Как работают аппараты ИВЛ⁠⁠

В XVI веке фламандский врач Андреас Везалий описал в своём трактате, как можно спасти животное от удушья, вставив в трахею трубку для нагнетания в лёгкие воздуха. Тогда, в 1555 году, этот метод не вызвал ни у кого большого интереса. Однако в наше время научный труд Везалия признан первым описанием искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) — критически важного комплекса мер в современной медицине.

Чтобы оценить значимость искусственной вентиляции, необходимо разобраться, как работает дыхательная система. Когда человек делает вдох, диафрагма сокращается, благодаря чему расширяется грудная полость. При этом в лёгкие поступает воздух и раздуваются альвеолы — так называются миллионы мельчайших мешочков внутри лёгких. Каждый из этих крохотных мешочков оплетает плотная сеть капилляров. Из наполненных воздухом альвеол в кровь поступает кислород, при этом из крови в альвеолы переходит углекислый газ. Когда диафрагма расслабляется, углекислый газ с примесью кислорода и других газов выводится из организма.

Если наша дыхательная система работает исправно, этот процесс происходит автоматически. Однако ряд заболеваний могут вызвать сбои в работе дыхательной системы. При апноэ во сне происходит неполноценное сокращение мышц диафрагмы. При астме наблюдается воспаление дыхательных путей, что препятствует движению кислорода. А при пневмонии, которая может быть вызвана как бактериальными, так и вирусными инфекциями, поражаются альвеолы. Патогены атакуют клетки лёгких, и в ответ запускается иммунная реакция, которая может стать причиной смертельно опасного воспаления или скопления жидкости.

Во всех этих случаях происходит нарушение работы лёгких. И тогда функцию дыхания берёт на себя аппарат искусственной вентиляции лёгких, осуществляющий подачу кислорода, когда дыхательная система человека не в состоянии выполнить эту задачу. Аппараты ИВЛ помогают, даже когда дыхательные пути сильно сужены, и доставляют насыщенный кислородом воздух в лёгкие, откуда кислород разносится по всему организму.

Существует два основных принципа работы аппаратов искусственной вентиляции: подача воздуха в лёгкие в режиме положительного давления или обеспечение спонтанного вдоха в режиме отрицательного давления. В конце XIX века для искусственной вентиляции чаще применялись методы, основанные на отрицательном давлении, которые максимально имитировали естественный дыхательный процесс и обеспечивали равномерное распределение воздуха в лёгких. Для этого пациенту создавали герметичные условия, помещая его или в деревянный ящик, или в специальную герметичную камеру. Затем из камеры выкачивали воздух, давление воздуха снижалось, в результате чего грудная полость расширялась. В 1928 году было разработано передвижное металлическое устройство с насосами, приводимыми в действие электродвигателями. Этот аппарат, получивший название «железные лёгкие», устанавливался во многих больницах вплоть до середины XX века.

Однако даже самые компактные дыхательные аппараты отрицательного давления сильно ограничивали мобильность пациентов и затрудняли доступ к ним медицинского персонала. В результате с 1960-х годов стали применять вентиляторы положительного давления. При относительно лёгкой форме заболевания это можно сделать неинвазивно. Как правило, на рот и нос пациента надевают маску, через которую сжатый воздух попадает в дыхательные пути. Однако при тяжёлой форме заболевания приходится применять аппарат, полностью заменяющий собой процесс дыхания. В трахею пациента вводится трубка, через которую воздух подаётся непосредственно в лёгкие — делается это при помощи ряда клапанов и разветвлённых трубок, составляющих дыхательный контур. В большинстве современных аппаратов ИВЛ встроенная компьютерная система обеспечивает мониторинг дыхания и регулирует поток воздуха.

Данные аппараты не являются частью стандартной лечебной практики, а применяются, скорее, как крайняя мера. Чтобы пациент выдержал поток сжатого воздуха, делается сильный наркоз. Также при длительной вентиляции повышается риск лёгочных осложнений в будущем. Однако при тяжёлой форме заболевания использование аппаратов ИВЛ — это вопрос жизни и смерти. И такие события, как пандемия COVID-19, доказывают, что аппараты ИВЛ играют более важную роль, чем мы думали. Поскольку существующие модели являются громоздкими, дорогими, и для работы с ними требуется хорошо обученный персонал, большинство больниц не располагает достаточным запасом таких аппаратов. В обычных обстоятельствах этого бывает достаточно, но в чрезвычайных ситуациях скудного запаса ИВЛ хватит не всем. Сегодня мир как никогда остро нуждается в недорогих передвижных аппаратах ИВЛ, а также в более быстрых методах организации производства и распределения этих жизненно важных приборов.

-------------

Перевёл: Ростислав Голод. Отредактировала: Анна Пекот.