переключения тесно связан с важным потребительским свойством аппарата

— управляемостью (этим термином условимся называть степень удобства настройки аппарата на требуемый режим ИВЛ).

Если выбранная для осуществления переключения на выдох характеристика изменится из-за уменьшения проходимости дыхательных путей, изменения растяжимости легких или степени герметичности дыхательного контура, то режим вентиляции отклонится от первоначально установленного, вследствие чего метод переключения будет влиять и на другое важное качество аппарата — стабильность сохранения заданного режима работы при изменениях характеристик системы аппарат — пациент.

Переключение со вдоха на выдох

Рассмотрим перечисленные в главе4 методы переключения аппарата ИВЛ со вдоха на выдох более подробно.

Переключение по давлению происходит вследствие того, что давление газа в определенной точке аппарата достигает заданного значения. Давление переключения, которое в этом случае независимо можно регулировать по шкале или показаниям манометра, с основными параметрами режима ИВЛ связано слабо. Даже опытному врачу, установившему на основании антропометрических данных пациента, его состояния и с помощью специальных номограмм требуемый режим ИВЛ, трудно оценить давление конца вдоха, на которое надо настроить переключающий механизм для подачи требуемого дыхательного объема. При неизменной настройке аппарат с переключением по давлению будет стремиться сохранить постоянным давление переключения, и так как между ним и основными параметрами ИВЛ нет однозначной связи, то дыхательный объем, частота дыхания и минутная вентиляция будут заметно изменяться в тех случаях, когда растяжимость, сопротивление и степень герметичности системы аппарат— пациент будут отклоняться от начальных значений.

Большая зависимость режима работы аппарата с переключением по давлению от характеристик системы аппарат— пациент может иметь и определенный положительный эффект. Хорошо различимое на слух изменение частоты дыхания позволяет обратить внимание на нарушение проходимости дыхательных путей, нарушение герметичности присоединения пациента, восстановление его самостоятельного дыхания. Более весомы преимущества переключения со вдоха на выдох подавлению вовремя проведения вспомогательной вентиляции, поскольку тогда пациент в известной степени может сам определить величину дыхательного объема. Для переключения по давлению до недавнего времени обычно использовался простой рычажный механизм с настройкой на заданную величину давления путем изменения натяжения пружины или положения постоянного магнита. В новых аппаратах ИВЛ с электронным управлением для контроля давления дыхательного цикла вырабатывается электрический сигнал, пропорциональный текущему значению давления. Если предусмотреть возможность коммутации потоков газа, когда

электрическое отображение давления станет равным заданной величине, то будет обеспечено ограничение максимального давления вдоха, что эквивалентно действию предохранительного клапана, и переключение со вдоха на выдох по давлению.

Сопоставление преимуществ и недостатков переключения со вдоха на выдох по давлению хорошо обосновывает тот факт, что в настоящее время такой способ используется редко, главным образом для осуществления вспомогательной вентиляции (РД-1, «Практивент-320», ряд моделей аппарата «Бирд», «Ингалог» и «Ассистор» фирмы «Дрегер» и др.), как дополнительный метод переключения в аппаратах с электрическим управлением«Спи- рон-101», «Спирон-201», «Спирон-401» (СССР), «Сервовентилятор-900», «Универсальный вентилятор UV-1» и др. и в некоторых простейших и малогабаритных моделях (ДП-9, «Минивент», «Циклатор»).

Переключение по объему происходит вследствие подачи аппаратом заданного дыхательного объема; необходимую величину этого параметра ИВЛ обычно можно независимо от установки других параметров установить по шкале. Типичным примером задания дыхательного объема является управление амплитудой движения крышки меха. Этот способ применяется в отечественных аппаратах РО-2, РО-5, РО-6, РД-4; в зарубежных — РПР, «Унивент100», «Беннет» и др.

Для создания управляющего воздействия на распределительное -уст ройство применяют рычажные механизмы; пневматические реле, вырабатывающие сигналы по прохождении крышкой меха заданного хода; электроконтактные или бесконтактные концевые выключатели и т.п. Аппараты с переключением по объему более легко управляются по сравнению с аппаратами с переключением по давлению. Однако по ряду причин, главной из которых является негерметичность присоединения пациента, выходящий из аппарата объем газа отличается от действительного. Попытки реализовать переключение по объему, вентилирующему легкие пациента, пока не реализованы.

