Ингаляционная анестезия с использованием низких потоков свежего газа у детей

В. А. Сидоров, А. И. Лешкевич, В. А. Гребенников

URL

При всем многообразии средств и методов проведения общей анестезии существуют две принципиально разные модели защиты пациента от хирургической агрессии: это внутривенная анестезия и ингаляционная анестезия. Каждый из перечисленных методов имеет свои преимущества и недостатки.

Бесспорные достоинства метода внутривенной анестезии - быстрое начало действия препаратов и отсутствие загрязнения окружающей среды. Отрицательной стороной данного вида анестезии является определенная непредсказуемость окончания действия препаратов, т. к. они элиминируются системами, которые могут иметь исходные нарушения функционального резерва.

Одно из преимуществ ингаляционной анестезии - возможность быстрого управления альвеолярной концентрацией анестетика (глубиной анестезии). Такая возможность чаще всего реализуется путем подачи в контур большого количества летучих анестетиков за короткий промежуток времени, т. е. при высоком потоке свежего газа. Вместе с тем традиционная анестезия с высоким газотоком имеет и свои серьезные недостатки, которые состоят в большом расходе анестетика, значительных потерях тепла и влаги из дыхательных путей ребенка, загрязнении окружающей среды и воздуха в операционной. Снижение газотока в дыхательном контуре позволяет избежать всех этих негативных явлений, что определяет значительный интерес анестезиологов к методам ингаляционной анестезии на основе низких потоков свежего газа [1, 2].

Первые попытки снизить газоток в контуре были предприняты с приходом в анестезиологию эры циклопропана (1933) с целью предотвратить утечку этого взрывоопасного газа в атмосферу операционной. Предложенный метод не нашел широкого распространения, поскольку без надежных контролирующих устройств было весьма трудно отслеживать концентрацию кислорода и летучих анестетиков в контуре. Ощутить реальные достоинства анестезии с низким газотоком удалось только в конце ХХ века, когда были синтезированы новые дорогостоящие ингаляционные анестетики, появились технически более совершенные наркозные аппараты и многофункциональные системы мониторинга.

Терминология. Современная классификация дыхательных контуров в зависимости от величины газотока по данным Международной Комиссии по стандартизации (ISO) представлена в табл. 1 [3, 4].

Таблица 1. Классификация дыхательных контуров в зависимости от величины газотока

газоток в контуре (N2O+O2)	название
>4 л/мин	высокий газоток high flow anesthesia
1,0–0,5 л/мин	низкий газоток low flow anesthesia
£ 0,5 л/мин	минимальный газоток minimal flow anesthesia
= поглощению газов и паров анестетика организмом в данный момент времени	закрытый контур closed system anesthesia

Если поток свежего газа (N₂O+O₂) в контуре превышает 4 л/мин, то такую систему принято называть контуром с высоким газотоком. Ингаляционная анестезия с высоким газотоком (high flow anesthesia) до недавнего времени оставалась по сути дела традиционной, поскольку нашла самое широкое распространение как у взрослых, так и у детей.

Снижение газотока в контуре во время анестезии до отметки менее 1 л/мин означает переход к использованию низких потоков свежего газа. В этом диапазоне принято выделять 3 основных функциональных режима: анестезию с низким газотоком (low flow anesthesia), анестезию с минимальным газотоком (minimal flow anesthesia) и анестезию по закрытому контуру (closed system anesthesia).

Если газоток в контуре варьирует в пределах от 0.5 до 1.0 л/мин, то такую систему принято называть контуром с низким газотоком [5]. Далее следует контур с минимальным газотоком (£ 0.5 л/мин). В отличие от систем с высоким газотоком, которые относятся к полуоткрытым контурам, контуры с низким и минимальным газотоком функционируют как полузакрытые. Если же поток свежего газа ниже “минимального” и равен суммарному поглощению газов (О₂, N₂O) и паров анестетика (фторотан, энфлюран и т. п.) в данный момент времени, то такой контур принято называть закрытым.

Требования к оборудованию

1. Проведение анестезии на основе низких потоков свежего газа возможно лишь при использовании реверсивных дыхательных контуров (циркуляционный контур, маятниковый контур). В силу особенностей конструкции циркуляционный контур наиболее приемлем для проведения анестезии со сниженным газотоком как у взрослых, так и у детей. Маятниковый контур менее удобен в эксплуатации и для проведения анестезии с низким газотоком используется редко, поскольку процессы адсорбции углекислого газа (СО₂) в таких системах протекают менее эффективно и могут сопровождаться определенными негативными явлениями (перегревание газовой смеси, ожоги лица крупинками натронной извести).

