А.В. Мостовой

 

Детская Городская больница №1, отделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных.

Кафедра анестезиологии и реаниматологии с курсом неотложной педиатрии ФПК и ПП СПбГПМА, Санкт-Петербург

 

 

Поддержание температуры и насыщения газовой смеси водяными парами близкими к физиологическим параметрам при проведении искусственной вентиляции легких у новорожденных и недоношенных детей является крайне важной задачей. Каскад нагревателя с обогревающей спиралью внутри контура способен осуществлять эту задачу достаточно безопасно для легких пациента. В момент, когда газовая смесь покидает камеру увлажнителя, температура ее равняется 37оС, но в дальнейшем при прохождении контура пациента она конденсируется на стенках. Подходя к пациенту, газ теряет необходимую влажность и может быть потенциально опасен, высушивая слизистую трахеи и бронхов. Обогрев и увлажнение дыхательной смеси по всей длине контура позволяет избежать образования конденсата на стенках дыхательной трубки и обеспечить новорожденному безопасность.

 

Современные увлажнители способны производить достаточное увлажнение на выходе из контура для доношенных новорожденных, но эффективность и безопасность таковых для детей с экстремально низкой массой тела пока окончательно не доказана, особенно при проведении длительной механической вентиляции легких. Не существует доказательств, что согретый газ до температуры ядра тела и 100% сатурация водяными парами могут способствовать развитию нозокомеальной респираторной инфекции 1.

 

Что такое влажность?

 

Влажность - насыщение парами воды газовой смеси. Водяной пар состоит из отдельных молекул воды, движущихся самостоятельно и независимо друг от друга, взвешенных в определенном газе. Размер молекулы воды всего 0,0001 микрон. В этой бутылке представлен один литр газа с температурой 37оС и содержит 22 мг водяных паров. Таким образом Абсолютная Влажность (АВ) составляет 22 мг/л. Если мы будем добавлять больше водяного пара в бутылку, абсолютная влажность будет увеличиваться.

 

Клинический пример: за время газового насыщения легких, они согревают и насыщают газовую смесь до 44 мг/л абсолютной влажности.

 

 

 

 

Относительная влажность

Это количество водяного пара, которое может содержать газ при определенной температуре. Эта же бутылка представляет один литр газа, содержащий 22 мг водяного пара. При температуре 37оС этот газ будет содержать 44 мг водяного пара, но в бутылке всего 22 мг, т.е. половина!

 

Следовательно, всего 50% - это называется Относительной Влажностью (ОВ). Если добавить еще 22 мг водяных паров, то газ будет максимально насыщен водяными парами. Таким образом, относительная влажность в данном случае будет равняться 100%.

 

Температура - согревание газа увеличивает пространство для водяного пара, охлаждение, напротив, снижает вместимость водяных паров в неизменном объеме.

 

Точка росы - это температура газовой смеси, при которой газ насыщен водяными парами на 100%, если газ будет охлаждаться ниже этой температуры, то водяной пар будет конденсироваться и образовывать более крупные капли воды.

 

 

Состояние газа и поддержание равновесия тепла и влажности при дыхании

Давайте посмотрим, как же работает система поддержания температуры газа и влажности на клеточном уровне.

 

Состояние газа

Вдыхаемый газ согревается до температуры ядра тела и насыщается парами, имея 100% относительную влажность, проходя через респираторный тракт, обмениваясь теплом и влажностью со слизистой дыхательных путей. Этот процесс приводит к высушиванию и охлаждению слизистой.

 

Восстановление тепла и влажности

 

 

 

Во время выдоха, охлажденная слизистая конденсирует на себе влагу, возвращая часть тепла и потерянной жидкости. Этот процесс частично согревает и увлажняет слизистую.

 

Увлажнение вдыхаемого газа у новорожденных

Дыхательные пути, согревая и увлажняя вдыхаемый воздух, забирают обратно тепло и влажность во время выдоха и таким образом защищают легкие от патологических состояний.

 

Вдох. Верхние дыхательные пути - нос, носоглотка, где происходит согревание до температуры ядра тела и увлажнение дыхательной смеси. Очищение вдыхаемого воздуха - фильтрация и очищение от содержащихся в воздухе загрязняющих веществ и микроорганизмов за счет выделения слизи, кашля и системы мукоцилиарного транспорта. Этот процесс оптимизирует газообмен и защищает очень нежную легочную ткань.

