|
* Установить на границе между красной и зелёной зонами на шкале чувствительности.
Модель лёгкого
“Гофрированная”
модель лёгкого была сконструирована для имитации лёгких и грудной
клетки ребёнка, массой приблизительно 5 кг . Внутрь ригидного
герметичного силиконового корпуса были помещены два гофрированных меха
(ёмкостью 250 мл каждый). Пространство между стенками мехов и корпусом
имитировало “плевральную полость”. Корпус был соединён с малорастяжимой
Т-образной трубкой, через которую подавался поток, создающий
отрицательное давление посредством инжекционного эффекта. Источник газа
(50 пси) был соединен с воздушным регулятором (SMC AR 2000 7-120 psi;
SMC Co., Tokyo, Japan) и пропорциональным соленоидным клапаном (SMC 315;
SMC Co.). Открытие клапана регулировалось функциональным генератором
(EGC 2230; Kenwood, Tokyo, Japan), и возникающий инжекционный поток
создавал отрицательное давление внутри искусственной плевральной
полости. Работа функционального генератора позволяла изменять
отрицательное давление и имитировать различные паттерны спонтанного
дыхания. Дыхательный объём (VT), частота дыхания и длительность
вдоха/общая длительность дыхательного цикла регулировались независимо.
Сопротивление (resistance) газовому потоку для каждого “лёгкого”
создавалось эндотрахеальными трубками различного диаметра, растяжимость
(compliance) мехов изменялась пружинами. В целом сопротивление и
растяжимость равнялись 20 см Н2О/л/сек и 5 мл/см Н2О соответственно.
Тестовая модель лёгкого присоединялась к контуру респиратора посредством
3-, 4- и 5-мм эндотрахеальных трубок.
Протокол эксперимента
Функциональный
генератор тестового лёгкого устанавливался для имитации “спонтанного
дыхания” с параметрами: длительность вдоха 0,65 сек, дыхательный объём
15, 30 и 45 мл и частота дыхания 30/мин. Тестовое лёгкое имитировало
вышеназванные респираторные паттерны с каждой эндотрахеальной трубкой
(диаметром 3, 4 и 5 мм) перед присоединением к исследуемым респираторам
(Servo 300, Babylog 8000, V.I.P. Bird и Bear Cub). Все респираторы
соединялись с моделью лёгкого посредством малорастяжимых дыхательных
контуров (Infant Breathing Circuit 2030; Bio-Med Devices, Madison, CT), и
обеспечивали синхронизированную перемежающуюся принудительную
вентиляцию (SIMV) и принудительную вентиляцию по давлению (PCV).
Применялось положительное давление в конце выдоха, равное 0 и 5 см Н2О.
Частота SIMV, длительность вдоха и уровень PCV были установлены на
значениях 10/мин, 0,65 сек и 10 см Н2О соответственно. Базальная
скорость потока для респираторов Babylog 8000, V.I.P. Bird и Bear Cub
была равна 6 л/мин. Для респиратора Servo 300 был избран режим
“pediatric” с базальной скоростью потока 1 л/мин. Триггерная
чувствительность на каждом респираторе устанавливалась максимальной, при
которой не возникало автотриггерации аппарата.