2. При уменьшении газотока в контуре увеличивается доля рециркулирующей выдыхаемой газовой смеси с высоким содержанием СО₂. Так, при потоке свежего газа 6 л/мин к пациенту возвращается всего 3-5% выдыхаемой газовой смеси, при газотоке 1 л/мин – уже 55-60%, а при газотоке 0.5 л/мин – 75-80%. В связи с этим наркозные аппараты, используемые для проведения анестезии с низким газотоком, в обязательном порядке должны быть укомплектованы адсорберами для удаления СО₂. Известь в адсорбере должна быть признана выработавшей свой ресурс и заменяться на новую, если концентрация СО₂ на вдохе превышает отметку 6-7 мм Hg. Иногда в известковый сорбент добавляют цветовой индикатор, цвет которого изменяется от белого до розового (или фиолетового) по мере прогрессирования абсорбции СО₂. В этом случае интенсивное изменение цвета адсорбента служит еще одним достоверным признаком его истощения.

3. Дыхательный контур респиратора должен быть максимально герметичен: величина допустимой утечки газовой смеси из контура с минимальным газотоком не должна превышать 100 мл/мин. Недостаточная герметичность системы приводит к поступлению в контур атмосферного воздуха, содержащего свободный азот, вследствие чего концентрация кислорода и ингаляционных анестетиков на вдохе снижается, а соотношение N₂O:O₂ в контуре нарушается. Требуемой степени защиты от утечек можно достичь следующим образом: периодически проверять детали из резины и пластика на предмет наличия различных повреждений; регулярно прочищать и промывать уплотнительные резиновые кольца; тщательно, но без усилия, закручивать все коннекторы; и, наконец, стараться свести к минимуму использование всевозможных дополнительных адаптеров и переходников. Наиболее защищенными от утечек являются наркозные аппараты с т. н. компактными дыхательными системами, в которых все составляющие, за исключением шлангов вдоха и выдоха, спрятаны в корпусе наркозного аппарата.

4. Испарители жидких анестетиков должны иметь механизм термобарокомпенсации и обеспечивать корректное дозирование анестетика в широком диапазоне потоков газа (от 0.2 до 15 л/мин). При снижении газотока в контуре необходим тщательный мониторинг концентрации галогенсодержащих анестетиков в контуре (как минимум концентрации на выдохе) вне зависимости от того, насколько высока точность дозирования испарителя, что обусловлено особенностями фармакокинетики летучих анестетиков в дыхательном контуре с низким газотоком.

Требования к системам мониторинга

Методы анестезии на основе низких потоков свежего газа подразумевают особый подход к вопросам интраоперационного мониторинга. Мониторинг в минимальном объеме должен включать в себя измерение концентрации кислорода на вдохе, концентрации углекислого газа на выдохе и концентрации галогенсодержащего анестетика на выдохе. Если мониторирование одного из перечисленных параметров представляет затруднения, то от проведения анестезии с низким газотоком следует отказаться по соображениям безопасности пациента. В дополнение к этому, желательно проводить динамическое наблюдение за дыхательным объемом, минутной вентиляцией легких и давлением в дыхательных путях, а также оценивать степень наполнения дыхательного мешка для ручной ИВЛ, не допуская его слипания. Мониторинг остальных показателей (пульсоксиметрия, ЭКГ, неинвазивное артериальное давление и т. п.) осуществляется в обычном порядке. Системы мониторинга по возможности должны быть оснащены блоком тревожной сигнализации, который срабатывает при несоблюдении заданных параметров.

Принципы проведения анестезии с низким газотоком

1. Индукцию в общую анестезию проводят либо ингаляционным способом, либо внутривенным путем с последующей ингаляцией газонаркотической смеси через лицевую маску. Ингаляцию газовой смеси на этапах индукции во всех случаях осуществляют по полуоткрытому контуру с высоким газотоком (>4 л/мин), т. к. это позволяет быстро достигнуть желаемой глубины анестезии. На начальных этапах индукции в обязательном порядке выполняется денитрогенизация по схеме (100% О₂ + галогенсодержащий анестетик), которая направлена на удаление свободного азота (N₂) из организма. Недостаточная предварительная денитрогенизация приводит к избыточному накоплению в контуре азота, который высвобождается из тканей организма, что затрудняет проведение анестезии со сниженным газотоком. Длительность денитрогенизации должна составлять 10-20 мин. К подаче закиси азота (N₂O) в дыхательный контур приступают только по завершении денитрогенизации, т. е. не ранее чем через 10-20 мин от начала индукции.

