Оборудование и услуги

Прогресс и новые технологии увлажнения, обогрева и бактериальной фильтрации дыхательной смеси газов при респираторной поддержке.

В обычных условиях (больничная палата) комнатный воздух при температуре 20°С и относительной влажности 40% содержит водяных паров около 7мг/л. У здорового человека воздух в легких имеет температуру 37°С, относительную влажность 100% и содержит водяных паров 44 мг/л.

При дыхании через нос с его слизистой оболочки испаряется влага и ко вдыхаемому воздуху добавляются водяные пары в количестве 29 мг/л; при вентиляции 10 л/мин вода составит около 430 г/сут; 8 мг/л добавляется со слизистой оболочки глотки, гортани и трахеи (воды около 130 г/сут).

У трахеостомированных или интубированных больных воздух в легких при температуре тела также полностью насыщен водой, но воздух, поступающий в легкие, может увлажняться только в нижних отделах трахеи и бронхах. Следовательно, вода в количестве около 560 г/сут испаряется во вдыхаемый воздух со слизистой оболочки трахеи и бронхов и только около 70 г/сут конденсируется там во время выдоха. Таким образом, суточный дефицит воды для слизистой оболочки трахеи и бронхов составляет около 500 г. При повышении температуры тела этот дефицит значительно возрастает, что обусловливает её высыхание, разрушение мерцательного эпителия, образование корок, нередко закупоривающих бронхи, нисходящий деструктивный бронхит. У маленьких детей к этому могут добавляться нарушения общего водного баланса.

Потеря тепла при ИВЛ (при МОД 10 л/мин, температуре вдыхаемого газа 20°С, относительной влажности 50%) составляет приблизительно 15 000 кал/г.

Приведенные результаты исследований обусловливают необходимость принятия эффективных мер увлажнения и обогрева вдыхаемого газа при ИВЛ.

Методы увлажнения и обогрева вдыхаемого газа при респираторной поддержке в настоящее время основываются на двух различных принципах: наружном (внешнем) или внутреннем (реверсивном). При первом – нагретый пар поступает во вдыхаемый газ при его прохождении через специальные термоувлажнители, над поверхностью горячей воды. При втором – вода и тепло, содержащиеся в выдыхаемой газовой смеси, конденсируются на поверхности специального тепло-влагообменника, и возвращаются во вдыхаемую газовую смесь.

В 1960 г. Toremalm предложил оригинальный тип реверсивного увлажнителя под названием «искусственный нос». Он представлял собой цилиндр из оргстекла, заключающий спираль из алюминиевой фольги. На спирали конденсируется теплый выдыхаемый пар, который затем увлажняет и обогревает вдыхаемую газовую смесь. Оба эти свойства тепловлагообменника были проверены нами в клинических наблюдениях. Уже через 1-2 мин. после его установки температура газа на входе в трахеальную трубку или трахеостомическую канюлю повышалась на 5-8°С по сравнению с температурой окружающего воздуха. Измерения и расчеты влагообмена показали, что благодаря реверсивному увлажнителю вода возвращается в дыхательные пути больного в количестве около 230 г/сут. (А.С. Сметнев, В.М. Юревич, М. Медицина, 1984).

Было очевидно, что первые образцы тепловлагообменников не способны достичь и поддерживать адекватное увлажнение и обогрев дыхательных газовых смесей, полностью компенсирующее потери воды и тепла пациентами при ИВЛ, что могло привести к патологическим изменениям дыхательных путей (деструкции реснитчатого эпителия и желез, продуцирующих слизь, сокращению поверхностно-активных веществ и движения ресничек), а также снижению внутренней температуры тела.

Не будет неожиданным, что ввиду упомянутых выше обстоятельств, оптимальным методом увлажнения и обогрева вдыхаемых газов было признано внешнее увлажнение, осуществляемое с помощью специальных термоувлажнителей, (нередко дополняемых проводниковыми нагревателями, помещаемыми в шланг вдоха), эффективно компенсирующих потери воды и тепла при ИВЛ. Лидерами среди них стали увлажнители Fisher & Paykel, Aquapor E L и др., а также увлажнители «УДС-П» отечественного производства.

