stringtranslate.com

Жидкостный вентилятор

Пример жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких (Иноливент-5, исследовательская группа Иноливент, Университет Шербрука )

Аппарат ИВЛ с жидкостной системой аналогичен медицинскому аппарату ИВЛ, за исключением того, что он должен обеспечивать надежную полную жидкостную вентиляцию с помощью пригодной для дыхания жидкости ( перфторуглерода ). [1] [2] Аппараты ИВЛ с жидкостной системой — это прототипы, которые могли использоваться для экспериментов на животных, но эксперты рекомендуют продолжить разработку аппаратов ИВЛ с жидкостной системой в направлении клинического применения. [3]

Функции и технологии

Жидкость для вождения

При тотальной жидкостной вентиляции легких (TLV) легкие полностью заполняются жидкостью перфторуглерода (PFC), в то время как жидкостный вентилятор обновляет дыхательный объем PFC. Жидкостный вентилятор работает в принудительном режиме: он должен принудительно вводить и выводить PFC из легких с помощью насосной системы.

Насосная система представляет собой либо перистальтический насос (в простейших аппаратах искусственной вентиляции легких), либо два поршневых насоса (в наиболее современных аппаратах искусственной вентиляции легких).

Из-за вязкости PFC потеря напора в дыхательных путях требует низкого отрицательного давления во время фазы выдоха, что может привести к коллапсу дыхательных путей. Это явление запертого потока в TLV [4] [5], которое ставит под угрозу минутную вентиляцию и, следовательно, газообмен. [6] Для устранения этого ограничения жидкостный вентилятор интегрирует управление насосной системой. [ необходима цитата ]

Управление жидкостным вентилятором

Внедрение компьютеров в аппараты искусственной вентиляции легких для управления насосной системой обеспечивает различные режимы управления, мониторинг и ценные данные для принятия решений. [7] [8]

Жидкостный вентилятор всегда контролируется по объему, поскольку указанный дыхательный объем PFC должен быть точно доставлен и извлечен. Он также ограничен по давлению, поскольку он должен останавливать фазу выдоха или вдоха, когда обнаруживается слишком низкое или слишком большое давление движения. [9]

Однако во время фазы выдоха поток выдоха может управляться контроллером с открытым или закрытым контуром :

Кроме того, во время фазы вдоха режим управления объемом реализуется путем управления потоком ПФК по открытому или замкнутому контуру.

Кислородная и нагревательная жидкость

Жидкостный вентилятор удаляет углекислый газ (CO 2 ) из ПФК, насыщая его кислородом (O 2 ) и медицинским воздухом . Эту процедуру можно выполнять либо с помощью мембранного оксигенатора (технология, используемая в экстракорпоральных оксигенаторах), либо с помощью пузырькового оксигенатора. [13]

Жидкостный вентилятор нагревает PFC до температуры тела. Это осуществляется с помощью теплообменника , подключенного к оксигенатору, или с помощью специальных нагревателей, встроенных в оксигенатор. [13]

Оксигенатор и нагреватель производят пары ПФУ, которые рекуперируются с помощью конденсатора для ограничения потерь от испарения (ПФУ является парниковым газом ).

Пример

Пример цикла накачки в аппарате искусственной вентиляции легких (Inolivent-4, исследовательская группа Inolivent, Университет Шербрука )

Примером жидкостного вентилятора является Inolivent-4. Он состоит из двух независимых поршневых насосов и интегрированного блока, позволяющего оксигенировать PFC, контролировать температуру и извлекать испарившийся PFC. [13] Этот жидкостный вентилятор также включает стратегии управления объемом и давлением для оптимизации вентиляционного цикла: он выполняет режим вентиляции с регулируемым давлением и объемом . [12] Он предназначен для экспериментальных исследований на животных моделях весом от 0,5 кг до 9 кг.

Типичный цикл состоит из четырех этапов:

  1. Инспираторный насос вводит объем ПФС в легкие (клапан 1 открыт, клапан 2 закрыт), а экспираторный насос проталкивает ПФС в оксигенатор через фильтр (клапан 3 закрыт, клапан 4 открыт).
  2. Во время инспираторной паузы (все клапаны закрыты) объем легких достигает максимального значения. Измеряемое давление — положительное конечно-инспираторное давление (PEIP).
  3. Экспираторный насос извлекает объем ПФК из легких (клапан 3 открыт, клапан 4 закрыт), а инспираторный насос извлекает ПФК из резервуара (клапан 1 закрыт, клапан 2 открыт).
  4. Во время паузы выдоха (все клапаны закрыты) объем легких имеет минимальное значение. Измеряемое давление — положительное давление в конце выдоха (PEEP).

