Возникновение гипоксемии после окончания наркоза и при транспортировке пациента из операционной не является неожиданностью для анестезиологов. Эффективная мера, уменьшающая риск осложнений в ближайшем послеоперационном периоде,- ингаляция кислорода в концентрации 30-40 % у больных, принадлежащих к группе риска; а применение портативного пульсоксиметра во время транспортировки пациента вошло во многие стандарты безопасности.
В раннем послеоперационном периоде (= 6 ч) в ряде случаев сохраняется необходимость в оксигенотерапии через маску, носовые канюли или назофарингеальный катетер. Снижение сатурации на данном этапе чаще всего обусловлено неполным восстановлением дыхания после наркоза и болевым синдромом, из-за которого пациент вынужден дышать поверхностно и сдерживать кашель, препятствуя тем самым раскрытию микроателектазов. Депрессия дыхания может быть вызвана наркотическими анальгетиками, назначаемыми после операции. Эти проблемы решаются посредством грамотного использования оксигенотерапии и сеансов дыхания в режиме ПДКВ, правильного выбора метода послеоперационной анальгезии и ранней активизации больного.
В данной ситуации пульсоксиметрический скрининг позволяет выделить группы пациентов, которым действительно необходимы ингаляции кислорода, выявлять случаи внезапно развивающейся гипоксемии и в нужный момент прекращать ингаляцию кислорода.
Считается, что оксигенотерапия в раннем послеоперационном периоде не показана больным, у которых при дыхании атмосферным воздухом в течение 20 мин SpO; не опускается ниже 92 %.
Такой подход оправдан как для определения целесообразности оксигенотерапии, так и для решения вопроса об ее отмене. При наличии серьезной патологии органов дыхания и кровообращения прибегают к более жестким критериям. Доказано, что количество сэкономленного кислорода при таком подходе полностью окупает затраты, связанные с применением пульсоксиметров.
Пульсоксиметрия при эпидуральной и спинальной анестезии. Регионарная анестезия как самостоятельный метод обезболивания или как компонент комбинированной анестезии является, по-видимому, самым радикальным методом антиноцицептивной защиты. Вместе с тем эпидуральная и спинальная анестезия сопровождаются специфическими изменениями в системах кровообращения и дыхания, которые влияют на все параметры пульсоксиметрии, Поэтому умение интерпретировать данные пульсоксиметрии позволяет получать важную информацию о состоянии пациента и течении анестезии.
Рассмотрим, каким образом отражаются на дисплее пульсоксиметра типичные изменения кровообращения и дыхания, сопутствующие эпидуральной или спинальной анестезии.
Конкретные физиологические механизмы влияния спиналь-ных методов обезболивания на дыхание и кровообращение немногочисленны, но весьма весомы:
• частичная (регионарная) или полная блокада симпатической системы:
– артериолодилатация в зоне блокады;
– компенсаторное сужение артериол вне зоны блокады;
– венодилатация, приводящая к относительной гиповолемии;
– брадикардия, вызванная десимпатизацией сердца;
• релаксация дыхательной мускулатуры;
• угнетение дыхательного центра наркотическими анальгетиками, введенными субарахноидально;
• острая ишемия дыхательного центра при критической декомпенсации гемодинамики.
В каждом случае включение и степень проявления этих эффектов зависят от нескольких факторов, в частности от доз применяемых препаратов, уровня блокады, исходного состояния кровообращения, режима инфузионной терапии, положения пациента на операционном столе, сопутствующей патологии и пр.
Сужение артериол вне зоны симпатической блокады, направленное на поддержание общего периферического сопротивления, проявляется снижением амплитуды ФПГ.
Умеренная вазоконстрикция вне зоны блокады, приводящая к некоторому уменьшению амплитуды ФПГ,- нормальная компенсаторная реакция сердечно-сосудистой системы на внезапное увеличение просвета артериол в блокированных областях.
Резкое снижение амплитуды волн ФПГ при эпидуральной/ спинальной анестезии служит признаком гиповолемии, недостаточного обезболивания или эмоционального стресса.
Гипотония венозного русла, обусловленная его десимпатизаци-ей, приводит к развитию относительной гиповолемии, о которой свидетельствуют: (1) дыхательные волны на ФПГ и (2) дополнительное уменьшение амплитуды пульсаций. При невысоком уровне блока этим изменениям иногда сопутствует тахикардия, но при верхнегрудном блоке даже на фоне выраженной гиповолемии нередко наблюдается брадикардия. Серьезный аргумент в пользу наличия гиповолемии - снижение Sp02 при дыхании воздухом. Гипоксемия возникает из-за нарушения вентиляционно-перфузионных отношений в легких и исчезает на фоне ингаляции кислорода и/или активной инфузионной терапии и/или применения вазопрессоров. Пульсоксиметрические признаки гиповолемии становятся более выраженными при невосполненной кровопотере, гипогидратации, опускании ножного конца стола или кровати, искусственной вентиляции легких, а в акушерской практике - при компрессии нижней полой вены беременной маткой.
Увеличение амплитуды ФПГ обычно бывает связано с артериолодилатацией, обусловленной симпатической блокадой. Данный симптом обнаруживается лишь в тех случаях, когда датчик пульсоксиметра установлен в зоне блокады'.
Увеличение амплитуды ФПГ можно увидеть на дисплеях лишь тех пульсоксиметров, которые не производят автоматическое масштабирование сигнала или имеют специальный индикатор реальной амплитуды волн.
При верхнем грудном блоке амплитуда ФПГ может оставаться нормальной даже при выраженной гиповолемии.
