Вентиляция с управлением по объему
Решения
Гарантированный дыхательный объем при искусственной вентиляции с контролируемым объемом
Режимы искусственной вентиляции с контролируемым объемом
При искусственной вентиляции с контролируемым объемом задается объем, который подается пациенту (тидальный объем Vt в качестве регулируемого параметра). Давление дыхательных путей определяется по растяжимости легких и вдыхаемому объему.
Таким образом в режиме искусственной вентиляции с контролируемым объемом гарантируется определенный дыхательный объем пациента. Установленный предел давления исключает вредные для легких пики давления.
В аппаратах искусственной вентиляции легких WEINMANN возможны следующие методы искусственной вентиляции с контролируемым объемом:
IPPV (Intermittent Positive Pressure Ventilation): принудительная искусственная вентиляция с контролируемым объемом
S-IPPV (Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation): вспомогательная искусственная вентиляция с контролируемым давлением и триггерным окном, равным 100 % времени выдоха
SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation): вспомогательная искусственная вентиляция с контролируемым давлением и триггерным окном, равным 20 % времени выдоха
SIMV + ASB (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation + Assisted Spontaneous Breathing): вспомогательная искусственная вентиляция с опцией поддержки давлением
IPPV
Intermittent Positive Pressure Ventilation (вентиляция с перемежающимся положительным давлением)
Режим IPPV используется для принудительной искусственной вентиляции легких с контролируемым объемом при постоянном тидальном объеме и постоянной частоте. Этот режим находит применение у пациентов без спонтанного дыхания. Однако пациент со спонтанным дыханием может дышать во время выдоха.
После достижения максимального давления ИВЛ (pMax) аппарат поддерживает pMax постоянно до окончания времени вдоха и затем переключается на выдох. В результате установленный тидальный объем может подаваться не полностью, если в процессе вдоха достигается максимальное давление ИВЛ (pMax).
Могут быть установлены следующие параметры ИВЛ:
Vt: тидальный объем (дыхательный объем) в мл
Част.: частота дыхания в 1/мин
PEEP: положительное давление в конце выдоха в мбар
pМакс.: максимальное инспираторное давление в мбар
I:E: соотношение вдоха и выдоха
Режим искусственной вентиляции с контролируемым объемом IPPV имеется в следующих приборах: MEDUMAT Transport, MEDUMAT Standard², MEDUMAT Standarda, MEDUMAT EasyCPR.
S-IPPV
Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation
Режим S-IPPV служит для контролируемой по объему искусственной вентиляции с переменным принудительным минутным объемом (MV). Во время всей фазы выдоха триггер активен, он позволяет пациенту инициировать вдох.
Таким образом, пациент может увеличивать частоту дыхания и, тем самым, минутный объем MV, а также устанавливать их в соответствии со своими потребностями. Как правило, этот режим используется у пациентов при недостаточном спонтанном дыхании.
Искусственная вентиляция в режиме S-IPPV соответствует вентиляции в режиме IPPV с той разницей, что возможна синхронизация с попытками вдоха пациента. За счет заданной низкой частоты дыхания пациент может самостоятельно инициировать принудительные такты дыхания. Для синхронизации используется триггерное окно на протяжении всего времени выдоха.
Могут быть установлены следующие параметры ИВЛ:
Vt: тидальный объем (дыхательный объем) в мл
Част.: частота дыхания в 1/мин
PEEP: положительное давление в конце выдоха в мбар
InTr: Инспираторный триггер
pМакс.: максимальное инспираторное давление в мбар
I:E: соотношение вдоха и выдоха
Режим S-IPPV имеется в аппарате MEDUMAT Transport и предусмотрен в аппарате MEDUMAT Standard² как опция S-IPPV.
SIMV
Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation
Режим SIMV служит для контролируемой по объему ИВЛ с постоянным принудительным минутным объемом. Между принудительными тактами дыхания пациент может спонтанно дышать и таким образом повышать минутный объем. При наличии спонтанного дыхания принудительный такт дыхания искусственной вентиляции синхронизируется с дыханием пациента. При этом принудительный минутный объем и принудительная частота дыхания остаются неизменными.
После достижения максимального давления ИВЛ (pMax) аппарат поддерживает pMax постоянно до окончания времени вдоха и затем переключается на выдох. В результате установленный тидальный объем может подаваться не полностью, если в процессе вдоха достигается максимальное давление ИВЛ (pMax).
Могут быть установлены следующие параметры ИВЛ:
Vt: тидальный объем (дыхательный объем) в мл
Част.: частота дыхания в 1/мин
PEEP: положительное давление в конце выдоха в мбар
pМакс. : максимальное инспираторное давление в мбар
I:E: соотношение вдоха и выдоха
Режим SIMV имеется в аппаратах MEDUMAT Transport и MEDUMAT Standarda и предусмотрен в аппарате MEDUMAT Standard² как опция SIMV.
SIMV + ASB
SIMV: Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation
ASB: Assisted Spontaneous Breathing
Режим SIMV + ASB служит для контролируемой по объему искусственной вентиляции с постоянным принудительным минутным объемом (MV). Между принудительными тактами дыхания пациент может спонтанно дышать и таким образом повышать минутный объем.
При наличии спонтанного дыхания принудительный такт дыхания искусственной вентиляции синхронизируется с дыханием пациента. При этом принудительный минутный объем и принудительная частота дыхания остаются неизменными.
Установленный максимальный предел давления (pМакс.) обеспечивает безопасность пациента.
Режим искусственной вентиляции SIMV + ASB применяется также для ИВЛ при апноэ. В промежутке триггерного окна пациент может инициировать принудительный такт дыхания с регулировкой давления. Триггерное окно доступно на последних 20 % времени выдоха Te. Остальное время пациент может дышать спонтанно или с помощью поддержки давлением.Могут быть установлены следующие параметры ИВЛ:
Vt: тидальный объем (дыхательный объем) в мл
Част.: частота дыхания в 1/мин
PEEP: положительное давление в конце выдоха в мбар
pМакс.: максимальное инспираторное давление в мбар
∆ pASB: Поддержка давлением (относительно настроенного ПДКВ)
InTr: Инспираторный триггер
ExTr: Экспираторный триггер
I:E: соотношение вдоха и выдоха
Режим SIMV + ASB имеется в аппарате MEDUMAT Transport и предусмотрен в аппарате MEDUMAT Standard² как опция.
