Баротравма и волюмотравма легких: как врачи предотвращают осложнения ИВЛ

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) — это жизненно важная процедура, которая помогает пациентам дышать, когда их собственные легкие не справляются. Однако, несмотря на все преимущества, она может нести риски, такие как баротравма и волюмотравма легких. Эти два типа повреждений легких являются одними из самых серьезных осложнений, которые могут значительно ухудшить состояние пациента. Врачи-реаниматологи и анестезиологи ежедневно работают над тем, чтобы свести эти риски к минимуму, применяя научно обоснованные стратегии и методы, направленные на защиту хрупких структур легких. Понимание этих механизмов и методов их предотвращения критически важно для обеспечения безопасности и эффективности лечения.

Что такое баротравма и волюмотравма легких

Баротравма легких (БТ) и волюмотравма легких (ВТ) — это два основных типа механических повреждений легочной ткани, которые могут возникнуть в процессе проведения искусственной вентиляции легких. Оба состояния связаны с чрезмерным механическим воздействием на легкие, но имеют различные особенности в своем развитии.

Баротравма развивается в результате воздействия избыточного давления в дыхательных путях, которое передается на альвеолы — мельчайшие воздушные мешочки в легких, ответственные за газообмен. Когда давление становится слишком высоким, оно может привести к разрыву стенок альвеол, что проявляется утечкой воздуха в окружающие ткани. Это может привести к таким серьезным осложнениям, как пневмоторакс (воздух в плевральной полости), пневмомедиастинум (воздух в средостении) или подкожная эмфизема (воздух под кожей). Волюмотравма, в свою очередь, возникает из-за использования чрезмерно большого дыхательного объема (ДО), то есть количества воздуха, которое подается в легкие за один вдох. Даже при нормальном давлении, если объем воздуха слишком велик, это приводит к перерастяжению альвеол. Такое перерастяжение не только вызывает прямое механическое повреждение, но и запускает каскад воспалительных реакций, усугубляя повреждение легочной ткани. Оба этих механизма могут привести к острому повреждению легких и ухудшению газообмена, создавая замкнутый круг и затрудняя выздоровление пациента.

Причины развития баротравмы и волюмотравмы при искусственной вентиляции легких

Развитие баротравмы (БТ) и волюмотравмы (ВТ) при искусственной вентиляции легких чаще всего обусловлено рядом факторов, связанных как с настройками аппарата ИВЛ, так и с исходным состоянием легких пациента. Понимание этих причин позволяет врачам выбирать наиболее безопасные и эффективные стратегии вентиляции.

Одной из основных причин баротравмы является применение избыточно высоких давлений в дыхательных путях. Это может произойти, если аппарат искусственной вентиляции легких настроен таким образом, что пиковое давление вдоха или давление плато (давление в альвеолах в конце вдоха при отсутствии потока) превышает безопасные пределы для хрупкой легочной ткани. Легкие, особенно пораженные острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) или другими заболеваниями, становятся более ригидными и менее податливыми, что делает их более уязвимыми к баротравме даже при относительно умеренных давлениях. Волюмотравма, в свою очередь, возникает из-за использования слишком большого дыхательного объема. Если количество воздуха, которое подается в легкие за один вдох, значительно превышает физиологическую емкость легких пациента, это приводит к их перерастяжению. Такое перерастяжение вызывает повреждение альвеолярных структур, активирует воспалительные процессы и может способствовать развитию острого повреждения легких. Важным аспектом является также негомогенность легких — когда одни участки легких хорошо вентилируются и даже перерастягиваются, а другие остаются спавшимися или недораскрытыми. Это создает локальные зоны высокого напряжения и объема, способствуя развитию как баротравмы, так и волюмотравмы, даже если усредненные параметры вентиляции кажутся безопасными. Врачи постоянно учитывают эти факторы, чтобы индивидуализировать настройки аппарата искусственной вентиляции легких и минимизировать риск осложнений.