Получение данных
Поток
в проксимальном конце эндотрахеальной трубки измерялся с помощью
экранного пневмотахометра (3700; Hans Rudolph, Inc., Kansas City, MO),
соединённого с дифференциальным датчиком давления (MP45-14871, ± 2 см
Н2О; Validyne, Northridge, CA). Величина дыхательного объёма (VT)
получалась путём электронной обработки сигнала потока аппаратом
Respiratory Integrator 8815A (Hewlett-Packard, Waltham, MA). Давление в
проксимальных отделах дыхательных путей (Paw) и трахее (Ptr) измерялось в
проксимальном и дистальном концах эндотрахеальной трубки
соответственно. Также измерялось давление внутри меха (альвеолярное
давление, Palv) и давление между стенками корпуса и мехов
(интраплевральное давление, Ppl). Все полученные сигналы были направлены
через датчик давления (MP45-32781, ± 100 см Н2О; Validyne) в усилитель
(8805C; Hewlett-Packard). Пневмотахометр откалиброван с прецизионным
флоуметром (1110; Brooks Instrument, Hatfield, PA) при потоке воздуха 10
л/мин. Все датчики давления откалиброваны с водным манометром при 20 см
Н2О. Величина дыхательного объёма (VT), полученная путём обработки
сигнала потока, была сверена по 50-мл шприцу. Сигналы потока, объёма и
давления поступали в аналогово-цифровой преобразователь и
регистрировались и анализировались компьютерной программой обработки
графиков (CODAS Data Acquisition Software; Dataq Instruments, Inc.,
Akron, OH).
Максимальные суббазальные
значения Paw, Ptr и Palv записывались с соответствующих им кривых
давления. Разница между базальным давлением и максимальным суббазальным
давлением расценивалась как триггерное давление (рис. 2А). Время отклика
между инспираторным усилием и максимальным отрицательным давлением в
системе рассчитывалось для Paw, Ptr и Palv (рис. 2В). Для определения
начала инспираторного усилия использовалась точка появления
отрицательного отклонения кривой Ppl. Из VT была создана кривая
давления-объёма, и давление измерялось в эндотрахеальной трубке, трахее и
альвеолах. Была рассчитана площадь над кривой давления-объёма ниже
базальной линии, и эта величина рассматривалась, как триггерная работа.
Все расчёты выполнялись с помощью программы Advpost CODAS. В каждом
эксперименте оценивались пять вспомогательных дыхательных циклов.
Статистический анализ
Итоговые
данные рассчитывались как средняя величина ± стандартная ошибка (SE).
Проводился четырехвариантный анализ отклонений, рассматривая место
измерения (три уровня: трубка, трахея и альвеолы), дыхательный объём
(три уровня: 15, 30 и 45 мл) и размер эндотрахеальной трубки (три
уровня: 3, 4 и 5 мм), как повторяющиеся измеряемые факторы, а марку
респиратора, как групповой фактор (четыре уровня). Использовалась
процедура Scheffe для сопоставления зависимости переменных длительности
запаздывания, триггерного давления и триггерной работы от ПДКВ 0 и 5 см
Н2О. Значение p<0,05 принято достаточным. Весь статистический анализ
проводился с использованием компьютерного программного обеспечения
(SPSS, Chicago, IL).
РЕЗУЛЬТАТЫ
Длительность запаздывания
Данные
по длительности запаздывания при ПДКВ 0 и 5 см Н2О представлены в
приложениях 1-А и 1-В. Имелись значительные различия между данными,
полученными для трёх размеров эндотрахеальных трубок, различных мест
измерения, респираторных потребностей и марок респираторов при каждом
уровне ПДКВ (р<0,001 в каждом случае). Имелись значительные различия
между данными, полученными для всех размеров эндотрахеальных трубок,
различных мест измерения, респираторных потребностей и марок респиратора
при уровне ПДКВ, равном 0 см Н2О (р<0,05 по процедуре Scheffe) (рис.
3). При уровне ПДКВ, равном 5 см Н2О, имелись значительные различия
между данными, полученными для всех респираторных потребностей и мест
измерения (р<0,05 по процедуре Scheffe) (рис. 3). При использовании
3-мм эндотрахеальных трубок имеется значительно большая длительность
запаздывания, чем при остальных двух размерах, но отсутствует
значительная разница по этому показателю между 4- и 5-мм трубками.
Длительность запаздывания была значительно меньше у Servo 300, по
сравнению с остальными тремя респираторами (р<0,05 по процедуре
Scheffe), значительно больше у Drä ger, по сравнению с остальными тремя
респираторами (р<0,05 по процедуре Scheffe), и незначительно
отличалась у респираторов Bird и Bear.