R
Subscribe to newsletter now
Stay up to date with all the latest product news first hand
RegisterАппарат искусственной вентиляции легких многофункциональный, с возможностью управления по давлению и по объему
В соответствии с порядком оказания медицинской помощи населению по профилю «пульмонология», утвержденному приказом Министерства здравоохранения Российской Федерации от 15 ноября 2012 г. №916н
мы можем предложить вам
Аппарат искусственной вентиляции легких многофункциональный, с возможностью управления по давлению и по объему, с возможностью проведения неинвазивной вентиляции, мониторинга, оценки параметров механики дыхания, со смесителем кислорода
Режимы искусственной вентиляции с контролируемым давлением
С аппаратами искусственной вентиляции легких Loewenstein Medical (Weinmann) вы можете применять различные методы искусственной вентиляции с контролируемым давлением.
При искусственной вентиляции с контролируемым давлением задается давление, которое подается в легкие пациента. При этом регулируемым параметром является инспираторное давление (pInsp). Дыхательный объем определяется по растяжимости легких и используемому давлению. Максимальное давление в легких постоянное, а объем изменяется.
Режим искусственной вентиляции с контролируемым давлением позволяет исключить опасные пики давления и тем самым связанные с искусственным дыханием повреждения легких.
-
PCV (Pressure Controlled Ventilation): принудительная искусственная вентиляция с контролируемым объемом
-
aPCV (Assisted Pressure Controlled Ventilation): вспомогательная искусственная вентиляция с контролируемым давлением
BiLevel + ASB (Assisted Spontaneous Breathing): искусственная вентиляция на двух уровнях давления с поддержкой давлением
Pressure Control Ventilation
Режим PCV служит для принудительной ИВЛ с контролируемым давлением на постоянном уровне. Этот режим находит применение у пациентов без спонтанного дыхания. Однако пациент со спонтанным дыханием может дышать во время выдоха. Установленный максимальный предел давления (Pmax) обеспечивает безопасность пациента.
Assisted Pressure Control Ventilation
Режим aPCV служит для вспомогательной вентиляции с контролируемым давлением с установленной принудительной частотой дыхания. При наличии спонтанного дыхания пациент имеет возможность увеличить частоту и вместе с тем минутный объем. Если пациент в пределах определенного временного окна выдоха предпринимает попытку спонтанного дыхания, принудительный такт дыхания искусственной вентиляции синхронизируется с дыханием пациента.
Временное окно или триггерное окно можно задать в % от времени выдоха (Te) перед следующим ожидаемым принудительным тактом дыхания. Если пациент предпринимает попытку спонтанного дыхания вне заданного триггерного окна, то принудительный такт дыхания не инициируется.
BiLevel + ASB — искусственная вентиляция на двух уровнях давления + Assisted Spontaneous BreathingРежим BiLevel + ASB служит для искусственной вентиляции с контролируемым давлением, комбинируемой со свободным спонтанным дыханием на уровнях давления pInsp и PEEP во время всего цикла дыхания и с регулируемой поддержкой давлением на уровне PEEP. Этот режим находит применение у пациентов без спонтанного дыхания или у пациентов со спонтанным дыханием.
В промежутке триггерного окна пациент может инициировать принудительный такт дыхания с регулировкой давления. Триггерное окно составляет 20 % времени выдоха Te перед ожидаемым принудительным тактом дыхания. В течение остального времени пациент может дышать спонтанно или с помощью поддержки давлением. Дыхательный объем и минутный объем определяются по заданному значению pInsp, растяжимости легких и установленной длительности вдоха Ti.
Режимы искусственной вентиляции с контролируемым объемом
При искусственной вентиляции с контролируемым объемом задается объем, который подается пациенту (тидальный объем Vt в качестве регулируемого параметра). Давление дыхательных путей определяется по растяжимости легких и вдыхаемому объему.
Таким образом в режиме искусственной вентиляции с контролируемым объемом гарантируется определенный дыхательный объем пациента. Установленный предел давления исключает вредные для легких пики давления.
-
IPPV (Intermittent Positive Pressure Ventilation): принудительная искусственная вентиляция с контролируемым объемом
-
S-IPPV (Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation): вспомогательная искусственная вентиляция с контролируемым давлением и триггерным окном, равным 100 % времени выдоха
-
SIMV (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation): вспомогательная искусственная вентиляция с контролируемым давлением и триггерным окном, равным 20 % времени выдоха
-
SIMV + ASB (Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation + Assisted Spontaneous Breathing): вспомогательная искусственная вентиляция с опцией поддержки давлением
Режим IPPV используется для принудительной искусственной вентиляции легких с контролируемым объемом при постоянном тидальном объеме и постоянной частоте. Этот режим находит применение у пациентов без спонтанного дыхания. Однако пациент со спонтанным дыханием может дышать во время выдоха.
После достижения максимального давления ИВЛ (pMax) аппарат поддерживает pMax постоянно до окончания времени вдоха и затем переключается на выдох. В результате установленный тидальный объем может подаваться не полностью, если в процессе вдоха достигается максимальное давление ИВЛ (pMax).
Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation
Режим S-IPPV служит для контролируемой по объему искусственной вентиляции с переменным принудительным минутным объемом (MV). Во время всей фазы выдоха триггер активен, он позволяет пациенту инициировать вдох.
Таким образом, пациент может увеличивать частоту дыхания и, тем самым, минутный объем MV, а также устанавливать их в соответствии со своими потребностями. Как правило, этот режим используется у пациентов при недостаточном спонтанном дыхании.
Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation
Режим SIMV служит для контролируемой по объему ИВЛ с постоянным принудительным минутным объемом. Между принудительными тактами дыхания пациент может спонтанно дышать и таким образом повышать минутный объем. При наличии спонтанного дыхания принудительный такт дыхания искусственной вентиляции синхронизируется с дыханием пациента. При этом принудительный минутный объем и принудительная частота дыхания остаются неизменными.
После достижения максимального давления ИВЛ (pMax) аппарат поддерживает pMax постоянно до окончания времени вдоха и затем переключается на выдох. В результате установленный тидальный объем может подаваться не полностью, если в процессе вдоха достигается максимальное давление ИВЛ (pMax).
SIMV: Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation
ASB: Assisted Spontaneous Breathing
Режим SIMV + ASB служит для контролируемой по объему искусственной вентиляции с постоянным принудительным минутным объемом (MV). Между принудительными тактами дыхания пациент может спонтанно дышать и таким образом повышать минутный объем.
При наличии спонтанного дыхания принудительный такт дыхания искусственной вентиляции синхронизируется с дыханием пациента. При этом принудительный минутный объем и принудительная частота дыхания остаются неизменными.
Физиология, дыхательный объем — StatPearls
Введение
Дыхательный объем — это количество воздуха, которое входит или выходит из легких при каждом дыхательном цикле. Он составляет около 500 мл у среднего здорового взрослого мужчины и около 400 мл у здоровой женщины. Это жизненно важный клинический параметр, который обеспечивает надлежащую вентиляцию легких. Когда человек вдыхает, в легкие поступает кислород из окружающей атмосферы. Затем он диффундирует через альвеолярно-капиллярную поверхность и достигает артериальной крови. В то же время углекислый газ непрерывно образуется, пока идет обмен веществ. Выдох происходит для удаления углекислого газа и предотвращения его накопления в организме. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, который помогает поддерживать стабильный уровень кислорода и углекислого газа в крови, в физиологии называется дыхательным объемом.[1]
Вопросы, вызывающие озабоченность
Дыхательный объем имеет жизненно важное значение, когда речь идет о настройке аппарата ИВЛ у пациентов в критическом состоянии. Цель состоит в том, чтобы обеспечить дыхательный объем, достаточно большой для поддержания адекватной вентиляции, но достаточно малый, чтобы предотвратить травму легких. Первоначально искусственная вентиляция легких включала доставку дыхательных объемов 10 мл/кг идеальной массы тела или выше. Обоснование состояло в том, чтобы уменьшить гипоксемию, предотвратить закрытие дыхательных путей и увеличить функциональную остаточную емкость. Однако вентиляция с большими дыхательными объемами вызывает волюметрию из-за перерастяжения альвеол и повторного раскрытия спавшихся альвеол. В результате инициируется воспалительный каскад, характеризующийся повышенной проницаемостью легких, отеком легких, изменением сурфактанта и выработкой цитокинов, которые повреждают легкие. Не было до 1974, Уэбб и Тирни описали это явление, названное волюмотравмой, когда они продемонстрировали отек легких у крыс после воздействия высокого давления накачки. Повреждение легких во время механической вентиляции может быть вызвано вентиляцией с большими дыхательными объемами в здоровых легких, а также с небольшими дыхательными объемами в поврежденных легких.
Вентиляция с большими дыхательными объемами также может вызвать баротравму, состояние, характеризующееся разрывом альвеол и последующим скоплением воздуха в плевральной полости или средостении. У пациентов с искусственной вентиляцией легких мониторинг давления на плато является надежным способом прогнозирования риска баротравмы. Давление плато — это давление, оказываемое на мелкие дыхательные пути и альвеолы во время искусственной вентиляции легких. В основном это зависит от растяжимости и дыхательного объема. По мере снижения комплаенса давление плато увеличивается, а вместе с ним и риск баротравмы. Следовательно, увеличение давления плато требует снижения дыхательного объема, чтобы снизить риск разрыва альвеол. В связи с продолжающимися исследованиями в области искусственной вентиляции легких, защищающей легкие, использование дыхательного объема 6 мл / кг прогнозируемой массы тела в настоящее время является обычной практикой. [2] [3] [4]
Задействованные системы органов
Легкие отвечают за обеспечение дыхательного объема, способного поддерживать адекватную вентиляцию. Однако создание точных дыхательных объемов зависит от сложной координации между дыхательным центром в головном мозге и дыхательными мышцами. Водитель ритма дыхания в стволе мозга определяет частоту и глубину дыхания. В ответ на изменения уровня кислорода и углекислого газа в крови центральные и периферические хеморецепторы посылают информацию в ствол мозга, чтобы модулировать частоту и характер срабатывания кардиостимулятора. Диафрагма и другие инспираторные мышцы реагируют изменением дыхательного объема и частоты дыхания. Цель состоит в том, чтобы поддерживать адекватный уровень кислорода и углекислого газа в крови. Во время физических упражнений, например, увеличивается потребление кислорода и накапливается углекислый газ. В результате частота дыхания и дыхательный объем увеличиваются, чтобы удовлетворить растущий спрос.[5]
Функция
Функционально дыхательные пути состоят из проводящих дыхательных путей, идущих от носа к терминальным бронхиолам, и газообменных дыхательных путей, идущих от дыхательных бронхиол к альвеолам в легких. Мертвое пространство относится к участкам легких, которые наполняются воздухом, но не участвуют в газообмене. Первичным детерминантом мертвого пространства является анатомическое мертвое пространство, которое относится к воздуху в проводящих дыхательных путях. Альвеолярное мертвое пространство, с другой стороны, относится к альвеолам, которые заполнены воздухом, но не участвуют в газообмене. Он вносит незначительный вклад в мертвое пространство. Вместе анатомическое и альвеолярное мертвое пространство образуют физиологическое мертвое пространство, которое представляет собой общее количество воздуха в легких, не участвующего в газообмене.