2. После завершения индукции проводят интубацию трахеи или вводят ларингеальную маску. После верификации месторасположения интубационной трубки или ларингеальной маски раздувают герметизирующую манжетку. Затем переводят ребенка на аппаратную ИВЛ или продолжают анестезию с сохраненным спонтанным дыханием.

3. Далее снижают газоток в контуре до отметки 0.5-1.0 л/мин (низкопоточная анестезия), <0.5 л/мин (анестезия с минимальным газотоком) или переходят к анестезии по закрытому контуру. В момент снижения газотока необходимо провести коррекцию потоков кислорода (О₂) и закиси азота (N₂O) по ротаметрам с поправкой на величину потребления О₂. В целом, в расчет принимают величину потребления кислорода, равную 4 мл/кг/мин. Например, у 30-кг ребенка (потребление кислорода 4 ×  30 = 120 мл/мин) изначально выбран поток свежего газа 9 л/мин с соотношением 6 л/мин N₂O и 3 л/мин O₂ (N₂O:O₂=2:1). После 10-кратного уменьшения газотока до 0.9 л/мин (900 мл/мин, низкопоточная анестезия) из дыхательного контура каждую минуту будет экстрагироваться 120 мл O₂. Таким образом, количество газовой смеси, циркулирующей в контуре, составит 900 -120 = 780 мл/мин. При соотношении N₂O:O₂=2:1 это составляет 520 мл/мин (2/3 от 780 мл/мин) для N₂O и 260 мл/мин (1/3 от 780 мл/мин) для O₂. В связи с этим при потоке 900 мл/мин, чтобы сохранить соотношение N₂O:O₂=2:1 постоянным, следует вводить в контур 520 мл/мин N₂O и 260 + 120 = 380 мл/мин O₂. Подобные расчеты представляются достаточно громоздкими, поэтому для удобства практикующих анестезиологов выведены математические константы, которые позволяют быстро рассчитать потоки N₂O и O₂ при уменьшении газотока в контуре.

4. Если концентрация кислорода на вдохе в процессе проведения анестезии с низким газотоком опускается ниже рекомендуемого безопасного уровня (30% на вдохе), проводят дополнительную коррекцию потоков газов: поток O₂ по ротаметру увеличивают, одновременно уменьшая поток N₂O.

5. Дыхательный контур с низким газотоком - система чрезвычайно инертная, поскольку при изменении концентрации анестетика на испарителе его концентрация в контуре изменяется крайне медленно по причине рециркуляции выдыхаемой газовой смеси. Из этого следует, что индукция и выход из анестезии должны осуществляться по полуоткрытому контуру с высоким газотоком, поскольку это обеспечивает быструю динамику концентрации анестетика на вдохе и выдохе. В тех случаях, когда возникает необходимость быстро изменить уровень общей анестезии, газоток в контуре повышают, а затем увеличивают или уменьшают концентрацию анестетика на испарителе. По достижении желаемой глубины анестезии поток свежего газа вновь снижают. Тем не менее быстрое углубление анестезии можно осуществить и без повышения газотока в контуре: для этого достаточно ввести внутривенно какой-либо гипнотик и/или опиоидный анальгетик.

6. За 5 мин до запланированного окончания анестезии газоток в контуре повышают, а затем прекращают подачу всех летучих анестетиков и приступают к ингаляции чистого кислорода. После восстановления адекватного самостоятельного дыхания, мышечного тонуса и рефлексов герметизирующую манжетку сдувают и выполняют экстубацию трахеи (удаляют ларингеальную маску).

Безопасность методов анестезии с низким газотоком

Методы анестезии с низким газотоком являются безопасными и с успехом используются у детей всех возрастных групп, включая новорожденных. Более того, по некоторым критериям они даже более безопасны, чем традиционная анестезия с высоким газотоком, поскольку:

- уменьшается вероятность передозировки галогенсодержащих анестетиков, поскольку в случае непреднамеренной установки на испарителе предельных концентраций анестетика его концентрация в контуре нарастает чрезвычайно медленно;

- снижается риск интраоперационного пробуждения пациента по причине внезапного прекращения подачи в контур N₂O и/или паров анестетика (отсутствие N₂O в баллоне или анестетика в испарителе, замерзание редуктора и т. п.). В подобных случаях концентрация ингаляционных анестетиков в контуре снижается крайне медленно, что дает дополнительное время для устранения возникших неполадок;

- проведение анестезии с низким газотоком подразумевает особый подход к вопросам интраоперационного мониторинга. Более пристальный контроль за основными витальными показателями во время анестезии позволяет обеспечить более безопасные условия для пациента, находящегося под наркозом.

