Респираторная недостаточность (респираторный дистресс) является главной причиной смертности новорожденных, в связи с чем ее профилактика и лечение остается крайне актуальной задачей в неонатологии. Чрезвычайно актуальной остается задача профилактики и лечения респираторной недостаточности в первые часы после рождения ребенка.
Одним из методов профилактики и терапии респираторной недостаточности у новорожденных, клиническая эффективность которого доказана многими исследованиями, является неинвазивная вентиляция легких методом постоянного положительного давления через носовые канюли (назального СРАР).
Постоянное положительное давление в дыхательных путях (CPAP – continuous positive airway pressure), создаваемое через носовые канюли, является одной из форм неинвазивной вентиляции легких, которая становится все более популярным методом респираторной поддержки у новорожденных детей с различной патологией. Выбор данного метода неинвазивной вентиляции легких обусловлен в первую очередь тем, что это один из наиболее эффективных и доступных уровню практически любого неонатального отделения способ респираторной поддержки.
Акроним CPAP отражает факт положительного давления в дыхательных путях младенца при спонтанном дыхании в течение всего дыхательного цикла. Основная терапевтическая цель при использовании этого метода терапии состоит в обеспечении раздувания легких под невысоким давлением и предотвращения тем самым коллабирования альвеол и мелких дыхательных путей во время выдоха.
КАКИЕ ТЕРАПЕВТИЧЕСКИЕ ЭФФЕКТЫ НАЗАЛЬНОГО CPAP?
Основные терапевтические эффекты (NCPAP) постоянного положительного давления в дыхательных путях через носовые канюли:
Снижение аэродинамического сопротивления верхних дыхательных путей за счет увеличения площади их поперечного сечения на уровне глотки и гортани
Снижение право-левого шунтирования крови
Снижение частоты обструктивных апноэ
Повышение ФОЕ, которое носит устойчивый характер
Увеличение дыхательного объема
Повышение податливости легких и снижение работы дыхания
Эффект «шинирования» грудной клетки, стабилизирующий внутригрудной объем. Благодаря этому достоверно снижается частота возникновения парадоксальных дыхательных движений [9]
Предотвращение экссудации белков в просвет альвеол, ведущей к формированию гиалиновых мембран
Снижение частоты дыхания у больного
Устранение вентиляционно-перфузионных нарушений благодаря увеличению среднего давления в дыхательных путях
Уменьшение альвеолярного отека
Отчетливый сурфактант-сохраняющий эффект
Улучшение оксигенации крови и элиминации углекислого газа за счет увеличения площади газообмена
Улучшение оксигенации крови и увеличение альвеолярной вентиляции за счет расправления спавшихся и нестабильных альвеол
Синхронизация торакальных и абдоминальных дыхательных движений, что особенно важно для респираторной адаптации недоношенных с экстремально низкой массой тела
Активизация рефлекса растяжения Геринга-Брейера, благодаря чему происходит стимуляция работы дыхательного центра ребенка
Помимо вышеперечисленных терапевтических эффектов назального СРАР следует отметить и тот факт, что только при самостоятельном дыхании обеспечивается оптимальное регионарное распределение дыхательного объема, устанавливается оптимальное распределение отношений вентиляция – перфузия и устанавливается адекватный баланс между вентиляторным запросом и его обеспечением.
КАКИЕ ПОКАЗАНИЯ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ НАЗАЛЬНОГО CPAP?
Можно выделить три ведущие группы клинических состояний, при которых широко применяется назальный СРАР:
Патологические состояния у новорожденных, при которых показан назальный СРАР:
Респираторный дистресс-синдром у недоношенных новорожденных
Апноэ недоношенных
Респираторная поддержка после экстубации трахеи у недоношенных новорожденных
Послеоперационная респираторная поддержка (при врожденных пороках сердца, при аномалиях передней брюшной стенки (гастрошизис, омфалоцеле), другие абдоминальные или торакальные оперативные вмешательства
Респираторная поддержка при дифференцировке порока сердца синего типа и патологии легких
Синдром меконеальной аспирации
Другие аспирационные синдромы (аспирация крови, содержимого желудка)
Ларингомаляция, бронхомаляция и/или трахеомаляция с увеличенной работой дыхания
Респираторная поддержка после первичной реанимации новорожденных
Другая патология легких, проявляющаяся изменениями на рентгенограммах (ателектазы, гиповентиляция, инфильтрация)
Персистирующая легочная гипертензия у новорожденных
Легочное кровотечение
Респираторная поддержка при проведении экстракорпоральной мембранной оксигенации (ECMO)
АППАРАТНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ И КЛАССИФИКАЦИЯ СИСТЕМ НАЗАЛЬНОГО СРАР В НЕОНАТОЛОГИИ
Использование постоянного положительного давления в дыхательных путях через носовые канюли у новорожденных детей при многих патологических состояниях и растущая популярность этого вида респираторной поддержки побудили производителей медицинской техники к выпуску различных систем NCPAP.
