Способ профилактики постинтубационных, посттрахеостомических стенозов трахеи, аспирационных осложнений при длительной искусственной вентиляции легких и устройство для его осуществления
METHOD FOR PREVENTING, POSTTRACHEOSTOMIC STENOSIS OF TRACHEA, ASPIRATION COMPLICATIONS DUE TO LONG-TERM ARTIFICIAL VENTILATION OF LUNGS AND DEVICE FOR IMPLEMENTATION THEREOF

Изобретение относится к медицине и применяется для профилактики стенозов трахеи, вызванных давлением на ее слизистую оболочку манжет эндотрахеальных (трахеотомических или интубационных) трубок и аспирационных осложнений при проведении длительной искусственной вентиляции легких (ИВЛ).
Известно, что основной причиной рубцового стеноза трахеи является длительная ИВЛ. По мнению ряда авторов, частота осложнений длительной ИВЛ через трахеостомическую или интубационную трубку достигает 80%. Из всех осложнений на долю рубцового стеноза трахеи приходится до 25% случаев. Доля постинтубационных стенозов трахеи в структуре заболеваемости составляет от 14 до 45%, посттрахеостомических - от 51 до 73%. Среди известных факторов, приводящих к возникновению рубцового стеноза трахеи, основным является воздействие манжеты интубационной трубки на стенку трахеи. Несмотря на использование в современной реанимационной практике манжеты пониженного давления, эта проблема остается актуальной. Главным травмирующим фактором считается превышение давления в манжете интубационной трубки по отношению к капиллярному давлению слизистой трахеи. Соблюдение режимов рекомендованного давления в манжете интубационной трубки в пределах 25-30 мм рт.ст. (3333,05-3999,66 Па) не всегда позволяет избежать повреждений слизистой оболочки трахеи. При массивной кровопотере, снижении артериального давления центрального генеза наблюдается уменьшение капиллярного давления в слизистой оболочке. В результате возникшей разницы между давлением в манжете интубационной трубки и капиллярным давлением возникает ишемия слизистой оболочки с последующим некрозом, метаплазией эпителия и развитием продуктивного воспаления в месте прилегания манжеты к слизистой трахеи. Одной из причин развития рубцового стеноза трахеи является присоединение инфекции в месте ишемии слизистой оболочки («Способы лечения и профилактики Рубцовых стенозов трахеи». Обзор. И.С. Курганский, В.Н. Махутов, С.А. Лепехова. Ж. «Вестник оториноларингологии», 2016, №1 стр. 66-71).
Известен способ профилактики стенозов трахеи с помощью контроля давления в манжете большого объема и низкого давления эндотрахеальной трубки. Однако при соблюдении рекомендованного безопасного давления до 30 мм вод.ст. не удается достигнуть герметичного разграничения верхних и нижних дыхательных путей из-за образования складок в стенке манжеты, а большее давление приводит к ишемическим изменениям в слизистой оболочке трахеи (Crit. Care Med 2006; 34:632-639 A low-volume, low-pressure tracheal tube cuff reduces pulmonary aspiration, http://www.critical.ru/actual/anest/tracheal tube.htm).
Предпринималась попытка решить проблему не герметичности манжеты за счет образования складок путем создания двуслойной стенки манжеты из разных и материалов, но она не получила достаточного распространения на практике (Jessica Clayton. United States Paten. Patent Nо.: US 8307830 B2, Date of Patent: Nov. 13, 20).
Известен способ профилактики стенозов трахеи с помощью контроля давления в манжете маленького объема и низкого давления эндотрахеальной трубки. При этом в манжете используется давление 55-58 мм рт.ст., которое из-за особенностей стенки манжеты по данным авторов создает давление на стенки трахеи 18-22 мм рт.ст. (25 - 30 см вод.ст.). Несмотря на эти преимущества эндотрахеальные трубки с манжетой маленького объема и низкого давления не получили распространения, по-видимому в результате отсутствия уверенности о соблюдении рекомендованных параметров давления на стенку трахеи, сложностей с индивидуальным подбором диаметра трубки и необходимостью использования специального прибора для контроля давления в манжете из-за проницаемости стенок ее для газов (Crit. Care Med 2006; 34:632-639 A low-volume, low-pressure tracheal tube cuff reduces pulmonary aspiration, http://www.critical.ru/actual/anest/tracheal_tube.htm).
