Дыхательная система
Основу пулъсоксиметрии составляет измерение поглощения света определенной волны, испускаемого светодиодом датчика пульсоксиметра, НЬ крови. Интенсивность падающего светового потока определяет фотодетектор.
Палец или ухо пациента находится между светодиодом и фотодетектором. НЬ в этом случае служит как бы фильтром, причем цвет фильтра зависит от степени насыщения НЬ кислородом. На этом и основана возможность устанавливать с помощью метода пульсоксиметрии степень оксигенации НЬ. Поскольку на поглощение света существенно влияет пульсовая волна, одновременно измеряется не только насыщение НЬ кислородом, но также ЧСС и амплитуда пульсовой волны.Измеряемую в процентах величину насыщения НЬ артериальной крови кислородом обычно обозначают как Sa02 (S - от сатурация — насыщение), хотя правильнее ее обозначать как Sp02, т.е. насыщение артериальной крови кислородом, измеренное методом пульсоксиметрии (дело в том, что датчик прибора не отличает оксигемоглобин от карбоксигемоглобина и метгемоглобина, поэтому при наличии их в крови Sp02 будет выше истинной величины Sa02).
Пульсоксиметрия дает возможность непрерывно мониторировать качество оксигенации артериальной крови в легких пациента. Для оценки последней используют 3 показателя: 1) Ра02 — напряжение (парциальное давление) кислорода артериальной крови. Этот показатель измеряется в мм рт. ст. и при дыхании воздухом у здорового человека составляет около 90 мм рт. ст. 2) Sa02 — степень насыщения НЬ кислородом; поскольку этот показатель измеряет пульсоксиметр, лучше его обозначать как Sp02. Он измеряется в процентах, и при дыхании воздухом нормальная его величина колеблется в пределах 92-96%. 3) Са02 — содержание кислорода в артериальной крови. Кислород содержится в крови в 2 формах: а) в растворенном виде, причем его количество прямо пропорционально Ра02 (коэффициент растворимости составляет 0,0031); б) в обратимой связи с НЬ; 1 г полностью насыщенного кислородом НЬ содержит 1,39 мл кислорода (константа Гюфнера).
В целом содержание кислорода может быть подсчитано по формуле:
Са02 = НЬ, г/л х Sa02, % х 1,39/100 + Ра02 х 0,0031.
Оно измеряется в мл на 100 мл крови и в норме составляет около 20 мл на 100 мл крови.
Взаимоотношения между Ра02 и Sa02 достаточно сложны и определяются так называемой кривой диссоциации оксигемоглобина. Как известно, Hb выполняет две основные задачи - присоединяет кислород в легких и отдает его в ткани. Стремление НЬ связать кислород (сродство НЬ к кислороду) должно быть таким, чтобы обеспечить оксигенацию НЬ в легких и отдать кислород на периферии. Нормальное положение кривой диссоциации оксигемоглобина соответствует оптимальному сродству НЬ к кислороду, чтобы он хорошо присоединял кислород в легких и легко отдавал его в ткани. При патологических состояниях, часто наблюдаемых у больных в ОРИТ, сродство НЬ к кислороду нарушается. Графически это отражается сдвигом кривой диссоциации оксигемоглобина вправо или влево.
Такие состояния, как снижение pH (ацидоз), гипертермия и увеличение в эритроцитах концентрации 2,3-ДФГ, приводят к сдвигу кривой диссоциации вправо и снижению сродства НЬ к кислороду. Это значит, что насыщение НЬ кислородом в легких ухудшается, зато он лучше и легче отдает кислород на периферии. Напротив, алкалоз, гипотермия и уменьшение концентрации 2,3-ДФГ вызывают сдвиг кривой диссоциации влево и соответственно уменьшение сродства НЬ к кислороду. В этом случае НЬ жадно присоединяет кислород в легких, но хуже отдает его тканям.
