Аппарат ингаляционного наркоза

Аппарат ингаляционного наркоза

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре для ингаляционного наркоза (ИН).

Современные аппараты ИН (фирмы Drager, Penlon, Ohmeda) оснащены прецизионными испарителями высокого сопротивления (VOC - испарители вне дыхательного контура), многофункциональными аппаратами искусственной вентиляции легких и газоанализаторами (мониторами) состава дыхательной смеси, а это приводит к значительным габаритам (масса порядка 50 кг) и стоимости ($50000). Им свойственно медленное регулирование вдыхаемой концентрации при использовании экономичной и экологичной низкопоточной анестезии (НПА) [Watney G. In- and out of circuit vaporizers. Anesthesia Equipment Resources ASE 2007. www.asevet.com; Baum JA. Low Flow Anesthesia. Drager 2004].

С другой стороны, простые, но нестабильные draw-over испарители (типа OMV, Goldman), установленные внутри полузакрытого дыхательного контура (VIC), позволяют быстро изменить вдыхаемую концентрацию даже при минимальном расходе свежего газа [Watney G. In- and out of circuit vaporizers]. В этом случае скорость подачи анестетика в контур пропорциональна минутной вентиляции и не зависит от расхода свежего газа. Однако нестабильность draw-over испарителей приводит к непредсказуемым изменениям вдыхаемой концентрации, что крайне опасно при использовании современных мощных галогеносодержащих анестетиков. Поэтому draw-over анестезия до настоящего времени ограничена ветеринарией, районными госпиталями, труднодоступными регионами, неотложными ситуациями и военно-полевыми условиями. Известен также наркозный блок (аппарат ИН), содержащий дозиметр свежих газов, соединенный с ним стабилизированный испаритель низкого сопротивления, оснащенный переключателем позиции внутри или вне дыхательного контура, включающего адсорбер углекислого газа, дыхательный мешок, клапан подсоса воздуха и предохранительный клапан [патент RU №2372947]. Однако для проведения автоматической искусственной вентиляции легких (ИВЛ) необходимо использовать достаточно сложные аппараты ИВЛ с реверсивным дыхательным контуром [Гальперин Ю.С., Р.И.Бурлаков. Наркозно-дыхательная аппаратура. М. ЗАО «ВНИИМП-ВИТА», 2002; Сидоров В.А., Цыпин Л.Е., Гребенников В.А. Ингаляционная анестезия в педиатрии. М., 2010], стоимость которых в 5-10 раз превышает стоимость аппарата ИН. В то же время широкое распространение получили более простые аппараты ИВЛ для реанимации и интенсивной терапии [www.medprom.spb.ru, www.factor-mt.ru, www.npkoptima.ru], которые не позволяют проводить современную НПА из-за отсутствия реверсивного дыхательного контура (в этих аппаратах выдыхаемый пациентом газ выбрасывается в атмосферу).

Указанные недостатки затрудняют использование известных преимуществ ингаляционной анестезии относительно внутривенной (меньший метаболизм и соответственно инерционность, меньшая травма и естественный путь введения лекарственных средств вместе с кислородом) и соответственно ограничивают ее применение.

Настоящее изобретение обеспечивает адекватное проведение ингаляционной анестезии и ИВЛ широкому контингенту больных практически в любых условиях: в стационаре, неотложных ситуациях и амбулатории, включая педиатрию, стоматологию и ветеринарию.

Решение поставленной задачи достигается благодаря совокупности новых и известных технических решений, реализованных в патентуемом изобретении. Аппарат ингаляционного наркоза, содержащий дозиметр свежих газов, соединенный с ним стабилизированный испаритель низкого сопротивления, оснащенный переключателем позиции внутри или вне дыхательного контура, включающего адсорбер углекислого газа, дыхательный мешок, клапан подсоса воздуха и предохранительный клапан, согласно изобретению снабжен обечайкой, охватывающей дыхательный мешок с образованием полости между ними, сообщенной с выходным коннектором аппарата искусственной вентиляции легких, а испаритель прикреплен к адсорберу.

Согласно изобретению обечайка выполнена из прозрачного или полупрозрачного материала, оснащена объемным индикатором экскурсий дыхательного мешка, выполнена с возможностью внутреннего прогиба и снабжена регулируемым ограничителем максимального объема.

