Опишите анестезию по закрытому контуру и ее отличие от других методик

Дыхательные контуры наркозных аппаратов под­разделяют на нереверсивные, частично реверсив­ные и реверсивные. В нереверсивном (открытом) контуре поток свежего газа превышает минутный объем дыхания. Все неабсорбированные газы вы­брасываются в атмосферу через клапан выдоха. Выдыхаемый газ не проходит через поглотитель CO₂. Повторного введения выдыхаемого газа в ды­хательный контур не происходит.

В частично реверсивном (полуоткрытом и полу­закрытом) контуре поток свежего газа ниже, чем ми­нутный объем дыхания, но выше, чем объем погло­щения всех газов организмом больного. Разница между потоком свежего газа и объемом поглощенно­го газа равна объему, который выбрасывается в ат­мосферу через клапан выдоха. Выдыхаемая газовая смесь перемещается по трем направлениям: выбра­сывается в атмосферу через клапан выдоха, абсорбируется в поглотителе CO₂ или повторно поступа­ет в дыхательный контур и вдыхается больным.

¹ Авторы благодарны Гарри С. Лоу, M. D. за вклад в написа­ние раздела "Случай из практики".

В полностью реверсивном (закрытом) контуре газ вообще не выбрасывается в атмосферу через клапан выдоха. Все выдыхаемые газы, за исключе­нием CO₂, снова поступают в дыхательный контур; выдыхаемый CO₂ абсорбируется в поглотителе во избежание гиперкапнии; общий поток свежего газа равен объему поглощения всех газов в легких. По­ток свежего газа, необходимый для поддержания требуемой фракционной альвеолярной концентра­ции анестетика и кислорода, зависит от скорости поступления анестетика в кровоток и метаболичес­ких потребностей. Необходимая скорость потока свежего газа достигается путем поддержания по­стоянного объема дыхательного контура (это отра­жается неизменным объемом дыхательного мешка в конце выдоха или подъемом мехов вентилятора на одну и ту же высоту) и постоянной фракцион­ной концентрации кислорода в выдыхаемой смеси.

Каковы преимущества и недостатки анестезии по закрытому контуру?

В реверсивном дыхательном контуре сохраняется тепло и влажность циркулирующей газовой смеси, снижается загрязнение воздуха операционной вы­дыхаемыми парами анестетика, наглядно проявля­ются фармакокинетические принципы поглощения анестетика кровью в легких, обеспечивается раннее обнаружение негерметичности контура и метаболи­ческих изменений. Скорость потока свежего газа — главная определяющая стоимости ингаляционной анестезии парообразующими анестетиками. Неко­торые анестезиологи считают, что анестезия по за­крытому контуру увеличивает риск возникновения гипоксии, гиперкапнии и передозировки анестети­ка. Вне всякого сомнения, проведение анестезии по закрытому контуру требует высокой бдительности и обстоятельного знания фармакокинетики. Неко­торые новые модели наркозных аппаратов не позво­ляют проводить низкопоточную анестезию, потому что в них принудительно подается поток газа, пре­вышающий потребности организма в кислороде, или же конструктивно в них предусмотрена невоз­можность применения потенциально гипоксичес-кой газовой смеси.

Какие факторы определяют стоимость потребляемого ингаляционного анестетика?

Скорость потока свежего газа — только один из пара­метров, влияющих на потребление анестетика. Дру­гие параметры — мощность, растворимость в крови и тканях и количество пара, образующегося при испарении 1 мл жидкого анестетика. Конечно, цена, кото­рую больничная аптека платит производителю пре­парата, специальное оборудование, необходимое для применения анестетика (например, Тес 6) или мони­торинга,— все эти факторы играют очевидную и важную роль. Менее очевидную роль играют непря­мые факторы, которые влияют на быстроту перевода пациента из палаты пробуждения и продолжитель­ность его пребывания в больнице: время пробужде­ния, частота возникновения рвоты и пр.

Какое оборудование необходимо для проведения анестезии по закрытому контуру?

