Во время принудительной ИВЛ для создания положительного давления требуется частичное закрытие предохранительного клапана. Хотя часть выдыхаемого (альвеолярного) газа и свежей дыхательной смеси выходит через клапан во время вдоха, во время выдоха смесь не сбрасывается. В результате во время принудительной ИВЛ для предотвращения рециркуляции в контуре Мэйплсона А требуется непредсказуемо большой поток свежей дыхательной смеси (превышающий МОД более чем в 3 раза).
Изменение положения предохранительного клапана и патрубка для подачи свежей дыхательной смеси трансформирует контур Мэйплсона А в кон-тур Мэйплсона D (см. табл. 1). Контур Мэйплсона D эффективен при принудительной ИВЛ, так как поток свежей дыхательной смеси оттесняет выдыхаемую смесь от больного к предохранительному клапану. Таким образом, простое изменение местоположения компонентов системы Мэйплсона изменяет потребности в свежей дыхательной смеси.
Контур Бэйна является распространенной модификацией контура Мэйплсона D и характеризуется размещением патрубка подачи свежей дыхательной смеси внутри дыхательного шланга. Данная модификация уменьшает размеры контура и позволяет лучше, чем в контуре Мэйплсона D, сохранить тепло и влагу путем частичного согревания вдыхаемой смеси за счет противоточного обмена с теплыми выдыхаемыми газами. Недостаток этого коаксиального контура — риск перекручивания или отсоединения патрубка подачи свежей дыхательной смеси. Если любая из этих неисправностей останется необнаруженной, то результатом будет значительная рециркуляция выдыхаемой смеси.
4. Реверсивные контуры
Хотя в контурах Мэйплсона устранены многие недостатки инсуффляции и капельной масочной анестезии, их использование сопряжено с высокой скоростью потока свежей дыхательной смеси (для предотвращения рециркуляции), что приводит к расточительному использованию анестетика, загрязнению воздуха операционной и потере тепла и влажности дыхательной смеси (табл. 2). Для разрешения этих задач предложен реверсивный дыхательный контур, в состав которого введены дополнительные компоненты.
Компоненты реверсивного контура
А. Сорбенты углекислого газа. Рециркуляция альвеолярного газа (т. е. выдыхаемой смеси) позволяет сохранять тепло и влагу. При этом для предупреждения гиперкапнии из выдыхаемой смеси необходимо удалить CO2. При химической реакции углекислого газа с водой образуется угольная кислота. Сорбенты углекислого газа (например, натронная известь, а также известь с добавкой гид-роксида бария) содержат гидроксиды металлов, способные нейтрализовать угольную кислоту (табл. 3). Конечными продуктами реакции являются теплота (выделяется при нейтрализации), вода pi кальция карбонат. Натронная известь — наиболее распространенный сорбент, 100 г ее могут адсорбировать 23 л углекислого газа. При этом протекают следующие химические реакции:
CO2+H2O → H2CO3
H2CO3 + 2NaOH → Na2CO3 + 2H2O + теплота (быстрая реакция)
Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2NaOH (медленная реакция)
Следует отметить, что вода и гидроксид натрия, необходимые вначале, регенерируют в ходе дальнейших химических реакций.
ТАБЛИЦА 2.Характеристики дыхательных контуров
| Инсуффляция и масочная капельная анестезия (открытый контур) | Контуры Мэйплсона | Реверсивные контуры | |
| Сложность устройстваУправление глубиной анестезии Отвод отработанных газов Сохранение тепла и влажности Рециркуляция выдыхаемой смеси | Очень простоеЧрезвычайно затрудненоЧрезвычайно затрудненОтсутствуетОтсутствует | ПростоеИногда возможноИногда возможенОтсутствуетОтсутствует | СложноеВсегда осуществимоВсегда возможен Имеется1Имеется1 |
1 Данные характеристики зависят от скорости потока свежей дыхательной смеси.
В сорбент добавляют индикатор рН. Изменение цвета индикатора, обусловленное увеличением концентрации ионов водорода, сигнализирует об истощении сорбента (табл. 3). Сорбент следует менять, если 50-70 % его объема изменило окраску. Хотя использованные гранулы могут возвращаться к исходной окраске после некоторой паузы, существенного восстановления сорбционной емкости не происходит. Размер гранул определяется компромиссом между высокой абсорбирующей поверхностью маленьких гранул и низким сопротивлением газовому потоку более крупных гранул. Гидроксиды раздражают кожу и слизистые оболочки. Добавление кремнезема повышает плотность натронной извести, что уменьшает риск ингаляции пыли гидроксида натрия. Поскольку в структуру гидроксида бария инкорпорирована вода (вода кристаллизации), то содержащая его известь обладает достаточной плотностью и без добавления кремнезема. В процессе изготовления перед упаковкой в оба типа сорбента добавляют воду, что создает оптимальные условия для образования угольной кислоты. Применяемая в медицине натронная известь содержит 14-19 % воды.
