Аппарат и способ ингаляционной анестезии
Группа изобретений относится к медицинской технике. Аппарат ингаляционной анестезии включает аппарат ИВЛ и испаритель анестетиков низкого сопротивления, связанные разъемными соединениями с дыхательным контуром, включающим первый предохранительный клапан, абсорбер и эластичный резервный мешок. Второй предохранительный клапан сообщен с патрубком вдоха аппарата ИВЛ и атмосферой. Дыхательный контур включает открытую и реверсивную системы, эластичный резервный мешок имеет объем, выбранный в зависимости от размеров пациента, и расположен в реверсивной дыхательной системе внутри мешка Амбу с образованием межстенной полости, которая связана с патрубком вдоха аппарата ИВЛ. Открытая система включает испаритель, соединенный входом с патрубком вдоха аппарата ИВЛ. Раскрыт способ ингаляционной анестезии. Технический результат сводится к обеспечению ингаляции широкому кругу пациентов. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к медицинской технике, а именно к аппаратуре для ингаляционного наркоза (ИН).
Известны портативные системы для проведения ИН и искусственной вентиляции легких (ИВЛ), содержащие многофункциональные респираторы с реверсивным дыхательным контуром, - Portec (STEPHAN). Стоимость последних в 5-10 раз превышает стоимость наркозных блоков.
В то же время широкое распространение получили более простые аппараты ИВЛ для реанимации и интенсивной терапии [вентилятор SAVe с электроприводом - www.automedx.biz, респираторы с пневмоприводом - www.medprom.spb.ru]. которые не позволяют проводить современную низкопоточную анестезию из-за отсутствия реверсивного дыхательного контура (в этих аппаратах выдыхаемый пациентом газ выбрасывается в атмосферу).
Известен аппарат ИН, содержащий респиратор, испаритель анестетиков, соединенный с дыхательным контуром, включающим абсорбер, предохранительный клапан и резервный мешок, расположенный внутри обечайки Амбу («Bag in Vessel») с образованием межстенной полости, подключенной к патрубку вдоха респиратора [патент RU №2466749, книга Берлин А. Портативные аппараты и испарители для ингаляционной анестезии. LAMBERT/ 2018, с. с. 46-48].
Обечайка Амбу может быть снабжена объемным индикатором экскурсий дыхательного мешка (в виде мерных рисок на наружной поверхности обечайки) и регулируемым ограничителем максимального объема (в виде струбцины с овальными ложементами). Однако механическая система регулирования максимального дыхательного объема конструктивно сложна и неудобна в эксплуатации (длительная и неоднозначная регулировка), нарушая при этом режим работы респиратора (при сокращении объема обечайки может пропорционально возрастать давление вдоха).
Настоящее изобретение обеспечивает адекватное проведение ингаляционной анестезии и ИВЛ широкому контингенту пациентов 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.
Портативный аппарат ингаляционной анестезии для стационарных условий содержит простейший респиратор и испаритель анестетиков низкого сопротивления, соединенный с дыхательным контуром, включающим абсорбер, предохранительный клапан и резервный мешок, расположенный внутри обечайки Амбу с образованием межстенной полости, подключенной к патрубку вдоха респиратора, он снабжен вторым предохранительным клапаном, вход которого связан с межстенной полостью обечайки Амбу, а выход - с атмосферой.
При этом второй предохранительный клапан оснащен указателем изменения минутной вентиляции пациента.
В неотложных ситуациях и военно-полевых условиях при проведении ингаляционной анестезии по открытой дыхательной системе патрубок вдоха респиратора соединен с входами испарителя и второго предохранительного клапана.
Способ ингаляционной анестезии, включающий подачу воздуха от респиратора в межстенную полость мешка Амбу и одновременное вытеснение дыхательной смеси пациенту из расположенного в нем резервного мешка в фазе вдоха с последующим стравливанием воздуха из межстенной полости в атмосферу за счет расправления резервного мешка в фазе выдоха, при этом уменьшают дыхательный объем вентиляции за счет стравливания воздуха из межстенной полости в атмосферу во время фазы вдоха, одновременно контролируя скорость подачи дыхательной смеси пациенту. При необходимости дополнительно вентилируют пациента вручную (увеличивают частоту дыхания), сжимая резервный мешок через эластичные стенки обечайки Амбу в фазе выдоха респиратора.
Для расширения диапазона регулирования объем резервного мешка выбирают соответственно дыхательному объему маленького пациента.
Медико-технический результат патентуемого изобретения заключается в следующем:
(1) Простейшие респираторы для реанимации и интенсивной терапии, включая вентилятор SAVe с фиксированным объемом и частотой дыхания, могут быть эффективно применены при проведении ингаляционной анестезии по открытому, полуоткрытому и полузакрытому дыхательным контурам, включая низкопоточную анестезию. При комбинированной анестезии Ксеноном и Изофлюраном для экономии можно применять и закрытый контур.