Ни в коем случае нельзя проводить общую анесте­зию в отсутствие анализатора кислорода в дыха­тельном контуре. Во время низкопоточной анесте­зии концентрация кислорода в экспираторном колене дыхательного контура может быть значи­тельно ниже концентрации во вдыхаемой смеси из-за потребления кислорода больным. Вслед­ствие этого некоторые исследователи утверждают, что при анестезии по закрытому контуру необхо­димо измерять концентрацию кислорода именно в экспираторном колене дыхательного контура. Негерметичность дыхательного контура приводит к ошибочной переоценке потребления кислорода и закиси азота. Утечка газов при негерметичности дыхательного контура прямо пропорциональна среднему давлению в дыхательных путях и време­ни вдоха в структуре дыхательного цикла. Дыха­тельный контур современного наркозного аппара­та может иметь до 20 мест потенциальной утечки, включая поглотитель CO₂, соединения частей, од­нонаправленные клапаны, резиновые шланга и дыхательный мешок (см. "Случай из практики", гл. 4). Альтернативой испарителю служит прямое введение парообразующего анестетика в экспира­торное колено дыхательного контура.

Можно ли прогнозировать потребление кислорода при анестезии по закрытому контуру?

При анестезии метаболизм соответствует уровню базальных потребностей, которые зависят только от массы и температуры тела больного.

Базальное потребление кислорода (VO₂) в ми­нуту равно массе тела в килограммах в степени % умноженной на 10:

VO₂ = 10 х Масса тела (кг)^3/4.

При массе 70 кг потребление кислорода будет со­ставлять:

VO₂= 10 х 70^3/4= 10 x 24,2 = 242 мл/мин.

Метаболические потребности в кислороде умень­шаются на 10 % при снижении температуры тела на каждый 1 ⁰C ниже 37,6 ⁰C:

VO₂ при 36,6 ⁰C = 242 - 24 = 218 мл/мин, VO₂ при 35,6 ⁰C = 218 - 22 = 196 мл/мин.

Эти формулы представляют собой единственную модель для прогноза потребления кислорода. Ре­альное потребление кислорода варьируется и дол­жно рассчитываться индивидуально в зависимости от обстоятельств. Например, гиповолемический шок, гипотиреоз и наложение зажима на аорту сни­жают потребность организма в кислороде. Наобо­рот, злокачественная гипертермия, тиреотоксикоз, термические ожоги и сепсис увеличивают потреб­ности в кислороде. Углубление уровня анестезии не оказывает значительного влияния на базальные метаболические потребности при условии полно­ценной тканевой перфузии.

Какое взаимоотношение существует между потреблением кислорода и образованием углекислого газа?

Образование углекислого газа составляет прибли­зительно 80 % от потребления кислорода (так назы­ваемый дыхательный коэффициент равен 0,8):

VCO₂ = 8 х Масса (кг)^3/4 = 194 мл СО₂/мин.

Как рассчитать параметры вентиляции для обеспечения нормокапнии?

Минутный объем дыхания представляет собой сумму альвеолярной вентиляции и вентиляции ''мертвого пространства" (анатомического и аппа­ратного). При нормокапнии фракционная альвео­лярная концентрация CO₂ составляет приблизительно 5,6 %:

40 мм рт. ст.

(760 мм рт. ст.— 47 мм рт. ст.) = 5,6%

(где 40 мм рт. ст. — парциальное давление CO₂ в альвеолах; 760 мм рт. ст. — атмосферное давле­ние, 47 мм рт. ст. — давление паров воды.— При­меч. пер.)

Следовательно, объем альвеолярной вентиля­ции должен быть достаточным для того, чтобы уда­лить 194 мл CO₂ в виде смеси с фракционной кон­центрацией 5,6 %:

va = VCO₂ / 5,6 % = 194 мл/мин / 5,6 % = 3393 мл/мин.

Анатомическое "мертвое пространство" составля­ет 1мл/кг/вздох. При массе 70 кг:

Анатомическое "мертвое пространство" = Масса х 1 мл/кг/вдох = 70 мл/вдох.

Аппаратное "мертвое пространство" состоит из объе­ма, занимающего дыхательный контур при ИВЛ. Этот параметр можно рассчитать, если известны рас­тяжимость дыхательного контура и пиковое давле­ние в дыхательных путях. Так, в типичном случае:

Аппаратное "мертвое пространство" = Растяжимость х Пиковое давление = 10 мл/см вод. ст. х 20 см вод. ст. = 200 мл/вдох.