Дыхательный объем — это практически каждый вдох человека. Это один из основных факторов, определяющих минутную вентиляцию и альвеолярную вентиляцию. Минутная вентиляция, также известная как общая вентиляция, представляет собой измерение количества воздуха, поступающего в легкие в минуту. Это произведение частоты дыхания и дыхательного объема. Альвеолярная вентиляция, с другой стороны, принимает во внимание физиологическое мертвое пространство. Он представляет собой объем воздуха, который достигает зоны дыхания в минуту.
Поскольку альвеолярная вентиляция учитывает мертвое пространство, она представляет фактическую вентиляцию. Как правило, дыхательный объем и частота дыхания вносят равный вклад в минутную вентиляцию легких. Другими словами, удвоение любого из них приводит к одинаковому увеличению минутной вентиляции. Однако когда дело доходит до альвеолярной вентиляции, увеличение дыхательного объема является более эффективным способом, чем увеличение частоты дыхания. Таким образом, удвоение дыхательного объема улучшает альвеолярную вентиляцию больше, чем удвоение частоты дыхания. Эта концепция оказывается актуальной, когда речь идет о пациентах с гиперкапнией. Гиперкапния вызывает паттерн дыхания, характеризующийся относительно большим увеличением дыхательного объема, чем частота дыхания, чтобы минимизировать вентиляцию мертвого пространства. Другими словами, пациенты с гиперкапнией компенсируют это медленными глубокими вдохами, чтобы оптимизировать выведение CO2. Единственный способ свести к минимуму вентиляцию мертвого пространства — увеличить объем воздуха, достигающего дыхательной зоны, что можно сделать только за счет увеличения дыхательного объема.[6]
Механизм
Воздух поступает в легкие и выходит из них за счет движений диафрагмы и грудной клетки. Диафрагма является основной мышцей вдоха и именно она вносит наибольший вклад в дыхательные объемы. Когда диафрагма сокращается, грудная полость расширяется вертикально. В результате внутриплевральное давление снижается с -5 см вод. ст. до примерно -8 см вод. ст. Поскольку легкие соединены с грудной стенкой через плевру, отрицательное внутриплевральное давление притягивает легкие к грудной стенке, что приводит к увеличению объема легких. По мере увеличения объема легких давление снижается в соответствии с законом Бойля. В результате субатмосферное внутриальвеолярное давление затем втягивает воздух в альвеолы в зависимости от разницы давлений. После выравнивания давления доставляется дыхательный объем примерно 500 мл.
В отличие от этого, выдох обычно является пассивным процессом, происходящим из-за эластичности легких после расслабления диафрагмы. Расслабление диафрагмы заставляет грудную клетку двигаться ближе к легким, что приводит к увеличению внутриплеврального давления до -5 см вод. ст. В результате объем легких уменьшается, а давление становится выше атмосферного. Это вытесняет воздух из легких в соответствии с перепадом давления, и легкие возвращаются в состояние покоя.
Дыхательный объем во время сна
Сон различными способами изменяет физиологию дыхания. Быстрый сон, в частности, представляет собой фазу сна с наибольшей степенью нерегулярности дыхания, как по частоте, так и по частоте дыхания. Во время БДГ почти все мышцы тела, включая дыхательные мышцы, становятся гипотоническими, кроме диафрагмы. Следовательно, человек полагается на диафрагму для поддержания адекватного дыхательного объема во время БДГ. Кроме того, снижается дыхательный ответ на гипоксические и гиперкапнические раздражители, не говоря уже о снижении центрального дыхательного драйва, что, наряду с параличом вспомогательных мышц, приводит к незначительному снижению дыхательного объема и минутной вентиляции. Это изменение обычно не заметно у здоровых людей, но становится заметным у пациентов с ранее существовавшим респираторным заболеванием.[7]
Связанное тестирование
Физиологически легочные объемы могут быть как динамическими, так и статическими. Динамические объемы легких по определению зависят от скорости воздушного потока. Напротив, статические объемы легких не зависят от скорости потока. Различные легочные патологии вызывают изменения легочных объемов. Таким образом, исследование функции легких дает ценную диагностическую информацию, поскольку помогает измерять различные объемы и емкости легких.
Спирометрия является важным тестом, используемым пульмонологами для диагностики рестриктивных и обструктивных заболеваний легких. Он измеряет, как воздух поступает в легкие и выходит из них, и регистрирует несколько объемов и объемов легких. Во время спирометрии пациент делает нормальный вдох, за которым следует полный вдох, максимальный форсированный выдох, а затем еще один нормальный вдох.
Дыхательный объем — это статический легочный объем, который наряду с другими статическими и динамическими легочными объемами важен для диагностики пациентов с обструктивными и рестриктивными заболеваниями легких. Спирометрия регистрирует дыхательный объем, когда пациент дышит спокойно. У здоровых взрослых он составляет примерно 7 мл/кг идеальной массы тела. У среднего здорового взрослого человека 500 мл поступает в легкие при каждом спокойном вдохе, из которых только 350 мл достигают дыхательной зоны, поскольку мертвое пространство составляет примерно 150 мл.[5]
Клиническая значимость
Рестриктивные заболевания легких
Рестриктивные заболевания легких представляют собой группу хронических заболеваний легких, характеризующихся неспособностью легких полностью расшириться из-за проблем в самих легких или окружающих их структурах. Интерстициальные заболевания легких, такие как идиопатический легочный фиброз и асбестоз, вызывают прогрессирующий фиброз легочной ткани. Как таковые, они представляют собой внутреннюю патологию легких, которая приводит к физиологии рестрикции из-за повышенной жесткости и снижения податливости. Морбидное ожирение и саркоидоз являются примерами внешних проблем, которые вызывают ограничения путем ограничения расширения грудной клетки. При рестриктивном заболевании легких пациент адаптирует схему дыхания, состоящую из частых и поверхностных вдохов, чтобы свести к минимуму работу дыхания.