Современная классификация аппаратных систем назального СРАР:
Системы с постоянным потоком
a. Системы с «водным замком»
b. Экспираторное ограничение
Gas jet системы (клапан Benveniste)
Системы с переменным потоком
Принципиально все системы назального СРАР разделяются по механизму создания постоянного положительного давления в дыхательных путях, а если быть точнее, то по механизму управления экспираторным потоком. Первыми были разработаны системы назального СРАР с постоянным потоком. Классической системой назального СРАР с постоянным потоком считается так называемая система underwater tube “bubble”, т.е. система, где постоянное положительное давление создается за счет погружения дистальной части экспираторного контура в «водный замок».
Схема функционирования систем СРАР с постоянным потоком
Как видно из представленной на рисунке схемы, в системах с постоянным потоком величина потока на вдохе (инспираторного потока) практически равна величине потока на выдохе. Неизбежно возникающая турбулентность в области носовых канюль создает затруднение для пассивного выдоха, что обуславливает большую работу дыхания. Вариантом системы с постоянным потоком на основе экспираторного ограничения является использование носовых канюль со стандартным аппаратом искусственной вентиляции легких.
К газ-инжекционным системам СРАР относится система на основе инжектора Benveniste. Эта система СРАР с постоянным потоком, где постоянное давление создается за счет принципа Вентури. Пациент осуществляет выдох в атмосферу.
Клинически наиболее эффективными в настоящее время признаны системы назального СРАР с переменным потоком (flow variable).
Схема функционирования систем СРАР с переменным потоком
Как видно из представленной на рисунке схемы, в системах с переменным потоком разобщение инспираторного и экспираторного потоков осуществляется в специальном запатентованном устройстве – универсальном генераторе.
Инспираторный поток превышает экспираторный. Турбулентности в области носовых канюль нет. В универсальном генераторе созданы специальные условия для
облегчения пассивного выдоха. Экспираторный канал системы открывается в атмосферу.
ARABELLA – система с переменным потоком
Система ARABELLA производства компании HAMILTON MEDICAL (Швейцария) – это уникальный аппарат, предназначенный для подачи NCPAP новорожденным.
Основным преимуществом системы с переменным потоком Arabella является сохранение постоянного давления на протяжении всего дыхательного цикла, что существенно облегчает работу дыхания и достигается за счет универсального генератора.
Система Arabella состоит из:
мониторирующего газового смесителя;
универсального генератора NCPAP;
назальных канюль;
контура подачи;
шапочки с креплением.
Мониторирующий газовый смеситель системы включает в себя сам смеситель, анализатор кислорода, градуированный потокометр и систему тревоги. Выход (50-psi) для дополнительного потокометра позволяет подавать поток низкого давления через канюли для ручной вентиляции или для небулайзерной терапии.
КАК УСТРОЕН УНИВЕРСАЛЬНЫЙ ГЕНЕРАТОР СИСТЕМЫ ARABELLA?
При создании универсального генератора системы Arabella использованы аэрогидродинамические законы:
эффект Бернулли
принцип Вентури
эффект Коанда
Эффект Бернулли: чем выше скорость потока при изменении поперечного сечения трубки, тем меньше статическое давление в этом сечении.
Принцип Вентури основан на эффекте Бернулли. В месте сужения трубки, похожей на песочные часы, находится отверстие. Именно в месте сужения происходит увеличение скорости воздушно-кислородной смеси, что создает зону низкого давления вакуум и приводит к подсасыванию атмосферного воздуха.
Эффект Коанда заключается в том, что струя воздуха, проходящая по трубке, стремится отклониться по направлению к стенке и при определенных условиях прилипает к ней. Это объясняется тем, что боковая стенка препятствует свободному поступлению воздуха с одной стороны струи, создавая вихрь в зоне пониженного давления.
Генератор вариабельного потока, используя эффект Бернулли, через двойной инжектор направляет в каждую из носовых канюль поток постоянного давления. При выходе из инжекторных трубок в камеру скорость потока кислородно-воздушной смеси снизится, и давление тоже снизится, но все равно оно будет выше атмосферного.
Другими словами, движение кислородно-воздушной струи останется устойчивым к потере кинетической энергии после ее выхода из инжекторных трубок и при этом создастся определенное давление. Это соотношение поток/давление минимизирует усилия ребенка, затрачиваемые на вдох. Регулируя поток кислородно-воздушной смеси, мы можем устанавливать необходимое давление используя специальную диаграмму.
При усиленном вдохе ребенок вдыхает большой объем воздуха, который он может получить только из рабочей камеры генератора, что по эффекту Вентури приведет к дополнительному подсасыванию воздуха из струйных инжекторов.
Переключения потока (вариабельность потока) в генераторе CPAP происходит следующим образом.