Ключевые принципы протективной вентиляции легких

Протективная вентиляция легких (ПВЛ) — это основной подход в современной реаниматологии, направленный на минимизацию повреждений легочной ткани, связанных с искусственной вентиляцией легких. Ее главная цель заключается в защите легких от баротравмы и волюмотравмы, а также от ателектотравмы, которая возникает при циклическом открытии и закрытии альвеол.

Основная идея ПВЛ состоит в использовании низких дыхательных объемов и ограничении инспираторного давления, при этом поддерживая оптимальное положительное давление в конце выдоха (ПДКВ). Такой подход позволяет избежать перерастяжения альвеол, которое является главной причиной волюмотравмы, и предотвратить развитие избыточного давления, вызывающего баротравму. При протективной искусственной вентиляции легких параметры устанавливаются таким образом, чтобы дыхательные пути и альвеолы работали в физиологически безопасном диапазоне. Это снижает механический стресс и деформацию легочной ткани, которая возникает при каждом вдохе и выдохе. Врачи внимательно отслеживают индивидуальную реакцию каждого пациента на настройки вентиляции, корректируя их в реальном времени, чтобы обеспечить адекватный газообмен при минимальном риске повреждений. Применение принципов ПВЛ значительно улучшает прогноз у пациентов с острым повреждением легких, таким как острый респираторный дистресс-синдром.

Ограничение дыхательного объема для защиты легких

Ограничение дыхательного объема (ДО) является одним из фундаментальных столпов протективной вентиляции легких и ключевым методом предотвращения волюмотравмы. Этот подход основан на многолетних исследованиях, доказавших, что избыточный объем воздуха, подаваемый в легкие при каждом вдохе, вызывает перерастяжение альвеол и запускает каскад повреждений.

При проведении искусственной вентиляции легких врачи стремятся использовать минимально возможный дыхательный объем, который при этом способен обеспечить адекватный газообмен и оксигенацию крови. Общепринятые рекомендации предполагают использование дыхательного объема в диапазоне от 4 до 8 миллилитров на килограмм идеальной массы тела пациента, а иногда и ниже, в зависимости от состояния легких, например, при остром респираторном дистресс-синдроме. Расчет идеальной массы тела, а не фактической, критически важен, поскольку объем легких в большей степени коррелирует с ростом человека, а не с его весом. Установка низкого дыхательного объема позволяет предотвратить чрезмерное растяжение альвеолярных стенок, которое может привести к их микротравмам, воспалительной реакции и в конечном итоге к развитию волюмотравмы. Хотя снижение дыхательного объема может иногда приводить к повышению уровня углекислого газа в крови (так называемая "допустимая гиперкапния"), этот побочный эффект часто считается приемлемым, если он помогает защитить легкие от более серьезных повреждений. Врачи тщательно балансируют между адекватной вентиляцией и защитой легких, постоянно контролируя газы крови и клиническое состояние пациента.

Контроль давления плато и пикового давления

Эффективный контроль давления в дыхательных путях является важнейшей мерой по предотвращению баротравмы и ключевым компонентом протективной вентиляции легких. Врачи уделяют особое внимание двум основным показателям давления: пиковому давлению вдоха и давлению плато.

Пиковое давление в дыхательных путях (Ppeak) — это максимальное давление, которое достигается в конце вдоха. Оно отражает давление, необходимое для преодоления сопротивления дыхательных путей (трубка, бронхи) и эластического сопротивления легких. Хотя высокое пиковое давление может быть индикатором проблем (например, обструкции или бронхоспазма), оно не является прямым показателем риска баротравмы, поскольку большая его часть рассеивается в крупных дыхательных путях и не передается на альвеолы. Гораздо более критичным для предотвращения баротравмы является давление плато (Pplat). Это давление измеряется во время кратковременной паузы на вдохе, когда поток воздуха в легкие прекращается, и оно отражает давление непосредственно в альвеолах. Именно давление плато является основным показателем риска перерастяжения альвеол и развития баротравмы. Современные клинические рекомендации строго ограничивают давление плато, поддерживая его на уровне не выше 28-30 см водного столба. Снижение этого показателя позволяет избежать чрезмерной нагрузки на легочную ткань, минимизируя вероятность разрыва альвеол и утечки воздуха. Врачи постоянно отслеживают оба этих показателя, корректируя настройки аппарата искусственной вентиляции легких, чтобы удерживать их в безопасных пределах, тем самым защищая легкие пациента.