Отметим, что сдвиг кривой диссоциации оксигемоглобина происходит в организме в норме. На периферии в венозной части сосудистого капилляра отмечаются закисление крови вследствие увеличения в ней содержания С02, сдвиг кривой вправо и следовательно снижение сродства НЬ к кислороду. В легких С02 покидает кровь, pH снижается, кривая диссоциации сдвигается влево и НЬ легче присоединяет кислород.
В целом сложные отношения между Р 02 и Sa02 могут затруднить интерпретацию данных пульсоксиметрии, и у тяжелобольных необходим мониторинг транспорта кислорода в организме (см.
ниже).Во многих пульсоксиметрах на экран выводится в виде кривой пульсация артериол, измеряемая фотометрическим методом, поэтому ее называют фотоплетизмограммой (ФПГ). Эта кривая имеет диагностическое значение, поскольку отражает объемную пульсацию артериол и, следовательно, характеризует периферический кровоток. Считается, что ФПГ зависит от тонуса микрососудов и УО сердца. Снижение амплитуды ФПГ может служить признаком периферической вазоконстрикции и/или уменьшения УО, а ее повышение - показателем противоположных изменений. Однако при различных сложных расстройствах кровообращения интерпретация амплитуды ФПГ становится сложной и она теряет свое диагностическое значение.
Пульсоксиметрические датчики в основном бывают 2 видов: 1) в виде прищепки — они крепятся на ухе или пальце пациента и предназначены для взрослых и детей старше 1 года; 2) гибкие датчики; 3)существуют специальные датчики для новорожденных и недоношенных детей.
Обычно снижение Sp02 ниже 92% расценивается как гипоксемия. В этом случае прежде всего обращают внимание на вдыхаемую концентрацию кислорода (Fi02); ее повышение в большинстве случаев позволяет ликвидировать гипоксемию. Вместе с тем увеличение Sp02 более 98% при дыхании кислородом указывает на гипероксемию, которая не способствует заметному улучшению оксигенации тканей, но повышает риск токсического действия кислорода. Особенно опасна гипероксия у детей первых месяцев жизни, у которых с помощью пульсоксиметрии можно контролировать Fi02 и избежать как гипер-, так и гипоксемии.
Сегодня пульсоксиметрия является одним из наиболее часто используемых в интенсивной педиатрии видов мониторинга. Ее преимущества:
1) постоянное измерение Sp02;
2) профилактика гипоксии;
3) адекватная оценка сатурации у новорожденных и грудных детей;
4) возможность избежать токсичности кислорода и рано начать лечение гипоксии;
5) отображение изменений кожной перфузии.
К недостаткам метода следует отнести: 1) отсутствие возможности определения карбокси- и метгемоглобина; 2) влияние на показатели Sp02 и амплитуду ФПГ таких факторов, как температура, давление датчика, симпатическая иннервация, поэтому врач должен постоянно анализировать полученные данные; при длительном мониторинге рекомендуется менять место установки датчика через каждые 5-6 ч; 3) выраженные изменения сатурации получают отображение с некоторым запозданием (обычно через это 40-50 с), что следует учитывать в критических ситуациях.
Мониторинг газов крови имеет важнейшее значение для интенсивной терапии. Сегодня, например, невозможно говорить о ДН у больного, не зная у него величину напряжения 02 и С02. Известно несколько способов инвазивного и неинвазивного мониторинга газов крови.
Чрескожное (транскутанное) измерение Р02 и РС02 проводится с помощью специальных полярографических электродов (электроды Кларка), которые позволяют определять парциальное давление кислорода и углекислоты в капиллярах кожи. Датчики прибора наклеивают на кожу; они имеют нагревательный элемент для улучшения микроциркуляции и диффузии газов. Рекомендуемая температура нагрева 43 °С и выше. Для стабилизации работы прибора необходимы его предварительная калибровка и нагревание кожи в течение 20 мин — стабилизации работы прибора.