Триггерное давление
Данные
по триггерному давлению при ПДКВ 0 и 5 см Н2О представлены в
приложениях 2-А и 2-В. Имелись значительные различия между данными,
полученными для трёх размеров эндотрахеальных трубок, различных мест
измерения, респираторных потребностей и марок респираторов при каждом
уровне ПДКВ (р<0,001 в каждом случае). Имелись значительные различия
между данными, полученными для всех размеров эндотрахеальных трубок,
различных мест измерения и респираторных потребностей при уровнях ПДКВ,
равных 0 и 5 см Н2О (р<0,05 по процедуре Scheffe) (рис. 4). При
уровне ПДКВ, равном 0 см Н2О, триггерное давление было наименьшим у
Servo 300, по сравнению с остальными тремя респираторами (р<0,05 по
процедуре Scheffe), было меньшим у Bird, чем у Drä ger и Bear (р<0,05
по процедуре Scheffe), и незначительно отличалось у респираторов Drä
ger и Bear. При уровне ПДКВ, равном 5 см Н2О, триггерное давление было
наименьшим у Servo 300, по сравнению с остальными тремя респираторами
(р<0,05 по процедуре Scheffe), было большим у Bear, чем у Drä ger и
Bird (р<0,05 по процедуре Scheffe), и незначительно отличалось у
респираторов Drä ger и Bird.
Триггерная работа
Данные
по триггерной работе при ПДКВ 0 и 5 см Н2О представлены в приложениях
3-А и 3-В. Имелись значительные различия между данными, полученными для
трёх размеров эндотрахеальных трубок, различных мест измерения,
респираторных потребностей и марок респираторов при каждом уровне ПДКВ
(р<0,001 в каждом случае). Имелись значительные различия между
данными, полученными для всех размеров эндотрахеальных трубок, для
различных мест измерения, респираторных потребностей и марок
респираторов при уровнях ПДКВ, равных 0 и 5 см Н2О (р<0,05 по
процедуре Scheffe) (рис. 5).
ОБСУЖДЕНИЕ
В
этом исследовании при помощи модели детского лёгкого оценивалось
влияние марки респиратора, размера эндотрахеальной трубки и
искусственного респираторного запроса (ventilatory drive) на
длительность запаздывания, триггерное давление и триггерную работу во
время вспомогательной вентиляции. В большинстве представленных
сопоставлений отмечаются статистически достоверные различия с низкой
стандартной ошибкой. Однако, как показано на рисунках 3-5, некоторые эти
различия не могут быть клинически важны. Главными результатами этого
исследования явились следующие: (1)
Общее влияние размера эндотрахеальной трубки оказалось на удивление
малым. Различия в длительности запаздывания и триггерном давлении не
сочтены клинически важными. Тем не менее, триггерная работа возросла при
использовании 3-мм эндотрахеальной трубки (на 67% по сравнению с 5-мм
эндотрахеальной трубкой). (2)
Респираторный запрос как отражение дыхательного объёма, имел клинически
выраженное влияние на триггерное давление и триггерную работу, но не на
длительность запаздывания. (3)
Место измерения значительно влияло на величину триггерного давления и
триггерной работы, но на длительность запаздывания намного меньше. (4)
Модель респиратора имела большое влияние на величину триггерной работы,
и была менее важна для длительности запаздывания и триггерного
давления. (5) Уровень ПДКВ незначительно влиял на длительность запаздывания, триггерное давление или триггерную работу.