Известен способ профилактики стенозов трахеи вызываемых длительно находящейся в ее просвете трахеотомической трубкой с использованием трахеотомических трубок с двумя манжетами низкого давления, в которых давление воздуха снижается и повышается попеременно (http://maromax.ru/groups/g-743-Traheostomicheskaya-trubka-PORTEX-s-dvumva-manzhetami.php - аналог).
Известно устройство для контроля давления в манжете трахетостомической и интубационной трубки «Pressure Easy» предназначено для полуколичественного мониторинга давления в манжете большого объема низкого давления в процессе использования на безопасном уровне 20-30 см вод.ст. или 1961-2942 Па (что определяется по наличию зеленой метки в индикаторном окне устройства. Согласно инструкции производителя, при поддержании давления в указанном диапазоне данное устройство должно защищать как от аспирации, так и от повреждения трахеи. Изделие оснащено функцией обратной связи - дополнительной магистралью, соединяемой с коннектором эндотрахеальной трубки и позволяющей кратковременно автоматически повышать давление в манжете для обеспечения герметичности в момент достижения пиковых значений давления в дыхательном контуре, с последующим возвращением к исходному уровню давления в манжете (http://n-world.ru/medexp/portex/enclotrahealnye-trubki/292004.htm; В.В. Лазарев, Е.М. Коптева, Л.Е. Цыпин, И.Г. Хамин, Д.В. Дорохов, в. ж. «ОБЩАЯ РЕАНИМАТОЛОГИЯ», 2012, VIII; №2 стр. 43-46, «МОНИТОРИНГ ДАВЛЕНИЯ В МАНЖЕТЕ ЭНДОТРАХЕАЛЬНОЙ ТРУБКИ У ДЕТЕЙ» http://www.portexland.ru/pdf/pea.pdf - аналог).
Известен аппарат ИВЛ экспертного класса MythoVent (http://mswestfalia.com/ru/products/anaesthesiology-and-icu/mythovent).
В зависимости от фазы дыхательного цикла аппарат позволяет поддерживать в манжете эндотрахеальной трубки давление 25 см вод.ст. на вдохе и 7 см вод.ст. на выдохе, что позволяет значительно уменьшить риск возникновения ишемии слизистой оболочки и пролежней слизистой оболочки трахеи (http://trade-med.ru/cataloq/medicina/mediczinskoe-oborudovanie/apparatyi-ivl/mythovent-(mitovent)-proizvoditel-ms-westfalia-qmbh.html; https://www.youtube.com/watch?v=2SRqRGi8apo; http://medprom.ru/medprom/1457763; Ranaweera, J.P. (2013) 'Measurement of endotracheal tube cuff pressure in ICU patients', Sri Lanka Journals Online, Vol. 21 No. 1; Chadha, N.K., Gordin, A., Lugin-buehl, I., Patterson, G., Campisi, P., Taylor, G., Forte, V. (2011) 'Automated Cuff Pressure Modulation', Arch Otolaryngol Head Neck Surg, Vol. 137, No. 1, pp. 30-34, - прототип).
Однако исследование, проведенное в Великобритании на базе университетской клиники с целью определения оптимального уровня давления в манжете эндотрахеальной трубки, выявило, что только в 62.5% случаев давление соответствовало норме. Из всех записей отделения интенсивной терапии только 72% были введены в соответствии с протоколом (file:///D:/наука%2017/давление/Измерение%20давления%20в%20манжете%20эндотрахеальной %20трубки%20у%20пациентов%20отделения%20интенсивной%20терапии%20на%20базе%20 университетской%20клиники.html).
В клинических рекомендациях по хирургическому лечению больных приобретенным Рубцовым стенозом трахеи (2015 г.) с целью профилактики травмы трахеи при проведении ИВЛ в первую очередь предлагают проводить противоишемические мероприятия: контроль давления в манжетке трубки с интервалом 1,5-2 часа, снижением его, перемещение трубки по оси трахеи с чередованием уровня расположения манжетки, адекватный подбор размера канюли, использование современных трубок (http://thoracic.ru/wp-content/uploads/HKP-по-лечению-приобретенных-рубцовых-стенозов-трахеи-_редакция-от-15.09.2015_.pdf).
