Обзор искусственной вентиляции легких (Overview of Mechanical Ventilation)

Объемно-циклическая вентиляция обеспечивает заданный дыхательный объем. Этот режим включает

• Регулятор громкости (V/C)

• Синхронизированную перемежающуюся принудительную вентиляцию лёгких (СППВЛ)

Образуемое в результате в дыхательных путях давление не является фиксированным, а изменяется в зависимости от сопротивления и эластичности дыхательной системы, а также выбранной скорости потока.

Р/О вентиляция – самый простой и эффективный способ полной ИВЛ. В этом режиме при изменении усилия на вдохе по сравнению с установленным порогом чувствительности аппарат подает заданный объем воздуха. Если пациент не стимулирует аппарат с достаточной частотой, аппарат осуществляет принудительную вентиляцию и поддерживает необходимую минимальную скорость дыхания.

СППВ также обеспечивает заданное количество и объем вдохов, синхронизированных с усилиями пациента. В отличие от Р/О самостоятельные попытки вдоха не поддерживаются, но открывается клапан вдоха, что позволяет произвести самостоятельный вдох. Этот режим остается популярным, несмотря на исследования, показывающие, что он не обеспечивает полной дыхательной поддержки аппаратом ИВЛ, как в режиме управляемой вентиляции с регулируемым объемом (V/C) (1), не облегчает освобождение пациента от аппаратной вентиляции (2) и не улучшает комфорт самого пациента.

Вентиляция с циклическим давлением обеспечивает заданное давление на вдохе. Эта режим включает

• Режим управляемой вентиляции легких с регулируемым давлением (PCV)

• Вентиляция c поддержкой давлением (PSV)

• Неинвазивные методы, применяемые через плотно прилегающую лицевую маску (доступно несколько типов)

Таким образом, дыхательный объем варьирует в зависимости от сопротивления и эластичности дыхательной системы. В таком режиме изменения в механизме работы дыхательной системы могут привести к неидентифицированным изменениям альвеолярной вентиляции. По причине ограничения расправляющего давления легких, этот режим теоретически может принести пользу пациентам с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Однако, четких клинических преимуществ по сравнению с Р/О выявлено не было (3) и, если объем, доставленный с помощью ВПКД, является аналогичным такому при Р/О, то расправляющее давление будет таким же.

Режим управляемой вентиляции с регулируемым давлением является Р/О режимом с переключением давления с вдоха на выдох. Каждая попытка вдоха, которая превышает установленную границу чувствительности триггера, поддерживается давлением в течение определенного времени. Поддерживается минимальная частота дыхания.

При вентиляции под контролем давления минимальная частота вдохов не задается; все вдохи инициируются пациентом. Аппарат ИВЛ помогает пациенту поддерживать давление воздуха на постоянном уровне, которое сохраняется до тех пор, пока инспираторный поток пациента не падает ниже заданного уровня. Таким образом, чем продолжительнее или сильнее попытка вдоха, тем в итоге больше будет объем вдоха. Этот режим позволяет пациенту больше самостоятельно дышать и обычно используется для снятия с ИВЛ. Исследования показывают, что этот подход более успешен, чем другие, при прекращении искусственной вентиляции легких (4).

Параметры вентилятора устанавливаются в зависимости от основного заболевания, основные принципы приведены ниже.

Минутный объём вентиляции лёгких задается исходя из

• Дыхательного объема

• Частоты дыхания

Когда дыхательный объем устанавливается слишком высоко, существует риск перераздувания; когда он установлен слишком низко, это может привести к ателектазу. Слишком высокая частота дыхания связана с риском гипервентиляции и респираторного алкалоза, а также нарушения времени выдоха и автоПДКВ; слишком низкая частота связана с риском нарушения минутной вентиляции и дыхательного ацидоза.