Обструктивные заболевания легких
Отличительной чертой обструктивной болезни легких является затрудненное удаление воздуха из легких из-за прогрессирующего сужения дыхательных путей. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и астма являются двумя типичными примерами обструктивной болезни легких. Бронхиальная астма — это обратимое состояние, характеризующееся гиперреактивностью дыхательных путей на различные раздражители. Это вызывает эпизоды чрезмерного образования слизи, бронхоконстрикции и сужения дыхательных путей. С другой стороны, ХОБЛ представляет собой необратимый хронический воспалительный процесс, приводящий к постепенному уменьшению просвета проводящих дыхательных путей. По мере прогрессирования состояния возникает воздушная ловушка, что приводит к гиперинфляции легких. Поскольку проблема обструктивного заболевания легких связана с выдохом, дыхание с более высоким дыхательным объемом помогает преодолеть сопротивление дыхательных путей. Поэтому пациенты приобретают паттерн дыхания, состоящий из глубоких и медленных вдохов, чтобы свести к минимуму работу дыхания.
Механическая вентиляция
Острый респираторный дистресс-синдром, или ОРДС, представляет собой состояние, характеризующееся распространенным воспалением легких после провоцирующего легочного или внелегочного события. ОРДС обычно вызывает гипоксическую дыхательную недостаточность или критически низкое давление кислорода в артериальной крови, что требует искусственной вентиляции легких. У пациентов с ОРДС уже есть поврежденные легкие, и искусственная вентиляция легких должна следовать стратегии защиты легких. Другими словами, дыхательные объемы должны быть как можно ниже, чтобы предотвратить волюмотравму и баротравму. Проблема ОРДС заключается в том, что отек легких и коллапс дистальных отделов дыхательных путей уменьшают площадь поверхности вентилируемых легких. Следовательно, вентиляция с большими или даже регулярными дыхательными объемами может вызвать гиперинфляцию здоровой аэрируемой части легких, поскольку воздух не достигает уже спавшихся дыхательных путей. В результате может возникнуть перерастяжение альвеол и повреждение легких. Как правило, стратегии защиты легких у пациентов с ОРДС включают введение дыхательного объема приблизительно 6-8 мл/кг идеальной массы тела.[8][9]]
Нервно-мышечное заболевание
Нервно-мышечные заболевания относятся к группе заболеваний, характеризующихся прогрессирующей мышечной слабостью из-за проблем в самих мышцах или нервах, которые их иннервируют. У пациентов с нервно-мышечными заболеваниями (НМЗ) в конечном итоге развивается слабость дыхательных мышц. Диафрагма является основной мышцей вдоха и наиболее часто поражается при НМЗ. Пациенты со слабой диафрагмой полагаются на другие мышцы вдоха, такие как наружные межреберные, для поддержания адекватного дыхательного объема. Во время БДГ-сна возникает генерализованная гипотония всех дыхательных мышц, кроме диафрагмы, и здоровый человек становится диафрагмозависимым. У пациентов с НМД одышка становится заметной ночью из-за слабости диафрагмы. Ночная гиповентиляция, связанная с БДГ, является одним из самых ранних признаков поражения дыхательной мускулатуры при нервно-мышечном заболевании. По мере прогрессирования заболевания дневные симптомы становятся заметными, и пациенты полагаются на паттерн дыхания, аналогичный тому, который наблюдается при других рестриктивных заболеваниях легких, т. е. поверхностное, учащенное дыхание.
Контрольные вопросы
Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.
Комментарий к этой статье.
Каталожные номера
- 1.
Sterling GM. Вентиляция. Бр Дж Клин Фармакол. 1979 декабрь; 8 (6): 513-21. [Бесплатная статья PMC: PMC1429904] [PubMed: 391255]
- 2.
Иоаннидис Г., Лазаридис Г., Бака С., Мпуховинас И., Каравасилис В., Лампаки С., Киумис И., Питсиу Г., Папайванноу А, Каравергу А, Кацикояннис Н., Сарика Э., Цакиридис К., Коранцис И., Зарогулидис К., Зарогулидис П. Баротравма и пневмоторакс. Дж. Торак Дис. 7 февраля 2015 г. (Приложение 1): S38-43. [Бесплатная статья PMC: PMC4332090] [PubMed: 25774306]
- 3.
Лутфи М.Ф. Физиологическая основа и клиническое значение измерения объема легких. Мультидисциплинарный респираторный мед. 2017;12:3. [Бесплатная статья PMC: PMC5299792] [PubMed: 28194273]
- 4.
Mauri T, Cambiaghi B, Spinelli E, Langer T, Grasselli G. Спонтанное дыхание: палка о двух концах, с которой нужно обращаться осторожно. Энн Трансл Мед. 2017 июль;5(14):292. [Бесплатная статья PMC: PMC5537122] [PubMed: 28828367]
- 5.
Пирс Р. Спирометрия: важное клиническое измерение. Врач Ауст Фам. 2005 г., июль; 34 (7): 535-9. [PubMed: 15999163]
- 6.
Браун С.Р. Частота дыхания и характер дыхания. В: Уокер Х.К., Холл В.Д., Херст Дж.В., редакторы. Клинические методы: анамнез, физические и лабораторные исследования. 3-е изд. Баттервортс; Boston: 1990. [PubMed: 21250206]
- 7.
Се А. Влияние сна на дыхание. Почему повторяющиеся апноэ наблюдаются только во время сна. Дж. Торак Дис. 2012 01 апр;4(2):194-7. [Бесплатная статья PMC: PMC3378217] [PubMed: 22833825]
- 8.
Малхотра А. Вентиляция с низким дыхательным объемом при остром респираторном дистресс-синдроме. N Engl J Med. 2007 г., 13 сентября; 357(11):1113-20. [Бесплатная статья PMC: PMC2287190] [PubMed: 17855672]
- 9.
Боутон Д.Л., Скотт Л. К. Вентиляционное управление неповрежденным легким. Клин Грудь Med. 2016 декабрь; 37 (4): 701-710. [PubMed: 27842750]
- 10.
Aboussouan LS. Нарушение дыхания во сне при нервно-мышечных заболеваниях. Am J Respir Crit Care Med. 2015 01 мая; 191(9):979-89. [PubMed: 25723731]
- 11.