Переключатель позиции выполнен в виде двухходового крана, а клапан подсоса воздуха установлен на входе испарителя. При этом предохранительный клапан подключен к средней части линии выдоха пациента перед адсорбером, а дозиметр в режиме аутоанальгезии соединен с выходом испарителя.

Изобретением предусмотрено оснащение испарителя калькулятором вдыхаемой концентрации анестетика C_I для позиций внутри (IN) и вне (OUT) дыхательного контура, а также аутоанальгезии, определяемой по шкале испарителя C_S, минутной вентиляции MV, расходу свежего газа F_G и концентрации насыщенных паров анестетика p_A/р согласно соотношениям: для «IN» C_I≈C_S/[(pC_S/p_A)+(1-C_S)(F_G/MV)], для «OUT» C_I≈C_S, для «Аутоанальгезия» C_I≈C_S[1-(F_G/MV)].

Отношения объемов дыхательного контура и испарителя внутри него, а также расстояния между испарителем и пациентом к среднему габариту испарителя выбраны больше 10.

Технический результат изобретения заключается в следующем:

- существенно расширяется сфера применения портативных аппаратов ИН благодаря сочетаемости с любыми существующими аппаратами ИВЛ (общего и специального назначения) и возможности проведения современной НПА;

- повышается скорость и эффективность управления глубиной анестезией при проведении хирургических операций благодаря размещению испарителя с минимальным относительным объемом внутри дыхательного контура;

- повышается безопасность проведения НПА благодаря возможности оценивать вдыхаемую концентрацию анестетика по шкале испарителя даже в отсутствие дефицитного и дорогостоящего газоанализатора анестетиков;

- снижается загрязнение атмосферы операционной за счет снижения выброса паров анестетиков, включая галогенсодержащие;

- повышается экономия использования дорогостоящих анестетиков, а также медицинских газов;

- обеспечивается возможность работы с низконапорными источниками кислорода (например, адсорбционными или мембранными) благодаря использованию испарителя низкого сопротивления;

- обеспечивается адекватное автоматическое регулирование вдыхаемой концентрации анестетика при спонтанном дыхании пациента в зависимости от глубины анестезии и степени хирургического воздействия;

- уменьшается масса аппарата из-за отсутствия металлоемкого воздуховода, на котором монтируются основные блоки: испарители и адсорбер;

- исключаются инфицирование дыхательного контура аппарата ИВЛ и соответственно необходимость его обеззараживания.

Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, на которых представлены:

Фиг.1 - принципиальная схема аппарата ИН;

Фиг.2 - общий вид аппарата.

Аппарат ИН содержит испаритель 1 низкого сопротивления с переключателем 2 позиций внутри (IN) или вне (OUT) дыхательного контура 3 с адсорбером 4 углекислого газа, дыхательным мешком 5, клапаном 6 подсоса воздуха и предохранительным клапаном 7. К дыхательному контуру 3 подключены дозиметр 8 свежих газов и индикатор 9 кислорода и анестетика в дыхательной смеси. Аппарат снабжен обечайкой 10, охватывающей дыхательный мешок 5 с образованием полости 11 между ними, сообщенной с выходным коннектором аппарата ИВЛ через отверстие 12, а испаритель 1 прикреплен к адсорберу 4. Обечайка 10 выполнена из прозрачного или полупрозрачного материала с возможностью внутреннего прогиба (например, из силиконовой резины), может быть снабжена объемным индикатором 13 экскурсий дыхательного мешка 5 (в виде мерных рисок на наружной поверхности обечайки 10) и регулируемым ограничителем 14 максимального объема (в виде струбцины с овальными ложементами). Так, в качестве обечайки 10 применен мешок дыхательный стерилизуемый из полупрозрачного силикона объемом 1600 мл (для взрослых, внутрь вставляют стандартный дыхательный мешок 5 объемом 2 л) или 600 мл (для детей, внутрь вставляют стандартный дыхательный мешок 5 объемом 0,5 л) от аппаратов типа АДР [www.mitk-m.ru].

Переключатель 2 позиции выполнен в виде двухходового крана, а клапан 6 подсоса воздуха установлен на входе испарителя 1. Предохранительный клапан 7 подключен к средней части линии выдоха пациента перед адсорбером 4. В режиме аутоанальгезии дозиметр 8 соединен с выходом испарителя 1.

