Загальні відомості про штучну вентиляцію легень

Вентиляція з циклом об’єму забезпечує встановлений дихальний об’єм. Цей режим включає

• Контроль об'єму (В/С)

• Синхронізована переривчаста обов’язкова вентиляція (SIMV)

Отриманий у результаті тиск у дихальних шляхах не є фіксованим, але змінюється залежно від опору та еластичності дихальної системи та вибраної швидкості потоку.

V/C вентиляція є найпростішим і найефективнішим засобом забезпечення повної штучної вентиляції легень. У цьому режимі кожна дихальна спроба, що перевищує встановлений поріг чутливості, викликає доставку фіксованого дихального об’єму. Якщо пацієнт не запускає апарат ШВЛ достатньо часто, апарат ШВЛ ініціює дихання, забезпечуючи необхідну мінімальну частоту дихання.

SIMV також забезпечує дихання з заданою швидкістю та об'ємом, синхронізованими з зусиллями пацієнта. На відміну від В/С, зусилля пацієнта вище встановленої частоти дихання є без сторонньої допомоги, хоча впускний клапан відкривається для забезпечення дихання. Цей режим залишається популярним, незважаючи на результати досліджень, що вказують на те, що він не надає повної підтримки апарата ШВЛ, як і V/C (1), не полегшує звільнення пацієнта від штучної вентиляції та не покращує комфорт пацієнта.

Вентиляція під тиском забезпечує встановлений тиск вдиху. Цей режим включає

• Вентиляція під контролем тиску (PCV)

• Вентиляція, що підтримує тиск (PSV)

• Неінвазивні методи, що застосовуються за допомогою щільно прилягаючої маски для обличчя (наявні декілька типів)

Таким чином, дихальний об’єм змінюється залежно від опору та еластичності дихальної системи. У цьому режимі зміни в механіці дихальної системи можуть призвести до нерозпізнаних змін у альвеолярній вентиляції. Оскільки він обмежує тиск у легенях, цей режим може теоретично принести користь пацієнтам із гострим респіраторним дистрес-синдромом (ГРДС), однак чіткої клінічної переваги над V/C не було виявлено (3), і якщо об'єм, що доставляється за допомогою PCV, такий самий, як і об'єм, що подається V/C, значення тиску розтягнення буде таким самим.

Вентиляція під контролем тиску є формою А/С з циклом вимірювання тиску. Кожне зусилля вдиху, що перевищує встановлений поріг чутливості, забезпечує повну підтримку тиску протягом фіксованого часу вдиху. Підтримується мінімальна частота дихання.

При вентиляції, що підтримує тиск, мінімальна швидкість не встановлена; усі видихи спрацьовують пацієнтом. Вентилятор допомагає пацієнту, забезпечуючи тиск, який продовжується на постійному рівні до тих пір, поки потік вдиху пацієнта не опуститься нижче попередньо встановленого рівня, визначеного алгоритмом. Таким чином, довша або глибша дихальна спроба пацієнта призводить до більшого дихального об’єму. Цей режим зазвичай використовується для вивільнення пацієнтів зі штучної вентиляції, дозволяючи їх дихальним м'язам виконувати більшу роботу. Дослідження говорять, що цей підхід є більш успішним, ніж інші, при припиненні штучної вентиляції легень (4).

Налаштування вентилятора адаптовані до основного стану, але основні принципи такі.

Хвилинна вентиляція визначається такими показниками:

• Дихальний об'єм

• Частота дихання

Коли дихальний об'єм налаштований занадто високим, існує ризик надмірної вентиляції. Коли він налаштований занадто низьким, можливе виникнення ателектазу. Надто висока частота дихання створює ризик гіпервентиляції та респіраторного алкалозу разом із недостатнім часом видиху та авто-PEEP. Надто низька частота загрожує недостатньою хвилинною вентиляцією легень і респіраторним ацидозом.