Для пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом первоначально рекомендуется низкий дыхательный объем от 6 до 8 мл/кг идеальной массы тела (ИМТ) (ОРДС – см. боковую панель Начальная вентиляция легких при ОРДС). Низкий дыхательный объем также подходит для некоторых пациентов с нормальной механикой легкого (5, 6, 7), например, у пациентов с острыми обострениями ХОБЛ (хроническая обструктивная болезнь легких) или астмой, или у тех, кто находится на искусственной вентиляции легких во время операции (8, 9). Интраоперационные стратегии с низким дыхательным объемом часто включают периодическую гиперинфляцию легких. Для других пациентов (например, с травмой, оглушением, тяжелым ацидозом) может быть рекомендован немного более высокий дыхательный объем (например, от 8 до 10 мл/кг).

Именно ИМТ, а не фактический вес тела, используется для определения соответствующего дыхательного объема для пациентов, которые имеют заболевания легких и находятся на механической вентиляции.

Чувствительность триггера устанавливается так, чтобы он мог улавливать самостоятельные попытки вдоха. Обычно чувствительность устанавливают на уровне –2 см вод. ст. (H2O). Если установить очень высокую границу (например, более отрицательную, чем –2 см вод. ст. [H2O]), то ослабленные больные не смогут инициировать вдох. Слишком низкая чувствительность (например, выше –2 см вод. ст. H2O) приведет к запуску автоматического цикла и гипервентиляции. Пациенты с высоким уровнем автоПДКВ (например, с ХОБЛ, бронхиальной астмой) могут испытывать трудности с достаточно глубоким вдохом для достижения необходимого уровня отрицательного давления внутри дыхательных путей.

Соотношение вдох/выдох (инспираторно-экспираторный коэффициент) – это соотношение времени, потраченного на вдох ко времени, потраченного на выдох. Некоторые режимы вентиляции позволяют регулировать соотношение времени Вдох/Выдох A normal setting for patients with normal mechanics is 1:3. У пациентов с астмой или ХОБЛ в стадии обострения соотношение должно быть 1:4 и выше, чтобы ограничить уровень автоПДКВ.

Некоторые режимы вентиляции позволяют регулировать скорость вдоха (т.е., можно установить либо скорость вдоха, либо соотношение вд/выд, но не оба параметра одновременно). Скорость потока обычно устанавливают на уровне 60 л/минуту, но ее можно увеличить до 120 л/минуту у пациентов с препятствиями потоку воздуха, чтобы обеспечить больше времени на выдох и тем самым ограничить автоПДКВ.

FIO2 (фракция кислорода во вдыхаемой смеси) первоначально устанавливают на уровне 1,0 (100% кислород) и затем снижают до минимального уровня, необходимого для поддержания адекватной оксигенации.

ПДКВ можно применить в любом режиме вентиляции. ПДКВ увеличивает объем легких в конце выдоха и не дает закрыться воздушному пространству легких в конце выдоха. Большинству пациентов на ИВЛ рекомендуется ПДКВ на уровне 5 см водн. ст. (H2O), чтобы избежать ателектазов, которые часто возникают после интубации, седации, паралича и/или при продолжительном положении на спине. У пациентов с обструкцией применение ПДКВ с помощью аппарата ИВЛ может уменьшить трудности дыхания, связанные с ауто-ПДКВ. Более высокое значение ПДКВ улучшает оксигенацию у больных с кардиогенным отеком легких и ОРДС. ПДКВ позволяет использовать более низкие уровни FIO2 для поддержания адекватного уровня артериальной оксигенации. Этот эффект может играть роль в снижении риска повреждения легких, которое может быть спровоцировано длительным воздействием высоким FIO2 (≥ 0,6). Однако, если PEEP повышает внутригрудное давление и если оно слишком высокое, то это может затруднить венозный возврат, провоцируя гипотонию у гиповолемического пациента, может снизить постнагрузку на левый желудочек и перерастянуть участки легких, вызывая тем самым вентилятор-ассоциированное повреждение легких (ВАПЛ). Наоборот, при слишком низком ПДКВ может произойти циклическое открытие и закрытие воздушного пространства, что в свою очередь также может привести к ВАПЛ в результате повторяющегося воздействия сдвигающего усилия. Поскольку кривая зависимости объема от давления различается для различных участков легких, то для данного ПДКВ увеличение объема для зависимых участков будет ниже, чем для независимых.