Аппарат «Пневмотрон-80» [Сох L., Chapman E.А., 1974] рекламируется как модель с принципиально новым способом переключения по объему. В нем дыхательный объем измеряется в линии вдоха и в линии выдоха, но для переключения на выдох используется информация с линии вдоха, т.е. переключение по действительному объему не осуществлено.

Переключение по времени в настоящее время применяется наиболее часто, поскольку современными средствами пневмоавтоматики и особенно электроники сравнительно просто решается проблема задания требуемых интервалов времени. При этом установленная длительность определенной части дыхательного цикла или цикла в целом определяется только самим механизмом, и никакие изменения характеристик системы пациент — аппарат повлиять на него не могут. То же устройство переключения можно использовать для управления длительностью задержки на вдохе, длительностью ожидания попытки пациента во время вспомогательной вентиляции и т.п.

Сравнительно легко организовать более сложное, комбинированное управление временными характеристиками; например, обеспечить регулировку не длительностей вдоха и выдоха, а частоты дыхания, регулировать отношение продолжительностей вдоха и выдоха или длительность задержки на вдохе без влияния на установленную частоту дыхания.

Аппаратами с переключением со вдоха на выдох являются отечественные модели «Спирон», «Фаза», «Лада», «Пневмат-1» и зарубежные «Спиро- мат-650», «Универсальный вентилятор UV-1», «Сервовентилятор-900», «Энг- стрсм-2000», «Энгстрем-Эрика» и др. К аппаратам с переключением по времени следует отнести и те, в которых используется генератор вдоха переменного потока, поскольку переключение на выдох и здесь осуществляется строго по истечении времени, отведенного механическим приводом на сжатие меха, перемещение поршня или мембраны.

Подобной схемой обладают отечественные аппараты ДП-8 и АНД-2, зарубежные аппараты «Энгстрем-150, -200, -300» и др.

Переключение по потоку основано на том, что перевод распределительного устройства из состояния вдоха в состояние выдоха происходит тогда, когда скорость вдувания достигает заданного значения. Метод осуществляется очень редко. Настройка заданной скорости вдувания связана с основными параметрами ИВЛ весьма неявно, а на скорость вдувания оказывают влияние все характеристики системы аппарат— пациент, и, следовательно, высокой стабильности работы такого аппарата ожидать нельзя.

Переключение со вдоха на выдох вручную осуществляется, естественно, во всех моделях с ручным приводом. В аппаратах «Спнрон-501», «Огайо» ввиду кратковременности применения и желания предельно упростить устройство переключение вручную сочетается с пневматическим приводом. В других аппаратах типа«Спирон» переключение вручную используется как вспомогательный метод управления.

20. Аппарат со смешанным переключением (схема):

1 — электродвигатель; 2 — редуктор с регулятором частоты вращения; 3 — кулачок; 4 — рычаг; 5 — подвижная точка опоры рычага; 6 — регулятор дыхательного объема; 7 — мембрана; 8 — клапан ндоха; 0 — впускной клапан.

Смешанное переключение — так принято называть переключение, происходящее вследствие достижения пороговых, заданных значений двумя параметрами дыхательного цикла одновременно. На рис. 20 приведена типичная схема, используемая в выпускаемой в нашей стране модели аппарата «Вита-1», зарубежных аппаратах «Кейп-вентилятор», «Беинет БА-4» и др.

Такая схема обеспечивает простое управление, поскольку здесь непосредственно и независимо друг от друга устанавливается частота дыхания(с помощью редуктора 2) и ход мембраны 7, т.е. дыхательный объем, путем перемещения точки опоры5 рычага 4. Стабильность работы аппаратов с данным способом управления сохраняет достоинства переключения по объему и переключения по времени. Относительно малое распространение смешанного переключения объясняется сложностью производства механических узлов, которые одновременно препятствуют реализации гибкого управления временными характеристиками дыхательного цикла, включая вспомогательную вентиляцию, периодическую принудительную вентиляцию и т.п.