Симпатическая иннервация сосудов верхних конечностей и кожного покрова головы исходит из сегментов Thi-s и не соответствует иннервации дерматомов. Это следует иметь в виду, если датчик пульсоксиметра расположен на пальце кисти (сенсорная иннервация C6-8) или на ухе (С2).
При верхнем грудном блоке не исключено повышение волн ФПГ, несмотря на то что чувствительность и движения в руке, на которой зафиксирован датчик, сохранены.
Блокада тонких немиелинизированных волокон симпатической системы наступает раньше и длится значительно дольше моторного и соматического сенсорного блока и может быть вызвана даже слабоконцентрированным раствором местного анестетика. Также полезно помнить, что граница зоны симпатической блокады в среднем на 2 сегмента выше границы сенсорного блока и на 4 сегмента выше границы моторного блока (одно из проявлений так называемого дифференциального блока).
Брадикардия, обусловленная дисбалансом между отделами вегетативной системы - нарушением симпатической иннервации сердца (Th1-5) с преобладанием вагусного влияния,- относится к типичным проявлениям высокого грудного блока и эффективно купируется атропином или эфедрином. При спинальной анестезии пульсоксиметр позволяет своевременно обнаруживать быстро прогрессирующую брадикардию, которая является самым ранним предвестником опаснейшего осложнения метода - вазо-вагальной синкопы. Глубокой брадикардии и артериальной гипотонии при спинальных методах обезболивания регулярно сопутствует и заметное уменьшение SpO2, если больной дышит атмосферным воздухом. В этих случаях следует иметь в виду, что высокая периферическая вазоплегия (датчик попадает в зону симпатической блокады) в некоторых случаях обеспечивает нормальную амплитуду ФПГ даже при катастрофическом падении артериального давления.
Существует несколько причин снижения SpO2 при эпидуральной или спинальной анестезии. Первая (и наиболее частая) - гиповолемия (см. выше). Другая возможная причина артериальной гипоксемии - гиповентиляция, которая иногда наблюдается при использовании седативных препаратов во время спинальной анестезии.
Убедиться в том, что гипоксемия обусловлена исключительно гиповентиляцией, можно, попросив пациента, дышащего воздухом, сделать несколько энергичных вдохов. Через несколько секунд уровень SpO2 на некоторое время нормализуется. При гипоксемии, связанной с гиповолеми-ей, эффективность этого приема не столь высока.
Введение в эпидуральное пространство или спинномозговой канал наркотических анальгетиков (морфина, фентанила и других агонистов) в отдельных случаях сопровождается угнетением дыхательного центра, которое может развиться как вскоре после инъекции, так и много часов спустя. В этих случаях пациенты даже при выраженной гиповентиляции чувствуют себя комфортно и не предъявляют жалоб на нехватку воздуха, но по явному снижению сатурации, а также появлению гиперемии кожных покровов (признак гиперкапнии) и брадипноэ можно догадаться о серьезных проблемах с дыханием. Первый из перечисленных признаков обычно оказывается самым ранним. Это не всегда предсказуемое, но потенциально опасное осложнение чаще отмечается при назначении повышенных доз наркотического анальгетика и купируется инфузией раствора налоксона. Длительный пульсоксиметрический мониторинг с правильно настроенной аларм-системой помогает своевременно обнаружить данное осложнение. Умеренная гипоксемия, вызванная неглубокой гиповентиляцией, легко уступает ингаляции кислорода через лицевую маску или носовые канюли. При выраженной гиповентиляции в операционной требуется вспомогательная вентиляция легких через маску, а в послеоперационном периоде - продолжительная инфузия раствора налоксона.
Если в операционной у больного возникает центральная гиповентиляция, пульсоксиметрический мониторинг должен быть продолжен и в послеоперационном периоде.
Гиповентиляция порой возникает также вследствие релаксации межреберных мышц и диафрагмы. Такая картина наблюдается при блокаде грудных и шейных сегментов концентрированными растворами местных анестетиков и часто сочетается с серьезными расстройствами кровообращения. Больные при этом проявляют беспокойство, а нередко и явный страх и активно жалуются на нехватку воздуха. В некоторых случаях для нормализации SpО2 бывает достаточно ограничиться ингаляцией кислорода через лицевую маску и устранением препятствий для экскурсий диафрагмы*. При неэффективности этих мер требуется аккуратная вспомогательная вентиляция через маску мешком наркозного аппарата.
Глубокая гиповентиляция или апноэ, вызванные нарушением иннервации дыхательной мускулатуры, включая диафрагму (С3-5), и острой ишемией дыхательного центра, развиваются при одном из опаснейших и, к счастью, редких осложнений анестезии - тотальном спинальном блоке. Его клиническая картина так выразительна, что роль пульсоксиметрии сводится не столько к диагностике самого осложнения, сколько к контролю эффективности интенсивной терапии.
* Таким препятствием обычно оказывается сам хирург, опирающийся на живот или грудь больного в процессе операции. Движения диафрагмы могут быть также ограничены зеркалами и прочими инструментами
Использование пульсоксиметра при выполнении эпидуральной или спинальной блокады позволяет вовремя определить наличие всевозможных нежелательных отклонений от нормального течения анестезии. Данные мониторинга необходимо сопоставлять с клинической картиной и результатами других методов контроля.
Каждый эпизод снижения Sp02 имеет свою причину и должен побуждать врача не только к коррекции самой гипоксемии (этого зачастую нетрудно достичь обычной ингаляцией кислорода), но также к выявлению и устранению вызвавших ее расстройств. Каждый клинический случай имеет свой набор наиболее вероятных причин артериальной гипоксемии; внимательная оценка состояния больного помогает обнаружить именно ту, которая привела к десатурации.