Первоначальный энтузиазм, связанный с появлением этого метода, в значительной мере иссяк в связи с установленной выраженной зависимостью показателей от состояния перфузии тканей, что затрудняет интерпретацию полученных данных.
Однако применение транскутанных мониторов у новорожденных с различной острой патологией доказало свою целесообразность и может быть использовано для мониторинга, хотя необходимо дальнейшее накопление опыта. Следует отметить, что во избежание ожогов датчик необходимо переклеивать через каждые 2—3 ч.
Капнография — измерение концентрации С02 в дыхательной смеси (вдыхаемой и выдыхаемой). Чаще для капнографии используют приборы, работа которых основана на инфракрасном оптическом анализе С02, молекулы которого способны поглощать инфракрасное излучение определенной длины волны. Вдыхаемый и выдыхаемый пациентом газ поступает в прозрачную измерительную камеру, на которую направлен исходящий из специального источника поток инфракрасного излучения. При прохождении через камеру часть излучения поглощается, а в оставшейся фотодетектор измеряет интенсивность светового потока. Чем больше молекул С02 содержится в камере, тем интенсивнее поглощается инфракрасное излучение.
Результат высвечивается на экране монитора в виде кривой, отражающей изменения концентрации С02 в течение дыхательного цикла. Кривая, как правило, имеет вид трапеции. Важнейшей ее характеристикой является напряжение С02 в конечной порции выдыхаемого газа (end tidal С02), обозначаемое как РЕТС02. Обычно РЕТС02 постоянно высвечивается на дисплее прибора. Это связано с тем, что фактически РЕТС02 отражает напряжение С02 в альвеолярном газе (РАС02), которое в свою очередь очень близко к ее напряжению в артериальной крови (РаС02); в норме разница между РаС02 и РетС02 не превышает 3—4 мм рт. ст. Следовательно, капнография с постоянным мониторингом РЕТС02 позволяет неинвазивно мониторировать напряжение С02 артериальной крови с высокой степенью достоверности.
Неинвазивный постоянный мониторинг капнограммы — один из наиболее универсальных и информативных видов мониторинга в интенсивной терапии, особенно при ИВЛ, так как именно на основе капнографии оценивается состояние легочной вентиляции. Обычно РЕТС02 при нормальной вентиляции составляет 35—40 мм рт. ст., показатель ниже 35 мм рт. ст. свидетельствует о гипервентиляции, выше 40 мм рт. ст. — о гиповентиляции. Кроме того, капнограмма позволяет определять положение интубационной трубки, контролировать состояние дыхательного контура, распознать вентиляционно-перфузионные нарушения и т.д. (табл. 7.2).
Таблица 7.2. Преимущества мониторинга РЕТС02
|
Оксиметрия — мониторинг концентрации кислорода в дыхательной смеси.
Существует 2 основных типа оксиметров. При так называемой медленной оксиметрии концентрацию кислорода определяют электрохимическим методом с помощью электрода Кларка. Такой датчик инерционен и обычно измеряет только среднюю величину Н02. При быстрой оксиметрии чаще применяют парамагнитные ананизаторы кислорода, которые регистрируют мгновенные концентрации кислорода в каждый момент дыхательного цикла и отображают их графически.Оксиметрия имеет важное значение для мониторинга. Прежде всего она позволяет постоянно мониторировать Fi02 (при дыхании воздухом Fi02 составляет 21%, придыхании чистым кислородом — 100%). Абсолютное большинство аппаратов для ИВЛ импортного производила снабжены оксиметром. Особенно важен мониторинг Fi02 у детей раннего возраста в связи с особой опасностью для них высоких концентраций кислорода. При длительной оксигенотерапии для них безопасной считается концентрация Fi02 не более 40%. Кроме того, быстрая оксиметрия позволяет определять концентрацию кислорода и альвеолярном газе (РА02), которая необходима для расчета альвеоло-артериального градиента (РА_а02), индекса оксигенации и других важнейших параметров кислородного гомеостаза. Такой анализ позволяет адекватно оценить гомеостаз пациента в критическом состоянии и соответственно подобрать эффективную терапию.