Комбинированное переключение основано на том, что в аппаратах ИВЛ может быть предусмотрено несколько самостоятельно действующих механизмов; при этом в каждом конкретном дыхательном цикле переключение на выдох вызывает один какой-либо механизм по выбору оператора. Такой способ переключения применен в аппарате«Хилмэн-Рисерч», который можно настроить на переключение по времени, по объему или по давлению. Управляемость и стабильность аппаратов с подобным управлением определяется тем видом переключения, который установлен в нем в данный -мо мент.

Количественное сравнение стабильности различных способов переключения со вдоха на выдох.

Различные модели аппаратов ИВЛ можно и нужно сопоставлять и рассматривать с различных точек зрения, применяя качественные методы оценки. Количественное сравнение ввиду разнообразия конструкций аппаратов более затруднительно, хотя может дать более объективную информацию.

Нами разработан аналитический метод количественной оценки различных методов переключения со вдоха на выдох(по давлению, объему и времени) [Гальперин Ю.С., 1971]. Он основан на следующих предпосылках:

— характеристики системы отклоняются от начальных четырьмя различными способами (табл. 5).

Таблица 5 Характеристики системы аппарат — пациент, принятые для количественной

оценки способов переключения со вдоха на выдох

Номер	Растяжимость легких, С,	Сопротивлениe ды-	Сопротивление не-
режима	л/кПа	хательных путей и	герметичности, Rу,
		присоединительныx	кПа*с/л
		элемептов, Rп,
		кПа*с/л
1	0.8	0,45	30
2	0.8	1,1	30
3	0,4	0,45	30

4	0,4	1,1	30
5	0,8	0,45	7,5

Примечание. Сопротивление псгерметичности системы, равное 30 кПа*с/л эквивалентно утечке6 л/мнн при давлении 3 кПа (30 см вод.ст.), а значени 7,5 кПа*с/л получено добавлением утечки 18 л/мин при том же давлении.

—характеристики генераторов вдоха всех аппаратов приняты одинаковыми: максимальное давление 10 кПа (100 см вод.ст.), внутреннее сопротивление 10 кПа*с/л;

—в начальных условиях (см. режим 1 в табл. 5) аппараты настроены

на осуществление вентиляции с параметрами: дыхательный объем Vт=0,67 л, частота дыхания f=l6,7 мин-1, отношение ТI/ТE=1 : 2;

—для каждого принципа переключения вдох происходит до тех пор, пока параметр, определяющий переключение, не достигает заданного значения, рассчитанного на основе математического описания системы с указанными выше характеристиками.

Режим 1 — начальный. Режимы 2 и 3 характеризуются соответственно повышением сопротивления и снижением растяжимости. В режиме 4 действуют оба этих фактора. Режим 5 отличается от начального резким увеличением негерметичности.

Для каждого из способов переключения и для каждого режима рассчитывались действительные значения дыхательного объемаVT, минутной вентиляции Vмин и частоты дыханияf. В качестве меры оценки способа переключения принималась сумма абсолютных процентных отклонений действительных величин от их начальных значений.

Приведенные в табл. 6 результаты математического моделирования «поведения» системы показывают, что в случае объемного способа переключения изменения С и R не влияют на дыхательный объем, а при переключе-

нии по времени — на частоту дыхания. Естественно, что появление утечки, не воздействуя на частоту, снижает дыхательный объем ,иследовательно, минутную вентиляцию в обоих способах переключения. Из-за увеличения нагрузки на генератор вдоха по сравнению с начальной в режимах2, 3 и 4 уменьшается скорость вдувания, что для объемного способа ведет к некоторому снижению частоты и поэтому минутной вентиляции, а для переключения по времени — к снижению дыхательного объема и к уменьшению минутной вентиляции. Возникновение утечки в общем снижает нагрузку на генератор вдоха, однако при принятых в расчете характеристиках генератора на режиме вентиляции это практически не сказывается.

В случае переключения по давлению при изменении характеристик системы сохраняется только давление на выходе аппарата. При возрастании нагрузки это давление достигает установленного значения переключения при меньшем дыхательном объеме быстрее, что эквивалентно увеличению частоты. Взаимная компенсация этих изменений все же недостаточна для того,