Пацієнтам з гострим респіраторним дистрес-синдромом спочатку рекомендується низький дихальний об'єм від 6 до 8 мл/кг ідеальної маси тіла (ІМТ) (ГРДС — див. бічну панель Початковий контроль вентиляції при ГРДС). Низький дихальний об'єм також підходить певним пацієнтам із нормальною механікою легень (5, 6, 7), таким як пацієнти з гострим загостренням ХОЗЛ (хронічної обструктивної хвороби легень) або астми, або тих, хто перебуває на штучній вентиляції під час хірургічного втручання (8, 9). Інтраопераційні стратегії низького дихального об'єму часто включають періодичну гіперінфляцію. Інші пацієнти (наприклад, пацієнти з травмою, затупленням, тяжким ацидозом) можуть почати з дещо більшого дихального об’єму (наприклад, від 8 до 10 мл/кг).

Для визначення відповідного дихального об'єму для пацієнтів із захворюванням легень, які отримують штучну вентиляцію, використовується ІМТ, а не фактична маса тіла:

Чутливість регулює рівень негативного тиску, необхідного для запуску апарата ШВЛ. Типове налаштування: -2 см H2O. Занадто високий рівень (наприклад, більш негативний, ніж –2 см H2O) призводить до того, що ослаблені пацієнти не можуть ініціювати дихання. Занадто низьке налаштування (наприклад, менше негативного значення, ніж –2 см H2O) може призвести до надмірної вентиляції, спричинивши автоматичний цикл роботи апарату. Пацієнтам з високим рівнем авто-PEEP (особливо пацієнтам із ХОЗЛ, астмою) може бути важко вдихнути достатньо глибоко, щоби досягти достатньо негативного тиску в дихальних шляхах.

Співвідношення I:E (співвідношення вдих:видих) — це співвідношення часу, витраченого на вдихання, та часу, витраченого на видихання. Співвідношення I:E можна регулювати в деяких режимах вентиляції. Нормальний режим для пацієнтів з нормальною механікою становить 1:3. Пацієнти з астмою або загостреннями ХОЗЛ для обмеження ступеня авто-PEEP повинні мати співвідношення 1:4 або навіть більше.

Швидкість потоку вдиху можна регулювати в деяких режимах вентиляції (тобто або швидкість потоку, або співвідношення I:E можна регулювати, а не обидва). Потік вдиху зазвичай повинен бути встановлений приблизно на 60 л/хвилину, але може бути збільшений до 120 л/хвилину для пацієнтів з обмеженням потоку повітря, щоб полегшити більше часу при видиханні, тим самим обмежуючи авто-PEEP.

FIO2 (фракція кисню, що вдихається) спочатку встановлюється на рівні 1,0 (100 % кисню) і згодом знижується до найнижчого рівня, необхідного для підтримки належної оксигенації.

PEEP можна застосовувати в будь-якому режимі апарата ШВЛ. PEEP збільшує об’єм легені, термін придатності якої закінчився, та зменшує закритість повітряного простору наприкінці терміну придатності. Більшість пацієнтів, які перебувають на штучній вентиляції легень, можуть отримати користь від застосування PEEP при 5 см H2O для обмеження ателектазу, який часто супроводжує ендотрахеальну інтубацію, седацію, використання міорелаксантів та/або перебування у положенні лежачи на спині. У пацієнтів з обструкцією PEEP, який підтримується апаратом ШВЛ, може зменшити роботу дихання, пов'язану з авто-PEEP. Вищі рівні PEEP покращують оксигенацію при таких розладах, як кардіогенний набряк легенів і ГРДС. PEEP дозволяє використовувати нижчі рівні FIO2, зберігаючи при цьому належну артеріальну оксигенацію. Цей ефект може бути важливим для обмеження ураження легень, яке може виникати внаслідок тривалого впливу високого FIO2 (≥ 0,6). Однак PEEP підвищує внутрішньогрудний тиск і, якщо він занадто високий, він може перешкоджати венозному поверненню, спричинюючи гіпотензію у пацієнта з гіповолемією, може знижувати післянавантаження лівого шлуночка і може перерозтягувати відділи легень, тим самим викликаючи вентилятор-асоційоване пошкодження легень (VALI). Навпаки, якщо PEEP занадто низький, це може призвести до циклічного відкриття та закриття повітряного простору, що, у свою чергу, також може викликати VALI внаслідок повторюваних зусиль зсуву. Оскільки крива тиску й об'єму в різних ділянках легень відрізняється, для даного PEEP збільшення об'єму буде меншим для підлеглих ділянок порівняно з непідлеглими ділянками легені.