Таким образом, основным фактором развития осложнений при длительном нахождении эндотрахеальной трубки в трахее является давление, оказываемое на ее стенки изолирующей манжетой. Уровень давления, по мнению различных авторов, колеблется от 3333 до 4000 Па, который рекомендуется для обычной эндотрахеальной трубки до 1961.33-2941.9 Па при использовании устройства «Pressure Easy». При использовании устройства ИВЛ MythoVent рекомендуется давление в манжете на вдохе 2451 Па, а на выдохе=686 Па. Важнейшим фактором развития аспирационных осложнений является стремление к использованию минимального уровня давления в манжетах, для предупреждения ишемических расстройств в слизистой оболочке трахеи. Использование эндотрахеальных трубок с двумя манжетами и их попеременным раздуванием в известной степени позволяет примирить эти два положения, но создает повышенную нагрузку на врача, которая на практике не всегда может быть выполнена.
Давление в манжете не должно надолго превышать капиллярное давление, которое на артериальных отрезках капилляров большого круга кровообращения оно составляет 30-50 мм рт.ст.(4000-6666 Па), а на венозных отрезках в связи с расходом энергии на преодоление сопротивления по длине капилляра и фильтрацию оно снижается до 25-15 мм рт.ст. (3333-2000 Па). Существенное влияние на капиллярное кровообращение оказывает величина венозного давления которое возрастает при раздувании манжеты эндотрахеальной трубки и в норме редко превышает 120 мм вод.ст. (1177 Па) (Медицинская энциклопедия. https://znaiu.ru/art/400137200.php).
Вместе с тем значительное изменение давления в манжете эндотрахеальной трубки во время фаз ИВЛ (вдоха и выдоха) ведет к значительным изменениям объема манжеты и, как следствие, трению между ее стенкой и стенкой трахеи, что может привести к повреждению слизистой оболочки трахеи.
Кроме того при малом диаметре приводящей к манжете трубки требуется определенное время и давление для преодоления сопротивления этой трубки чтобы изменять давление в манжете во время вдоха и выдоха, а измерение давления в манжете через эту трубку имеет определенные сложности с ориентировкой на пиковые показатели. До некоторой степени эта проблема была решена Gary Levinson (1993) за счет подведения к манжете 2 трубок, одна из которых большего диаметра служила для заполнения манжеты воздухом, а другая для контроля давления в манжете. Для синхронизации с фазами ИВЛ предложена устройство для инфляции и дефляции позволяющее в некоторой степени преодолевать проблему сопротивления приводящей трубки и точнее контролировать текущее давление в манжете (Gary Levinson United States Patent, Patent Number: 5,235,973 Date of Patent: Aug. 17, 1993).
1
2
В дальнейшем интервал значений между давлением в манжете эндотрахеальной трубки, который может обеспечить профилактику аспирационных осложнений во время акта вдоха (по мнению различный авторов 2000-4000 Па над атмосферным давлением) предлагаем обозначить как рабочее давление (P). Минимальное давление в манжете эндотрахеальной трубки, не оказывающее существенного влияния на кровообращение в капиллярах слизистой оболочки трахеи 300-500 Па над атмосферным давлением - обозначить как минимальное давление готовности (Р). Поддержание такого давления одной манжете необходимо для уменьшения трения манжеты о стенку трахеи при последующем повышении давления в ней.
Конкретное рабочее давление в манжетах устанавливаться врачом индивидуально с учетом соответствия диаметра эндотрахеальной трубки размеру трахеи, состояния гемодинамики пациента, предполагаемого срока интубации, состояния верхних дыхательных путей, присоединения инфекционного процесса и др.
Недостатком известного способа является:
- повреждение слизистой оболочки трахеи в результате трения стенкой манжеты, изменяющей свой объем при каждой фазе ИВЛ (вдохе и выдохе);
- постепенная инфляция и дефляция манжеты в течение фаз ИВЛ может не точно совпадать с изменение давления в нижних дыхательных путях и не обеспечивать герметичности манжеты;
- использование низкого уровня давления в манжете эндотрахеальной трубки не предотвращающего аспирационные осложнения;
- возможность контроля давления только в одной манжете;
- при использовании эндотрахеальной трубки с двумя манжетами необходимость участия врача при каждой смене рабочей манжеты, даже при использовании двух аппаратов.