Гранулы сорбента могут адсорбировать и затем высвобождать значительные количества ингаляционных анестетиков. Эта особенность может объяснить замедленную индукцию и выход из анестезии. Трихлорэтилен (анестетик, в настоящее время не применяемый в США) при контакте с натронной известью и воздействии тепла разлагается с образованием нейротоксинов (включая фосген). Вследствие этой токсической реакции могут возникать послеоперационные энцефалиты и параличи черепных нервов. Чем суше патронная известь, тем выше ее способность адсорбировать ингаляционные анестетики и вступать с ними в химические реакции.
Б. Адсорберы углекислого газа. Гранулами сорбента заполняют один или два контейнера, плотно пригнанные между верхней и нижней крышками. Вся эта конструкция называется адсорбером. Двойные контейнеры, единственным недостатком которых является некоторая громоздкость, обеспечивают более полную адсорбцию углекислого газа, менее частую замену сорбента и меньшее сопротивление газовому потоку.
ТАБЛИЦА 3.Параметры сорбентов углекислого газа: натронная известь и известь с добавкой гидроксида бария
| Параметр | Натронная известь | Известь с добавкой гидроксида бария |
| Калибр гранул1 Способ уплотненияСоставИндикаторЕмкость сорбента(л CO2/ 100 г сорбента) | 4-8Добавление кремнеземаГидроксид кальцияГидроксид натрияГидроксид калияЭтиловый фиолетовый14-23 | 4-8Вода кристаллизацииГидроксид барияГидроксид кальцияЭтиловый фиолетовый9-18 |
1 Количество отверстий в проволочной сетке для сортировки гранул сорбента, приходящееся на 1 линейный дюйм.
ТАБЛИЦА 4. Изменение цвета индикатора, свидетельствующее об истощении сорбента
| Индикатор | Цвет свежего сорбента | Цвет истощенного сорбента |
| Этиловый фиолетовый | Белый | Пурпурный |
| Фенолфталеин | Белый | Розовый |
| Клейтонский желтый | Красный | Желтый |
| Этиловый оранжевый | Оранжевый | Желтый |
| Мимоза 2 | Красный | Белый |
Для обеспечения полной адсорбции CO2 подаваемый дыхательный объем не должен превышать объема свободного пространства между гранулами сорбента, что приблизительно соответствует половине емкости адсорбера. За цветом индикатора наблюдают через прозрачные стенки адсорбера.
Адсорбер истощается неравномерно, прежде всего, это происходит рядом с местом поступления выдыхаемой смеси в адсорбер, а также вдоль гладких внутренних стенок. Перемешивание (например, путем поворота адсорбера) позволяет избежать образования каналов между неплотно уложенными гранулами в областях повышенного расхода сорбента. Ловушка в основании адсорбера улавливает пыль и влагу. Некоторые старые конструкции снабжены обходным клапаном, позволяющим производить замену адсорбера, не прерывая ИВЛ. Но при недосмотре, когда клапан длительное время направляет дыхательную смесь в обход адсорбера, развивается гиперкапния.
В. Направляющие клапаны. Направляющие клапаны содержат диск (резиновый, пластиковый или слюдяной), который лежит на седле клапана. Притекающий поток смещает диск вверх, и газовая смесь поступает дальше в дыхательный контур. Обратный поток прижимает диск к седлу клапана, предупреждая ретроградный заброс смеси. Несостоятельность клапана обычно обусловлена деформацией диска или неровностями седла клапана. Особенно уязвимы клапаны выдоха, так как они подвержены воздействию влаги, содержащейся в выдыхаемой смеси.
При вдохе открывается клапан вдоха и в дыхательные пути поступает смесь, состоящая из свежего газа и выдыхаемого, прошедшего через адсорбер. Одновременно закрывается клапан выдоха, препятствуя рециркуляции выдыхаемой смеси, еще не прошедшей через адсорбер. При выдохе открывается клапан выдоха и выдыхаемая смесь сбрасывается через предохранительный клапан или вновь поступает в контур, предварительно пройдя через адсорбер. Клапан вдоха в фазе выдоха закрыт, что препятствует смешиванию выдыхаемой смеси со свежей в инспираторном колене контура. Нарушение функции любого направляющего клапана вызывает рециркуляцию CO2 и гиперкапнию.