Клінічний калькулятор

Ideal Body Weight

Штучну вентиляцію легень зазвичай проводять у напівсидячому положенні пацієнта. Однак у пацієнтів із ГРДС лежаче позиціонування може призвести до кращої оксигенації, насамперед шляхом створення більш однорідної вентиляції. Рівномірна вентиляція зменшує об'єм легень, які не мають вентиляції (тобто величину шунта), який, як правило, найбільший в дорсальній і каудальній ділянках легень, при цьому мінімально впливаючи на розподіл перфузії (10).

Незважаючи на те, що багато дослідників виступають за випробовування у пацієнтів із ГРДС, які потребують високих рівнів PEEP (наприклад, > 12 см H2O) та FIO2 (наприклад, > 0,6), положення лежачи на животі, початкові дослідження не показали зниження смертності при застосуванні цієї стратегії (проте ці випробування не мали достатньої статистичної потужності та мали інші проблеми з дизайном дослідження). У наступному великому, багатоцентровому, проспективному дослідженні (11) оцінювалися пацієнти із ГРДС середнього ступеня тяжкості (PaO2:FIO2 < 150 мм рт. ст. при FIO2 ≥ 0,6, PEEP > 5 см H2O), які отримували дихальний об'єм приблизно 6 мл/кг. Ці пацієнти були рандомізовані до перебування ≥ 16 годин у позиції лежачи на животі або до продовження перебування в положенні лежачи на спині під час ШВЛ. Дослідження, яке включало загалом 466 пацієнтів, виявило нижчу 28- та 90-денну смертність у пацієнтів у групі положення лежачи на животі без значної частоти супутніх ускладнень. Вважають, що удосконалення протоколів відбору та ведення пацієнтів пояснює кращі результати порівняно з попередніми дослідженнями (12).

Надання притомним, самостійно дихаючим, гіпоксемічним пацієнтам із COVID-19, які отримували кисень через високопоточну носову канюлю, положення лежачи на животі зменшувало гіпоксемію, а в одному великому клінічному дослідженні знижувало ризик неефективності лікування, визначений як необхідність інтубації або смерть протягом 28 днів (13).

Положення лежачих пацієнтів із нестабільністю хребта або підвищеним внутрішньочерепним тиском протипоказане. Це положення також вимагає ретельної уваги персоналу відділення інтенсивної терапії, щоб уникнути ускладнень, таких як зміщення ендотрахеальної трубки або внутрішньосудинних катетерів.

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

Наявність ендотрахеальної трубки наражає пацієнта на ризик синуситу (що рідко має клінічне значення), вентилятор-асоційованої пневмонії, стенозу трахеї, пошкодження голосових зв'язок та, дуже рідко, трахео-стравохідної або трахео-судинної нориці.

Аспірація гнійних виділень із трахеї у пацієнта з гарячкою та підвищеною кількістю лейкоцитів через > 48 годин після початку вентиляції легень свідчить про вентилятор-асоційовану пневмонію.

Ускладнення самої триваючої штучної вентиляції легень

• Пневмоторакс або пневматоцеле

• Гіпотензія

• Киснева інтоксикація

• Вентилятор-асоційоване пошкодження легень

Існує ризик розвитку пневмотораксу, включаючи напружений пневмоторакс, та пневматоцеле, особливо при вентиляції з високим тиском. Якщо у пацієнта, що знаходиться на штучній вентиляції, розвивається гостра гіпотензія, особливо коли вона супроводжується тахікардією та/або раптовим збільшенням пікового тиску вдиху, завжди слід думати за напружений пневмоторакс. Пацієнтам з такими змінами слід негайно провести обстеження грудної клітки та рентгенологічне дослідження органів грудної клітки (або негайне лікування, якщо результати обстеження підтверджують підозру).