Такие увлажнители оставались абсолютными фаворитами, по крайней мере, до начала ХХI века. Однако еще в 1983 году Malecka-Griggs’ и Reinhardt при микробиологических исследованиях обнаружили, что ИВЛ у пациентов в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) в течение 24 часов сопровождалась инфицированием 95% дыхательных шлангов, 57% влагосборников и 55% увлажнителей.

В 1987 году Graven D. и Driks M. в 68% наблюдений у больных, находившихся на ИВЛ в ОРИТ более 24 часов, обнаружили контаминацию дыхательных контуров аппаратов ИВЛ. Вероятность присоединения нозокомиальной пневмонии (НП) при лечении в ОРИТ была показана в работе Gregori S. Martin (2005)

Эти и другие исследования дали основание появлению весьма провокационного термина «вентилятор – ассоциированная пневмония» (ВАП) (Am. J Respir. Crit Care Med. 2005: 171: 388-416). Можно утверждать, что появление этого термина далеко не единственный пример известного ложного умозаключения: «Post hoc, ergo propter hoc» : «после этого, следовательно, по причине этого», вопреки более верному: «Post hoc, non propter hoc»: «после этого, но не вследствие этого».

В нашем случае термин ВАП может восприниматься как утверждение исключительной зависимости возникновения нозокомиальной пневмонии у пациентов, находящихся на ИВЛ в ОРИТ, от контаминации аппаратуры, обеспечивающей ИВЛ. Логическая ошибка заключается в том, что временная последовательность событий принимается за причинную зависимость.

Основным механизмом развития инфекции дыхательных путей у больных при ИВЛ в ОРИТ является проникновение инфекционного содержимого ротовой полости и гортаноглотки в нижние отделы дыхательных путей за счёт аспирации в обход герметизирующей манжеты оротрахеальной трубки или трахостомической канюли. Инфицирование может происходить воздушно-капельным или контактным путём при проведении у больных в ОРИТ таких инвазивных мероприятий, как бронхоскопия, санация трахеобронхиального дерева, замена трубки или канюли. Редким, но возможным механизмом является гематогенный путь инфицирования лёгочной паренхимы, а также транслокация микроорганизмов у больных в критическом состоянии. ( А.Г. Чучалин, Б.Р. Гельфанд, 2009). Ещё в 2001 году В.А. Руднов отнёс понятие «вентилятор-ассоциированная пневмония» к числу дискуссионных вопросов терминологии, а в 2011 году на Уральском форуме по современным проблемам респираторной поддержки предложил пользоваться более адекватным понятием: «пневмония в процессе искусственной вентиляции лёгких» (Respiration-associated pneumonia). Однако согласие с этим понятием не означает полного исключения зависимости возникновения нозокомиальной пневмонии в процессе ИВЛ в ОРИТ от контаминации бактериальной патогенной микрофлорой различных блоков и деталей дыхательной аппаратуры. Признанными источниками перекрёстного инфицирования пациентов, находящихся на ИВЛ, являются, прежде всего, согревающие увлажнители, влагосборники, аэрозольные распылители (небулайзеры), тёплая влажная среда в которых благоприятна для роста и накопления микрофлоры и дальнейшего её перемещения по элементам дыхательного контура. Патогенные микроорганизмы чаще всего обнаруживаются на внутренних поверхностях шлангов, лицевых масок и коннекторов.

В связи с этим были возобновлены поиски эффективных мер профилактики перекрёстного инфицирования и тестирование эффективности применения различных видов фильтрующих устройств. Исследование 250 дыхательных контуров после ИВЛ без применения дыхательных фильтров выявило их контаминацию в 13% случаев, но, ни одного случая не было обнаружено при использовании фильтрующих устройств любого типа (Nakagawa N.K. e.a, 2000). Эти и аналогичные исследования дали основание утверждать, что для предупреждения инфицирования пациентов через дыхательную аппаратуру необходимо в обязательном порядке использовать одноразовые дыхательные фильтры с тепловлагообменной функцией (В.В. Кулабухов, А.Г. Чижов, А.Н. Кудрявцев, Н.А. Чернова 2010).