Умение распознавать причину артериальной гипоксемии или изменения амплитуды пульсовой волны во многих случаях приносит большую пользу. Пульсоксиметрия - самый распространенный метод мониторинга, и уменьшение SpO2 нередко оказывается единственным ранним сигналом неблагополучия. Ориентируясь на показания пульсоксиметра, можно, к примеру, своевременно увеличить темп инфузионной терапии при эпидуральной анестезии, исправить положение интубационной трубки, удалить катетером накопившуюся мокроту, заподозрить развитие пневмо- или гидроторакса. Положительная динамика сатурации после ликвидации нарушения подтверждает истинность Вашего предположения.
Умение находить связь между колебаниями показателей на дисплее пульсоксиметра и динамикой в состоянии пациента должно стать привычкой, которую, однако, нужно развивать. Незначительные интеллектуальные затраты на приобретение этого навыка окупаются очень быстро.
Следует учесть, что пульсоксиметрия начинается не с подключения монитора к больному, а с грамотного выбора модели монитора. Надежность, способность улавливать сигнал даже при выраженных нарушениях периферического кровотока, удобное и четкое представление данных на дисплее, наличие алгоритмов коррекции артефактов, большой объем и хорошая организация памяти, несложная и интуитивно понятная система управления монитором - вот далеко не полный список требований к модели, которая в руках понимающего специалиста позволяет реализовать разнообразные возможности метода, которые были рассмотрены в данной главе.
Капнография
Технология метода
Договоримся о терминах
Из истории капнографии
Принципы капнометрии
В раннем послеоперационном периоде (= 6 ч) в ряде случаев сохраняется необходимость в оксигенотерапии через маску, носовые канюли или назофарингеальный катетер. Снижение сатурации на данном этапе чаще всего обусловлено неполным восстановлением дыхания после наркоза и болевым синдромом, из-за которого пациент вынужден дышать поверхностно и сдерживать кашель, препятствуя тем самым раскрытию микроателектазов. Депрессия дыхания может быть вызвана наркотическими анальгетиками, назначаемыми после операции. Эти проблемы решаются посредством грамотного использования оксигенотерапии и сеансов дыхания в режиме ПДКВ, правильного выбора метода послеоперационной анальгезии и ранней активизации больного.
В данной ситуации пульсоксиметрический скрининг позволяет выделить группы пациентов, которым действительно необходимы ингаляции кислорода, выявлять случаи внезапно развивающейся гипоксемии и в нужный момент прекращать ингаляцию кислорода.
Считается, что оксигенотерапия в раннем послеоперационном периоде не показана больным, у которых при дыхании атмосферным воздухом в течение 20 мин SpO; не опускается ниже 92 %.
Такой подход оправдан как для определения целесообразности оксигенотерапии, так и для решения вопроса об ее отмене. При наличии серьезной патологии органов дыхания и кровообращения прибегают к более жестким критериям. Доказано, что количество сэкономленного кислорода при таком подходе полностью окупает затраты, связанные с применением пульсоксиметров.
Пульсоксиметрия при эпидуральной и спинальной анестезии. Регионарная анестезия как самостоятельный метод обезболивания или как компонент комбинированной анестезии является, по-видимому, самым радикальным методом антиноцицептивной защиты. Вместе с тем эпидуральная и спинальная анестезия сопровождаются специфическими изменениями в системах кровообращения и дыхания, которые влияют на все параметры пульсоксиметрии, Поэтому умение интерпретировать данные пульсоксиметрии позволяет получать важную информацию о состоянии пациента и течении анестезии.
Рассмотрим, каким образом отражаются на дисплее пульсоксиметра типичные изменения кровообращения и дыхания, сопутствующие эпидуральной или спинальной анестезии.
Конкретные физиологические механизмы влияния спиналь-ных методов обезболивания на дыхание и кровообращение немногочисленны, но весьма весомы:
• частичная (регионарная) или полная блокада симпатической системы:
– артериолодилатация в зоне блокады;
– компенсаторное сужение артериол вне зоны блокады;
– венодилатация, приводящая к относительной гиповолемии;
– брадикардия, вызванная десимпатизацией сердца;
• релаксация дыхательной мускулатуры;
• угнетение дыхательного центра наркотическими анальгетиками, введенными субарахноидально;
• острая ишемия дыхательного центра при критической декомпенсации гемодинамики.
В каждом случае включение и степень проявления этих эффектов зависят от нескольких факторов, в частности от доз применяемых препаратов, уровня блокады, исходного состояния кровообращения, режима инфузионной терапии, положения пациента на операционном столе, сопутствующей патологии и пр.
Сужение артериол вне зоны симпатической блокады, направленное на поддержание общего периферического сопротивления, проявляется снижением амплитуды ФПГ.
Умеренная вазоконстрикция вне зоны блокады, приводящая к некоторому уменьшению амплитуды ФПГ,- нормальная компенсаторная реакция сердечно-сосудистой системы на внезапное увеличение просвета артериол в блокированных областях.
Резкое снижение амплитуды волн ФПГ при эпидуральной/ спинальной анестезии служит признаком гиповолемии, недостаточного обезболивания или эмоционального стресса.