Преимущества методов анестезии с низким газотоком

Преимущества методов анестезии с низким газотоком состоят в повышении температуры и влажности в дыхательном контуре, снижении расхода кислорода и средств ингаляционного наркоза, уменьшении стоимости анестезиологического пособия и снижении загрязненности воздуха в операционной.

Улучшение микроклимата в дыхательном контуре. Согласно последним данным, микроклимат в дыхательном контуре во время анестезии считается оптимальным, если абсолютная влажность вдыхаемой газовой смеси составляет не менее 17 мг Н₂О/л, а температура варьирует в пределах 28-32 ° С. Недостаточное увлажнение и/или подогрев газовой смеси, поступающей к пациенту, значительно снижает эффективность работы мукоцилиарного эпителия дыхательных путей. Так, при проведении ИВЛ газовой смесью комнатной температуры с относительной влажностью 50% замедление двигательной активности ресничек бронхиального эпителия отмечается уже через 10 мин от начала вентиляции. Через 3 часа аппаратной ИВЛ с высоким газотоком без использования увлажнителя с подогревом в эпителии дыхательных путей возникают существенные морфофункциональные изменения, которые ведут к нарушению эвакуации бронхиального секрета, обструкции бронхиол и микроателектазированию. Многочисленные клинические исследования показали, что при проведении анестезии с низким и минимальным газотоком температура и влажность вдыхаемой газовой смеси значительно выше, чем при использовании высоких потоков свежего газа. Данное обстоятельство связано со следующими основными причинами: 1) при снижении потока свежего газа увеличивается доля рециркулирующей влажной и теплой выдыхаемой газовой смеси; 2) процесс адсорбции СО₂ сопровождается выделением тепла и воды. В зависимости от типа респиратора нижние границы оптимальной температуры (28 ° С) и влажности (17 мг Н₂О/л) вдыхаемой газовой смеси могут быть достигнуты уже через 30-60 мин от момента снижения газотока. Таким образом, проведение анестезии с низким и минимальным газотоком позволяет поддерживать оптимальный и физиологичный режим температуры и влажности в дыхательном контуре, избежав при этом дополнительных способов кондиционирования газовой смеси (использование увлажнителей с подогревом). Улучшение микроклимата в дыхательном контуре способствует нормальному функционированию бронхиального эпителия во время ИВЛ, а также снижает потери влаги и тепла из дыхательных путей ребенка во время анестезии.

Снижение расхода медицинских газов и стоимости анестезии. Поток свежего газа при проведении анестезии со сниженным газотоком в 10-15 раз ниже, чем при работе с традиционным высокопоточным контуром, что позволяет существенно уменьшить расход кислорода и ингаляционных анестетиков (N₂O, фторотана, энфлюрана), а также снизить стоимость анестезиологического пособия. Примером экономичности низкопоточной анестезии могут служить следующие данные. В Великобритании и Германии каждый год проводится примерно 8.5 млн. анестезиологических пособий, причем около 60% из них приходится на долю ингаляционных методов анестезии. Согласно статистике, рутинное использование метода низкопоточной анестезии (0.5-1 л/мин) позволяет сэкономить за один год 350´ 10⁶ л кислорода (0.5 млн. US$), 1´ 10⁹ л закиси азота (12.2 млн. US$), 33´ 10³ л жидкого изофлюрана (31.8 млн. US$) и 46´ 10³ л жидкого энфлюрана (20.9 млн. US$) только в этих двух странах. Согласно другим данным, прямые и косвенные финансовые потери, связанные со сбросом в атмосферу излишков газа из дыхательных контуров наркозных аппаратов во время анестезии по с высоким газотоком, в 1977 г в США составили более 80 млн. US$. Приведенные данные обосновывают высокую экономическую эффективность методов анестезии со сниженным газотоком.

Снижение загрязненности воздуха в операционной. Согласно принятым стандартам, предельная допустимая концентрация (ПДК) закиси азота на рабочем месте не должна превышать 25 ppm, а ПДК галогенсодержащих анестетиков - 2 ppm (ppm – parts per million, частей на 1 млн. частей воздуха). Очевидно, что более чем 10-кратное снижение газотока в контуре приводит к существенному уменьшению концентрации ингаляционных анестетиков в операционной. Так, при потоке N₂O 2.5 л/мин ее концентрация на рабочем месте составляет в среднем 122 ppm, при потоке 0.5 л/мин - 29 ppm, а при потоке 0.2 л/мин - всего 15 ppm, т. е. при проведении анестезии с использованием низких потоков свежего газа концентрация закиси азота в операционной не превышает предельно допустимых величин.