Следовательно, при частоте дыхания 10 мин^-1 ми­нутный объем дыхания, определяемый по спиро­метру наркозного аппарата, должен составлять: v_т = 3393 + 700 + 2000 = 6093 мл/мин, а дыхатель­ный объем — 609 мл.

Можно ли прогнозировать скорость поглощения парообразующего ингаляционного анестетика кровью в легких?

Поглощение анестетика кровью в легких зависит от коэффициента распределения кровь/газ (λ_к/г), альвеолярновенозной разницы концентрации ане­стетика C(_A-V) и сердечного выброса (Q):

Поглощение анестетика = λ_к/г х C(_{A -V}) х Q_A.

Коэффициент распределения кровь/газ для каж­дого анестетика найден экспериментально (табл. 7-1). В начале анестезии концентрация анестетика в венозной крови равна О, поэтому альвеолярно-венозная разница приравнивается к фракционной альвеолярной концентрации анестетика. Альвео­лярная концентрация, необходимая для обеспече­ния хирургической анестезии, обычно составляет 1,3 МАК (табл. 7-3). Сердечный выброс (л/мин) определяется интенсивностью метаболизма и по­треблением кислорода:

Q = 2 х Масса (кг)^3/4.

Таким образом, скорость поглощения галотана Q_гал к концу 1-й минуты анестезии составит:

Q_гал к концу 1-й минуты = 2,4 х(1,3 х 0,75)х(2 х 24,2) = 113 мл пара.

По мере поступления скорость поглощения анес­тетика снижается. Существует достаточно точная эмпирическая математическая модель, которая демонстрирует, что снижение поглощения анесте­тика обратно пропорционально квадратному корню от временной продолжительности его приме­нения (модель квадратного корня времени). Дру­гими словами, на 4-й минуте применения погло­щение составляет ¹/₂ от 1-й минуты, на 16-й минуте — ¹/₂ от 4-й минуты. В нашем примере по­глощение анестетика к концу 1-й минуты соста­вит 112 мл/мин (112: 1), к концу 4-й минуты — 56 мл/мин (112: 2) и к концу 16-й минуты — 28 мл/мин (112: 4). В общем виде скорость погло­щения анестетика в момент времени (t) рассчиты­вают по формуле:

Q_анест через (t) мин = Q_анест за 1-ю мин х t^-1/2.

Как по скорости поступления анестетика в кровоток рассчитать количество поглощенного анестетика?

Общее количество поглощенного анестетика в про­извольный момент времени t можно рассчитать, интегрируя функцию скорости поглощения (изме­ряя площадь под кривой FA/Fi):

Общее количество поглощенного анестетика = 2 х Q_анест за 1 -ю минуту х t^-1/2.

Следовательно, к концу 1-й минуты общее количе­ство поглощенного анестетика составит 224 мл, к концу 4-й — 448 мл, к концу 9-й мин — 672 мл. Иными словами, в течение каждого интервала, равного "квадратному корню времени" (т. е. через 1 мин, затем через 4, затем через 9, 16, 25 мин), для поддержания необходимой фракционной альвео­лярной концентрации нужно добавлять 224 мл пара анестетика. Это количество называется дозо-единицей.

Что такое насыщающая доза?

В начале анестезии необходимо заполнить анесте-тиком дыхательный контур, легкие (а именно — объем, равный функциональной остаточной емко­сти) и насытить им артериальную кровь. Только после этого анестетик начнет поступать в ткани. Количество анестетика, необходимое для заполне­ния дыхательного контура и легких (в эквиваленте функциональной остаточной емкости), равно сум­ме их объемов (приблизительно 100 дл), умножен­ной на необходимую альвеолярную концентрацию (1,3 МАК). Аналогично, количество анестетика, необходимое для насыщения артериальной крови, равно объему циркулирующей крови (который приблизительно соответствует сердечному выбро­су), умноженному на альвеолярную концентра-цию и на коэффициент распределения кровь/газ. Для простоты сумма этих двух доз анестетика, получившая название насыщающей дозы и позволя­ющая заполнить дыхательный контур, легкие и ар-териальную кровь, приравнивается к одной дозо-единице. Таким образом, в течение 1-й минуты анестезии необходимо ингалировать две дозоеди-ницы анестетика: первую — как насыщающую дозу, вторую — для заполнения тканевых депо.

