ФИЗИОЛОГИЯ ЧЕЛОВЕКА, 2011, том 37, № 6, с. 125-129
УДК 612.014.464
ВЛИЯНИЕ РЕСПИРАТОРНОЙ ПОДДЕРЖКИ НА ПАРАМЕТРЫ ДЫХАНИЯ
© 2011 г. М. А. Погодин1, А. И. Димитриенко2, И. А. Князева2
1 Институт физиологии им. И.П. Павлова РАН, Санкт-Петербург, 2 СПбГМУим. акад. И.П. Павлова, Санкт-Петербург Поступила в редакцию 11.01.2011 г.
Исследовано влияние трех видов респираторной поддержки на показатели дыхания у бодрствующих здоровых людей. Для каждого вида респираторной поддержки установлены специфичные изменения паттерна объемных и временных показателей. Одним ответом на все типы респираторной поддержки явилась гипервентиляция, хотя разной степени, и, как следствие, гипокапния. Эти изменения не связаны с метаболическими потребностями и, вероятно, являются результатом взаимодействия механизмов автоматической и произвольной регуляции дыхательных движений.
Ключевые слова: респираторная поддержка, регуляция дыхания, произвольное управление дыханием.
Система регуляции дыхательных движений бодрствующего человека обеспечивает вентиляцию легких, адекватную потребностям метаболизма, даже в условиях умеренного сопротивления дыханию [1, 2]. Среди механизмов, компенсирующих нарушение дыхания, вызванное резистивным сопротивлением, определенную роль играет произвольное управление дыхательными движениями [3, 4]. Следует полагать, что произвольная регуляция дыхательных движений приобретает особое значение в условиях респираторной поддержки, направленной на разгрузку дыхательных мышц бодрствующего человека [5—7].
Целью настоящей работы было исследование влияния респираторной поддержки на параметры дыхания здорового человека. Особое внимание обращено на те изменения, которые не направлены на обеспечение метаболических потребностей и, вероятно, отражают произвольное управление дыхательными движениями.
Из использованных трех видов респираторной поддержки отличием двух является то, что подачей воздуха из аппаратов искусственной вентиляции произвольно управляли сами испытатели.
МЕТОДИКА
В исследовании участвовали здоровые добровольцы (4 мужчин и 6 женщин) в возрасте 20— 46 лет.
Исследование каждого испытателя начинали с регистрации естественного дыхания. Затем последовательно регистрировали параметры дыхания в условиях респираторной поддержки при помощи трех аппаратов. Аппараты подавали комнатный
воздух в инспираторный контур через клапанную коробку принудительного вдоха. Использовали загубник и зажим для носа.
Спонтанное дыхание с постоянным положительным давлением (Continuous Positive airway pressure — CPAP) создавали аппаратом BiPAP* S фирмы Respironics INC*.
Особенностью двух других видов респираторной поддержки является то, что в обоих случаях испытателей обучали начинать и прекращать подачу воздуха из аппарата (и тем задавать длительность принудительного вдоха и пассивного выдоха). Одновременно их просили воздерживаться от естественных дыхательных движений для того, чтобы предоставить отдых своим дыхательным мышцам.
В одном случае (при использовании второго аппарата из трех) подачу и прекращение постоянного потока воздуха испытатель выполнял при посредстве кнопки экстренной подачи воздуха из отечественного аппарата искусственной вентиляции легких "Фаза 5-ПН". Выдох производился пассивно.
Третий аппарат, изготовленный в нашей лаборатории, позволяет испытателю, кроме управления длительностью принудительного вдоха, еще регулировать и скорость подаваемого воздуха. Управляющим элементом электронно-пневматической схемы управления подачей потока воздуха из аппарата служит электрический потенциометр (переменное сопротивление), на оси и корпусе которого закреплены два металлических прутка. На свободных концах прутков сделаны колечки, как у ножниц. Испытатель, вставляя в колечки первый и второй пальцы (обычно правой руки), может раз-
126
ПОГОДИН и др.
Параметры дыхания в условиях естественного дыхания (1), спонтанного дыхания при постоянном положительном давлении (2), произвольного управления принудительной вентиляцией легких при постоянном потоке воздуха (3), произвольного управления принудительной вентиляцией легких при управляемом потоке воздуха (4)
Условия дыхания Ti Te Tt f Vt Vi PETCO2
1 1.15 ± 0.09 1.64 ± 0.15 2.80 ± 0.23 23.29 ± 1.86 0.59 ± 0.04 13.16 ± 1.08 38.7 ± 1.2
2 1.02 ± 0.11 1.58 ± 0.23 2.61 ± 0.33 26.54 ± 3.25 0.88 ± 0.07* 22.65 ± 2.73* 27.9 ± 1.5*
3 0.64 ± 0.05* 2.54 ± 0.50 3.17 ± 0.51 23.26 ± 3.43 0.89 ± 0.11* 19.22 ± 3.04 28.8 ± 2.0*
4 1.66 ± 0.20* 1.49 ± 0.15 3.15 ± 0.34 21.88 ± 2.67 1.29 ± 0.15* 23.71 ± 0.15* 33.3 ± 2.5
Примечание: Т — длительность вдоха, Te — длительность выдоха, Т — длительность дыхательного цикла, f — частота дыхания, Vt — дыхательный объем, Vi — минутная вентиляция (инспираторная), РЕтС02 — парциальное давление двуокиси углерода в конечной порции выдыхаемого воздуха.