Потенциальные приложения

Исследования показали как эффективность, так и безопасность жидкостной вентиляции в нормальных, зрелых и незрелых легких новорожденных. В целом, жидкостная вентиляция улучшает газообмен и податливость легких и предотвращает повреждение легких, вызванное вентиляцией. [1]

Респираторная поддержка

Исследования показывают явные преимущества жидкостной вентиляции при остром респираторном дистресс-синдроме (ОРДС). [14] Например, полная жидкостная вентиляция может использоваться для новорожденных с тяжелым неонатальным респираторным дистресс-синдромом [15] , у которых традиционное лечение не дало результата. Типичные случаи — недоношенные новорожденные , у которых повышен риск внутричерепного кровоизлияния и для которых малый размер сосудов создает технические ограничения для экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО).

Лечебное промывание легких

Жидкостный вентилятор может выполнять лечебный лаваж легких , вымывание эндогенного и экзогенного мусора из легких, без приостановки вентиляционной поддержки (без апноэ ). Например, данные литературы предполагают радикальное изменение в лечении синдрома аспирации мекония (MAS) путем рассмотрения использования жидкостного вентилятора. Демонстрация его эффективности была проведена на неонатальном ягненке.. [16] [17]

Терапевтическая гипотермия с быстрым охлаждением

Жидкостный вентилятор с улучшенной температурой контроля PFC позволяет быстро охлаждать тело. Следовательно, терапевтическая гипотермия является ожидаемым клиническим применением. Например, исследования показывают, что быстрое охлаждение, вызванное TLV, может улучшить сердечную и митохондриальную функцию [18] или может вызывать благоприятные неврологические и сердечные исходы после остановки сердца у кроликов. [19]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ ab MR Wolfson; TH Shaffer (2005). «Легочное применение перфторированных жидкостей: вентиляция и не только». Paediatr Respir Rev. 6 ( 2): 117–27. doi :10.1016/j.prrv.2005.03.010. PMID  15911457.
  2. ^ Kaisers, K., Kelly, KP, Busch, T. (2003). «Жидкостная вентиляция». British Journal of Anaesthesia . 91 (1): 143–151. doi : 10.1093/bja/aeg147 . PMID  12821573.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  3. ^ Мария Лаура Костантино; Филипп Мишо; Томас Х. Шаффер; Стефано Тредичи; Мария Р. Вольфсон (2009). «Функции клинического проектирования: Круглый стол по биоинженерии жидкостных вентиляторов». ASAIO J . 55 (3): 206–8. doi : 10.1097/MAT.0b013e318199c167 . PMID  19282746.
  4. ^ Баба; Брант, Д; Брах, СС; Гротберг, Дж; Бартлетт, РХ; Хиршль, РБ; и др. (2004). «Оценка развития сдавленного потока во время жидкостной вентиляции». Crit. Care Med . 32 (1): 201–208. doi :10.1097/01.CCM.0000104918.48411.91. PMID  14707580. S2CID  36430068.
  5. ^ Булл; Фоли, Д.С.; Баньоли, П.; Тредичи, С.; Брант, ДО; Хиршль, Р.Б.; и др. (2005). «Расположение ограничения потока в легких кролика, заполненных жидкостью». ASAIO J . 51 (6): 781–788. doi : 10.1097/01.mat.0000179252.02471.9e . PMID  16340368.
  6. ^ D. Corno; GB Fiore; ML Costantino (2004). «Математическая модель неонатальной приливной жидкостной вентиляции, интегрирующая механику дыхательных путей и явления переноса газа». IEEE Trans. Biomed. Eng . 51 (4): 604–611. doi :10.1109/TBME.2004.824144. PMID  15072214. S2CID  2509380.
  7. ^ Sekins; Nugent, L; Mazzoni, M; Flanagan, C; Neer, L; Rozenberg, A; Hoffman, J; et al. (1999). «Последние инновации в системе общей жидкостной вентиляции и проектировании компонентов». Biomed. Eng. & Tech . 33 (3): 277–284. PMID  10360218.
