Классификация в зависимости от конструкции контуров
При использовании реверсивной системы выдыхаемая газовая смесь частично или полностью возвращается в наркозный аппарат для повторного вдыхания. В нереверсивной системе выдыхаемая газовая смесь не возвращается для повторного вдыхания.
Реверсивные дыхательные контуры у детей
Особенность реверсивных дыхательных контуров состоит в том, что выдыхаемая газовая смесь, смешиваясь с поступающим в контур свежим газом, вновь попадает на линию вдоха во время следующего дыхательного цикла. В связи с этим такие системы в обязательном порядке комплектуются адсорберами для удаления углекислого газа из выдыхаемой смеси.
Преимущества реверсивной системы: улучшение микроклимата (температуры и влажности) в дыхательном контуре, уменьшение потерь тепла и влаги из дыхательных путей ребенка во время анестезии, экономия кислорода и средств ингаляционного наркоза, меньшее загрязнение операционной летучими анестетиками.
Недостатки реверсивной системы:
При отсутствии достаточного мониторинга контроль за вдыхаемой концентрацией кислорода и анестетиков затруднен;
Неисправность клапанов и/или истощение адсорбента может привести к недостаточной элиминации углекислого газа и, как следствие, к гиперкапнии и гиперкарбии.
К реверсивным дыхательным контурам относятся циркуляционный контур и маятниковый контур.
Циркуляционный контур - самый распространенный и практичный реверсивный дыхательный контур. Газовая смесь в циркуляционной системе совершает круговое движение на пути аппарат-больной-аппарат по шлангам вдоха и выдоха. Часть выдыхаемой газовой смеси может выбрасываться в атмосферу через предохранительный клапан или клапан выдоха. Степень сброса газовой смеси в атмосферу зависит в основном от притока в систему свежего газа: чем выше газоток в контуре, тем больше выброс газовой смеси через клапаны и тем совершеннее элиминация углекислого газа. Если все клапаны закрыты, то выдыхаемая смесь полностью возвращается в аппарат и не сбрасывается в атмосферу. В обоих случаях выдыхаемая смесь проходит через адсорбер, где очищается от углекислоты.
В маятниковом контуре вдыхаемая и выдыхаемая газовая смесь поочередно движется по одному шлангу от аппарата к пациенту и наоборот. При этом клапан выдоха также может быть закрыт или несколько приоткрыт. Маятниковый контур используется реже, в основном у детей младшего возраста. Процесс адсорбции углекислого газа в таких системах протекает менее эффективно и может сопровождаться определенными негативными явлениями (перегревание вдыхаемой газовой смеси, ожоги лица крупинками натронной извести и т. п.).
Как функционируют реверсивные контуры?
Реверсивные контуры могут функционировать как закрытые, полузакрытые и полуоткрытые.
Если поток свежего газа соответствует суммарной скорости поглощения компонентов газонаркотической смеси, то реверсивный контур функционирует как закрытый. После того, как выдыхаемая смесь проходит через адсорбер, вся она попадает на линию вдоха и вновь поступает к пациенту.
Реверсивные контуры могут функционировать как полузакрытые, если поток свежего газа превышает скорость утилизации газов организмом, но ниже минутной вентиляции легких. В этом случае имеет место частичная реверсия выдыхаемой газовой смеси, причем доля рециркулирующей смеси обратно пропорциональна потоку свежего газа.
Реверсивные контуры могут функционировать как полуоткрытые, если поток свежего газа равен или превышает минутную вентиляцию легких. В этом случае выдыхаемая газовая смесь полностью сбрасывается в атмосферу, а в фазу вдоха к пациенту поступает только свежий газ.
И, наконец, реверсивные контуры ни при каких условиях не могут функционировать как открытые, поскольку их конструкция исключает возможность неконтролируемого поступления атмосферного воздуха в систему.
Как функционируют нереверсивные контуры?
Бесклапанные нереверсивные контуры могут функционировать как полуоткрытые, а при определенных условиях - как открытые и полузакрытые контуры.
Если газоток в бесклапанном контуре равен или превышает минутную вентиляцию легких, то реверсия выдыхаемой газовой смеси становится невозможной и система функционирует как полуоткрытая.
Если газоток в бесклапанном контуре ниже минутной вентиляции легких (не соответствует оптимальным значениям), то имеет место частичная рециркуляция выдыхаемой газовой смеси. В этом случае бесклапанный контур перестает быть нереверсивным и начинает функционировать как полузакрытый. В бесклапанных системах адсорбер отсутствует, поэтому на практике это становится возможным лишь при условии тщательного мониторинга концентрации углекислого газа на вдохе.