Фермин А.М., Афзал У., Кулебрас А. Сон при нервно-мышечных заболеваниях. Медицинская клиника сна. 2016 март; 11(1):53-64. [PubMed: 26972033]
Раскрытие информации: Саша Халлетт заявляет об отсутствии соответствующих финансовых отношений с неправомочными компаниями.
Раскрытие информации: Фади Торо заявляет об отсутствии соответствующих финансовых отношений с неправомочными компаниями.
Раскрытие информации: Джон Эшерст заявляет об отсутствии соответствующих финансовых отношений с неправомочными компаниями.
Физиология, дыхательный объем — StatPearls
Введение
Дыхательный объем — это количество воздуха, которое входит или выходит из легких при каждом дыхательном цикле. Он составляет около 500 мл у среднего здорового взрослого мужчины и около 400 мл у здоровой женщины. Это жизненно важный клинический параметр, который обеспечивает надлежащую вентиляцию легких. Когда человек вдыхает, в легкие поступает кислород из окружающей атмосферы. Затем он диффундирует через альвеолярно-капиллярную поверхность и достигает артериальной крови. В то же время углекислый газ непрерывно образуется, пока идет обмен веществ. Выдох происходит для удаления углекислого газа и предотвращения его накопления в организме. Объем вдыхаемого и выдыхаемого воздуха, который помогает поддерживать стабильный уровень кислорода и углекислого газа в крови, в физиологии называется дыхательным объемом.[1]
Вопросы, вызывающие озабоченность
Дыхательный объем имеет жизненно важное значение, когда речь идет о настройке аппарата ИВЛ у пациентов в критическом состоянии. Цель состоит в том, чтобы обеспечить дыхательный объем, достаточно большой для поддержания адекватной вентиляции, но достаточно малый, чтобы предотвратить травму легких. Первоначально искусственная вентиляция легких включала доставку дыхательных объемов 10 мл/кг идеальной массы тела или выше. Обоснование состояло в том, чтобы уменьшить гипоксемию, предотвратить закрытие дыхательных путей и увеличить функциональную остаточную емкость. Однако вентиляция с большими дыхательными объемами вызывает волюметрию из-за перерастяжения альвеол и повторного раскрытия спавшихся альвеол. В результате инициируется воспалительный каскад, характеризующийся повышенной проницаемостью легких, отеком легких, изменением сурфактанта и выработкой цитокинов, которые повреждают легкие. Не было до 1974, Уэбб и Тирни описали это явление, названное волюмотравмой, когда они продемонстрировали отек легких у крыс после воздействия высокого давления накачки. Повреждение легких во время механической вентиляции может быть вызвано вентиляцией с большими дыхательными объемами в здоровых легких, а также с небольшими дыхательными объемами в поврежденных легких.
Вентиляция с большими дыхательными объемами также может вызвать баротравму, состояние, характеризующееся разрывом альвеол и последующим скоплением воздуха в плевральной полости или средостении. У пациентов с искусственной вентиляцией легких мониторинг давления на плато является надежным способом прогнозирования риска баротравмы. Давление плато — это давление, оказываемое на мелкие дыхательные пути и альвеолы во время искусственной вентиляции легких. В основном это зависит от растяжимости и дыхательного объема. По мере снижения комплаенса давление плато увеличивается, а вместе с ним и риск баротравмы. Следовательно, увеличение давления плато требует снижения дыхательного объема, чтобы снизить риск разрыва альвеол. В связи с продолжающимися исследованиями в области искусственной вентиляции легких, защищающей легкие, использование дыхательного объема 6 мл / кг прогнозируемой массы тела в настоящее время является обычной практикой. [2] [3] [4]
Задействованные системы органов
Легкие отвечают за обеспечение дыхательного объема, способного поддерживать адекватную вентиляцию. Однако создание точных дыхательных объемов зависит от сложной координации между дыхательным центром в головном мозге и дыхательными мышцами. Водитель ритма дыхания в стволе мозга определяет частоту и глубину дыхания. В ответ на изменения уровня кислорода и углекислого газа в крови центральные и периферические хеморецепторы посылают информацию в ствол мозга, чтобы модулировать частоту и характер срабатывания кардиостимулятора. Диафрагма и другие инспираторные мышцы реагируют изменением дыхательного объема и частоты дыхания. Цель состоит в том, чтобы поддерживать адекватный уровень кислорода и углекислого газа в крови. Во время физических упражнений, например, увеличивается потребление кислорода и накапливается углекислый газ. В результате частота дыхания и дыхательный объем увеличиваются, чтобы удовлетворить растущий спрос.[5]
Функция
Функционально дыхательные пути состоят из проводящих дыхательных путей, идущих от носа к терминальным бронхиолам, и газообменных дыхательных путей, идущих от дыхательных бронхиол к альвеолам в легких. Мертвое пространство относится к участкам легких, которые наполняются воздухом, но не участвуют в газообмене. Первичным детерминантом мертвого пространства является анатомическое мертвое пространство, которое относится к воздуху в проводящих дыхательных путях. Альвеолярное мертвое пространство, с другой стороны, относится к альвеолам, которые заполнены воздухом, но не участвуют в газообмене. Он вносит незначительный вклад в мертвое пространство. Вместе анатомическое и альвеолярное мертвое пространство образуют физиологическое мертвое пространство, которое представляет собой общее количество воздуха в легких, не участвующего в газообмене.
Дыхательный объем — это практически каждый вдох человека. Это один из основных факторов, определяющих минутную вентиляцию и альвеолярную вентиляцию. Минутная вентиляция, также известная как общая вентиляция, представляет собой измерение количества воздуха, поступающего в легкие в минуту. Это произведение частоты дыхания и дыхательного объема. Альвеолярная вентиляция, с другой стороны, принимает во внимание физиологическое мертвое пространство. Он представляет собой объем воздуха, который достигает зоны дыхания в минуту.