Это
исследование, как и любое исследование на модели лёгкого, ограничено
тем, что сложная система внешнего дыхания не может быть легко
смоделирована. Тем не менее, это исследование важно тем, что подобные
вмешательства не могут быть выполнены у пациентов и, поэтому, полученные
результаты яснее показывают взаимоотношения между моделью респиратора,
размером эндотрахеальной трубки и респираторным запросом у маленьких
детей. Так как это исследование проведено на модели лёгкого при
идеальных условиях, представленные данные отражают оптимальные функции
рассмотренных респираторов. Все респираторы были предоставлены
производителями на короткий срок и находились в оптимальном рабочем
состоянии. Как следствие, мы должны предполагать, что в повседневной
клинической практике ситуация будет менее благоприятной.
Длительность запаздывания
Запаздыванием
является промежуток времени между началом инспираторного усилия и
максимальным суббазальным местоспецифичным давлением. Мы определяем
инициацию вдоха как точку, в которой “плевральное” давление падает ниже
базальной линии. Как показано на рисунке 3, длительность запаздывания,
измеренная в проксимальном конце эндотрахеальной трубки, различается
незначительно (от 61,6 до 94,1 мсек), и будет признана клинически
приемлемой (13, 14). Однако величина длительности запаздывания зависела
от места измерения: альвеолы > трахея > эндотрахеальная трубка
(см. приложения). Измерения, сделанные в эндотрахеальной трубке,
совпадали с данными, представленными Bernstein с сотрудниками (13) в
исследовании на кроликах с аппаратом Babylog 8000, но длительность
запаздывания для респиратора Bear Cub была больше (90,4 против 63 мсек),
чем сообщённая Bernstein с сотрудниками (13). Эта разница может быть
результатом несоответствия места, по которому определялась инициация
вдоха. Bernstein с сотрудниками (13) использовали для определения
инициации вдоха изменение давления в проксимальном конце эндотрахеальной
трубки, тогда как мы использовали изменение давления в плевральной
полости.
Хотя
и не было клинически выраженных различий в длительности запаздывания,
наблюдавшейся в эндотрахеальной трубке и трахее, несмотря на величину
дыхательного объёма или размер трубки, в альвеолах отмечена большая
длительность запаздывания. Повышение респираторного запроса и уменьшение
размера эндотрахеальной трубки увеличивают длительность запаздывания в
альвеолах. При дыхательном объёме, равном 45 мл и использовании 3- и
4-мм эндотрахеальных трубок, все респираторы, за исключением Servo 300,
показывают длительность запаздывания > 100 мсек. На модели лёгкого
размер эндотрахеальной трубки имитировал не только сопротивление трубки,
но и сопротивление всех дыхательных путей ребёнка. В дополнение стоит
сказать, что длительность вдоха у недоношенных детей меньше (от 0,3 до
0,5 сек [ 15, 16] ), чем иcпользованная в исследовании (0,65 сек).
Чрезмерная длительность запаздывания на уровне альвеол при наличии
высокого респираторного запроса и использовании маленьких
эндотрахеальных трубок может выступать против применения PTV. Hird и
Greenough (17) обнаружили, что у маленьких детей с серьёзным
респираторным дистрессом PTV не способна поддерживать адекватный
газообмен, что может быть вызвано несоответствием между длительностью
вдоха, респираторным запросом и длительностью запаздывания респиратора.
Величины
длительности запаздывания, полученные в этом исследовании сходны с
данными, представленными Sassoon (9) по респиратору Puritan-Bennet
7200ae во время вентиляции с триггером по потоку, и заметно меньше
величин, опубликованных до этого для неонатальных респираторов с
триггером по давлению (17,18). В системах с триггером по давлению
длительность запаздывания в эндотрахеальной трубке составляет в общем от
200 до 250 мсек (17,18). Наши данные, как и данные Bernstein с
сотрудниками (17,18) и Sassoon (9), показывают, что все изученные
системы с триггером по потоку имеют время отклика респиратора лучше на
200-300%. Недавно были представлены данные об эффективной вентиляции
кроликов аппаратом Puritan-Bennet 7200ae с триггером по потоку через
эндотрахеальные трубки маленьких (3-, 4- и 5-мм) размеров (19).