 

Выдох. Когда происходит выдох, порция тепла и влаги добавляемая во время вдоха восстанавливается. Потери тепла и влаги будут замещаться из различных резервных систем.

 

Защита легких

Механизмы неонатальной защиты очень незрелые. У недоношенных новорожденных кашлевой рефлекс может присутствовать лишь в 25% случаев, а рефлекс чихания вообще может отсутствовать в раннем неонатальном периоде 2. Таким образом, остается только незрелая система мукоцилиарного транспорта, играющая роль механического барьера для вдыхаемых или аспирированных патологических агентов. Это происходит на всем протяжении от носоглотки до бронхиол. Патогенные вещества улавливаются и нейтрализуются, а в дальнейшем транспортируются (перемещаются) к верхним дыхательным путям, где впоследствии проглатываются.

Система мукоцилиарного транспорта состоит из трех слоев

 

Реснитчатые эпителиальные клетки - каждая клетка имеет похожие на волоски структуры, образуя поверхность, называемую реснитчатым слоем. Реснички совершают ритмичные поступательные движения с водянистым слоем.

 

Водянистый слой - тонкий слой маловязкой жидкости. Глубина этого слоя очень значима для эффективного движения ресничек.

 

Гелевый (слизистый) слой - слизь, удерживаемая на поверхности водяного слоя. Он является ловушкой для патогенных агентов и продвигается по дыхательным путям с помощью ресничек. Содержание и количество влаги чрезвычайно важно для слизи. Чем тоньше слой слизи, тем труднее ее продвигать реснитчатым клеткам.

 

Интубированные пациенты

Введение эндотрахеальной трубки повреждает защитную функцию и функцию газообмена в легких. Трубка является механизмом, нарушающим защитную функцию.

• Фильтрация вдыхаемых частиц

• Механическая очистка за счет чихания или кашля

 

Отсюда у интубированных новорожденных работает только система защиты в легких

- Иммунная система

- Система мукоцилиарного транспорта

 

Обе системы незрелые и плохо развиты 3,4. Таким образом, введение эндотрахеальной трубки приводит к физиологическому изменению состояния вдыхаемого газа, который попадает в нижние дыхательные пути. Для сохранения нормальной функции такой газ требуется адекватно согревать и увлажнять.

 

При вдыхании более холодного, чем температура ядра тела и/или менее насыщенного влагой воздуха у интубированных пациентов происходит неконтролируемая потеря тепла и жидкости при ИВЛ. Это может:

- Увеличивать секрецию 

- Нарушать работу мукоцилиарного транспорта, снижая защиту дыхательных путей

- Уменьшать проходимость дыхательных путей и легочный комплайнс

- Увеличивать работу дыхания 

- Потреблять дополнительную энергию и жидкость

Увеличение секреции

Уровень влажности и тепла должны снижаться в дыхательных путях, если вдыхаемые газы поступают с меньшей температурой, чем температура ядра тела и менее насыщенные водяными парами. Это может повреждать жидкостный гомеостаз секреторную устойчивость у новорожденных 5. Газы с меньшей температурой и влажностью будут забирать тепло и влагу из эндотрахеальной трубки (1), трахеи (2) и нижних дыхательных путей (3).

 

1. Эндотрахеальная трубка - любой секрет, который попадает в просвет эндотрахеальной трубки, будет высыхать, так как влага теряется из нее. Это будет приводить к сужению просвета ЭТТ.

 

2. Трахея - мокрота, двигаясь из нижних дыхательных путей посредством мукоцилиарного транспорта, будет скапливаться вокруг конца ЭТТ. Влага из секрета будет теряться, приводя к образованию более густой и вязкой мокроты, осложняя тем самым процесс санации трахеобронхиального дерева. Это будет основным фактором, требующим более частых санаций и более частого использования инстилляций физиологического раствора.

 

3. Нижние дыхательные пути - наконец, излишняя влага, идущая из нижних дыхательных путей будет нарушать функцию мукоцилиарного транспорта.