* Величины, значимо отличающиеся от условий естественного дыхания, при Р < 0.05.
двигать и сдвигать прутки, и тем самым, поворачивая потенциометр, регулировать скорость подаваемого воздуха. При максимальном разведении прутков на 60 градусов воздушная помпа аппарата подает воздух со скоростью около трех литров в секунду. Аппарат создает максимальное давление не более 19 см вод. ст., что является гарантией предупреждения баротравмы легких. Полное сдвигание прутков уменьшает поток воздуха из аппарата менее 0.1 литра в секунду, что создает, за счет сопротивления открытия клапана выдоха, давление в полости рта порядка 2 см вод. ст., которое не препятствует пассивному выдоху.
Испытатели легко осваивали произвольное управление принудительной вентиляцией своих легких. Однако испытателям не удавалось, за редким исключением, полностью воздерживаться от естественных дыхательных движений во время произвольно управляемого принудительного вдоха.
Исследование с каждым видом респираторной поддержки обычно проводилось однократно и продолжалось, включая время на обучение управлению аппаратом, 5—7 минут. Во время исследования каждые 30 секунд испытателей просили оценить по трехбалльной шкале ощущение достаточности поступления воздуха: один балл — воздуха вполне достаточно, два балла — хотелось бы больше, три — не хватает воздуха, прощу прекратить исследование. Испытатели отвечали жестами. После каждого сеанса вентиляторной поддержки испытателей просили сообщить свои впечатления и замечания по данному способу вентиляторной поддержки.
На персональном компьютере регистрировали инспираторную пневмотахограмму (трубка СКТБ "Биофизприбор", преобразователь давления ПД-10 завода "Медтехника"), кривую ротового давления (преобразователь давления ПД-1000) и капно-грамму (капнограф МК 11 фирмы Godart).
Статистическую обработку результатов проводили с использованием t-теста Стюдента с посмо-щью программы Microsoft Excel. Различия признавали значимыми при P < 0.05.
РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ
В условиях естественного дыхания величины вентиляции легких за минуту (V), временных показателей, дыхательного объема и парциального давления двуокиси углерода в конечной порции выдыхаемого воздуха (PETCO2) были в пределах, нормальных для здорового человека (таблица).
Во время спонтанного дыхания с постоянным положительным давлением в 4 см вод. ст. вентиляция легких увеличивалась в 1.7 раза с одновременным увеличением дыхательного объема в 1.5 раза (таблица). Увеличение объема вдоха происходило за счет увеличения скорости вдоха, как это видно по форме инспираторной пневмотахограммы (рисунок). Ротовое давление превышало 4 см вод. ст. Развивалась гипокапния.
Во время дыхания с произвольным управлением постоянным потоком воздуха рисунок пневмотахо-граммы вдоха приобретал прямоугольную форму (рисунок), а скорость инспираторного потока воздуха увеличивалась относительно условий естественного дыхания почти в 3 раза. Ротовое давление во время вдоха превышало 4 см вод. ст., а во время пассивных выдохов постепенно возвращалось к нулевым значениям. Кривая внутригрудно-го давления искажалась бросками давления, вызванными попытками испытателя выполнять естественный вдох. Длительность вдоха уменьшалась относительно условий естественного дыхания почти в 2 раза (таблица). Дыхательный объем и минутная вентиляция увеличивались примерно в 1.5 раза. Гипокапния была примерно такой же, как и в условиях спонтанного дыхания при постоянном положительном давлении.
Во время произвольного управления скоростью подачи воздуха рисунок инспираторной пневмота-
ВЛИЯНИЕ РЕСПИРАТОРНОЙ ПОДДЕРЖКИ НА ПАРАМЕТРЫ ДЫХАНИЯ
127
А
Б 0
+ 4
6
В 3
0
Примеры кривых, зарегистрированных во время естественного дыхания (1), спонтанного дыхания при постоянном положительном давлении (2), произвольного управления принудительной вентиляцией легких при постоянном потоке воздуха (3), произвольного управления принудительной вентиляцией легких при управляемом потоке воздуха (4). А — инспираторная пневмотахограмма (шкала — л/с), Б — кривая ротового давления (см вод. ст.), В — капнограмма (%). На инспираторной пневмотахограмме отклонение вверх соответствует вдоху. На кривой ротового давления отклонение вверх отражает величину разряжения в ротовой полости во время вдоха.
хограммы отличался от рисунка во время естественного дыхания более крутыми начальными и конечными участками кривой, и, соответственно, пиковая скорость была примерно в 2 раза больше. Длительность вдоха увеличивалась почти в полтора раза при практически неизменной частоте дыхательных движений. Дыхательный объем увеличивался более чем в 2 раза при увеличении минутной вентиляции легких в 1.8 раза. Изменение объемно-временных показателей сопровождалось гипокапнией, меньшей, чем в условиях спонтанного дыхания при постоянном положительном давлении.
Во время опроса в ходе исследования и после него испытатели сообщали, что воздуха поступает вполне достаточно, и что неприятных ощущений, препятствующих продолжению исследования, они не испытывали. Большинство испытателей назвали более комфортным режим респираторной поддержки с постоянным положительным давлением. В этом случае дыхательные движения оставались естественными, и испытателям не приходил
Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.