Гипотония венозного русла, обусловленная его десимпатизаци-ей, приводит к развитию относительной гиповолемии, о которой свидетельствуют: (1) дыхательные волны на ФПГ и (2) дополнительное уменьшение амплитуды пульсаций. При невысоком уровне блока этим изменениям иногда сопутствует тахикардия, но при верхнегрудном блоке даже на фоне выраженной гиповолемии нередко наблюдается брадикардия. Серьезный аргумент в пользу наличия гиповолемии - снижение Sp02 при дыхании воздухом. Гипоксемия возникает из-за нарушения вентиляционно-перфузионных отношений в легких и исчезает на фоне ингаляции кислорода и/или активной инфузионной терапии и/или применения вазопрессоров. Пульсоксиметрические признаки гиповолемии становятся более выраженными при невосполненной кровопотере, гипогидратации, опускании ножного конца стола или кровати, искусственной вентиляции легких, а в акушерской практике - при компрессии нижней полой вены беременной маткой.
Увеличение амплитуды ФПГ обычно бывает связано с артериолодилатацией, обусловленной симпатической блокадой. Данный симптом обнаруживается лишь в тех случаях, когда датчик пульсоксиметра установлен в зоне блокады'.
Увеличение амплитуды ФПГ можно увидеть на дисплеях лишь тех пульсоксиметров, которые не производят автоматическое масштабирование сигнала или имеют специальный индикатор реальной амплитуды волн.
При верхнем грудном блоке амплитуда ФПГ может оставаться нормальной даже при выраженной гиповолемии.
Симпатическая иннервация сосудов верхних конечностей и кожного покрова головы исходит из сегментов Thi-s и не соответствует иннервации дерматомов. Это следует иметь в виду, если датчик пульсоксиметра расположен на пальце кисти (сенсорная иннервация C6-8) или на ухе (С2).
При верхнем грудном блоке не исключено повышение волн ФПГ, несмотря на то что чувствительность и движения в руке, на которой зафиксирован датчик, сохранены.
Блокада тонких немиелинизированных волокон симпатической системы наступает раньше и длится значительно дольше моторного и соматического сенсорного блока и может быть вызвана даже слабоконцентрированным раствором местного анестетика. Также полезно помнить, что граница зоны симпатической блокады в среднем на 2 сегмента выше границы сенсорного блока и на 4 сегмента выше границы моторного блока (одно из проявлений так называемого дифференциального блока).
Брадикардия, обусловленная дисбалансом между отделами вегетативной системы - нарушением симпатической иннервации сердца (Th1-5) с преобладанием вагусного влияния,- относится к типичным проявлениям высокого грудного блока и эффективно купируется атропином или эфедрином. При спинальной анестезии пульсоксиметр позволяет своевременно обнаруживать быстро прогрессирующую брадикардию, которая является самым ранним предвестником опаснейшего осложнения метода - вазо-вагальной синкопы. Глубокой брадикардии и артериальной гипотонии при спинальных методах обезболивания регулярно сопутствует и заметное уменьшение SpO2, если больной дышит атмосферным воздухом. В этих случаях следует иметь в виду, что высокая периферическая вазоплегия (датчик попадает в зону симпатической блокады) в некоторых случаях обеспечивает нормальную амплитуду ФПГ даже при катастрофическом падении артериального давления.
Существует несколько причин снижения SpO2 при эпидуральной или спинальной анестезии. Первая (и наиболее частая) - гиповолемия (см. выше). Другая возможная причина артериальной гипоксемии - гиповентиляция, которая иногда наблюдается при использовании седативных препаратов во время спинальной анестезии.
Убедиться в том, что гипоксемия обусловлена исключительно гиповентиляцией, можно, попросив пациента, дышащего воздухом, сделать несколько энергичных вдохов. Через несколько секунд уровень SpO2 на некоторое время нормализуется. При гипоксемии, связанной с гиповолеми-ей, эффективность этого приема не столь высока.
Введение в эпидуральное пространство или спинномозговой канал наркотических анальгетиков (морфина, фентанила и других агонистов) в отдельных случаях сопровождается угнетением дыхательного центра, которое может развиться как вскоре после инъекции, так и много часов спустя. В этих случаях пациенты даже при выраженной гиповентиляции чувствуют себя комфортно и не предъявляют жалоб на нехватку воздуха, но по явному снижению сатурации, а также появлению гиперемии кожных покровов (признак гиперкапнии) и брадипноэ можно догадаться о серьезных проблемах с дыханием. Первый из перечисленных признаков обычно оказывается самым ранним. Это не всегда предсказуемое, но потенциально опасное осложнение чаще отмечается при назначении повышенных доз наркотического анальгетика и купируется инфузией раствора налоксона. Длительный пульсоксиметрический мониторинг с правильно настроенной аларм-системой помогает своевременно обнаружить данное осложнение. Умеренная гипоксемия, вызванная неглубокой гиповентиляцией, легко уступает ингаляции кислорода через лицевую маску или носовые канюли. При выраженной гиповентиляции в операционной требуется вспомогательная вентиляция легких через маску, а в послеоперационном периоде - продолжительная инфузия раствора налоксона.
Если в операционной у больного возникает центральная гиповентиляция, пульсоксиметрический мониторинг должен быть продолжен и в послеоперационном периоде.
Гиповентиляция порой возникает также вследствие релаксации межреберных мышц и диафрагмы. Такая картина наблюдается при блокаде грудных и шейных сегментов концентрированными растворами местных анестетиков и часто сочетается с серьезными расстройствами кровообращения. Больные при этом проявляют беспокойство, а нередко и явный страх и активно жалуются на нехватку воздуха. В некоторых случаях для нормализации SpО2 бывает достаточно ограничиться ингаляцией кислорода через лицевую маску и устранением препятствий для экскурсий диафрагмы*. При неэффективности этих мер требуется аккуратная вспомогательная вентиляция через маску мешком наркозного аппарата.