Какими методами вводят дозоединицу анестетика в течение каждого интервала, равного квадратному корню времени?

Можно вводить 224 мл паров галотана через уни­версальный испаритель, через специальный гало-тановый испаритель или же прямо в жидком виде в экспираторное колено контура. Так как давление насыщенного пара галотана при 20 ⁰C составляет 243 мм рт. ст., то концентрация галотана на выходе из универсального испарителя будет равна 32 % (243 мм рт. ст./ 760 мм рт. ст.). В соответствии с уравнением выхода пара (см. гл. 4) в течение од­ного интервала для получения каждых 224 мл га-лотанового пара в универсальный испаритель дол­жно поступать 477 мл кислорода:

224 мл х (760 - 243)/243 = 477 мл.

В современных испарителях постоянство концент­рации анестетика достигается вне зависимости от потока. Следовательно, если общий поток (закись азота, кислород и пар анестетика) за один времен­ной интервал составит 5 л, то требуемая концент­рация составит 4,5 %:

224 мл/5000 мл = 4,5%.

Инъекция в дыхательный контур с помощью стек­лянного шприца через металлический порт пред­ставляет собой удобный метод введения парообра­зующего анестетика. При испарении 1 мл жидкого галотана, метоксифлюрана, изофлюрана, эн-флюрана, десфлюрана или севофлюрана образует­ся примерно 200 мл (± 10 %) пара. Следовательно, в течение одного временного интервала необходи­мо вводить немногим более 1 мл жидкого галотана:

24 мл пара___________

(200 мл пара/1 мл жидкого анестетика) = 1,12 мл жидкого галотана.

Можно ли сходным образом рассчитать фармакокинетические параметры для закиси азота?

Аналогичные вышеприведенным расчеты справедливы и для закиси азота, хотя с двумя уточнениями. Во-первых, при атмосферном давлении нельзя назначить 1,3 МАК (приблизительно 137 % закиси азота) вследствие неизбежной гипоксии. Во-вто­рых, шунт в хорошо васкуляризованных тканях дос­тигает 30 %, поэтому в кровоток попадает лишь 70 % от расчетного количества закиси азота. Это приво­дит к необходимости введения корректировочного шунт-фактора 0,7 в уравнение поглощения:

Поглощение анестетика = 0,7 х 0,47 х % N₂O х Q. При массе 70 кг и концентрации закиси азота 65 %:

QN₂O к концу 1-й минуты = 0,7 х 0,47 х 65 х (2) х (24,2) = 1035 мл/мин.

Дозоединица для закиси азота составляет:

Дозоединица = 2 х QN₂O к концу 1-й минуты = 2070 мл/мин.

Требуется большая насыщающая доза:

Заполнение дыхательного контура = = (ФОЕ + Объем дыхательного контура) х 65 % =

= 1000дл х 0,65 = 65 дл. Насыщение артериальной крови =

= ОЦК х λ_к/г х 65 % =

= 50дл х 0,45 х 0,65 = 15дл.

Общая насыщающая доза = 65 дл + 15 дл =

= 80дл = 8 л.

Следовательно, в 1-ю минуту анестезии закисью азота необходимо ингалировать несколько литров закиси азота. В клинической практике достаточно количества, заполняющего дыхательный контур, о чем судят по дыхательному мешку или мехам вен­тилятора. Если фракционная концентрация кисло­рода в выдыхаемой смеси снижается ниже прием­лемого уровня, следует увеличить поток кислорода до уровня, превышающего базальное потребление (242 мл/мин). Закись азота можно сочетать с дру­гими ингаляционными и неингаляционными анес-тетиками. Так как МАК складываются, добавления 0,65 МАК любого ингаляционного анестетика бу­дет достаточно для адекватной анестезии.