(2) «Фиксированная» (по паспорту 6 л/мин) минутная вентиляция респиратора SAVe при совместной работе с портативными аппаратами ингаляционного наркоза (ИН) «Колибри» и испарителями «МИНИВАП» может регулироваться (уменьшаться до 0.5 и 1 л/мин соответственно).
Такая регулировка расширяет область применения респиратора SAVe относительно пациентов, включая маленьких детей и животных.
(3) Испарители низкого сопротивления «МИНИВАП» и разделительная камера «Bag in Vessel» (стандартный резервный мешок в силиконовой обечайке популярного мешка Амбу) служат основными модулями, вместе с простейшим респиратором реанимационного типа (без линии выдоха), портативных комплексов ИН/ИВЛ для любого дыхательного контура.
(4) Полузакрытый дыхательный контур изолирован от респиратора SAVe и сводится к минимуму. Благодаря этому:
- исключается инфицирование дыхательного контура респиратора;
- снижаются риски гипоксии и гиперкапнии;
- повышается скорость управления концентрацией анестетика (сокращается время индукции и пробуждения);
- снижается расход дефицитных анестетиков (Севофлюрана, Изофлюрана и/или Ксенона -Хе);
- снижается загрязнение атмосферы операционной за счет снижения выброса паров анестетиков, включая галогенсодержащие.
(5) Аппарат ИН «Колибри» (испаритель «МИНИВАП») совместим с любым аппаратом ИВЛ.
(6) В несколько раз уменьшается масса комплекса ИН/ИВЛ благодаря минимизации основных блоков (респиратора и испарителя) и исключению металлоемких корпусных деталей для их крепления.
Сущность изобретения поясняется иллюстрациями, на которых представлены:
Фиг. 1 - Реверсивные системы аппарата ингаляционной анестезии;
Фиг. 2 - Респиратор SAVe + испаритель «МИНИВАП» (открытый контур)
Фиг. 3 - Резервный мешок внутри обечайки Амбу («Bag in Vessel»);
Фиг. 4 - Респиратор SAVe + «Колибри» п/з контур 22 мм (испаритель МИНИВАП/S и абсорбер «Intersurgical»);
Фиг. 5 - Респиратор SAVe + «Колибри» п/з контур 15 мм (испаритель МИНИВАП/I и силиконовый абсорбер 0.6 л).
Аппарат ингаляционной анестезии (фиг. 1) содержит респиратор 1 и испаритель 2 анестетиков низкого сопротивления (типа «МИНИВАП»), соединенный с полузакрытым дыхательным контуром, включающим стандартные абсорбер 3, предохранительный клапан 4 и резервный мешок 5, расположенный внутри обечайки 6 Амбу с образованием межстенной полости 7, подключенной к патрубку вдоха респиратора 1, а также клапаны вдоха 8, выдоха 9 и ротаметр 10 кислорода.
Аппарат снабжен вторым предохранительным клапаном 11, вход которого связан с межстенной полостью 7 обечайки 6 Амбу, а выход - с атмосферой. Второй предохранительный клапан 11 оснащен указателем изменения минутной вентиляции пациента.
В открытой дыхательной системе (фиг. 2) патрубок вдоха респиратора 1 соединен с входами испарителя 2 и второго предохранительного клапана 11.
Аппарат оснащен расходомером 12 (измеритель дыхательного объема) пациента.
В зависимости от условий работы и методики анестезии, аппарат может комплектоваться испарителями низкого сопротивления МИНИВАП/I (для пациентов до 20 кг) и МИНИВАП/S (для пациентов до 300 кг) на разные анестетики (Севофлюран, Изофлюран, Галотан или Энфлюран).
Также, в зависимости от размеров пациентов, выбирают объемы резервного мешка 5 (от 50 мл до 1 л) и обечайки 6 Амбу (300, 600 или 1200 мл).
Масса предлагаемого аппарата (комплекса ИН/ИВЛ) минимальна благодаря минимальным размерам основных составляющих: респиратора 1 (SAVe - масса 1,4 кг) и испарителя 2 (МИНИВАП/I - масса 400 г, МИНИВАП/S - 1,5 кг), ротаметра 10 (фирма Dwyer, масса 200 г), абсорбера 3 (200 г объемом 0,6 л), и отсутствию массивных корпусных деталей.
Аппарат ингаляционной анестезии работает следующим образом.
Открытый контур. Патрубок (∅22 мм) респиратора 1 SAVe прямо подключают к входу испарителя 2 МИНИВАП через стандартный тройник 22F/22M/15M или 22F/22M/22M, средний патрубок которого 22М соединяют с вторым предохранительным клапаном 11, а вход гофрированного шланга респиратора 1 с нереверсивным клапаном и маской присоединяют к выходу испарителя 2 (фиг. 2).