При этом испаритель 1 оснащен калькулятором 15 вдыхаемой концентрации анестетика C_I для позиций внутри (IN) и вне (OUT) дыхательного контура 3, а также аутоанальгезии, определяемой по шкале испарителя C_S, минутной вентиляции MV, расходу свежего газа F_G и концентрации насыщенных паров анестетика p_A/р согласно соотношениям: для «IN» C_I≈C_S/[(pC_S/p_A)+(1-C_S)(F_G/MV)], для «OUT» C_I≈C_S, для «Аутоанальгезия» C_I≈C_S[1-(F_G/MV)].

В зависимости от условий работы и методики анестезии аппарат ИН может комплектоваться испарителями на разные анестетики (севофлюран, изофлюран, галотан или энфлюран) и разные диапазоны концентраций.

Масса предлагаемого аппарата ИН и объем его дыхательного контура 3 минимальны благодаря минимальным размерам испарителя 1 и его прямому подключению к адсорберу 4. Так, масса аппарата ИН «Колибри» (модель №3) на фиг.2 не превышает 3 кг, а объем дыхательного контура вместе с мешком и шлангами вдоха и выдоха - порядка 2-3 л.

Аппарат ИН работает следующим образом.

После стандартной подготовки и проверки аппарата ИН переключатель 2 устанавливают в позицию IN, подают кислород в дыхательный контур 3 и подключают к нему пациента. Включают шкалу испарителя 1 и постепенно (в течение полминуты) увеличивают вдыхаемую концентрацию C_I анестетика до 2-3 MAC (минимальная альвеолярная концентрация) по шкале С_S с учетом минутной вентиляцией MV и расхода свежего газа F_G при известной концентрации насыщенных паров выбранного анестетика p_A/р, определяя с помощью калькулятора 15 верхний предел вдыхаемой концентрации по соотношению C_I≈C_S/[(pC_S/p_A)+(1-C_S)(F_G/MV)].

После достижения требуемой глубины наркоза (продолжительность индукции для севофлюрана порядка 2 мин, для изофлюрана - 5 мин), пациента интубируют и переводят на ИВЛ или оставляют на спонтанном дыхании (в зависимости от оперативного вмешательства, методики анестезии и состояния пациента).

В фазе поддержания анестезии шкалу испарителя устанавливаю так, чтобы вдыхаемая концентрация C_I анестетика была на уровне 1-1,5 MAC в зависимости от степени хирургического воздействия: сначала ориентировочно выбирают по калькулятору 15 концентрацию по шкале испарителя в соответствии с предложенным соотношением (здесь C_I как аргумент) C_S≈C_IF_G/MV{1-C_I[(p/p_A)-(F_G/MV)]} и затем корректируют ее по показаниям газоанализатора.

При использовании аппарата ИВЛ упрощенного типа его выходной коннектор с одним шлангом вдоха вставляют в отверстие 12. Во время фазы вдоха газ (атмосферный воздух) от аппарата ИВЛ поступает в полость 11 и вытесняет дыхательную смесь из мешка 5 через адсорбер 4 и испаритель 1 пациенту. В фазе выдоха дыхательная смесь возвращается в дыхательный мешок 5, а газ из полости 11 выходит в атмосферу.

При использовании аппарата ИВЛ с реверсивным дыхательным контуром его выходной коннектор с шлангами вдоха и выдоха присоединяют непосредственно к адсорберу 4 вместо дыхательного мешка 5 с образованием совместного дыхательного контура аппаратов ИН и ИВЛ; при этом движение дыхательной смеси в контуре 3 аппарата ИН аналогично.

Расход свежего газа F_G по дозиметру 8 поддерживают на низком (1-2 л/мин) или минимальном уровне (0,5 л/мин для взрослого пациента), а основные параметры ИВЛ (минутную вентиляцию, дыхательный объем и максимальное давление вдоха) устанавливуют на аппарате ИВЛ в соответствии с методикой НПА [см. Сидоров В.А., Цыпин Л.Е., Гребенников В.А. Ингаляционная анестезия в педиатрии. М., 2010].

Полупрозрачная силиконовая обечайка 10 обеспечивает визуальный контроль экскурсий дыхательного мешка 5 как при спонтанном дыхании, так и при ИВЛ. В случае использования портативных аппаратов ИВЛ с ограниченными возможностями регулирования дыхательного объема (например, МИНИДАР «Аврора» www.npkoptima.ru), дополнительную регулировку осуществляют с помощью ограничителя 14. Так, максимальный объем силиконовой обечайки 10 (и соответственно дыхательного мешка 5) для взрослых составляет 1500 мл (ложементы ограничителя 14 раскрыты) и может быть уменьшен до 200 мл (ложементы ограничителя 14 сжаты).