Если газовый резервуар системы относительно невелик, а газоток слишком мал, то в бесклапанный контур в фазу вдоха начинает поступать атмосферный воздух, т. е. он начинает функционировать как открытый.
И, наконец, в силу особенностей конструкции бесклапанные контуры ни при каких условиях не могут функционировать как закрытые контуры.
Нереверсивные дыхательные контуры у детей
Особенность конструкции нереверсивных дыхательных контуров состоит в том, что вся выдыхаемая газовая смесь сбрасывается в атмосферу, полностью замещаясь поступающим в контур свежим газом. Полный сброс выдыхаемого газа делает ненужным использование адсорбера с поглотителем углекислого газа.
Преимущества нереверсивной системы: контроль за вдыхаемой концентрацией кислорода и анестетиков во вдыхаемой газовой смеси значительно упрощается.
Недостатки нереверсивной системы: поступление в дыхательные пути ребенка чрезмерно сухого и холодного газа, большой расход средств ингаляционного наркоза, загрязнение операционной летучими анестетиками.
В зависимости от реализованных технических решений нереверсивные дыхательные контуры могут быть клапанными или бесклапанными.
Клапанные нереверсивные контуры
Работа однонаправленного клапана полностью исключает реверсию выдыхаемого газа, в связи с чем клапанные нереверсивные системы не могут функционировать как закрытые или полузакрытые контуры (таблица).
В клапанных нереверсивных контурах во время вдоха к пациенту поступает только свежий газ, поэтому газоток должен быть равен или несколько превышать минутную вентиляцию легких. Таким образом, основное функциональное предназначение клапанных систем - работа по полуоткрытому контуру.
Тем не менее, клапанные нереверсивные контуры могут функционировать и как открытые контуры. Это становится возможным, если линия вдоха через какое-либо отверстие сообщается с атмосферой, а поток свежего газа слишком мал и/или газовый резервуар имеет небольшую емкость. В этом случае в клапанный нереверсивный контур в фазу вдоха начинает поступать атмосферный воздух, вследствие чего концентрация летучих анестетиков на вдохе перестает поддаваться точному расчету.
Циркуляция газовой смеси в клапанных нереверсивных дыхательных контурах регулируется однонаправленным клапаном (нереверсивный клапан), через который происходит полный сброс выдыхаемой газовой смеси в атмосферу. Однонаправленный клапан располагается рядом с лицевой маской или коннектором интубационной трубки. Таким образом, к пациенту по линии вдоха всегда поступает только свежая газовая смесь, а реверсия выдыхаемого газа (в том числе СО2) полностью исключается. Нереверсивные клапанные устройства имеют определенные недостатки (сопротивление дыханию и т. п.), в связи с чем у новорожденных и детей младшего возраста наиболее широкое распространение получили бесклапанные системы.
В бесклапанных нереверсивных контурах выдыхаемая газовая смесь вытесняется из дыхательной системы поступающим туда свежим газом. Это становится возможным, поскольку линия вдоха в бесклапанных контурах является одновременно и линией выдоха.
При использовании дыхательных систем Ayre, Mapleson D и Е, Kuhn, Jackson-Rees и Bain выдыхаемый газ вытесняется из контура в фазу выдоха сильным однонаправленным потоком свежего газа.
В дыхательных системах Mapleson A, B и С, Lack и Magill выдыхаемый газ вытесняется из контура сильным встречным потоком свежего газа. Во время выдоха давление в контуре резко возрастает, что приводит к открытию клапана выдоха, через который весь выдыхаемый газ сбрасывается в атмосферу.
Если поток свежего газа в бесклапанном нереверсивном контуре недостаточен, то часть выдыхаемой газовой смеси будет возвращаться к пациенту. В принципе, особенности конструкции всех бесклапанных нереверсивных контуров не исключают возможности реверсии выдыхаемого газа. В бесклапанных системах адсорбер отсутствует, поэтому увеличение доли рециркулирующей выдыхаемой газовой смеси может привести к росту концентрации углекислого газа на вдохе. В связи с этим для каждого из бесклапанных контуров определен оптимальный поток свежего газа, который позволяет предотвратить реверсию выдыхаемой газовой смеси (таблица). Величина газотока рассчитывается в зависимости от минутной вентиляции легких (МВЛ).