Однак більш часто гіпотензія є результатом симпатичного лізису, спричиненого заспокійливими або опіоїдними препаратами, що використовуються для полегшення інтубації та вентиляції. Гіпотензія також може бути спричинена зменшенням венозного повернення через високий внутрішньогрудний тиск у пацієнтів, які отримують високі рівні PEEP, або у пацієнтів із високим рівнем внутрішнього PEEP через астму або ХОЗЛ. За відсутності фізикальних змін, які б свідчили про напружений пневмоторакс, і якщо пов'язані з вентиляцією причини гіпотензії є можливими, в очікуванні рентгенологічного обстеження органів грудної клітки мобільним апаратом пацієнта можна від'єднати від апарата ШВЛ і обережно проводити штучне дихання мішком Амбу зі швидкістю 2–3 вдихи/хвилину зі 100 % вмістом кисню з одночасною інфузією рідин (наприклад, від 500 до 1000 мл 0,9 % фізіологічного розчину у дорослих, 20 мл/кг у дітей). Негайне покращення вказує на вентилятор-асоційовану причину, при цьому налаштування апарата ШВЛ слід відповідним чином відрегулювати.

Під кисневою токсичністю розуміють запальні зміни, альвеолярну інфільтрацію та, зрештою, легеневий фіброз, який може розвинутися після тривалого використання високої FIO2 (наприклад, > 0,6). Токсичність залежить як від концентрації, так і від часу. Слід уникати FIO2 > 0,6, якщо це не є життєво-необхідним. FIO2 < 0,6 добре переноситься протягом тривалого часу.

Ураження легень, пов'язане зі штучною вентиляцією легень (VALI), яке іноді називають пошкодженням легень, викликаним штучною вентиляцією легень, є альвеолярним та/або малим ушкодженням дихальних шляхів, пов'язаним із штучною вентиляцією. Можливі механізми включають перерозтягнення альвеол (тобто, травму об'ємом) та зсувні сили, що утворюються в результаті повторюваного відкриття та колапсу альвеол (тобто травму від ателектазу), що призводить до вивільнення медіаторів запалення із підвищенням альвеолярної проникності, накопиченням рідини та втратою сурфактанту. Ці медіатори запалення можуть призвести до більшого пошкодження легень і інших органів (біотравма).

Відносна нерухомість збільшує ризик венозної тромбоемболії (наприклад, тромбозу глибоких вен, тромбоемболії легеневої артерії), ураження шкіри та ателектазу. Крім того, нерухомість може сприяти тривалій втраті працездатності після штучної вентиляції.

Більшість лікарень мають стандартизовані протоколи для зменшення ускладнень. Підняття узголів'я ліжка до > 30° знижує ризик виникнення вентилятор-асоційованої пневмонії, а регулярне перевертання пацієнта кожні 2 години знижує ризик ураження шкіри (див. Профілактика пролежнів).

Усі пацієнти, які знаходяться на штучній вентиляції, повинні отримувати профілактику тромбозу глибоких вен — гепарин 5000 одиниць підшкірно 2–3 рази на добу або низькомолекулярний гепарин, або, якщо гепарин протипоказаний, пристрої послідовного стискання або фондапаринукс.

Щоб запобігти шлунково-кишковій кровотечі, пацієнти повинні отримувати блокатор гістаміну-2 (наприклад, фамотидин 20 мг ентерально або в/в двічі на добу) або сукральфат (1 г ентерально 4 рази на добу). Інгібітори протонної помпи слід резервувати пацієнтам із вже наявними показами або активною кровотечею.

Обов'язковими є регулярні оцінки харчування, при цьому, якщо передбачається постійна штучна вентиляція легень, слід розпочати годування через шлунковий зонд.

Найбільш ефективним способом зменшення ускладнень при механічній вентиляції є обмеження його тривалості. Щоденні «відпустки з седацією» та спонтанні випробування дихання допомагають визначити самий ранній момент, коли пацієнт може бути звільнений від механічної підтримки.