Поскольку альвеолярная вентиляция учитывает мертвое пространство, она представляет фактическую вентиляцию. Как правило, дыхательный объем и частота дыхания вносят равный вклад в минутную вентиляцию легких. Другими словами, удвоение любого из них приводит к одинаковому увеличению минутной вентиляции. Однако когда дело доходит до альвеолярной вентиляции, увеличение дыхательного объема является более эффективным способом, чем увеличение частоты дыхания. Таким образом, удвоение дыхательного объема улучшает альвеолярную вентиляцию больше, чем удвоение частоты дыхания. Эта концепция оказывается актуальной, когда речь идет о пациентах с гиперкапнией. Гиперкапния вызывает паттерн дыхания, характеризующийся относительно большим увеличением дыхательного объема, чем частота дыхания, чтобы минимизировать вентиляцию мертвого пространства. Другими словами, пациенты с гиперкапнией компенсируют это медленными глубокими вдохами, чтобы оптимизировать выведение CO2. Единственный способ свести к минимуму вентиляцию мертвого пространства — увеличить объем воздуха, достигающего дыхательной зоны, что можно сделать только за счет увеличения дыхательного объема. [6]
Механизм
Воздух поступает в легкие и выходит из них за счет движений диафрагмы и грудной клетки. Диафрагма является основной мышцей вдоха и именно она вносит наибольший вклад в дыхательные объемы. Когда диафрагма сокращается, грудная полость расширяется вертикально. В результате внутриплевральное давление снижается с -5 см вод. ст. до примерно -8 см вод. ст. Поскольку легкие соединены с грудной стенкой через плевру, отрицательное внутриплевральное давление притягивает легкие к грудной стенке, что приводит к увеличению объема легких. По мере увеличения объема легких давление снижается в соответствии с законом Бойля. В результате субатмосферное внутриальвеолярное давление затем втягивает воздух в альвеолы в зависимости от разницы давлений. После выравнивания давления доставляется дыхательный объем примерно 500 мл.
В отличие от этого, выдох обычно является пассивным процессом, происходящим из-за эластичности легких после расслабления диафрагмы. Расслабление диафрагмы заставляет грудную клетку двигаться ближе к легким, что приводит к увеличению внутриплеврального давления до -5 см вод. ст. В результате объем легких уменьшается, а давление становится выше атмосферного. Это вытесняет воздух из легких в соответствии с перепадом давления, и легкие возвращаются в состояние покоя.
Дыхательный объем во время сна
Сон различными способами изменяет физиологию дыхания. Быстрый сон, в частности, представляет собой фазу сна с наибольшей степенью нерегулярности дыхания, как по частоте, так и по частоте дыхания. Во время БДГ почти все мышцы тела, включая дыхательные мышцы, становятся гипотоническими, кроме диафрагмы. Следовательно, человек полагается на диафрагму для поддержания адекватного дыхательного объема во время БДГ. Кроме того, снижается дыхательный ответ на гипоксические и гиперкапнические раздражители, не говоря уже о снижении центрального дыхательного драйва, что, наряду с параличом вспомогательных мышц, приводит к незначительному снижению дыхательного объема и минутной вентиляции. Это изменение обычно не заметно у здоровых людей, но становится заметным у пациентов с ранее существовавшим респираторным заболеванием. [7]
Связанное тестирование
Физиологически легочные объемы могут быть как динамическими, так и статическими. Динамические объемы легких по определению зависят от скорости воздушного потока. Напротив, статические объемы легких не зависят от скорости потока. Различные легочные патологии вызывают изменения легочных объемов. Таким образом, исследование функции легких дает ценную диагностическую информацию, поскольку помогает измерять различные объемы и емкости легких.
Спирометрия является важным тестом, используемым пульмонологами для диагностики рестриктивных и обструктивных заболеваний легких. Он измеряет, как воздух поступает в легкие и выходит из них, и регистрирует несколько объемов и объемов легких. Во время спирометрии пациент делает нормальный вдох, за которым следует полный вдох, максимальный форсированный выдох, а затем еще один нормальный вдох.
Дыхательный объем — это статический легочный объем, который наряду с другими статическими и динамическими легочными объемами важен для диагностики пациентов с обструктивными и рестриктивными заболеваниями легких. Спирометрия регистрирует дыхательный объем, когда пациент дышит спокойно. У здоровых взрослых он составляет примерно 7 мл/кг идеальной массы тела. У среднего здорового взрослого человека 500 мл поступает в легкие при каждом спокойном вдохе, из которых только 350 мл достигают дыхательной зоны, поскольку мертвое пространство составляет примерно 150 мл.[5]
Клиническая значимость
Рестриктивные заболевания легких
Рестриктивные заболевания легких представляют собой группу хронических заболеваний легких, характеризующихся неспособностью легких полностью расшириться из-за проблем в самих легких или окружающих их структурах. Интерстициальные заболевания легких, такие как идиопатический легочный фиброз и асбестоз, вызывают прогрессирующий фиброз легочной ткани. Как таковые, они представляют собой внутреннюю патологию легких, которая приводит к физиологии рестрикции из-за повышенной жесткости и снижения податливости. Морбидное ожирение и саркоидоз являются примерами внешних проблем, которые вызывают ограничения путем ограничения расширения грудной клетки. При рестриктивном заболевании легких пациент адаптирует схему дыхания, состоящую из частых и поверхностных вдохов, чтобы свести к минимуму работу дыхания.
Обструктивные заболевания легких
Отличительной чертой обструктивной болезни легких является затрудненное удаление воздуха из легких из-за прогрессирующего сужения дыхательных путей. Хроническая обструктивная болезнь легких (ХОБЛ) и астма являются двумя типичными примерами обструктивной болезни легких. Бронхиальная астма — это обратимое состояние, характеризующееся гиперреактивностью дыхательных путей на различные раздражители. Это вызывает эпизоды чрезмерного образования слизи, бронхоконстрикции и сужения дыхательных путей. С другой стороны, ХОБЛ представляет собой необратимый хронический воспалительный процесс, приводящий к постепенному уменьшению просвета проводящих дыхательных путей. По мере прогрессирования состояния возникает воздушная ловушка, что приводит к гиперинфляции легких. Поскольку проблема обструктивного заболевания легких связана с выдохом, дыхание с более высоким дыхательным объемом помогает преодолеть сопротивление дыхательных путей. Поэтому пациенты приобретают паттерн дыхания, состоящий из глубоких и медленных вдохов, чтобы свести к минимуму работу дыхания.