Глубокая гиповентиляция или апноэ, вызванные нарушением иннервации дыхательной мускулатуры, включая диафрагму (С3-5), и острой ишемией дыхательного центра, развиваются при одном из опаснейших и, к счастью, редких осложнений анестезии - тотальном спинальном блоке. Его клиническая картина так выразительна, что роль пульсоксиметрии сводится не столько к диагностике самого осложнения, сколько к контролю эффективности интенсивной терапии.
* Таким препятствием обычно оказывается сам хирург, опирающийся на живот или грудь больного в процессе операции. Движения диафрагмы могут быть также ограничены зеркалами и прочими инструментами
Использование пульсоксиметра при выполнении эпидуральной или спинальной блокады позволяет вовремя определить наличие всевозможных нежелательных отклонений от нормального течения анестезии. Данные мониторинга необходимо сопоставлять с клинической картиной и результатами других методов контроля.
Каждый эпизод снижения Sp02 имеет свою причину и должен побуждать врача не только к коррекции самой гипоксемии (этого зачастую нетрудно достичь обычной ингаляцией кислорода), но также к выявлению и устранению вызвавших ее расстройств. Каждый клинический случай имеет свой набор наиболее вероятных причин артериальной гипоксемии; внимательная оценка состояния больного помогает обнаружить именно ту, которая привела к десатурации.
Умение распознавать причину артериальной гипоксемии или изменения амплитуды пульсовой волны во многих случаях приносит большую пользу. Пульсоксиметрия - самый распространенный метод мониторинга, и уменьшение SpO2 нередко оказывается единственным ранним сигналом неблагополучия. Ориентируясь на показания пульсоксиметра, можно, к примеру, своевременно увеличить темп инфузионной терапии при эпидуральной анестезии, исправить положение интубационной трубки, удалить катетером накопившуюся мокроту, заподозрить развитие пневмо- или гидроторакса. Положительная динамика сатурации после ликвидации нарушения подтверждает истинность Вашего предположения.
Умение находить связь между колебаниями показателей на дисплее пульсоксиметра и динамикой в состоянии пациента должно стать привычкой, которую, однако, нужно развивать. Незначительные интеллектуальные затраты на приобретение этого навыка окупаются очень быстро.
Следует учесть, что пульсоксиметрия начинается не с подключения монитора к больному, а с грамотного выбора модели монитора. Надежность, способность улавливать сигнал даже при выраженных нарушениях периферического кровотока, удобное и четкое представление данных на дисплее, наличие алгоритмов коррекции артефактов, большой объем и хорошая организация памяти, несложная и интуитивно понятная система управления монитором - вот далеко не полный список требований к модели, которая в руках понимающего специалиста позволяет реализовать разнообразные возможности метода, которые были рассмотрены в данной главе.
Капнография
Технология метода
Если снять заднюю панель современного капнографа, взгляду откроется хитросплетение разноцветных проводов, соединяющих электронные платы между собой и с различными устройствами. Мы, конечно же, не собираемся описывать обстоятельно каждую деталь (ведь эта книга предназначена для врачей, а не для инженеров), а обсудим лишь главные принципы, лежащие в основе метода измерения концентрации углекислого газа, и те технические подробности, которые действительно необходимо знать, чтобы удачно выбрать модель монитора и правильно обращаться с ним. Ну и, наконец, для того, чтобы в тандеме "врач-монитор" интеллектуальное превосходство оставалось бы на стороне врача.
Договоримся о терминах
Прежде чем приступить к разбору технических аспектов метода, давайте остановимся на тех терминах, которыми мы будем постоянно пользоваться.
Капнометрия - измерение концентрации углекислого газа в газовой смеси (вдыхаемом или выдыхаемом газе, газонаркотической смеси, атмосферном воздухе).
Капнометр - прибор для измерения концентрации углекислого газа в газовой смеси.
Капнограф - прибор, отображающий на экране в виде графика результаты измерения концентрации углекислого газа.
Отдельного рассмотрения требует центральная фигура этой главы - углекислый газ,- поскольку во врачебной среде наблюдается путаница в терминах, его касающихся.
Исходное химическое название этого вещества, независимо от его агрегатного состояния,- диоксид углерода (или двуокись углерода). В случаях, когда речь идет о двуокиси углерода как компоненте газовой смеси, ее называют углекислым газом. Растворившись в воде, крови или любой другой жидкости, СО2 перестает быть газом и в таком состоянии может называться только двуокисью (диоксидом) углерода. Повсеместно распространенный не только в быту, но и в медицине термин "углекислота", которым нередко обозначают углекислый газ, не должен использоваться для обозначения двуокиси углерода, которая кислотой не является. Углекислота, точнее, угольная кислота (Н2СО3),- это продукт химической реакции между двуокисью углерода и водой. Она - отнюдь не летучее соединение, а потому выдыхать ее никак нельзя.
Капнометрия - измерение концентрации углекислого газа в газовой смеси (вдыхаемом или выдыхаемом газе, газонаркотической смеси, атмосферном воздухе).
Капнометр - прибор для измерения концентрации углекислого газа в газовой смеси.
Капнограф - прибор, отображающий на экране в виде графика результаты измерения концентрации углекислого газа.
Отдельного рассмотрения требует центральная фигура этой главы - углекислый газ,- поскольку во врачебной среде наблюдается путаница в терминах, его касающихся.