Запуск
респиратора пациентом требует эффективной последовательности нескольких
событий. Пациент должен создать инспираторное усилие. Это усилие должно
затем отклонить поток в контуре. Изменение потока в контуре должно быть
отмечено респиратором. Затем сигнал должен быть передан в систему
подачи газа, которая и должна обеспечить поток. Множество технических
проблем на этом пути могут влиять на длительность запаздывания, включая
скорость сигнала, ошибки при цифровой обработке сигнала в усилителе, и
скорость, с которой может открыться клапан потока газа. Учитывая
присущие этой системе недостатки, восприятие сигнала от пациента в
контуре респиратора может привести только к определённой минимальной
длительности запаздывания (20). Похоже на то, что максимального уровня
эффективности достиг респиратор Servo 300. Его минимальная длительность
запаздывания на уровне эндотрахеальной трубки составляет около 47 мсек.
Снижение длительности запаздывания ниже этого уровня может быть
достигнуто триггерацией в трахее, хотя, по нашим данным, это может дать
уменьшение запаздывания не более, чем на 10%.
Триггерное давление
Отклонения
давления (измеренного в эндотрахеальной трубке), запускающие
респиратор, были последовательно малыми у всех систем, с разбросом от
0,23 ± 0,02 см Н2О (Servo 300, 3-мм эндотрахеальная трубка, дыхательный
объём 15 мл, ПДКВ 0 см Н2О) до 1,71 ± 0,03 см Н2О (Bear Cub, 5-мм
эндотрахеальная трубка, дыхательный объём 45 мл, ПДКВ 5 см Н2О). Это
триггерное давление согласуется с данными, полученными Sassoon (9) (0,5
см Н2О), и значительно ниже величин, полученных для систем с триггером
по давлению (от 2 до 5 см Н2О) (2, 3). Так как все эти системы были
разработаны для триггерации потоком от 0,059 до 0,6 л/мин или
отвлечением 0.2 мл объёма (табл. 1), небольшие изменения давления в
трубке не были неожиданными. Наблюдалось повышение триггерного давления,
когда в системе присутствовало ПДКВ (прил. 2-А и 2-В), хотя оно и было
маленьким у всех респираторов, за исключением Servo 300, который
демонстрировал значительное повышение триггерного давления при появлении
ПДКВ. Сходное повышение триггерного давления наблюдалось и на
респираторах для взрослых (3) и частично относилось на неспособность
клапана выдоха поддерживать постоянный уровень ПДКВ. Значительное
повышение триггерного давления у Servo 300 может быть следствием того,
что датчик потока у него расположен внутри респиратора, тогда как другие
респираторы оценивают изменения потока или объёма в проксимальном конце
эндотрахеальной трубки. Триггерное давление нарастает при изменении
места измерения от трубки к трахее и к альвеолам, а также при увеличении
респираторного запроса и уменьшении размера эндотрахеальной трубки.
Хотя нужно заметить, что использование 3-мм эндотрахеальной трубки при
дыхательном объёме 45 мл трудно назвать достаточно вероятным клиническим
сценарием. Для каждой этой системы можно значительно повысить
эффективность триггера, сместив место измерения в трахею (21).
Триггерная работа
Триггерная
работа значительно различается, от низкой - 0,05 г· мл (Servo 300,
дыхательный объём 15 мл, 4-мм эндотрахеальная трубка, в трубке) до
высокой - 104 г· мл (V.I.P. Bird и Bear Cub, дыхательный объём 45 мл,
3-мм эндотрахеальная трубка, в альвеолах). Хоть и маловероятно
обнаружить такой уровень респираторного запроса (45 мл) у ребёнка,
вентилирующегося через 3-мм эндотрахеальную трубку. Величина триггерной
работы, измеряемая в альвеолах поможет решить вопрос о целесообразности
PTV у маленьких детей с высоким респираторным запросом при использовании
маленьких эндотрахеальных трубок. Величины триггерной работы и
триггерного давления, измеренные в альвеолах подчёркивают потенциальную
обманчивость интерпретации триггерного давления и работы, измеренных в
эндотрахеальной трубке, которые могут казаться приемлемыми, тогда как
альвеолярные триггерное давление и работа могут быть неприемлемыми.