Применение положительного давления в конце выдоха (ПДКВ)

Положительное давление в конце выдоха (ПДКВ), известное также как PEEP (Positive End-Expiratory Pressure), играет критически важную роль в протективной вентиляции легких и является неотъемлемой частью стратегии по предотвращению осложнений ИВЛ, включая ателектотравму, которая тесно связана с баротравмой и волюмотравмой.

ПДКВ — это давление, которое поддерживается в легких даже в конце выдоха, не позволяя им полностью сдуваться. Его основная функция заключается в поддержании открытыми мелких дыхательных путей и альвеол, которые в противном случае могли бы спадаться. Когда альвеолы спадаются, а затем при каждом вдохе вновь открываются, это создает значительный механический стресс на их стенки, что называется ателектотравмой. Этот постоянный цикл открытия-закрытия способствует повреждению легочной ткани, развитию воспаления и может усугублять баротравму и волюмотравму. Поддержание оптимального уровня ПДКВ помогает равномерно распределить вентиляцию, улучшает газообмен и снижает работу дыхания. Врачи подбирают ПДКВ индивидуально для каждого пациента, учитывая такие факторы, как причина дыхательной недостаточности, степень повреждения легких и реакция на лечение. Определение оптимального уровня ПДКВ часто является сложной задачей, требующей внимательного мониторинга, поскольку слишком высокое ПДКВ может повышать внутригрудное давление, снижать венозный возврат к сердцу и потенциально увеличивать риск баротравмы, а слишком низкое — неэффективно предотвращать ателектотравму.

Стратегии "открытых легких" и альвеолярного рекрутмента

Стратегии "открытых легких" и альвеолярного рекрутмента являются важными элементами протективной вентиляции легких, особенно у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС). Их цель — максимально равномерно раскрыть и поддерживать открытыми как можно больше альвеол, чтобы предотвратить циклическое спадение и повторное открытие, которое усугубляет повреждения легочной ткани.

Концепция "открытых легких" предполагает, что все альвеолы должны быть постоянно открытыми для газообмена. Это позволяет избежать ателектотравмы — повреждения, возникающего, когда спавшиеся альвеолы при каждом вдохе вновь открываются, а при выдохе снова закрываются. Этот процесс приводит к чрезмерному механическому стрессу, воспалению и ухудшению функции легких. Для достижения состояния "открытых легких" врачи могут применять так называемые маневры рекрутмента. Эти маневры представляют собой кратковременное, контролируемое повышение давления в дыхательных путях с целью раскрытия спавшихся альвеол. После успешного маневра рекрутмента, для поддержания их в открытом состоянии устанавливается оптимальный уровень положительного давления в конце выдоха (ПДКВ). При этом крайне важно соблюдать осторожность, поскольку агрессивные маневры рекрутмента могут сами по себе увеличивать риск баротравмы и волюмотравмы. Поэтому врачи тщательно оценивают потенциальные преимущества и риски для каждого пациента, используя такие маневры только тогда, когда это оправдано, и под строгим контролем. Правильно выполненные стратегии "открытых легких" способствуют улучшению оксигенации и снижению воспаления, тем самым минимизируя общие осложнения искусственной вентиляции легких.

Мониторинг состояния пациента при искусственной вентиляции легких

Комплексный и постоянный мониторинг состояния пациента при искусственной вентиляции легких (ИВЛ) является краеугольным камнем в предотвращении баротравмы и волюмотравмы. Врачи непрерывно отслеживают множество параметров, чтобы своевременно выявить отклонения и скорректировать настройки аппарата, обеспечивая безопасность и эффективность вентиляции.

