вход блок 3 управления. При снижении показателей уровня оксигенации крови ниже безопасного уровня, который задается в блоке 3 управления, в блоке 3 управления вырабатывается сигнал о необходимости начала процедуры внелегочного введения кислорода. В этом случае в желудочно-кишечный тракт пациента вводится зонд 7 и включается второй генератор 4 потока, который обеспечивает нагнетание кислорода в желудочно-кишечный тракт пациента через зонд 7 с заданной объемной скоростью. При этом для формирования потока кислорода используется тот же источник кислорода, что и для формирования потока дыхательной смеси, подаваемой в легкие пациента. В процессе нагнетания кислорода в желудочно-кишечный тракт производятся измерения объемной скорости потока подаваемого кислорода и давления кислорода на входе зонда 7 с помощью датчиков 5 и 6. Результаты измерений от датчиков 5 и 6 поступают в блок 3 управления (на второй и третий вход соответственно). В блоке 3 управления производится определение давления внутри желудочно-кишечного тракта по формуле Ржк = P+F*R, где P - давление кислорода, измеренное датчиком 6, F - объемная скорость вводимого кислорода, измеренная датчиком 5, a R - аэродинамическое сопротивление зонда 7, которое является известной величиной для используемого зонда и зависит от длины и диаметра зонда, и оценка величины давления. Если величина давления внутри желудочно-кишечного тракта достигла предельного значения, соответствующего 10 см вод.ст. [Burch J.M., Moore Е.Е., Moore F.A., Franciose R. The abdominal compartment syndrome // Surg. Clin. North. Am. - 1996. - Vol.76. - I. 4. - P. 833-842], блок 3 управления подает управляющий сигнал (через третий выход) на второй генератор 4 потока для снижения объемной скорости потока, которое контролируется в блоке 3 управления по результатам измерений, производимых датчиком 5 потока, или для прекращения подачи кислорода. В результате снижения объемной скорости или прекращения подачи кислорода давление внутри желудочно-кишечного тракта постепенно уменьшается. Уменьшение давления в желудочно-кишечном тракте контролируется по результатам измерений, поступающим от датчика 6 на третий вход блока 3 управления. После снижении давления внутри желудочно-кишечного тракта до установленного значения (например, до 5 см вод.ст.), с третьего выхода блока 3 управления на второй генератор 4 потока подается управляющий сигнал, и подача кислорода в желудочно-кишечный тракт возобновляется с повышением объемной скорости потока и продолжается до следующего достижения давления в желудочно-кишечном тракте предельного значения. В процессе такой циклической подачи кислорода в желудочно-кишечный тракт производится контроль показателей оксигенации крови с помощью пульсооксиметра 8. При устойчивом достижении показателей оксигенации крови установленных безопасных значений процедура дополнительного внелегочного введения кислорода может быть прекращена.
Таким образом, предлагаемое устройство респираторной поддержки обеспечивает дополнительное внелегочное введение кислорода в организм пациента с целью увеличения оксигенации крови в случае нарушений газообмена в легких на уровне альвеоло-капиллярной мембраны, когда при подаче дыхательной смеси в легкие с помощью аппарата ИВЛ и специально подобранного режима ИВЛ не может быть достигнута необходимая оксигенация крови. Тем самым расширяются функциональные возможности устройства респираторной поддержки.