Роль бактериовирусных тепловлагосберегающих фильтров состоит в протезировании барьерной и кондиционирующей функции верхних дыхательных путей. По механизму действия все устройства можно разделить на гидрофобные и гигроскопические. Гигроскопические фильтры весьма эффективны в качестве тепловлагообменников (ТВО), но по фильтрующим свойствам существенно уступают гидрофобным и в настоящее время применяются редко и только в качестве ТВО. Гидрофобные фильтры, обладая весьма эффективной барьерной функцией по отношению к микроорганизмам, в то же время заметно менее эффективны в качестве тепловлагообменников, что особенно значимо при длительной ИВЛ. Решение проблемы сочетания в одном устройстве эффективных барьерных и тепловлагообменных свойств было найдено фирмой MEDISIZE-Голландия, путём создания фильтрующего тепловлагообменника (ТВОФ) с так называемым усилителем «BOOSTER»

Устройство и принцип работы «Бустера» достаточно просты . Маломощный керамический нагреватель поддерживает температуру 120°-150°C и обеспечивает испарение в тонком слое воды (≈ 1,5мм). Специальная мембрана, выполненная из политетрафторэтилена, полиэстера и алюминия-«Gore-tex», пропускает в дыхательный контур только водяной пар, препятствуя поступлению стерильной воды в шланг вдоха.

Скорость проникновения горячего пара в дыхательную смесь определяется законами диффузии: количество входящего водяного пара зависит от градиента влажности одной стороны мембраны относительно другой. Данная функция делает количество воды, добавляемой к вдыхаемому воздуху, саморегулирующимся. Дефицит воды компенсируется её поступлением из системы, аналогичной инфузионной. Полость для воды и мембрана размещаются в тройнике, имеющем порт для поступления воды. В боковой отвод тройника вставляется нагреватель, соединённый с источником питания. Два других патрубка тройника соединяются с элементами шланга вдоха через стандартные 15мм фитинги. Бустер в соединении с ТВОФ (преимущественно гидрофобным) (БТВОФ) представляет собой гибридное устройство именуемое фирменным названием HME-BOOSTER

Производителем разработаны различные варианты комплектации на основе многократно-используемого нагревателя с источником питания и одноразовых компонентов: тройника с сеткой «Gore-tex», ТВОФ в специальном корпусе с гидрофобной сеткой. К такому комплекту можно добавить коннекторы, трубки, стандартные фильтры и другие желаемые пользователем элементы дыхательного контура.

Результаты первых лабораторных и клинических исследований эффективности БТВОФ, проведённые сотрудниками больницы Addenbrooke’s в Кембридже (Англия), подтвердили, что количественный показатель дополнительного увлажнения, продуцируемого БТВОФ, делает его клинически эквивалентным увлажнителю типа «водяной бани» (УВБ). У обследованных пациентов оба устройства (БТВОФ) и (УВБ) были более эффективны, чем (ТВОФ). В то же время БТВОФ, по мнению авторов, является более простым и надёжным в использовании, а также, менее дорогостоящим при приобретении и эксплуатации устройством, чем УВБ. (Kapadia F, Shelly M.P., Anthony J.M.)

К аналогичным результатам пришли исследователи из ОРИТ травматологического центра медицинского колледжа в Марселе (Тomachot L., Viviand X., et аl., 2002). Однако, весьма интересно, что помимо заключения о том, что сочетанное применение устройства Booster и ТВОФ является более эффективным по показателям температуры и абсолютной влажности вдыхаемых газов, чем использование ТВОФ без Бустера, авторы утверждают, что их исследования убедительным образом показывают, что длительное использование (96ч. вместо определяемых фирменными рекомендациями 24ч.) не влияет на технические характеристики комбинации устройств Booster плюс гидрофобный ТВОФ в смысле кондиционирования вдыхаемых газов, а также барьерных функций фильтра: несмотря на 96-часовое использование одного и того же ТВОФ, бактериальная колонизация бронхиального дерева у пациентов, принимавших участие в исследовании, не увеличивалась, а сторона фильтра, обращённая к респиратору, не колонизировалась бактериальной флорой пациентов, оставаясь стерильной. При этом, однако, авторы резонно замечают, что для подтверждения безопасности более длительного использования комбинации устройств Booster и ТВОФ, следует провести дополнительные широкомасштабные клинические исследования. Авторы замечают также, что устройство «HME-Booster» добавляет небольшой объем мёртвого пространства, что может иметь негативное влияние на вентиляцию у пациентов со спонтанным дыханием. Заметим сразу, что учитывая это обстоятельство, фирмой Medisize сконструировано устройство «Hygrovent Gold», в котором эксклюзивный фирменный ТВОФ, имеет специальный вход для непосредственного соединения с элементами Бустера, что исключает необходимость установки дополнительной соединяющей трубки и делает несущественным объем мёртвого пространства.