Клинический калькулятор

Идеальная масса тела

Аппаратную ИВЛ проводят пациенту, обычно в положении полулежа на спине (с приподнятым головным концом кровати). Однако для пациентов с ОРДС положение на животе может привести к лучшей оксигенации в первую очередь благодаря более равномерной вентиляции. Равномерная вентиляция уменьшает объем легких, которые не вентилируются (т. е. объем шунта), особенно в дорсальных и каудальных сегментах, оказывая при этом минимальное влияние на распределение перфузии (10).

Хотя многие исследователи предлагают пробовать положение на животе для пациентов с ОРДС, требующих высокого уровня ПДКВ (например, > 12 см H2O) и FIO2 (например, > 0,6), первые испытания не показали снижения смертности при использовании этой стратегии (однако данные испытания были недостаточно мощными и имели другие проблемы с планом исследования). В ходе проведенного очередного большого многоцентрового проспективного исследования (11) была проведена оценка пациентов с умеренно тяжёлым ОРДС (PaO2:FIO2 < 150 мм рт. ст. при FIO2 ≥ 0,6, ПДКВ > 5 см H2О), которые находились на ИВЛ с дыхательном объемом около 6 мл/кг. Эти пациенты были рандомизированы для нахождения ≥ 16 часов в позиции лежа на животе или оставались лежать в положении на спине во время вентиляции. В исследовании, в котором участвовали в общей сложности 466 пациентов, было выявлено снижение 28- и 90-дневной смертности у пациентов в группе с позиционированием на животе, без значительного количества связанных с этим осложнений. Считается, что причиной лучших результатов по сравнению с более ранними исследованиями послужило усовершенствование в отборе пациентов и протоколов для их лечения (12).

Положение лежа на животе уменьшало гипоксемию у пациентов с COVID-19 и гипоксемией, которые находились в сознании, самостоятельно дышали, и получали кислородную терапию с применением высокопоточных носовых канюль, а в одном обширном клиническом исследовании - снижало риск неэффективности лечения, что определялось как необходимость интубации или смерть в течение 28 дней (13).

Положение лежа на животе противопоказано пациентам с заболеваниями позвоночника или повышенным внутричерепным давлением. Эта позиция также требует тщательного наблюдения реаниматологами во избежание таких осложнений, как смещение эндотрахеальной трубки и интраваскулярных катетеров.

1. 1. Marini JJ, Smith TC, Lamb VJ: External work output and force generation during synchronized intermittent mechanical ventilation. Effect of machine assistance on breathing effort. Am Rev Respir Dis 138(5):1169–1179, 1988. doi:10.1164/ajrccm/138.5.1169

2. 2. Esteban A, Frutos F, Tobin MJ, et al: A comparison of four methods of weaning patients from mechanical ventilation. Spanish Lung Failure Collaborative Group. N Engl J Med 1995;332(6):345–350, 1995. doi:10.1056/NEJM199502093320601

3. 3. Rittayamai N, Katsios CM, Beloncle F, Friedrich JO, Mancebo J, Brochard L. Pressure-Controlled vs Volume-Controlled Ventilation in Acute Respiratory Failure: A Physiology-Based Narrative and Systematic Review. Chest148(2):340–355, 2015. doi:10.1378/chest.14-3169

4. 4. Subirà C, Hernández G, Vázquez A, et al: Effect of Pressure Support vs T-Piece Ventilation Strategies During Spontaneous Breathing Trials on Successful Extubation Among Patients Receiving Mechanical Ventilation: A Randomized Clinical Trial [published correction appears in JAMA 2019 Aug 20;322(7):696]. JAMA 321(22):2175–2182, 2019. doi:10.1001/jama.2019.7234