Улучшение общей экологической обстановки. Каждый год концентрация закиси азота в тропосфере увеличивается на 0.25%, что является одной из причин глобального потепления климата на планете. Молекулы закиси азота чрезвычайно стабильны: средняя продолжительность их жизни составляет примерно 150 лет. Поднимаясь в верхние слои стратосферы, молекулы N₂O распадаются с образованием окиси азота (NO), что способствует образованию т. н. “озоновых дыр”. Галогенсодержащие анестетики, такие как галотан, энфлюран и изофлюран, относятся к группе хлорфторуглеродов (CFCs), которые представляют особую опасность для озонового слоя планеты. При использовании методов анестезии со сниженным газотоком уменьшается выброс ингаляционных анестетиков из дыхательных контуров наркозных аппаратов, что способствует улучшению общей экологической обстановки.

Таким образом, методы анестезии с низким газотоком позволяют существенно улучшить микроклимат в дыхательном контуре при одновременном снижении расхода средств ингаляционного наркоза, стоимости анестезиологического пособия и уменьшении загрязненности воздуха в операционной. Они в полной мере соответствует современным гигиеническим, экологическим и экономическим стандартам, в связи с чем находят все более широкое применение в повседневной рутинной детской анестезиологической практике.

Противопоказания к снижению газотока в контуре

Противопоказаниями к использованию методов анестезии с низким газотоком у детей являются: 1) недостаточный мониторинг и/или неполадки следящей аппаратуры, 2) истощение адсорбента, 3) острый бронхоспазм, 4) злокачественная гипертермия, 5) недостаточная герметичность дыхательного контура (аппаратно-масочный наркоз, бронхоскопия, несоответствие размеров интубационной трубки и дыхательных путей ребенка, превышение лимитов допустимых утечек), 6) состояния, которые могут сопровождаться накоплением в контуре примесей посторонних газов, что наблюдается в следующих случаях: при отравлении газообразными веществами (угарным газом, хлорпикрином и т. п.), при декомпенсированном сахарном диабете и длительном голодании (возможное нарушение элиминации ацетона), при острой или хронической алкогольной интоксикации (возможное нарушение элиминации этанола), тяжелых формах гемолитической анемии и порфирии (возможное нарушение элиминации окиси углерода).

Перспективы развития методов анестезии с низким газотоком

В последнее время были разработаны новые, метаболически более инертные, менее токсичные и экологически безопасные ингаляционные анестетики нового поколения (севофлюран, дезфлюран, ксенон). Как указывают многие авторы, данные анестетики (в особенности ксенон) обладают такими физико-химическими свойствами, которые позволяют отнести их к категории “почти идеальный анестетик”. Единственный недостаток дезфлюрана и ксенона (Xe) - их дороговизна. Так, стоимость 1 л Xe на коммерческом рынке в ценах 1999 года составляет 10-15 US$. Таким образом, проведение анестезии по полуоткрытому контуру с высоким газотоком с использованием дезфлюрана и ксенона представляется крайне нерациональным по финансовым соображениям. Экономичный и эффективный режим дозирования указанных анестетиков может быть достигнут лишь в том случае, если анестезиологическое пособие проводится по закрытому или полузакрытому контуру с минимальным или низким потоком свежего газа.

В последнее время для обеспечения свободной проходимости дыхательных путей во время анестезии с успехом используется ларингеальная и орофарингеальная маска. Использование данных приспособлений существенно расширяет возможности и перспективы использования методов ингаляционной анестезии с низким газотоком как у взрослых, так и у детей.

 

1. Baum J. Low Flow Anesthesia. // Butterworth-Heinemann, 1996

2. Спенс А. Ведущие подходы к анестезии на низком потоке. // Актуальные проблемы анестезиологии и реаниматологии (освежающий курс лекций). - Архангельск, 1998. - с. 62-69

3. Ernst E. A. Closed circuit anesthesia. // In refresher course ZAK 85 (eds F. W. List and H. V. Shalk) - Akademische Druck und Verlagsantalt. - Graz. - 1985

4. International Organisation for Standards (ISO): ISO 4135: 199X, Revision of ISO 4135:1979. // Anaesthesiology, Vocabulary. - British Standards Institution. - 1993

5. White D. C. Closed and Low Flow System Anaesthesia. // Curr. Anaesth. Crit. Care. - 1992. - v. 3. - pp. 98-107