При этом необходимо использовать нереверсивный клапан Рубена со штуцером выдоха, чтобы отводить пары анестетика за пределы операционного поля. Концентрация анестетика на выходе испарителя «МИНИВАП» измерялась газоанализатором FI-21 фирмы RIKEN с погрешностью ±3% (или 0.15 об. % на концентрации 5 об. %).
Минутная вентиляция оценивалась, с учетом частоты дыхания, по расходомеру 12 (ламинарному датчику расхода газа в виде пакета поперечных дисков ∅15 мм из нержавеющей сетки с ячейкой 30×30 мкм, градуированному по ротаметру Dwyer (±3%) и дифманометру Minihelic Dwyer (±5%).
Минутная вентиляция SAVe составила около 5 л/мин и практически не зависела от эластичности резервного мешка - «пациента»: сравнивались показания для свободного и нагруженного резервного мешка (нагрузка с помощью эспандера - от 0.8 до 2.3 кг по касательной к стенкам мешка). При этом максимальное давление на вдохе поднималось до 250 и 300 мм Н2О для максимально нагруженного и свободного мешка соответственно. Расхождение экспериментальных (занижены примерно на 15-20%) и паспортного (6 л/мин) значений минутной вентиляции, по-видимому, объясняется систематической погрешностью экспериментальной оценки, связанной с пульсирующим потоком респиратора SAVe.
Когда второй предохранительный клапан 11 открывают, стравливая воздух в фазе вдоха респиратора 1, соответственно уменьшают минутную вентиляцию. При максимально открытом клапане 11 минимальная вентиляция составила MV=1.3 л/мин (25% от максимальной, Рмах=40-50 мм Н2О). Сброс воздуха Wi также оценивался по дополнительному ламинарному датчику расхода газа.
Таким образом, уменьшают минутную вентиляцию, открывая по указателю, против часовой стрелки, второй предохранительный клапан 11.
Полуоткрытый контур. При необходимости, до 6 л/мин дополнительного кислорода можно подать на вход респиратора SAVe (тогда концентрация O2 достигнет 62%). Для этого кислородную трубку нужно соединить со штуцером на верхней панели респиратора 1, под шляпкой «О2» (в правом верхнем углу фиг. 2а).
Реверсивные системы аппарата ингаляционной анестезии (фиг. 1):
| - Полузакрытая и закрытая с абсорбером 3 и клапанами 8, 9 | (выдох АБВ, вдох ВГА) |
| - Маятниковая с абсорбером 3 без клапанов 8, 9 | (выдох АГВ, вдох ВГА) |
| - Маплесона без абсорбера 3 и клапанов 8, 9 | (выдох АГВ, вдох ВГА). |
Полузакрытый (закрытый, в случае использования супердорого Ксенона) контур - наиболее экономичный и экологичный.
Во время фазы вдоха газ (атмосферный воздух) от респиратора 1 поступает в межстенную полость 7 и вытесняет дыхательную смесь из резервного мешка 5 пациенту. В фазе выдоха дыхательная смесь возвращается в резервный мешок 5, а газ из полости 7 выходит в атмосферу. Респиратор 1 выполняет здесь роль «пневматических рук» относительно резервного мешка 5. При этом исключается инфицирование дыхательного контура респиратора 1 и соответственно необходимость его обеззараживания. Для уменьшения объема вентиляции стравливают воздух через второй предохранительный клапан 11 из межстенной полости 7 в атмосферу во время фазы вдоха, одновременно контролируя скорость подачи дыхательной смеси пациенту по расходомеру 12.
(1) Полузакрытый контур 0 22 мм с абсорбером Intersurgical (фиг. 4).
Обечайка 6 Амбу объемом 0,6 л с резервным мешком 0.5 л, «пациент» - дополнительный резервный мешок 1 л, объем дыхательного контура аппарата около 3 л. Частота вентиляции составляла, как правило, 10-11 мин-1 во всех режимах. При необходимости, дополнительную подачу газа пациенту можно осуществить вручную, если в фазе «выдоха» SAVe респиратора 1 сжимать резервный мешок 5 через эластичные стенки обечайки 6 Амбу, тем самым повышая частоту вентиляции пациента. Когда второй предохранительный клапан 11 закрыт, минутная вентиляция SAVe составляет MV=5,5 л/мин и практически не зависит от эластичности резервного мешка - «легких пациента» (Рмах=260-270 мм Н2О).
Минимальная вентиляция составила MV=0.9 л/мин (Рмах=40-50 мм Н2O), при этом Wi=3.1 л/мин (MV+Wi=0.9+3.1=4 л/мин).
При средней установке MV=1.9 л/мин (Рмах=230 мм Н2O), при этом Wi=2 л/мин.