Таблица. Газоток, позволяющий исключить реверсию выдыхаемого газа в бесклапанном дыхательном контуре
| Название контура | Самостоятельное дыхание | ИВЛ |
| Mapleson A, Magill, Lack | 0.7-1 МВЛ* | 2-3 МВЛ |
| Mapleson В и С | 2 МВЛ | 2 МВЛ |
| Ayre, Mapleson E, Kuhn | 2 МВЛ | 2 -3 МВЛ |
| Jackson-Rees | 1.5 МВЛ | 1-2 МВЛ |
| Mapleson D | 1.5 МВЛ | 1 МВЛ |
| Bain | 200-300 мл/мин кг | 70 мл/мин кг |
| Humphrey-ADE | > 50 мл/мин кг | > 70 мл/мин кг |
* МВЛ - минутная вентиляция легких (л/мин)
Системы без газового резервуара
Основное предназначение таких систем - работа по открытому контуру (вдох и выдох осуществляются из атмосферы и в атмосферу).
Если газоток в контуре чересчур велик, а дыхательный объем слишком мал, то гортаноглотка, заполняясь свежей газовой смесью, принимает на себя функцию газового резервуара. В этом случае к пациенту во время вдоха поступает только свежий газ, а вся система начинает функционировать как полуоткрытая.
И, наконец, системы без газового резервуара в силу особенностей конструкции не могут функционировать как закрытые или полузакрытые контуры.
Отличительная особенность систем без газового резервуара - отсутствие дыхательного мешка (резервуара для газов) и испарителя. Примером контуров без газового резервуара могут служить маски Esmarch, Schimmelbusch и Boyle-Davis. Техника анестезии с использованием подобных систем состоит в следующем: на лицевую маску, покрытую несколькими слоями марли, капают легкоиспаряющийся анестетик из флакона (например, фторотан), а далее во время спонтанного вдоха пары анестетика в смеси с атмосферным воздухом поступают в дыхательные пути.
В настоящее время системы без газового резервуара в анестезиологии уже не используются из-за ряда принципиальных недостатков:
- неконтролируемое поступление атмосферного воздуха в контур затрудняет точное дозирование анестетика и контроль за глубиной анестезии;
- отсутствие дыхательного мешка делает невозможным проведение ИВЛ;
- атмосфера операционной загрязняется парами анестетиков в наибольшей степени.
Классификация дыхательных контуров в зависимости от их функциональных особенностей
В зависимости от функциональных особенностей дыхательные контуры могут быть разделены на закрытые, полузакрытые, полуоткрытые и открытые.
Закрытый дыхательный контур у детей
Закрытый дыхательный контур - система, в которой поток свежей газовой смеси равен суммарной скорости поглощения каждого из ее компонентов. При этом вся выдыхаемая газовая смесь возвращается в аппарат для повторного вдыхания (полная реверсия выдыхаемой смеси), поэтому основное условие для проведения анестезии по закрытому контуру - наличие поглотителя углекислого газа и абсолютная герметичность дыхательной системы.
Полузакрытый дыхательный контур у детей
Полузакрытый дыхательный контур - система, в которой поток свежей газовой смеси превышает скорость поглощения газов организмом, но ниже минутной вентиляции легких. В таких системах имеет место частичная реверсия выдыхаемой газовой смеси, причем доля рециркулирующей смеси тем больше, чем ниже поток свежего газа. Избыток газа стравливается в атмосферу через клапаны. Наличие поглотителя углекислого газа является обязательным.
Полуоткрытый дыхательный контур у детей
Полуоткрытый дыхательный контур - система, в которой поток свежего газа равен или превышает минутную вентиляцию легких. При этом выдыхаемая газовая смесь полностью сбрасывается в атмосферу, а в фазу вдоха к пациенту поступает только свежий газ. Отсутствие реверсии выдыхаемой газовой смеси делает ненужным использование адсорбера.
Открытый дыхательный контур у детей
В открытых дыхательных контурах вдох и выдох осуществляются из атмосферы и в атмосферу. Отсутствие газового резервуара в открытых системах приводит к неконтролируемому поступлению в контур атмосферного воздуха, в связи с чем концентрация летучих анестетиков на вдохе не поддается точному измерению. В настоящее время открытые контуры практически не применяются по соображениям безопасности пациента (см. также системы без газового резервуара).
Таким образом, дыхательные контуры выполняют не только пассивную газопроводящую функцию. Они участвуют в формировании состава вдыхаемой газонаркотической смеси, регулируя соотношение свежего газа, выдыхаемой газовой смеси и атмосферного воздуха в той или иной пропорции. Другими словами, особенности конструкции дыхательных контуров тесно связаны с их функциональными особенностями.