Исходное химическое название этого вещества, независимо от его агрегатного состояния,- диоксид углерода (или двуокись углерода). В случаях, когда речь идет о двуокиси углерода как компоненте газовой смеси, ее называют углекислым газом. Растворившись в воде, крови или любой другой жидкости, СО2 перестает быть газом и в таком состоянии может называться только двуокисью (диоксидом) углерода. Повсеместно распространенный не только в быту, но и в медицине термин "углекислота", которым нередко обозначают углекислый газ, не должен использоваться для обозначения двуокиси углерода, которая кислотой не является. Углекислота, точнее, угольная кислота (Н2СО3),- это продукт химической реакции между двуокисью углерода и водой. Она - отнюдь не летучее соединение, а потому выдыхать ее никак нельзя.
Из истории капнографии
Прообраз современных капнографов был изобретен в Германии во время Второй мировой войны и не имел никакого отношения к медицине. С помощью первого прибора немцы по выбросу углекислого газа осуществляли контроль за полетами реактивных снарядов ФАУ-2, направляемых на Лондон. После окончания войны патент на эту установку, в числе прочих, попал в США, где в начале 50-х годов анестезиолог Джеймс О. Элам и исследователь Макс Листон использовали его для создания первого медицинского быстродействующего инфракрасного капнографа, который можно было применять в операционной. Прибор оказался очень громоздким и неудобным: один только датчик, устанавливаемый на интубационной трубке, весил около 5 кг. Клиническое применение инфракрасной капнографии отложили до лучших времен, хотя необходимость в ней обострилась именно в 50-е годы, когда Данию и США охватила эпидемия полиомиелита и в длительной ИВЛ нуждались тысячи пациентов. Любопытно, что в конце 40-х годов физиолог клиники Мэйо Ричард В. Стоу также разработал инфракрасный капнометр; известность, однако, В. Стоу получил позднее - как изобретатель СО2-электрода, до сих пор использующегося в клинических газоанализаторах.
В отличие от пульсоксиметрии, свалившейся на врачей как снег на голову и являвшей собой не столь уж ценный, как сперва полагали, подарок от инженеров, капнография имела честь принадлежать к числу тех "избранных" методов, которого с нетерпением ждали. Поэтому, как только промышленность освоила выпуск надежных, миниатюрных и простых мониторов (а это произошло в 70-х годах), капнографы быстро получили широчайшее распространение в анестезиологии и интенсивной терапии. В 1992 году Всемирная федерация анестезиологических обществ включила в Стандарты безопасности рекомендацию об использовании капнографии при каждом интубационном наркозе, хотя в 1989 году в Стандарте безопасности анестезии, принятом в штате Нью-Йорк, капнография уже рассматривалась как обязательный метод мониторинга у всех интубированных больных.
По мере накопления и осмысления клинического опыта стало ясно, что со своей основной задачей - контролем вентиляции легких - капнография справляется не всегда. Вместе с тем, как это нередко случается, обнаружилось, что диагностических возможностей у метода гораздо больше, чем предполагалось вначале. Сегодня капнография успешно применяется для диагностики тромбоэмболии легочной артерии, оценки качества кровотока после реанимации и в ряде других ситуаций. Форма капнограммы также имеет самостоятельное диагностическое значение, и умение читать ее позволяет выявлять некоторые нарушения дыхания. Но прежде чем приступить к подробному обсуждению, давайте познакомимся с устройством и принципом действия капнографа
В отличие от пульсоксиметрии, свалившейся на врачей как снег на голову и являвшей собой не столь уж ценный, как сперва полагали, подарок от инженеров, капнография имела честь принадлежать к числу тех "избранных" методов, которого с нетерпением ждали. Поэтому, как только промышленность освоила выпуск надежных, миниатюрных и простых мониторов (а это произошло в 70-х годах), капнографы быстро получили широчайшее распространение в анестезиологии и интенсивной терапии. В 1992 году Всемирная федерация анестезиологических обществ включила в Стандарты безопасности рекомендацию об использовании капнографии при каждом интубационном наркозе, хотя в 1989 году в Стандарте безопасности анестезии, принятом в штате Нью-Йорк, капнография уже рассматривалась как обязательный метод мониторинга у всех интубированных больных.
По мере накопления и осмысления клинического опыта стало ясно, что со своей основной задачей - контролем вентиляции легких - капнография справляется не всегда. Вместе с тем, как это нередко случается, обнаружилось, что диагностических возможностей у метода гораздо больше, чем предполагалось вначале. Сегодня капнография успешно применяется для диагностики тромбоэмболии легочной артерии, оценки качества кровотока после реанимации и в ряде других ситуаций. Форма капнограммы также имеет самостоятельное диагностическое значение, и умение читать ее позволяет выявлять некоторые нарушения дыхания. Но прежде чем приступить к подробному обсуждению, давайте познакомимся с устройством и принципом действия капнографа
Принципы капнометрии
Концентрацию углекислого газа в газовой смеси определяют различными способами. Однако для целей клинического мониторинга пригодны лишь те из них, которые отвечают следующим требованиям:
• обеспечивают длительное измерение с немедленным отображением текущего значения;
• гарантируют достаточную для клиники точность измерения;
• реализуются в надежных, компактных и нетрудоемких в обслуживании мониторах;
• не нуждаются в частых калибровках; при этом сама процедура калибровки должна быть простой и недорого стоящей;
• не представляют даже потенциальной опасности для пациентов и не дополняют вредными факторами (шум, электромагнитное излучение, инкубация инфекции и пр.) и без того нелегкую жизнь операционных и палат интенсивной терапии.
В настоящее время медицинская промышленность выпускает капнографы, работа которых основана на использовании одного из четырех способов определения СО2:
• масс-спектрометрии;
• рамановской спектрометрии;
• инфракрасного оптического анализа;
• инфракрасного оптико-акустического анализа.