Задачей заявляемого способа лечения является:
- оптимизировать и автоматизировать режим воздействия давления на стенки трахеи с целью восстановления кровообращения на участке трахеи, который подвергался воздействию рабочего давления без повреждения слизистой оболочки трахеи;
- минимизировать травму слизистой оболочки стенкой манжеты в результате трения возникающего при изменении ее объема;
- обеспечить возможность использования верхних пределов рекомендуемого давления (до 4000 Па) для предупреждения аспирационных осложнений без повреждения слизистой оболочки трахеи за счет оптимизации воздействия давления по времени;
- минимизировать участие врача в управлении процессом смены манжет с рабочим давлением и контроле давления в манжетах путем автоматизации процесса с сигнализаций о предаварийном давлении;
- минимизировать проблему сопротивления приводящих к манжете трубок при ее заполнении и контроля давления в манжете за счет постепенной инфляции и дефляции манжет.
Это достигается использованием ресиверов и регуляторов созданного компрессорами давления для поддержания заданных параметров давления в манжетах и ресиверах, автоматизированной системой управления пневмораспределителями и процессом повышения и снижения давления в манжетах, которая также обеспечивает заданные временные параметры работ манжет и сигнализацию о предаварийной ситуации благодаря связям с манометрами, которые измеряют давление в ресиверах и манжетах.
Общие признаки заявляемого способа с прототипом:
- поддержание заданного давления в манжетах эндотрахеальной трубки.
Новые признаки заявляемого способа с прототипом:
- попеременное постепенное раздувание манжет эндотрахеальной трубки по установленному алгоритму;
- уменьшение количества циклов инфляции и дефляции, в результате чего уменьшается воздействия силы трения на слизистую оболочку трахеи;
- использование минимального давления готовности в одной из манжет эндотрахеальной трубки с целью минимизации трения о стенки трахеи, возникающего при ее последующем раздувании;
- возможность использования верхних пределов рекомендуемого давления (до 4000 Па) для предупреждения аспирационных осложнений без повреждения слизистой оболочки трахеи за счет оптимизации воздействия давления по времени;
- минимизация участия врача в управлении процессом смены манжет с рабочим давлением и контроле давления в манжетах путем автоматизации процесса с сигнализаций об аварийном давлении.
Общие признаки заявляемого устройства с прототипом:
- регулятор давления;
- манометр для контроля давления в манжете;
- компрессор.
- блок управления;
Новые признаки заявляемого устройства с прототипом:
- ресивер для поддержания уровня рабочего давления в манжете;
- ресивер для поддержания уровня рабочего минимального давления готовности в манжете;
- распределительные клапаны;
- алгоритм распределения давления и работы распределительных клапанов;
- возможность индивидуальной настройки уровней давления в манжетах и времени работы манжет при заданном уровне давления;
- манометры для контроля давления в ресиверах, связанные с блоком управления;
- устройство сигнализации о предаварийной ситуации (изменение давления в манжетах или ресиверах выше или ниже заданного);
- использование двух манжет на эндотрахеальных трубках связанных отдельными трубками с внешней средой для повышения и снижения в них давления.
1
2
1
2
По предлагаемому способу верхняя манжета 2 начинает работать с рабочим давлением для предупреждения аспирационных осложнений (P) индивидуально установленным для данного случая, в нижней манжете 3 поддерживается минимальное давление готовности (Р). Через заданный промежуток времени t давление в нижней 3 манжете автоматически повышается до уровня давления Р, после чего в верхней манжете 2 снижается до Р. Через заданный промежуток времени t параметры давления в манжетах вновь меняются на противоположные (фиг 1).
Блок схема устройства для профилактики постинтубационных посттрахеотомических стенозов трахеи и аспирационных осложнений при длительной ИВЛ, представленная на фиг. 1, состоит из блока управления 6, блока сигнализации об аварийной ситуации 8, блока регуляции давления воздуха в манжетах 7, отводов к трубкам для изменения давления воздуха в манжетах 15 и 23, которые соединяются с трубками изменения давления воздуха в манжетах 4 и 5 и через них с верхней манжетой 2 и нижней манжетой 3 эндотрахеальной трубки 1.
1
Схема блока регуляции давления в манжетах эндотрахеальной трубки, представленная на фиг 2, состоит из двух линий. Первая линия, предназначенная для создания давления Р,содержит компрессор 9, регулятор давления 10, манометр для измерения давления в ресивере 11, ресивер 12, пневмораспределители 13, 16, манометр для измерения давления в манжете 14, отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжете 15.