В процессе искусственной вентиляции легких контролируются как параметры работы аппарата, так и физиологические показатели пациента. Особое внимание уделяется давлению в дыхательных путях — пиковому давлению вдоха и давлению плато, а также дыхательному объему и положительному давлению в конце выдоха (ПДКВ). Эти показатели позволяют напрямую оценить риск баротравмы и волюмотравмы. Помимо этого, крайне важен мониторинг газового состава крови (артериальные газы) для оценки эффективности газообмена, а также пульсоксиметрия для постоянного контроля насыщения крови кислородом (сатурации). Врачи также следят за механическими свойствами легких, такими как податливость (комплаенс), которая отражает их эластичность и способность к растяжению. Снижение комплаенса может указывать на ухудшение состояния легких или избыточное давление. Для визуальной оценки состояния легких регулярно проводятся рентгенография грудной клетки и ультразвуковое исследование легких, что позволяет оперативно выявлять такие осложнения, как пневмоторакс или признаки отека.

Для наглядности основные параметры мониторинга и их значение представлены в таблице ниже.

Тщательный мониторинг позволяет врачам не только предотвратить развитие осложнений, но и оперативно реагировать на любые изменения в состоянии пациента, обеспечивая максимально безопасную и адаптивную искусственную вентиляцию легких.

Другие подходы к профилактике осложнений ИВЛ

Помимо прямого контроля параметров вентиляции, существует ряд дополнительных подходов, которые врачи используют для минимизации рисков баротравмы и волюмотравмы, а также для улучшения исходов у пациентов на искусственной вентиляции легких. Эти методы часто дополняют протективную вентиляцию и применяются индивидуально, исходя из клинической ситуации.

Одним из таких подходов является позиционирование пациента, в частности, перевод его в прон-позицию (положение на животе). У пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом (ОРДС) прон-позиция может улучшить вентиляцию и перфузию (кровоснабжение) задних отделов легких, которые часто спадаются в положении на спине. Это способствует более равномерному распределению воздуха, снижает давление на перерастянутые передние отделы и тем самым уменьшает риск волюмотравмы и баротравмы. Также важным аспектом является адекватная седация и, при необходимости, применение миорелаксантов. Эти препараты помогают синхронизировать дыхание пациента с аппаратом искусственной вентиляции легких, предотвращая "борьбу" пациента с аппаратом. Несинхронность может приводить к значительному повышению давлений и объемов, увеличивая риск повреждений легких. Своевременное и безопасное отлучение от ИВЛ — это еще один критически важный этап. Чем меньше времени пациент проводит на искусственной вентиляции легких, тем ниже риск развития осложнений. Врачи используют специальные протоколы и тесты для оценки готовности пациента к самостоятельному дыханию, чтобы как можно раньше и безопаснее начать процесс отлучения. Все эти подходы, в совокупности с основным принципом протективной вентиляции, позволяют врачам обеспечивать комплексную защиту легких и улучшать результаты лечения пациентов.

Список литературы

1. Федеральные клинические рекомендации. Анестезиолого-реанимационное обеспечение при остром респираторном дистресс-синдроме. Общероссийская общественная организация «Федерация анестезиологов и реаниматологов», 2021.
2. Александрович Ю.С., Гордеев В.И. Интенсивная терапия в педиатрии: учебник. — М.: ГЭОТАР-Медиа, 2020. — Глава "Искусственная вентиляция легких".
3. Vincent J.-L., Abraham E., Kochanek P., Moore F.A., Fink M.P. Textbook of Critical Care. 7-е изд. Elsevier, 2017. Глава "Mechanical Ventilation".
4. ARDSNet. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network // N Engl J Med. 2000. Vol. 342, № 18. P. 1301–1308.
5. Гаврилин С.В., Шабанов А.К., Аносов М.П., Ковалев А.В. Механическая вентиляция легких: руководство для врачей. — СПб.: Фолиант, 2018.