Во время выдоха эффект Коанда заставляет вдыхаемый поток поворачиваться и покидать рабочую камеру генератора через экспираторный канал генератора. При этом во время выдоха ребенку нет необходимости противодействовать инспираторному потоку высокого давления. Таким образом, работа дыхания при выдохе снижается по сравнению с СРАР с постоянным давлением. Остаточное давление кислородно-воздушной смеси позволяет сохранять стабильный уровень СРАР, необходимый для того, чтобы поддерживать альвеолы в расправленном состоянии.
Таким образом, используя эффект Бернулли, принцип Вентури и эффект Коанда, направленные на снижение работы дыхания, система Arabella обеспечивает безопасную и эффективную подачу (NCPAP) постоянного положительного давления в дыхательных путях через носовые канюли, включая новорожденных с (ОНМ) очень низкой массой тела и (ЭНМТ) экстремально низкой массой тела при рождении.
ЛИТЕРАТУРА
Е. В. Паршин, Ю. С. Александрович. Постоянное положительное давление в дыхательных путях через носовые канюли (назальный CPAP) в профилактике и лечении респираторного дистресса у новорождённых (методическое пособие для врачей).
Alex C.G., Aronson R.M., Onal E., Lopata M. Effects of continuous positive airway pressure on upper airway and respiratory muscle activity. J Appl Physiol 1987; 62: 2026–30.
Bose C., Lawson E.E., Greene A., Mentz W., Friedman M. Measurement of cardiopulmonary function in ventilated neonates with respiratory distress syndrome using rebreathing methodology. Pediatric Res. 1986; 20: 316–20.
Cotton R.B., Lindstrom D.P., Kanarek K.S., Sundell H., Stahlman M.T. Effect of positive-end-expiratory-pressure on right ventricular output in lambs with hyaline membrane disease. Acta Paediatrica Scandinavica 1980; 69: 603–6.
Davis P.G., Henderson-Smart D.J. Prophylactic postextubation nasal CPAP in preterm infants. Neonatal module of the Cochrane database of systematic reviews 1997. The Cochrane Collaboration. Issue 1. Oxford: Update Software, 1998.
Downes J.J., Vidyasagar D., Morrow G.M., Boggs T.R. Respiratory distress syndrome of newborn infants. New clinical scoring system with acid base and blood gas correlation. Clin Pediatr. 1970;9:325–330.
Gregory GA, Kitterman JA, Phibbs RH, et al: Treatment of the idiopathic respiratory distress syndrome with continuous positive airway pressure. N Engl J Med 1971; 284:1333-1340.
Jay P. Goldsmith, Edward H. Karotkin “Assisted Ventilation of the Neonate” (Fourth Edition) Saunders Company, 2003, p.136.
Locker R., Greenspan J.S., Shaffer T.S., Rubenstein S.D., Wolfson M.R. Effect of nasal CPAP on thoracoabdominal motion in neonates with respiratory insufficiency. Pediatr Res 1994: 11: 259-264.
Miller M.J., Carlo W.A., Martin R.J. Continuous positive airway pressure selectively reduces obstructive apnea in preterm infants. J Pediatr 1985; 106: 91–4.
Polin R.A, C. Yoder M.C., Burg F.D. “Workbook in Practical Neonatology” (Second Edition) W.B. Saunders Company, 1998, p.182.
Prophylactic nasal continuous positive airways pressure in newborns of 28–31 weeks gestation: multicentre randomized controlled clinical trial F Sandri, G Ancora, ALanzoni, P Tagliabue, M Colnaghi, M L Ventura, M Rinaldi, I Mondello, P Gancia, G P Salvioli, M Orzalesi and F Mosca Arch. Dis. Child. Fetal Neonatal Ed. 2004; 89; 394-398
Poulton EP, Oxon DM: Left sided heart failure with pulmonary edema: Its treatment with the "pulmonary plus pressure machine." Lancet 1936; 231:981-983.
Sandri F, Ancora G, Lanzoni A et al., on behalf of the Pneumology Study Group of the Italian Society of Neonatology Prophylactic nasal continuous positive airways pressure in newborns of 28–31 weeks gestation: multicentre randomised controlled clinical trial // Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2004;89:F394–F398. doi: 10.1136/adc.2003.037010.
Saunders R.A., Milner A.D., Hopkin I.E. The effects of CPAP on lung mechanics and lung volumes in the neonate. Biol Neonate 1976; 29: 178–81.
So B-H, Tamura M, Mishina J, Watanabe T, Kamoshita S. Application of nasal continuous positive airway pressure to early extubation in very low birthweight infants. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 1995; 72: F191-F3.
Verder H, Robertson B, Griesen G, et al. The Danish-Swedish multicentre study group. Surfactant therapy and nasal continuous positive airway pressure for newborns with respiratory distress syndrome. N Engl J Med 1994; 331: 1051–5.