  8. ^ JL. Heckman; J Hoffman; TH Shaffer; MR Wolfson (1999). «Программное обеспечение для управления в реальном времени аппаратом искусственной вентиляции легких с приливной жидкостью». Biomedical Instrumentation & Technology . 33 (3): 268–276.
  9. ^ Larrabe; et al. (октябрь 2001 г.). «Разработка циклически регулируемого по времени респиратора с ограничением давления и механики легких для полной жидкостной вентиляции». IEEE Trans Biomed Eng . 48 (10): 1134–44. doi :10.1109/10.951516. PMID  11585037.
  10. ^ R. Robert; P. Micheau; O. Avoine; B. Beaudry; H. Walti (2009). «Регулятор для контролируемой давлением жидкостной вентиляции». IEEE Trans. Biomed. Eng . 57 (9): 2267–76. doi :10.1109/TBME.2009.2031096. PMID  19744909. S2CID  10157073.
  11. ^ Tredici; Komori, E; Funakubo, A; Brant, DO; Bull, JL; Bartlett, RH; Hirschl, RB (2004). «Прототип жидкостного вентилятора с использованием нового половолоконного оксигенатора в модели кролика». Crit. Care Med . 32 (10): 2104–2109. doi :10.1097/01.CCM.0000142701.41679.1B. PMID  15483421. S2CID  20271333.
  12. ^ ab R. Robert; P. Micheau; H. Walti (2009). «Оптимальный профиль объема выдоха при приточной жидкостной вентиляции в условиях устойчивого состояния на основе симметричной модели легких». ASAIO J . 55 (1): 63–72. doi : 10.1097/MAT.0b013e3181911821 . PMID  19092655. S2CID  1857204.
  13. ^ abc R. Robert; P. Micheau; S. Cyr; O. Lesur; JP Praud; H. Wallti (2005). «Прототип вентилятора с регулируемым объемом и приливной жидкостью, использующего независимые поршневые насосы». ASAIO J . 52 (6): 638–645. doi : 10.1097/01.mat.0000249016.31910.11 . PMID  17117053.
  14. ^ Вольфсон, М. Р., Р. Б. Хиршл и др. (2008). «Многоцентровое сравнительное исследование традиционной механической газовой вентиляции с приливной жидкостной вентиляцией у овец, пострадавших от олеиновой кислоты». ASAIO J. 54 ( 3): 256–269. doi : 10.1097/MAT.0b013e318168fef0 . PMID  18496275. S2CID  2647244.{{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  15. ^ Hirschl; Pranikoff, T; Gauger, P; Schreiner, RJ; Dechert, R; Bartlett, RH; et al. (1995). «Жидкостная вентиляция легких у взрослых, детей и доношенных новорожденных». Lancet . 346 (8984): 1201–1202. doi :10.1016/S0140-6736(95)92903-7. PMID  7475663. S2CID  42437233.
  16. ^ R. Foust; N. Tran; et al. (1996). «Жидкостная вентиляция: альтернативная стратегия вентиляции при острой аспирации мекония». Pediatr. Pulmonol . 21 (5): 316–22. doi :10.1002/(SICI)1099-0496(199605)21:5<316::AID-PPUL7>3.0.CO;2-K. PMID  8726157. S2CID  13598492. Архивировано из оригинала 2012-10-19.
  17. ^ Avoine; et al. (2011). «Эффективность общей жидкостной вентиляции в модели овечьего синдрома тяжелой аспирации мекония». Critical Care Medicine . 39 (5): 1097–103. doi :10.1097/ccm.0b013e31820ead1a. PMID  21317652. S2CID  22319306.
  18. ^ R. Tissier; N. Couvreur; B. Ghaleh (2009). «Быстрое охлаждение предохраняет ишемический миокард от повреждения митохондрий и дисфункции левого желудочка». Cardiovasc. Res . 83 (2): 345–53. doi :10.1093/cvr/cvp046. PMC 2701717. PMID  19196828 . 
  19. ^ Chenoyne; et al. (2011). «Сверхбыстрое охлаждение всего тела с полной жидкостной вентиляцией вызывает благоприятные неврологические и сердечные исходы после остановки сердца у кроликов». Circulation . 124 (8): 9011–11. doi :10.1161/circulationaha.111.039388. PMC 3375236 . PMID  21810660. 

Внешние ссылки