Избыточная дыхательная смесь стравливается через предохранительный клапан 7 за пределы операционного поля. Для этого объем выходного шланга «Е» между пациентом и адсорбером подбирают соответственно дыхательному объему пациента и газ «мертвого пространства» легких с пониженным содержанием углекислого газа в конце фазы выдоха располагается за предохранительным клапаном 7 так, чтобы при максимальном давлении во время дыхательного цикла стравливать альвеолярную часть выдыхаемого газа с повышенным содержанием углекислого газа.

Пример 1. Во время индукции при минутной вентиляции MV=4,5 л/мин и расходе свежего газа F_G=1 л/мин шкалу испарителя 1 («МИНИВАП-20») устанавливают на отметку 3 об.% (0,03 относительные единицы). Уже на 2-й минуте газоанализатор анестетиков, подключенный к линии вдоха пациента, показывает на вдохе и выдохе 4,5 и 2,5 об.% севофлюрана соответственно.

В фазе поддержания анестезии шкалу испарителя устанавливают по калькулятору на отметку C_S≈C_IF_G/MV{1-C_I[(p/p_A)-(F_G/MV)]}≈0,006 (0,6 об.%), при этом показания газоанализатора постепенно приближаются к расчетному значению и на 30 мин вдыхаемая и выдыхаемая концентрация севофлюрана составляет 2,4-2,6 об.% (когда MV снижена до 4,5 л/мин, a F_G по-прежнему 1 л/мин).

Благодаря расположению испарителя 1 низкого сопротивления внутри дыхательного контура 3 минимального объема V_C время переходного режима T~V_C/MV и скорость регулирования вдыхаемой концентрации ΔC_I/ΔT~ΔC_S MV/V_C (управления глубиной анестезией) при переключении концентрации анестетика также минимально (пропорционально произведению концентрации C_S шкалы испарителя на минутную вентиляцию MV и обратно пропорционально объему V_C дыхательного контура). Так, при минутной вентиляции MV=4 л/мин изменение вдыхаемой концентрации севофлюрана ΔC_I=4 об.% за 2 минуты на отметке шкалы испарителя ΔC_S=3 об.%, при расходе свежего газа F_G=0,5 л/мин и объеме дыхательного контура 3 л.

В традиционных аппаратах ИН с испарителем вне дыхательного контура (VOC) ΔC_I<1 об.% за это же время на отметке шкалы испарителя 8 об.%, при объеме дыхательного контура 6 л и аналогичном расходе свежего газа [см. Baum JA Low Flow Anesthesia. Drager 2004], т.е. в разы медленнее, несмотря на более мощный испаритель.

Тем не менее, при относительно длительных операциях (1 час и более) в режиме поддержания анестезии переключатель 2 устанавливают в позицию OUT, когда не требуется быстрого изменения вдыхаемой концентрации. При этом только свежий газ F_G проходит через испаритель 1 и вдыхаемая концентрация C_I постепенно (в течение часа) приближается к концентрации C_S по шкале.

В ряде операций при сохранении спонтанного дыхания предложенный аппарат позволяет автоматически регулировать вдыхаемую концентрацию C_I в позиции IN переключателя 2, используя известную рефлекторную зависимость минутной вентиляции MV от хирургического воздействия [White D, Royston В. Respiratory feedback effects on vaporizers in circle systems. Anaesthesia, 1998; 53: 555-9]. Так, минутная вентиляция MV рефлекторно увеличивается при уменьшении глубины анестезии или увеличении степени хирургического воздействия, соответственно повышая вдыхаемую концентрацию C_I согласно предложенному соотношению и наоборот.

Во время кратковременной и поверхностной анестезии при сохранении спонтанного дыхания (болезненные манипуляции или исследования) предложенный аппарат используют в режиме аутоанальгезии (переключатель 2 - в позиции OUT, но выход дозиметра 8 подключен к выходу испарителя 1). В этом режиме вдыхаемая концентрация C_I также возрастает при увеличении минутной вентиляции согласно соотношению C_I≈C_S[1-(F_G/MV)], однако в меньшей степени, чем в позиции IN переключателя 2, и, когда минутная вентиляция при спонтанном дыхании опускается ниже безопасного уровня, устанавливаемого анестезиологом, пациент вдыхает только свежий газ (кислород).