5. 5. Serpa Neto A, Cardoso SO, Manetta JA, et al: Association between use of lung-protective ventilation with lower tidal volumes and clinical outcomes among patients without acute respiratory distress syndrome: A meta-analysis. JAMA 308:1651–1659, 2012. doi: 10.1001/jama.2012.13730

6. 6. Guay J, Ochroch EA, Kopp S: Intraoperative use of low volume ventilation to decrease postoperative mortality, mechanical ventilation, lengths of stay and lung injury in adults without acute lung injury. Cochrane Database Syst Rev Jul; 2018(7): CD011151, 2018. doi: 10.1002/14651858.CD011151.pub3

7. 7. Neto AS, Simonis FD, Barbas CS, et al: Lung-protective ventilation with low tidal volumes and the occurrence of pulmonary complications in patients without acute respiratory distress syndrome: A systematic review and individual patient data analysis. Crit Care Med 43:2155–2163, 2015. doi: 10.1097/CCM.0000000000001189

8. 8. Futier E, Constantin JM, Paugam-Burtz C, et al: A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery. N Engl J Med 369:428–437, 2013. doi: 10.1056/NEJMoa1301082

9. 9. Yang M, Ahn HJ, Kim K, et al: Does a protective ventilation strategy reduce the risk of pulmonary complications after lung cancer surgery? A randomized controlled trial. Chest 139:530–537, 2011. doi: 10.1378/chest.09-2293

10. 10. Richter T, Bellani G, Scott Harris R, et al: Effect of prone position on regional shunt, aeration, and perfusion in experimental acute lung injury. Am J Respir Crit Care Med 172(4):480–487, 2005. doi:10.1164/rccm.200501-004OC

11. 11. Guérin C, Reignier J, Richard JC, et al: Prone positioning in severe acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 368(23):2159–2168, 2013. doi: 10.1056/NEJMoa1214103.

12. 12. Scholten EL, Beitler JR, Prisk GK, et al: Treatment of ARDS with prone positioning. Chest 151:215–224, 2017. doi: 10.1016/j.chest.2016.06.032. Epub 2016 Jul 8

13. 13. Ehrmann S, Li J, Ibarra-Estrada M, et al: Awake prone positioning for COVID-19 acute hypoxaemic respiratory failure: a randomised, controlled, multinational, open-label meta-trial. Lancet Respir Med 9(12):1387–1395, 2021. doi: 10.1016/S2213-2600(21)00356-8

1. 1.  Kollef MH, Levy NT, Ahrens TS, Schaiff R, Prentice D, Sherman G: The use of continuous i.v. sedation is associated with prolongation of mechanical ventilation. Chest 114(2):541–548, 1998. doi: 10.1378/chest.114.2.541

2. 2. Papazian L, Forel JM, Gacouin A, et al: Neuromuscular blockers in early acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 363:1107–1116, 2010. doi: 10.1056/NEJMoa1005372

3. 3. National Heart, Lung, and Blood Institute PETAL Clinical Trials Network, Moss M, Huang DT, Brower RG, et al: Early neuromuscular blockade in the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 380(21):1997–2008, 2019. doi:10.1056/NEJMoa1901686

Из-за интубации трахеи может возникать синусит (редко клинически значимый), вентилятор-ассоциированная пневмония, стеноз трахеи, повреждение голосовых связок, очень редко – трахеально-пищеводные или трахеально-сосудистые фистулы.

Гнойный трахеальный аспират у пациента с лихорадкой и повышенным уровнем лейкоцитов > 48 часов после начала вентиляции говорит о наличии вентилятор-ассоциированной пневмонии.

К осложнениям, связанным с постоянной ИВЛ, относятся

• Пневмоторакс и пневматоцеле

• Гипотензия

• Кислородная интоксикация

• Повреждение легких, ассоциированное с ИВЛ

Пневмоторакс, в том числе, напряженный пневмоторакс, и пневматоцеле представляют опасность, особенно при вентиляции под высоким давлением. Если у пациента, находящегося на искусственной вентиляции легких, развивается острая гипотония, особенно если она сопровождается тахикардией и/или внезапным увеличением пикового давления на вдохе, всегда следует подозревать напряженный пневмоторакс; пациентам с такими признаками следует немедленно пройти обследование органов грудной клетки и рентгенографию грудной клетки (или немедленно начать лечение, если результаты обследования подтверждают диагноз).