Среди
всех изученных респираторов Servo 300 последовательно требует
наименьшей триггерной работы, а Bear Cub наибольшей. Это является
следствием влияния длительности запаздывания и триггерного давления,
продемонстрированного при изучении каждого респиратора. Наилучшие
характеристики Servo 300 могут отчасти быть объяснены его меньшим
базальным потоком (1,0 против 6,0 л/мин), повышающим его
чувствительность, хотя Servo 300 требовалось большее отклонение потока
(0,6 л/мин, см. табл. 1), в сравнении с другими изученными аппаратами.
Более вероятным объяснением является наилучшая конструкция и
функционирование модуля управления потоком в Servo 300.
Клиническое значение
Несмотря
на малую вероятность того, что ребёнок, интубированный 3-мм
эндотрахеальной трубкой будет иметь дыхательный объём 45 мл, а ребёнок,
интубированный 5-мм эндотрахеальной трубкой будет иметь дыхательный
объём 15 мл, наши данные высвечивают потенциальные трудности проведения
триггерной вентиляции у новорожденных. Они также подтверждают и
расширяют данные Sassoon (9) и Bernstein с сотрудниками (13), ясно
показавшие лучший респираторный отклик с триггером по потоку, чем по
давлению (2, 3, 17-19). Bernstein с сотрудниками (13) заметил, что все
спонтанные вздохи не были замечены респиратором. Эта асинхронность
частично является результатом рефрактерного периода между окончанием
одного вдоха и началом следующего, необходимого каждому респиратору,
чтобы обеспечить полный выдох и предотвратить возникновение внутреннего
ПДКВ, связанного с частым дыханием (20). Асинхронность также может
явиться результатом утечки помимо детской эндотрахеальной трубки в
клинических условиях, что увеличивает усилие, необходимое для
триггерации. Для того, чтобы повысить эффективность триггерной функции,
необходимо разрабатывать системы, позволяющие получать сигнал на уровне
трахеи (21). Хотя наши данные предполагают, что это позволит уменьшить
длительность запаздывания только на 10%, это приведёт к уменьшению
триггерного давления на 50-100%, а триггерной работы на 550-650%.
Также
было подтверждено, что наши данные получены для оптимально
функционирующего респиратора, в отсутствие утечки помимо эндотрахеальной
трубки. У детей с утечкой помимо эндотрахеальной трубки мы можем
ожидать повышения длительности запаздывания, триггерного давления и
триггерной работы, и повышение будет прямо пропорциональным величине
утечки. Как следствие, в повседневной клинической работе с
респираторами, которые не могут функционировать оптимально, и с детьми,
когда имеется утечка помимо эндотрахеальной трубки, маленький диаметр
трубки, высокий респираторный запрос, может быть обнаружен подавляющий
уровень несинхронности между пациентом и респиратором.
В
заключение нужно сказать, что мы выявили значительные и клинически
важные различия в длительности запаздывания, треггерном давлении и
триггерной работе для Servo 300, Babylog 8000, V.I.P. Bird и Bear Cub
при различных уровнях респираторного запроса и использовании
эндотрахеальных трубок различного диаметра. Хотя длительность
запаздывания, треггерное давление и триггерная работа были приемлемыми
при измерении в трубке, все они были менее приемлемыми при измерении на
уровне трахеи и альвеол. Это было отчасти верным и при повышении
респираторного запроса и уменьшении размера эндотрахеальной трубки. Мы
сомневаемся в том, что режим PTV приемлем для маленьких детей при
условиях повышенного респираторного запроса и маленьком размере
эндотрахеальной трубки.
|
На нашем сайте выложен 