2
Вторая линия, предназначенная для создания давления Р содержит компрессор 17, регулятор давления 18, манометр для измерения давления в ресивере 19, ресивер 20, пневмораспределители 21 и 24, манометр для измерения давления в манжете 22, отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжете 23 и клапан сброса избыточного давления 25 в ресивере 20.
В качестве регулятора давления 10 и регулятора давления 18 могут быть применены известные регулирующие элементы пневмосистем, содержащие дроссель с регулятором давления и предохранительными клапанами, которые предназначены для повышения давления воздуха, создаваемого источником давления и автоматического поддержания на заданном уровне.
В качестве пневмораспределителей 12, 16, 21, 24 могут быть применены известные двухпозиционные пневмораспределители. В качестве компрессоров 12 и 21 могут быть применены известные маломощные компрессоры низкого давления.
Устройство работает следующим образом:
1
2
1
1
1
1
1
После установки эндотрахеальной трубки 1 в трахею пациента, и установке на пульте управления 6 параметров давления P и Р и времени смены давления в манжетах, трубки 4, 5 для изменения давления воздуха в манжетах 2, 3 соединяются соответственно с отводами к трубкам для изменения давления воздуха в манжетах 15 и 23, блока контроля давления воздуха в манжетах 7. По команде с пульта управления 6 включается компрессор 9 и регулятор давления 10 настроенный на заданную величину давления P. Пневмораспределители 13, 16, 24, 21 находятся в закрытом положении. После достижения давления в ресивере 12, которая дополнительно контролируется манометром 11, компрессор 12 отключается, открываются пневмораспределитель 13 и сжатый воздух из ресивера 12 через пневмораспределитель 13 поступает через отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжетах 15 в трубку для изменения давления воздуха в манжетах 4 и в манжету 2, в которой создается давление уровня Р. Давление в манжете 2 контролируется по манометру 14. При снижении давления в ресивере 12 ниже заданного промежутка P предается сигнал на пульт управления 6 и по команде с пульта управления 6 автоматически включается компрессор 9 до достижения в ресивере 12 давления P. В случае изменения давления в ресивере 12 и в манжете 2 больше или меньше P подается авариный сигнал через блок сигнализации об аварийной ситуации 8.
1
2
2
2
2
2
После достижения давления P в манжете 2 передается сигнал на пульт управления 6 и по команде с пульта управления 6 включается компрессор 17 и регулятор давления 18 настроенный на заданную величину давления Р. Пневмораспределители 16, 21, 24 находятся в закрытом положении. После достижения давления р2 в ресивере 20, которая дополнительно контролируется манометром 19, компрессор 17 отключается и открывается пневмораспределитель 21. Сжатый воздух из ресивера 20 через открывшиеся пневмораспределитель 21 поступает через отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжетах 23 в трубку для изменения давления воздуха в манжетах 5 и в манжету 3, в которой создается давление уровня Р. При этом пневмораспределители 24,16 находится в закрытом положении. Давление в манжете контролируется по манометру 22. При снижении давления в ресивере 20 ниже заданного значения Р автоматически включается компрессор 17 до достижения давления Р. В случае изменения давления в ресивере 20 и в манжете 3 больше или меньше Р подается авариный сигнал через блок сигнализации об аварийной ситуации 8.
1
Через заданный на пульте управления 6 промежуток времени пневмораспределители 13 и 21 закрываются, пневмораспределитель 24 открывается и воздух из ресивера 12 поступает через пневмораспределитель 24 и через отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжетах 23 в трубку для изменения давления воздуха в манжете 5 и в манжету 3, в которой создается давление уровня P.
2
2
После чего открывается пневмораспределитель 16 и давление воздуха в манжете 2 через трубку для изменения давления воздуха 4, отвод к трубке для изменения давления воздуха в манжете 15, пневмораспределитель 16 выравнивается с давлением в ресивере 20 на уровне Р. При повышении давления в ресивере 20 выше Р избыточный воздух сбрасывается через клапан сброса избыточного давления 25 в ресивере 20.
2
При смене давления в манжетах направление движения воздуха по линиям 1 и 2 изменяется, см. фиг 3. После установления давления уровня Р в манжете 2 и ресивере 20 направление движения воздуха по линии 2 изменяется вновь, см. фиг. 4.
Через заданный промежуток времени давление в манжетах вновь меняется и возвращается к исходному.