Нарушение функции системы мукоцилиарного транспорта

- Слизистый слой теряет влагу, становится толще и труднее перемещается кнаружи

- Толщина водянистого слоя будет уменьшаться, и реснички не смогут ритмично двигаться

- Частота движений ресничек будет снижаться

- Газ будет перегреваться слизью, приводя к обкрадыванию влагой

 

В результате, работа незрелой системы мукоцилиарного транспорта будет нарушена. Она будет постепенно замедляться и, в конце концов, перестанет функционировать вообще. Мокрота в этом случае будет скапливаться в нижних дыхательных путях. И если неадекватное увлажнение будет продолжаться, клетки будут повреждаться, и кондиционирование воздуха нарушиться и этот процесс пойдет дальше в глубь дыхательных путей.

 

 

Снижение защиты дыхательных путей

У новорожденного увеличивается риск развития инфекции из-за снижения защитных свойств и ограничения энергетических запасов. Интубация приводит к обходу фильтрации инфекционных агентов в носу, и угнетению рефлексов чихания и кашля. Отсюда, интубированные новорожденные не имеют защиты от внешних вредных агентов, поступающих в дыхательные пути новорожденных.

 

Внешние патологические агенты могут быть введены при открытом дыхательном контуре во время такой процедуры, как санация трахеобронхиального дерева. Длительность обсеменения может быть снижена за счет:

 

- Поддержания дыхательного контура закрытым - герметичность контура может быть достигнута путем использования капельного поступления жидкости в камеру увлажнителя, введения медикаментов в контур без разгерметизации через специальные коннекторы и снижения частоты удаления конденсата из контура.

 

- Предотвращение продвижения инфекционных агентов к пациенту - скапливающийся конденсат в контуре и крупные капли могут переносить в себе инфекционный агент, но водяной пар не может (вспомните размер молекулы воды, намного меньший, чем любой микроорганизм). Увлажнители с подогревом образуют водяные пары, а нагревательная спираль сохраняет контур пациента от образования подвижного конденсата внутри.

Снижение защиты в дыхательных путях

Микроорганизмы в пределах организма (внутри) способны вызывать инфекции. Они присутствуют в секрете ротовой полости и верхних дыхательных путей. Секреция достигает нижние дыхательные пути при аспирации вокруг эндотрахеальной трубки. Во-первых, эндогенный или экзогенный патологический агент или микроорганизм достигнет дыхательных путей, во-вторых, останутся механизмы защиты - это система мукоцилиарного транспорта и иммунная система.

 

Обе эти системы незрелые у новорожденного, снижают защиту органов дыхания. Более того, защита может быть ослаблена за счет поступающего охлажденного газа, таким образом, замедляющего мукоцилиарный транспорт. Микроорганизмы будут иметь больше времени на размножение, а слизь будет являться для них прекрасной средой для питания и увлажнения.

 

Лучший выход минимизировать как распространение экзогенной, так и эндогенной инфекции - это поддерживать дыхательную смесь теплой и насыщенной парами воды, а контур держать в закрытом состоянии. Это будет максимально улучшать защиту легких, значимо уменьшая экспозицию для патогенных микроорганизмов.

Проходимость дыхательных путей и сопротивляемость ТБД

 

Утолщенная слизистая и скопление мокроты в дыхательных путях снижают проходимость дыхательных путей и увеличивают резистентность для газового потока. Влажность теряется из секрета в ЭТТ из-за неадекватного увлажнения, и приводит к увеличению риска обструкции ЭТТ в десятки раз6.

 

Этот риск может быть минимизирован за счет увлажнения и подогрева дыхательной смеси до температуры тела. Вы должны быть уверены, что в дыхательных путях мокрота подвижна и может быть успешно удалена (санирована).

Потери энергии

 

Работа дыхания

 

На работу дыхания у новорожденного расходуется большое количество энергии и кислорода. Недоношенный ребенок ограничен в энергетических запасах, и любое сужение просвета ЭТТ и снижение растяжимости легких будет приводить к значительному увеличению работы дыхания.

 

Испарение

 

Когда неадекватный уровень влажности во вдыхаемом воздухе, вода преобразовывается из слизи в дыхательных путях, чтобы достичь необходимого насыщения влагой вдыхаемого воздуха. Для выделения каждого грамма воды, взятой из слизи необходимо 580 калорий7. Используемая энергия преодолевает увеличивающуюся работу дыхания и приводит к испарению воды, как результат плохого увлажнения, энергии не хватает для нормальной терморегуляции и роста. Эти энергетические потери могут быть убраны при адекватном увлажнении и согревании дыхательной смеси до оптимальных значений.