Механическая вентиляция
Острый респираторный дистресс-синдром, или ОРДС, представляет собой состояние, характеризующееся распространенным воспалением легких после провоцирующего легочного или внелегочного события. ОРДС обычно вызывает гипоксическую дыхательную недостаточность или критически низкое давление кислорода в артериальной крови, что требует искусственной вентиляции легких. У пациентов с ОРДС уже есть поврежденные легкие, и искусственная вентиляция легких должна следовать стратегии защиты легких. Другими словами, дыхательные объемы должны быть как можно ниже, чтобы предотвратить волюмотравму и баротравму. Проблема ОРДС заключается в том, что отек легких и коллапс дистальных отделов дыхательных путей уменьшают площадь поверхности вентилируемых легких. Следовательно, вентиляция с большими или даже регулярными дыхательными объемами может вызвать гиперинфляцию здоровой аэрируемой части легких, поскольку воздух не достигает уже спавшихся дыхательных путей. В результате может возникнуть перерастяжение альвеол и повреждение легких. Как правило, стратегии защиты легких у пациентов с ОРДС включают введение дыхательного объема приблизительно 6-8 мл/кг идеальной массы тела.[8][9]]
Нервно-мышечное заболевание
Нервно-мышечные заболевания относятся к группе заболеваний, характеризующихся прогрессирующей мышечной слабостью из-за проблем в самих мышцах или нервах, которые их иннервируют. У пациентов с нервно-мышечными заболеваниями (НМЗ) в конечном итоге развивается слабость дыхательных мышц. Диафрагма является основной мышцей вдоха и наиболее часто поражается при НМЗ. Пациенты со слабой диафрагмой полагаются на другие мышцы вдоха, такие как наружные межреберные, для поддержания адекватного дыхательного объема. Во время БДГ-сна возникает генерализованная гипотония всех дыхательных мышц, кроме диафрагмы, и здоровый человек становится диафрагмозависимым. У пациентов с НМД одышка становится заметной ночью из-за слабости диафрагмы. Ночная гиповентиляция, связанная с БДГ, является одним из самых ранних признаков поражения дыхательной мускулатуры при нервно-мышечном заболевании. По мере прогрессирования заболевания дневные симптомы становятся заметными, и пациенты полагаются на паттерн дыхания, аналогичный тому, который наблюдается при других рестриктивных заболеваниях легких, т. е. поверхностное, учащенное дыхание.
Контрольные вопросы
Доступ к бесплатным вопросам с несколькими вариантами ответов по этой теме.
Комментарий к этой статье.
Каталожные номера
- 1.
Sterling GM. Вентиляция. Бр Дж Клин Фармакол. 1979 декабрь; 8 (6): 513-21. [Бесплатная статья PMC: PMC1429904] [PubMed: 391255]
- 2.
Иоаннидис Г., Лазаридис Г., Бака С., Мпуховинас И., Каравасилис В., Лампаки С., Киумис И., Питсиу Г., Папайванноу А, Каравергу А, Кацикояннис Н., Сарика Э., Цакиридис К., Коранцис И., Зарогулидис К., Зарогулидис П. Баротравма и пневмоторакс. Дж. Торак Дис. 7 февраля 2015 г. (Приложение 1): S38-43. [Бесплатная статья PMC: PMC4332090] [PubMed: 25774306]
- 3.
Лутфи М.Ф. Физиологическая основа и клиническое значение измерения объема легких. Мультидисциплинарный респираторный мед. 2017;12:3. [Бесплатная статья PMC: PMC5299792] [PubMed: 28194273]
- 4.
Mauri T, Cambiaghi B, Spinelli E, Langer T, Grasselli G. Спонтанное дыхание: палка о двух концах, с которой нужно обращаться осторожно. Энн Трансл Мед. 2017 июль;5(14):292. [Бесплатная статья PMC: PMC5537122] [PubMed: 28828367]
- 5.
Пирс Р. Спирометрия: важное клиническое измерение. Врач Ауст Фам. 2005 г., июль; 34 (7): 535-9. [PubMed: 15999163]
- 6.
Браун С.Р. Частота дыхания и характер дыхания. В: Уокер Х.К., Холл В.Д., Херст Дж.В., редакторы. Клинические методы: анамнез, физические и лабораторные исследования. 3-е изд. Баттервортс; Boston: 1990. [PubMed: 21250206]
- 7.
Се А. Влияние сна на дыхание. Почему повторяющиеся апноэ наблюдаются только во время сна. Дж. Торак Дис. 2012 01 апр;4(2):194-7. [Бесплатная статья PMC: PMC3378217] [PubMed: 22833825]
- 8.
Малхотра А. Вентиляция с низким дыхательным объемом при остром респираторном дистресс-синдроме. N Engl J Med. 2007 г., 13 сентября; 357(11):1113-20. [Бесплатная статья PMC: PMC2287190] [PubMed: 17855672]
- 9.
Боутон Д.Л., Скотт Л.К. Вентиляционное управление неповрежденным легким. Клин Грудь Med. 2016 декабрь; 37 (4): 701-710. [PubMed: 27842750]
- 10.
Aboussouan LS. Нарушение дыхания во сне при нервно-мышечных заболеваниях. Am J Respir Crit Care Med. 2015 01 мая; 191(9):979-89. [PubMed: 25723731]
- 11.
Фермин А.М., Афзал У., Кулебрас А. Сон при нервно-мышечных заболеваниях. Медицинская клиника сна. 2016 март; 11(1):53-64. [PubMed: 26972033]
Раскрытие информации: Саша Халлетт заявляет об отсутствии соответствующих финансовых отношений с неправомочными компаниями.