Clinical physiology of ventilation and gas exchange in compression-decompression resuscitation in the view of the functional systems’ theory
- Authors: Koshelev AY1, Koshelev YN1, Dankov IV1, Radushkevich VL1, Kosheleva VN1
-
Affiliations:
- Voronezh State Medical Academy
- Issue: Vol 5, No 1-2 (2002)
- Pages: 65-70
- Section: Articles
- URL: https://new.vestnik-surgery.com/index.php/2070-9277/article/view/1316
- DOI: https://doi.org/10.18499/2070-9277-2002-5-1-2-65-70
Cite item
Full Text
Abstract
The parameters have been examined of external respiration, exposed to the compression-decompression device (CDD) during the performance of resuscitation measures. Rehabilitation of functional systems, responsible for cardio-pulmonary automatism, under the CDD exposure and artificial lung ventilation, along with other reanimation measures, is a necessary condition for successful rehabilitation.
Keywords
Full Text
Известно понятие “внезапная смерть”, когда остановка сердечной деятельности может произойти у лиц с отсутствием необратимой патологии в организме. В этом случае при возможности неотложного проведения реанимационных мероприятий существует достаточно высокая вероятность возвращения к жизни. Проведение реанимации методом активной компрессии-декомпрессии (АКД) устройством компрессионно-декомпрессионной реанимации (УКДР), (Радушкевич В. Л., патент на изобретение № 2180827 от 27.03.02.), которое доступно для эксплуатации широкому кругу лиц, в том числе не медикам, возможно, частично решило бы эту проблему, в случае широкого распространения. При необходимости реанимацию УКДР можно проводить одному реаниматологу, предварительно обеспечив свободную проходимость дыхательных путей, при этом происходит достаточный газообмен в легких [1]. Во время реанимации методом АКД при компрессии (К) на грудную клетку воздух выдавливается из легких - происходит активный выдох. В период декомпрессии (ДК) грудной клетки (ГК), создаваемое отрицательное давление в грудной полости расправляет легкие и обеспечивает активный вдох. При частоте циклов АКД 70-80/мин. принудительная вентиляция напоминает “внешний” метод высокочастотной искусственной вентиляции легких (ВЧ ИВЛ) [2]. Но сравнение это весьма условно. ВЧ ИВЛ осуществляется малыми объемами с большой частотой дыхательных циклов (ДЦ). Суммарная площадь поперечного сечения от главных бронхов, где она составляет 2,3 см2, по мере их разделения возрастает, и у бронхов 15 порядка составляет около 113 см2. Для обеспечения обмена газов на этом уровне дыхательный объем, по данным математического моделирования, должен быть более 145 мл [3] Проведенными клинико-физиологическими исследованиями установлено, что минимальный дыхательный объем (ДО) находится в пределах 25-55 мл.[4, 5, 6]. Альвеолярная вентиляция (АВ) обеспечивается частью дыхательного объема, вторая часть которого является физиологическим дыхательным мертвым пространством (ФДМП) и, в свою очередь, объединяет анатомическое дыхательное мертвое пространство (Ан.ДМП) и альвеолярное дыхательное мертвое пространство (Альв.ДМП), которое не подвергается газообмену [7]. ФДМП является функционально переменной величиной, ее доля в ДО уменьшается с повышением частоты ДЦ, и увеличения минутного объема вентиляции (МОВ) [8, 9]. При самостоятельном дыхании и ИВЛ физиологическими объемами и частотами важным механизмом смешивания альвеолярного и поступающего газов является диффузия [8, 9]. По G.T. Taylor, другим эффективным механизмом смешивания газов является дисперсия - распыление одного газа в другом. Эффект дисперсии усиливается при пульсирующей струе газа. Аэродинамика движения газов в бронхах при ВЧ ИВЛ такова: ламинарное течение отсутствует; газовый поток имеет пульсирующий характер и его давление всегда выше наружного, в том числе и в конце фазы выдоха - положительное давление конца выдоха (ПДКВ); возникают завихрения газов на бифуркациях бронхов; интенсивность смешивания газов пропорциональна частоте смены направления газового потока; происходит динамическая смена преимущественного газонаполнения разных участков легких с наличием межрегионарного газообмена; имеется наличие межрегионарного газообмена в зоне Ан.ДМП, в результате чего смысл понятия Ан.ДМП теряется [9]. Феномен ПДКВ во время ВЧ ИВЛ, обусловленный невозможностью осуществления полного пассивного выдоха на фоне высокой частоты дыхательных циклов, вызывает феномен динамического растяжения легких, с накоплением объема газа в легких, достигающего до 2-3 литров[4, 5]. Величина накопленного объема зависит от частоты циклов, соотношения фаз вдоха и выдоха, дыхательного объема, индивидуальных эластических свойств бронхолегочной системы и грудной клетки с диафрагмой. Выше мы рассмотрели некоторые аспекты биомеханики вентиляции и газообмена при ВЧ ИВЛ, во время которой происходит принудительное поступление газа в бронхи под повышенным давлением, малыми объемами и с высокой частотой. При АКД УКДР поступление воздуха в легкие и обратно в атмосферу вызвано переменным давлением на легкие со стороны грудной клетки, а в случае одновременной вставленной абдоминальной компрессии и со стороны диафрагмы. По закону Паскаля жидкости и газы передают производимое на них давление по всем направлениям без изменения. Несмотря на то, что легкие представляют собой эластические мешки, наполненные