Однако чаще гипотензия является результатом распада седативных и опиоидных препаратов, используемых при интубации и вентиляции. Гипотензия также может быть вызвана уменьшением венозного возврата при повышенном внутригрудном давлении, когда используется высокое ПДКВ или у больных с высоким внутренним ПДКВ при астме или ХОБЛ. После исключения напряженного пневмоторакса и если возможна гипотензия, связанная с искусственной вентиляцией, что должно быть подтверждено портативной рентгеноскопией, можно отсоединить пациента от аппарата и осуществлять ручную вентиляцию легких мешком по 2–3 вдоха в минуту 100% кислородом, с одновременным вливанием жидкости (например, 500–1000 мл 0,9% раствора NaCl у взрослых, 20 мл/кг – у детей). При быстром улучшении состояния предполагается наличие связи клинической проблемы с ИВЛ и требуется коррекция параметров вентиляции.

Кислородная токсичность приводит к воспалительным изменениям, альвеолярной инфильтрации и, в конечном счете, к фиброзу легких, который может развиваться после длительного воздействия высоких показателей FIO2 (например, > 0,6). Токсичность зависит как от концентрации, так и от длительности применения. Следует избегать FIO2 > 0,6, только если это необходимо для выживания. FIО2 < 0,6 хорошо переносится в течение длительного времени.

Вентилятор-ассоциированное повреждение легких (ВАПЛ), иногда называемое травмой легких, вызванной ИВЛ, является повреждением альвеол и/или малых дыхательных путей, связанным с механической вентиляцией. Возможные механизмы включают растяжение альвеол (т.е., волюмотавму) и сдвиговые силы, создаваемые повторным открытием и слипанием альвеол (т.е., ателектотравму), что приводит к высвобождению медиаторов воспаления, вызывающих повышение проницаемости альвеолярной стенки, накопление жидкости и утрату легочного сурфактанта. Эти медиаторы воспаления могут привести к повреждению преимущественно легких и дистальных органов (биотравме).

Относительная неподвижность увеличивает риск венозной тромбоэмболии (например, тромбоз глубоких вен, тромбоэмболия легочной артерии), пролежней и ателектаза. Кроме того, обездвиженность может способствовать длительной нетрудоспособности после искусственной вентиляции легких.

Большинство больниц разрабатывают стандартные протоколы для снижения осложнений. Подъем головы от кровати на > 30° снижает риск вентилятор-ассоциированной пневмонии, а постоянное переворачивание пациента каждые 2 часа снижает риск пролежней (см. профилактика пролежневых язв).

Все пациенты, находящимся на ИВЛ, должны получать для профилактики тромбоза глубоких вен гепарин 5 000 единиц подкожно 2-3 раза в день или низкомолекулярный гепарин, либо, если гепарин противопоказан, такую профилактику проводят с помощью устройств для секвенциальной компрессии или фондапаринукса.

Для профилактики желудочно-кишечных кровотечений назначают H2-блокаторы (например, фамотидин 20 мг внутрь или внутривенно 2 раза в день) или сукральфат (1 г внутрь 4 раза в день). Ингибиторы протонной помпы должны применяться у пациентов с активным кровотечением или в том случае, если ранее они уже были назначены.

Необходимо регулярно проводить оценку питания и инициировать зондовое энтеральное питание, если пациента планируют подключить к ИВЛ.

Наиболее эффективный способ снижения вероятности осложнений – сокращение продолжительности ИВЛ. Ежедневные перерывы в седации и тесты на спонтанное дыхание помогут незамедлительно определить наиболее подходящий момент для отлучения пациента от вентиляции.