Заключение

Оптимальная влажность поддерживает мукоцилиарную транспортную систему и состав секрета. Это приводит к следующим эффектам:

• Мокрота легче санируется

• Улучшается очищение слизистой, которая:

o Поддерживает защитные функции дыхательных путей и снижает риск окклюзии

o Быстро удаляются патогенные микроорганизмы, снижается риск легочной инфекции

o Снижается работа дыхания и энергетическая потребность

Респираторная терапия новорожденных после экстубации

Одним из самых важных этапов респираторной терапии является период, когда больного переводят на самостоятельное дыхание после искусственной вентиляции легких. Частое осложнение неадекватного ухода за больным является потребность в реинтубации. Нарастание дыхательной недостаточности может быть обусловлено развитием ателектазов в легких, но чаще всего эпизодами гипоксии, связанными с затрудненным отхождением мокроты из трахеобронхиального дерева.

 

При длительном стоянии интубационной трубки в трахее голосовые связки находятся в расслабленном состоянии, у больного нарушен мукоцилиарный клиренс. Частые травматичные санации и длительная ИВЛ с жесткими параметрами могут приводить к развитию тяжелых повреждений слизистой трахеи и бронхов. На фоне общей стабилизации состояния больного, улучшения газообмена в легких в условиях продленной ИВЛ нельзя исключить присоединение нозокомеальной вентилятор ассоциированной инфекции. У новорожденных развивается бронхопневмония с выраженной продукцией мокроты, удаление которой может быть затруднено вследствие неадекватного увлажнения дыхательной смеси.

 

Пока ребенок находится на ИВЛ, он получает хорошо увлажненный и подогретый газ, но после экстубации очень важно сохранить подобный уровень влажности для обеспечения нормального отхождения мокроты. Порой, в условиях российских стационаров медики испытывают определенный дефицит с респираторным оборудованием, и, вентилятор, обводившийся от одного больного, может в короткий срок потребоваться другому. Для обогрева и увлажнения дыхательной смеси при проведении СРАР после экстубации, а также для проведения кислородотерапии через носовые канюли и кислородную воронку в нашем отделении применяются увлажнители АН 77 (Альтернативная Наука, Санкт-Петербург, Россия). Подобная система имеет ряд преимуществ в сравнении с давно устаревшими и неэффективными банками Боброва, а также модифицированной формой увлажнения - комбинации банки Боброва и встроенного кипятильника внутри или емкости с теплой водой снаружи. Основное преимущество данных систем увлажнения состоит в полном соответствии современным стандартам увлажнения, наличию терминального температурного датчика, нагревательной спирали внутри контура, и, самое главное, относительно низкой стоимости в сравнении с зарубежными аналогами. Обеспечение больного адекватным увлажнением и согреванием дыхательной смеси в острый период после экстубации позволяет нам уже на протяжении более, чем десяти лет избегать практически полностью реинтубации больных, связанные с избыточным накоплением вязкой густой мокроты, а также потребности в дополнительных санациях трахеобронхиального дерева с применением интубации трахеи. Подобные системы увлажнения могут также активно быть использованы для адекватного увлажнения и согревания дыхательной смеси в родильном зале, поскольку система предназначена для работы, как с открытым, так и закрытым дыхательным контуром.

 

 

ЛИТЕРАТУРА

1. Schulze A., Respiratory gas conditioning in infants with an artificial airway. Semin Neonatol. 2002 Oct;7(5):369-77.

2. Miller HC et al (1952) Variations in the gag, cough and swallow reflexes and tone of the vocal cords as determined by direct laryngoscopy in newborn infants. Yale J Biol Med 24;284

3. Fetal and Neonatal Physiology (1998) 2nd Ed(2) Polin & Fox

4. Bucher U and Reid L. (1961) Development of the mucus-secreting elements in human lung. Thorax 16;219

5. Sousulski MD et al. Respiratory water loss and heat balance in intubated infants receiving humidified air. J.Paediatrics, 1983;103(2): 307-310

6. Lomholt NR et al. () A method of humidification in ventilator treatment of neonates. Brit J Anaesth, 1968; 40:335

7. Pollett HL and Reid WD. Prevention of obstruction of nasopharyngeal CPAP tubes by adequate humidification of inhaled gases. Canad Anaesth Soc J, 1977; 24(5):615-17