газом и кровью, закон Паскаля в их отношении во время АКД не соблюдается. Часть легких во время компрессии подвергается большему прямому давлению и деформации, в результате чего происходит сдавливание мелких кровеносных сосудов и перекрывается выход из них в направлении большого круга кровообращения. Образуются, так называемые, “кровяные ловушки”. Во время последующих циклов АКД содержимое их может частично обновляться. Но основная масса крови во время АКД в фазу К движется в сторону большого круга кровообращения. Диффузия газов через альвеолярную мембрану в кровь на этих участках, естественно, нарушена в результате изменения градиента давления газов по сторонам мембраны и гидравлического давления в ловушках. Аналогичный процесс происходит и в части мелких бронхов, деформированных в результате непосредственной компрессии. Здесь присутствует феномен экспираторного закрытия дыхательных путей (ЭЗДП) с образованием “газовых ловушек”. В процессе ряда циклов АКД газ в ловушках так же частично обновляется. Рис. Схема отдельного “кванта” реанимации методом активной компрессии-декомпрессии, в сочетании с высокочастотной вентиляцией легких n - события, предшествующие клинической смерти; Р1- Р6- промежуточные положительные и отрицательные результаты реанимационных мероприятий. При АКД, в отличие от ВЧ ИВЛ, не наблюдается феномен ПДКВ и динамического растяжения легких с накоплением в них объема газа. Сочетание АКД с ВЧ ИВЛ кислородом, по показателям сатурации капиллярной крови кислородом достоверно улучшает газообмен в легких [1]. Кроме того, уменьшаются отрицательные эффекты АКД: ЭЗДП; улучшается обмен газов в ловушках; под влиянием ПДКВ, как результата ВЧ ИВЛ, лучше освобождаются ”кровяные ловушки”, из-за большего расправления альвеолярной ткани. Сочетание АКД с ВЧ ИВЛ обеспечивает лучший газообмен в легких, по сравнению с АКД атмосферным воздухом [1], большее кровенаполнение, в результате уменьшения количества и объема спавшихся участков легочной ткани. Следовательно, за счет механизма “легочного насоса”[2] увеличивается ударный объем сердца, объемная скорость кровотока, распределение этого кровотока на единицу поверхности тела. В фазу компрессии обеспечивается лучший транспорт кислорода к тканям, в том числе миокарду и центральной нервной системе, с лучшим обеспечением жизненно важных центров кровообращения и дыхания в стволе мозга, без восстановления функциональных способностей которых невозможно формирование функциональных систем, ответственных за поддержание сердечного и дыхательного автоматизма. С позиций новых теоретических положений общей теории функциональных систем - принципа системного квантования [10], процесс успешной реанимации методом АКД УКДР можно проанализировать по схеме изображенной на рисунке. Системное квантование в данном случае осуществляется по принципу внешней регуляции, с постепенным восстановлением, (от цикла к циклу АКД, подключения ВЧ ИВЛ и введения медикаментозных средств), саморегуляции, за счет постоянной оценки при помощи обратной афферентации промежуточных и конечного результата, который соответствует необходимым потребностям организма. Часть промежуточных результатов помогает, а часть препятствует получению необходимого результата. Достижение необходимого результата - восстановление сердечного и дыхательного автоматизма, определяется деятельностью специфических функциональных систем и каждый,,квант,, восстановления самостоятельного кровообращения и дыхания имеет системную организацию. Восстановление ответственных за сердечно-дыхательный автоматизм функциональных систем, под влиянием АКД и ИВЛ с другими реанимационными мероприятиями, является необходимым условием успешной реанимации.×
About the authors
A Y Koshelev
Voronezh State Medical Academy
Y N Koshelev
Voronezh State Medical Academy
I V Dankov
Voronezh State Medical Academy
V L Radushkevich
Voronezh State Medical Academy
V N Kosheleva
Voronezh State Medical Academy
References
- Радушкевич В.Л., Кошелев Ю.Н., Малеев Ю.В., Кошелев А.Ю., Кошелева В.Н. Устройство компрессионно-декомпрессионной реанимации и задаваемые им параметры искусственной вентиляции легких и газообмена.// Прикладные информационные аспекты медицины: Сб. научн. трудов.- Воронеж: ВГМА им. Н.Н. Бурденко, 2000.- Т.3, № 1, - с. 56-59.
- Зильбер А.П. Медицина критических состояний: общие проблемы.- Петрозаводск: Изд. ПГУ, 1995.- 360 с.
- Вейбель Э.Р. Морфометрия легких человека: Пер. с англ. М.: Медицина, 1970.- 175 с.
- Зильбер А.П., Шурыгин И.А., Тихонова Г.П. Газообмен и механика дыхания при струйной высокочастотной искусственной вентиляции легких. // Вестник АМН. 1990. № 3. С. 26-30.
- Шурыгин И.А. Механика дыхания и внутрилегочный газообмен при струйной высокочастотной искусственной вентиляции легких: Автореф. канд. дис. М, 1991.
- Зильбер А.П. Регионарные функции легких. Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1971.- 280 с.
- Зильбер А.П. Клиническая физиология для анестезиологов. М.: Медицина, 1977.- 432 с.
- Зильбер А.П., Шурыгин И.А. Высокочастотная вентиляция легких: что, чем и как, кому и когда. Петрозаводск: Изд-во ПГУ, 1993. - 134 с.
- Основы физиологии./ Под ред. П. Стерки. Пер. с англ./ Под ред. Г.И. Косицкого.- М.: Мир, 1984.- 556 с.
- Судаков К. В. Общая теория функциональных систем. - М.: Медицина, 1984. - 224 с.