(2) Уменьшение объема резервного мешка 5 в обечайке 6 Амбу дополнительно снижает минутную вентиляцию. Так, при объеме резервного мешка 5 (баллона) 100 мл минимальная вентиляция составила в среднем MV ≈ 0.4 л/мин (Рмах≈1 мм Н2O), при этом Wi ≈ 3.6 л/мин.
Пример. Минутная вентиляция животного в покое рассчитывается исходя из массы тела М и частоты дыхания ЧД по формуле MB=10-12 мл/кг × М × ЧД.
Тогда у кошки массой 2 кг минутная вентиляция MB=12 мл/кг × 2 кг × 25 мин-1=600 мл/мин, что несколько больше минимальной вентиляции респиратора с баллоном 100 мл в разделительной камере 600 мл - см. выше (2).
Таким образом, предложенный аппарат и способ обеспечивают адекватное проведение ингаляционной анестезии в районных больницах, ветеринарных клиниках и удаленных регионах, а также в неотложных ситуациях и военно-полевых условиях при минимальных капитальных и эксплуатационных затратах.
(1) Простейшие респираторы для реанимации и интенсивной терапии, например, вентилятор SAVe с фиксированным объемом и частотой дыхания для парамедиков, могут быть эффективно применены при проведении ингаляционной анестезии по открытому, полуоткрытому и полузакрытому дыхательным контурам, включая низкопоточную анестезию. При комбинированной анестезии Ксеноном и Изофлюраном для экономии можно применять и закрытый контур.
(2) «Фиксированная» (по паспорту 6 л/мин) минутная вентиляция респиратора SAVe при совместной работе с портативными аппаратами ингаляционного наркоза (ИН) «Колибри» и испарителями «МИНИВАП» может регулироваться (уменьшаться до 0.5 и 1 л/мин соответственно).
Такая регулировка существенно расширяет область применения респиратора SAVe относительно пациентов, включая маленьких детей и животных.
(3) Испарители низкого сопротивления «МИНИВАП» и разделительная камера «Bag in Vessel» (стандартный резервный мешок 5 в силиконовой обечайке 6 популярного Амбу) служат основными модулями, вместе с простейшим респиратором реанимационного типа (без линии выдоха), портативных комплексов ИН/ИВЛ для любых дыхательных систем.
(4) Полузакрытый дыхательный контур изолирован от респиратора SAVe и сводится к минимуму. Благодаря этому:
- исключается инфицирование дыхательного контура респиратора;
- снижаются риски гипоксии и гиперкапнии;
- повышается скорость управления концентрацией анестетика (сокращается время индукции и пробуждения);
- снижается расход дефицитных анестетиков (Севофлюрана, Изофлюрана и/или Ксенона -Хе);
- снижается загрязнение атмосферы операционной за счет снижения выброса паров анестетиков, включая галогенсодержащие.
(5) Аппарат ИН «Колибри» (испаритель «МИНИВАП») совместим с любым аппаратом ИВЛ.
(6) В несколько раз уменьшается масса комплекса ИН/ИВЛ благодаря минимизации основных блоков и исключению металлоемких корпусных деталей для их крепления.
1. Аппарат ингаляционной анестезии, включающий аппарат ИВЛ и испаритель анестетиков низкого сопротивления, связанные разъемными соединениями с дыхательным контуром, включающим первый предохранительный клапан, абсорбер и эластичный резервный мешок, отличающийся тем, что введены второй предохранительный клапан, сообщенный с патрубком вдоха аппарата ИВЛ и атмосферой, мешок Амбу и измеритель дыхательного объема пациента, при этом дыхательный контур включает открытую и реверсивную системы, эластичный резервный мешок имеет объем, выбранный в зависимости от размеров пациента, и расположен в реверсивной дыхательной системе внутри мешка Амбу с образованием межстенной полости, которая связана с патрубком вдоха аппарата ИВЛ, а открытая система включает испаритель, соединенный входом с патрубком вдоха аппарата ИВЛ.
2. Способ ингаляционной анестезии, включающий использование аппарата ингаляционной анестезии по п. 1, при этом осуществляют подачу воздуха от аппарата ИВЛ в межстенную полость и одновременно вытесняют дыхательную смесь пациенту из резервного мешка в фазе вдоха с последующим стравливанием воздуха из межстенной полости в атмосферу за счет расправления резервного мешка в фазе выдоха, во время фазы вдоха уменьшают дыхательный объем вентиляции за счет стравливания воздуха из межстенной полости в атмосферу, одновременно контролируют скорость подачи дыхательной смеси пациенту по расходомеру.
3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что осуществляют дополнительную вентиляцию пациента вручную, сжимая резервный мешок через эластичные стенки мешка Амбу в фазе выдоха аппарата ИВЛ.
4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что дополнительно уменьшают дыхательный объем за счет уменьшения объема резервного мешка.