В последнее десятилетие наиболее широкое распространение в мире получили инфракрасные капнографы, и в нашей стране риск встречи с монитором иного принципа действия крайне невысок. Ниже мы рассмотрим все перечисленные методы газового анализа, но более подробно осветим устройство и работу инфракрасных анализаторов.
Масс- спектрометрия. Этот метод газового анализа применяется с 1950 года, однако активное внедрение масс-спектрометров в анестезиологии началось с 1970 года, после усовершенствования системы (рис. 2.1).
Рис. 2.1. Устройство масс-спектрометра
Масс- спектрометры -очень дорогие приборы, поэтому лечебные учреждения приобретают мультиплексные модели, в которых один анализатор попеременно измеряет состав газовых смесей, поступающих от нескольких (до 16-ти) больных, находящихся в десятках метров от прибора.
Небольшая часть вдыхаемого и выдыхаемого газа специальной помпой постоянно доставляется от пациента по тонкой трубке-магистрали в вакуумную камеру прибора. Разреженный газ подвергается бомбардировке пучком электронов, превращающих молекулы газовой смеси в заряженные частицы - ионы. Газовые ионы фокусируются электромагнитным полем в пучок, разгоняются:и попадают в мощное постоянное магнитное поле, которое изменяет траекторию их полета. Отметим, что степень отклонения каждого иона зависит от его массы и заряда: тяжелые ионы отклоняются меньше, чем легкие. Таким образом смесь ионизированных газов разделяется на потоки, состоящие из отдельных компонентов газовой смеси. На пути каждого потока устанавливается счетчик ионов. Месторасположение каждого счетчика на коллекторе соответствует определенной величине соотношения масса: заряд иона.
Не вдаваясь во множество несущественных для врача технических Проблем, запомним, что общее количество ионов, достигших коллектора, принимают за 100 %, а по количеству разрядов отдельных счетчиков вычисляют процентное соотношение компонентов исследуемой газовой смеси. Программное обеспечение современных моделей масс-спектрометров предполагает, что в состав газовой смеси входят азот, кислород, углекислый газ, закись азота, галотан, энфлюран и изофлюран. Сумма их концентраций должна равняться 100 %. Появление в дыхательной смеси какого-либо другого газа (гелия, ксенона, пропеллента аэрозоля и т. д.), для которого не предусмотрен отдельный счетчик, приводит к резкому искажению результатов измерения.
Перечислим достоинства и недостатки масс-спектрометров.
Достоинства:
• высокая точность измерения;
• определение всех компонентов газовой смеси одним методом и в одной пробе.
Недостатки:
• высокая цена (оборудование окупается, если к одному монитору подключено несколько рабочих мест);
• необходимость в квалифицированном обслуживании;
• поломка одного монитора приводит к остановке мониторинга у нескольких пациентов;
• монитор потребляет много электроэнергии и производит много шума и тепла;
• задержка в измерении и отображении данных иногда составляет от 5 до 15, а в отдельных случаях до 60 с, что связано с большой протяженностью газовых магистралей и разделением времени измерения между несколькими больными.
Внедрение в медицинскую практику масс-спектрометров можно рассматривать как своего рода вынужденную попытку решить наболевшую проблему весьма сложным в техническом отношении способом, не дожидаясь появления более простых решений. По этой причине масс-спектрометры получили довольно ограниченное распространение. Например, в США к началу 90-х годов они имелись лишь в 300 госпиталях. Сегодня масс-спектрографами, отличающимися высочайшей точностью измерения, оснащены в основном научно-исследовательские центры.
Современный уровень развития техники позволил создать и прикроватные масс-спектрометры, однако в нашей стране их практически нет.
В медицине критических состояний повсеместное использование мониторинга газовых смесей стало возможным благодаря появлению более простых, дешевых и компактных мультигазовых мониторов; их сейчас выпускают десятки фирм. Мультиплексный принцип организации мониторинга в отделениях (один монитор одновременно обслуживает несколько пациентов) уступил место принципу центральных мониторных станций, когда каждый больной обеспечен отдельным прикроватным монитором, но данные от каждого монитора обрабатываются центральным компьютером, который осуществляет анализ, отображение и архивирование информации (PCMS - Personal Computer Monitor Station).
Рамановская спектрометрия. В мониторах, работающих по этому принципу, исследуемая газовая смесь поступает в измерительную камеру, где облучается потоком света, источником которого служит аргоновый лазер. В результате молекулы газа переходят в возбужденное состояние, а затем, возвращаясь в исходное состояние, излучают свет более низкой энергии и большей длины волны. Это явление известно в физике как "рамановский сдвиг"*. Величина волнового сдвига специфична для каждого газа, а интенсивность вторичного излучения зависит от концентрации газа. Таким способом можно одновременно определить концентрацию всех компонентов газовой смеси, включая кислород и азот.
* По имени индийского физика Ч. В. Рамана, открывшего это явление и 1928 г
К этому способу измерения прибегают очень редко. Принцип рамановской спектрометрии положен в основу действия монитора модели RASCAL П американской фирмы OHMEDA. Достоинство метода - возможность измерения концентраций любых компонентов газовой смеси. Главный недостаток монитора - недолговечность аргоновой лазерной трубки, которая требует периодической замены, что обходится весьма недешево.
• обеспечивают длительное измерение с немедленным отображением текущего значения;
• гарантируют достаточную для клиники точность измерения;
• реализуются в надежных, компактных и нетрудоемких в обслуживании мониторах;
• не нуждаются в частых калибровках; при этом сама процедура калибровки должна быть простой и недорого стоящей;
• не представляют даже потенциальной опасности для пациентов и не дополняют вредными факторами (шум, электромагнитное излучение, инкубация инфекции и пр.) и без того нелегкую жизнь операционных и палат интенсивной терапии.