Преимущество использования устройства Hygrovent Gold, также и в условиях гипотермии (температура газа на выдохе 28°С), было установлено в условиях эксперимента Paolo Pelosi et al, 2010г.

В связи с применением устройства Booster, в различных конструктивных модификациях, остаётся также вопрос о его влиянии на сопротивление дыханию. Уже упомянутые Л. Томачот и сотрудники получили некоторые непрямые доказательства очень незначительного изменения сопротивления ТВОФ на протяжении 96-часового исследования, поскольку никаких изменений пикового или среднего давления в дыхательных путях выявлено не было. Однако они считают, что эту проблему следует должным образом оценить в последующих исследованиях.

Того же мнения придерживаются Pauline Provost и Jean Roeseler из университетской клиники Saint Luc, Brussels, а также Thierry Sottiaux из клиники Notre Dame de Grace в бельгийском городе Госселье, считая эту проблему особенно важной для пациентов при вспомогательной неинвазивной вентиляции лёгких и предлагая провести дополнительные исследования затрачиваемой пациентом работы дыхания через контур с устройством Booster.

Устройство и принцип работы «Бустера» достаточно просты (рис.2). Маломощный керамический нагреватель поддерживает температуру 120°-150°C и обеспечивает испарение в тонком слое воды (≈ 1,5мм). Специальная мембрана, выполненная из политетрафторэтилена, полиэстера и алюминия-«Gore-tex», пропускает в дыхательный контур только водяной пар, препятствуя поступлению стерильной воды в шланг вдоха.

К аналогичным результатам пришли исследователи из ОРИТ травматологического центра медицинского колледжа в Марселе (Тomachot L., Viviand X., et аl., 2002). Однако, весьма интересно, что помимо заключения о том, что сочетанное применение устройства Booster и ТВОФ является более эффективным по показателям температуры и абсолютной влажности вдыхаемых газов, чем использование ТВОФ без Бустера, авторы утверждают, что их исследования убедительным образом показывают, что длительное использование (96ч. вместо определяемых фирменными рекомендациями 24ч.) не влияет на технические характеристики комбинации устройств Booster плюс гидрофобный ТВОФ в смысле кондиционирования вдыхаемых газов, а также барьерных функций фильтра: несмотря на 96-часовое использование одного и того же ТВОФ, бактериальная колонизация бронхиального дерева у пациентов, принимавших участие в исследовании, не увеличивалась, а сторона фильтра, обращённая к респиратору, не колонизировалась бактериальной флорой пациентов, оставаясь стерильной. При этом, однако, авторы резонно замечают, что для подтверждения безопасности более длительного использования комбинации устройств Booster и ТВОФ, следует провести дополнительные широкомасштабные клинические исследования. Авторы замечают также, что устройство «HME-Booster» добавляет небольшой объем мёртвого пространства, что может иметь негативное влияние на вентиляцию у пациентов со спонтанным дыханием. Заметим сразу, что учитывая это обстоятельство, фирмой Medisize сконструировано устройство «Hygrovent Gold», в котором эксклюзивный фирменный ТВОФ, как видно на рис. 4, имеет специальный вход для непосредственного соединения с элементами Бустера, что исключает необходимость установки дополнительной соединяющей трубки и делает несущественным объем мёртвого пространства.