Инвазивный мониторинг газов крови стал широко использоваться в медицине критических состояний с конца 50-х годов прошлого века, когда П. Аструп разработал метод определения РС02 крови на основе электрохимического измерения pH. В конце 60-х годов в нашей стране впервые появились газокислотные анализаторы («микро-Аструп»). Существенным преимуществом современных приборов этого класса является возможность определять ряд важнейших параметров гомеостаза в микропробах крови — от 120 до 200 мкл (0,12—0,2 мл). Эти приборы позволяют в таком объеме пробы исследовать параметры КОС (pH и избыток оснований — BE), газы крови (Р02, РС02), сатурацию НЬ кислородом (S02), Ht, Hb (можно определить фетальный НЬ), важнейшие электролиты (К+, Na+), мочевину, глюкозу, лактат и некоторые другие показатели. Компьютерные программы позволяют определять ряд расчетных показателей (в частности С02 и Св02).
С целью инвазивного мониторинга газов крови исследуется кровь. Для получения венозной крови, как правило, используется центральный катетер. Для исследования периферической крови обычно применяется так называемая артериолизованная кровь, получаемая после нагревания кисти пациента в ванночке с водой в течение 5 мин при температуре 42—43 °С и последующей пункции пальца (у новорожденных может быть использована пятка). Считается, что после такого прогревания кровь по своему составу близка к артериальной. Однако это справедливо только в отношении pH и РС02, что же касается напряжения кислорода артериолизованной крови, то многочисленные репрезентативные исследования убедительно доказали несоответствие этого показателя истинному Ра02, поэтому необходима пункция или катетеризация артерий.
При исследовании кислорода крови важно, чтобы получаемая кровь не соприкасалась с окружающим воздухом. Парциальное давление кислорода в воздухе при нормальном атмосферном давлении составляет 159 мм рт. ст., поэтому при контакте крови с воздухом кислород быстро диффундирует в кровь (если Р02 около 100 мм рт. ст.) с завышением истинной величины показателя.
Другие параметры дыхательной системы (давление в дыхательных путях, вдыхаемый и выдыхаемый объемы, механические свойства легких и др.) измеряются в современных аппаратах при проведении ИВЛ. Большие возможности предоставляет графический мониторинг, позволяющий оценивать в процессе ИВЛ дыхательные петли поток-объем и объем—давление. Эта важная информация помогает подобрать для каждого пациента оптимальные параметры вентиляции.
Еще по теме Дыхательная система:
- ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ СИСТЕМА «МАТЬ – ПЛАЦЕНТА - ПЛОД» (ФЕТОПЛАЦЕНТАРНЫЙ КОМПЛЕКС)
- ФИЗИОЛОГИЯ И ФАРМАКОЛОГИЯ ВЕГЕТАТИВНОЙ НЕРВНОЙ СИСТЕМЫ
- СИСТЕМА ОРГАНОВ ДЫХАНИЯ
- Борьба с курением, алкоголизмом в школьном возрасте. Физиоло-гигиенические основы физического воспитания: влияние физических упражнений на функциональные системы организма
- Дыхательная недостаточность
- Лекционное занятие № 2 Организм человека как единая биологическая система
- Отрицательное влияние на органы и системы организма
- Основные представления о древних холистических системах
- ОСТРАЯ ДЫХАТЕЛЬНАЯ НЕДОСТАТОЧНОСТЬ
- Травматические и сосудистые поражения нервной системы
- Дыхательная гимнастика
- ДЫХАТЕЛЬНАЯ СИСТЕМА
- НАРУШЕНИЯ В ФУНКЦИОНИРОВАНИИ ИММУННОЙ СИСТЕМЫ У ЧАСТО БОЛЕЮЩИХ ДЕТЕЙ
- Классификация и патогенез дыхательной недостаточности
- Дыхательные расстройства