В настоящее время медицинская промышленность выпускает капнографы, работа которых основана на использовании одного из четырех способов определения СО2:
• масс-спектрометрии;
• рамановской спектрометрии;
• инфракрасного оптического анализа;
• инфракрасного оптико-акустического анализа.
В последнее десятилетие наиболее широкое распространение в мире получили инфракрасные капнографы, и в нашей стране риск встречи с монитором иного принципа действия крайне невысок. Ниже мы рассмотрим все перечисленные методы газового анализа, но более подробно осветим устройство и работу инфракрасных анализаторов.
Масс- спектрометрия. Этот метод газового анализа применяется с 1950 года, однако активное внедрение масс-спектрометров в анестезиологии началось с 1970 года, после усовершенствования системы (рис. 2.1).
Масс- спектрометры -очень дорогие приборы, поэтому лечебные учреждения приобретают мультиплексные модели, в которых один анализатор попеременно измеряет состав газовых смесей, поступающих от нескольких (до 16-ти) больных, находящихся в десятках метров от прибора.
Небольшая часть вдыхаемого и выдыхаемого газа специальной помпой постоянно доставляется от пациента по тонкой трубке-магистрали в вакуумную камеру прибора. Разреженный газ подвергается бомбардировке пучком электронов, превращающих молекулы газовой смеси в заряженные частицы - ионы. Газовые ионы фокусируются электромагнитным полем в пучок, разгоняются:и попадают в мощное постоянное магнитное поле, которое изменяет траекторию их полета. Отметим, что степень отклонения каждого иона зависит от его массы и заряда: тяжелые ионы отклоняются меньше, чем легкие. Таким образом смесь ионизированных газов разделяется на потоки, состоящие из отдельных компонентов газовой смеси. На пути каждого потока устанавливается счетчик ионов. Месторасположение каждого счетчика на коллекторе соответствует определенной величине соотношения масса: заряд иона.
Не вдаваясь во множество несущественных для врача технических Проблем, запомним, что общее количество ионов, достигших коллектора, принимают за 100 %, а по количеству разрядов отдельных счетчиков вычисляют процентное соотношение компонентов исследуемой газовой смеси. Программное обеспечение современных моделей масс-спектрометров предполагает, что в состав газовой смеси входят азот, кислород, углекислый газ, закись азота, галотан, энфлюран и изофлюран. Сумма их концентраций должна равняться 100 %. Появление в дыхательной смеси какого-либо другого газа (гелия, ксенона, пропеллента аэрозоля и т. д.), для которого не предусмотрен отдельный счетчик, приводит к резкому искажению результатов измерения.
Перечислим достоинства и недостатки масс-спектрометров.
Достоинства:
• высокая точность измерения;
• определение всех компонентов газовой смеси одним методом и в одной пробе.
Недостатки:
• высокая цена (оборудование окупается, если к одному монитору подключено несколько рабочих мест);
• необходимость в квалифицированном обслуживании;
• поломка одного монитора приводит к остановке мониторинга у нескольких пациентов;
• монитор потребляет много электроэнергии и производит много шума и тепла;
• задержка в измерении и отображении данных иногда составляет от 5 до 15, а в отдельных случаях до 60 с, что связано с большой протяженностью газовых магистралей и разделением времени измерения между несколькими больными.
Внедрение в медицинскую практику масс-спектрометров можно рассматривать как своего рода вынужденную попытку решить наболевшую проблему весьма сложным в техническом отношении способом, не дожидаясь появления более простых решений. По этой причине масс-спектрометры получили довольно ограниченное распространение. Например, в США к началу 90-х годов они имелись лишь в 300 госпиталях. Сегодня масс-спектрографами, отличающимися высочайшей точностью измерения, оснащены в основном научно-исследовательские центры.
Современный уровень развития техники позволил создать и прикроватные масс-спектрометры, однако в нашей стране их практически нет.
В медицине критических состояний повсеместное использование мониторинга газовых смесей стало возможным благодаря появлению более простых, дешевых и компактных мультигазовых мониторов; их сейчас выпускают десятки фирм. Мультиплексный принцип организации мониторинга в отделениях (один монитор одновременно обслуживает несколько пациентов) уступил место принципу центральных мониторных станций, когда каждый больной обеспечен отдельным прикроватным монитором, но данные от каждого монитора обрабатываются центральным компьютером, который осуществляет анализ, отображение и архивирование информации (PCMS - Personal Computer Monitor Station).
Рамановская спектрометрия. В мониторах, работающих по этому принципу, исследуемая газовая смесь поступает в измерительную камеру, где облучается потоком света, источником которого служит аргоновый лазер. В результате молекулы газа переходят в возбужденное состояние, а затем, возвращаясь в исходное состояние, излучают свет более низкой энергии и большей длины волны. Это явление известно в физике как "рамановский сдвиг"*. Величина волнового сдвига специфична для каждого газа, а интенсивность вторичного излучения зависит от концентрации газа. Таким способом можно одновременно определить концентрацию всех компонентов газовой смеси, включая кислород и азот.
* По имени индийского физика Ч. В. Рамана, открывшего это явление и 1928 г
К этому способу измерения прибегают очень редко. Принцип рамановской спектрометрии положен в основу действия монитора модели RASCAL П американской фирмы OHMEDA. Достоинство метода - возможность измерения концентраций любых компонентов газовой смеси. Главный недостаток монитора - недолговечность аргоновой лазерной трубки, которая требует периодической замены, что обходится весьма недешево.