Пример 2. Аутоанальгезия изофлюраном при спонтанном дыхании. После индукции анестезиолог устанавливает переключатель 2 в позицию OUT, выход дозиметра 8 подключает к выходу испарителя 1, расход кислорода F_G=3 л/мин. Тем самым задают минимальный уровень минутной вентиляции пациента (50% от исходной), ниже которой автоматически отключается испаритель 1 и пациент вдыхает чистый кислород. По калькулятору определяют концентрацию C_S по шкале испарителя исходя из вдыхаемой концентрации анестетика C_I=1,2 об.% (хирургическая стадия анестезии I₃) и минутной вентиляции пациента MV=4,2 л/мин: C_S≈C_I/[1-(F_G/MV)]=4 об.%.

В режиме поддержания анестезии аппарат автоматически регулирует вдыхаемую концентрацию анестетика C_I в зависимости от минутной вентиляции пациента MV, которая, в свою очередь, рефлекторно возрастает при увеличении хирургического воздействия и уменьшается с углублением анестезии:

Стадии операции	MV, л/мин	CI, об.%
Разрез кожи	4	1
Отсутствие травмы	3,6	0,7
Удаление ногтя	6	2

Таким образом, предложенный аппарат ИН:

- обеспечивает проведение современной НПА в любых условиях благодаря сочетаемости с любыми существующими аппаратами ИВЛ (общего и специального назначения);

- повышает скорость и эффективность управления глубиной анестезией при проведении хирургических операций благодаря размещению испарителя с минимальным относительным объемом внутри дыхательного контура;

- повышает безопасность проведения НПА благодаря возможности оценивать вдыхаемую концентрацию анестетика по шкале испарителя даже в отсутствие дефицитного и дорогостоящего газоанализатора анестетиков;

- обеспечивает адекватное автоматическое регулирование вдыхаемой концентрации анестетика при спонтанном дыхании пациента в зависимости от глубины анестезии и степени хирургического воздействия;

- снижает загрязнение атмосферы операционной за счет уменьшения выброса паров анестетиков и повышает экономию их использования (вместе с медицинскими газами) благодаря реализации методики НПА на всех этапах анестезии;

- обеспечивает возможность работы с низконапорными источниками кислорода (например, адсорбционными или мембранными) благодаря использованию испарителя низкого сопротивления;

- отличается минимальной массой из-за отсутствия металлоемкого воздуховода, на котором монтируются основные блоки: испарители и адсорбер;

- исключает инфицирование дыхательного контура аппарата ИВЛ и соответственно необходимость его обеззараживания.

1. Аппарат ингаляционного наркоза, содержащий дозиметр свежих газов, соединенный с ним стабилизированный испаритель низкого сопротивления, оснащенный переключателем позиции внутри или вне дыхательного контура, включающего адсорбер углекислого газа, дыхательный мешок, клапан подсоса воздуха и расположенный перед адсорбером предохранительный клапан, отличающийся тем, что снабжен обечайкой, охватывающей дыхательный мешок с образованием полости между ними, сообщенной с выходным коннектором аппарата искусственной вентиляции легких, испаритель оснащен калькулятором вдыхаемой концентрации анестетика и прикреплен к адсорберу, а обечайка выполнена с возможностью внутреннего прогиба и снабжена регулируемым ограничителем максимального объема.

2. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что обечайка выполнена из прозрачного или полупрозрачного материала и оснащена объемным индикатором экскурсий дыхательного мешка.

3. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что переключатель позиции выполнен в виде двухходового крана, а клапан подсоса воздуха установлен на входе испарителя.

4. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что предохранительный клапан подключен посередине между пациентом и адсорбером.

5. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что в режиме аутоанальгезии дозиметр соединен с выходом испарителя.

6. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что вдыхаемая концентрация анестетика C_I вычисляется по калькулятору, исходя из показаний шкалы испарителя C_S, минутной вентиляции MV, расхода свежего газа F_G и концентрации насыщенных паров анестетика р_A/р согласно соотношениям: для «IN» C_I≈C_S/[(pC_S/p_A)+(1-C_S)(F_G/MV)], для «OUT» C_I≈C_S, для «аутоанальгезия» C_I≈C_S[1-(F_G/MV)].

7. Аппарат по п.1, отличающийся тем, что отношения объемов дыхательного контура и испарителя внутри него, а также расстояния между испарителем и пациентом к среднему габариту испарителя выбраны больше 10.