Биомеханика и способы искусственной вентиляции легких

Перемещение воздуха между внешней средой и легкими, т. е. вентиляция легких, осуществляется благодаря разнице давлений во внешней среде и в альвеолах, при этом воздух всегда перемещается из области с более высоким в область с более низким давлением. При самостоятельном дыхании во время вдоха усилие дыхательных мышц, преодолевая эластическое сопротивление легких, увеличивает объем грудной клетки и создает необходимую разницу давлений между внешней средой и легкими. При ИВЛ перемещение, газовой смеси между внешней средой и легкими совершается под воздействием внешней силы, создающей необходимую разность давлений.

Биомеханика ИВЛ

Существует два основных способа ИВЛ: способ вдувания и наружный способ. При первом способе ИВЛ осуществляется путем подачи газовой смеси непосредственно в верхние дыхательные пути; при втором — в результате наружного воздействия на стенки грудной полости: грудную клетку или диафрагму.

ИВЛ наружным способом

При этом способе перемежающееся давление в грудной полости, легких, и связанное с этим перемещение газа между внешней средой и легкими происходит за счет наружного воздействия на грудную клетку или диафрагму.

Аппараты ИВЛ наружного действия работают на гравитационном или пневматическом принципе. К первым относится «качающаяся кровать», ко вторым — аппараты типа «железные легкие», аппараты с кирасой и аппараты с пневматическими нагрудными поясами.

При ИВЛ с помощью аппарата «качающаяся кровать» больного укладывают на спину на кровати, которая качается относительно своей поперечной горизонтальной оси. При опускании головного конца кровати содержимое брюшной полости своей массой давит на диафрагму, благодаря чему происходит активный выдох. При поднимании головного конца кровати диафрагма опускается, обеспечивая поступление воздуха в легкие. Аппараты снабжены регуляторами частоты качаний и угла наклона кровати, последним обеспечивается изменение глубины дыхания. Применение «качающихся кроватей» удобно из-за простоты и доступности обслуживания больных. Однако, используя данный метод, невозможно обеспечить вентиляционные потребности при полном параличе дыхания; кроме того, более или менее длительное качание вызывает весьма неприятные ощущения у больного. В свое время «качающиеся кровати» нашли применение в основном у детей младшего возраста с частичном параличом дыхания и в период реконвалесценции при полиомиелите.

Аппарат «железные легкие» обеспечивает проведение наружного способа ИВЛ путем создания циклических изменений давления воздуха вокруг всего тела больного, за исключением головы. Аппарат представляет собой герметичную камеру, соединенную с воздушным насосом. Работа насоса обеспечивает периодическое нагнетание или отсасывание воздуха из камеры. Давление в камере может меняться по одному из трех вариантов: активный вдох — пассивный выдох; активный выдох — пассивных вдох; активный вдох — активный выдох.

ИВЛ с помощью «железных легких» или кирас, проводимую с активным вдохом, можно было бы считать наиболее соответствующей по биомеханике спонтанному дыханию. Однако в отличие от него разрежение при вдохе оказывает действие на все тело или на значительную часть его, что снижает венозный приток к сердцу. Это является одним из важных недостатков метода. Другими недостатками являются трудности ухода за больными, невозможность применения аппаратов для ИВЛ во время хирургических операций, а также громоздкость и дороговизна «железных легких».

Аппараты с пневматическими наружными поясами осуществляют ИВЛ путем создания циклических изменений давления воздуха в поясе, накладываемом на грудную клетку или на верхнюю часть живота больного. Вентиляция осуществляется при активном выдохе (нагнетание воздуха в пояс) и пассивном вдохе (отсасывание воздуха из пояса).