История искусственной вентиляции легких и современные устройства

Искусственная вентиляция легких применяется в тяжелых случаях заболевания COVID-19, при котором поражаются нижние дыхательные пути. Таким больным требуется срочное подключение к аппарату ИВЛ. Спрос на подобные устройства в условиях пандемии сегодня сильно превышает предложение.

Разбираемся, как работают аппараты искусственной вентиляции легких и почему их так остро не хватает при пандемии коронавируса.

История ИВЛ

Восстановление и поддержка дыхательных процессов волновали еще древних врачевателей и ученых. В классических трактатах содержатся теории дыхания и описания первых попыток искусственной вентиляции легких. Известно, что в XVI веке европейские реформаторы медицины Парацельс и Везалий применяли вентиляцию легких в своих практиках. С XVII века для поддержки дыхания использовались аппараты, устроенные на основе мехов для раздувания огня. К сожалению, такая вентиляция часто приводила к разрыву легких. Параллельно развиваются более щадящие мануальные методы вентиляции посредством наружного воздействия на грудную клетку.

Во второй половине XIX – начале XX века на волне научно-технического прогресса появляются новые методики и устройства для ИВЛ. В частности, в 1907 году был разработан мобильный респиратор Pulmotor «патефонного» типа, который применялся в горноспасательных работах. Однако ученые пришли к выводу, что экспираторные методы ИВЛ, основанные на активном вдувании воздуха в дыхательные пути, не физиологичны и могут приводить к негативным последствиям: изменению легочной механики, атрофии легочных мышц, недостаточному притоку крови к сердцу. Как следствие, появился новый тип устройств – камера с отрицательным давлением, в которую помещался пациент и из которой периодически откачивался воздух. Возникающий вакуум оказывал присасывающее воздействие на грудную клетку, создавая отрицательное давление в дыхательных путях и таким образом обеспечивая дыхание.

Пациенты, пораженные полиомиелитом, в аппаратах Энгстрёма, 1953 г. Фото: wikimedia.org

Как это часто бывает в медицине, ее развитию способствуют нерадостные события. Так, толчком для создания первого поколения современных аппаратов ИВЛ стали эпидемия полиомиелита 1940-50 гг. и Вторая мировая война, когда военные технологии активно использовались гражданскими медиками. В 1960-70-е годы компактные экспираторные приборы становятся основным типом аппаратов для ИВЛ. В это время в СССР начат выпуск серии аппаратов ИВЛ «РО». Они выпускались как с ручным, так и с автоматическим приводом, были просты в работе и эффективны.

Второе поколение аппаратов ИВЛ отличалось расширенными функциями мониторинга дыхания и появлением новых режимов работы. Для третьего поколения характерно широкое использование микропроцессоров, которые помогли эффективнее управлять устройствами. Сегодня медики имеют дело с аппаратами ИВЛ четвертого поколения. Кроме большого спектра режимов работы и широкого арсенала мониторинга параметров, их системы отклика отличаются высокой чувствительностью на дыхательную попытку пациента, то есть внимательно следят за тем, когда больной начнет дышать самостоятельно.
 

Последний шанс на спасение

Искусственная вентиляция легких – крайняя мера, необходимая в том случае, если дыхательная система человека не справляется самостоятельно. Известно, что без питания кислородом человек может прожить до 7 минут, дальше наступают необратимые изменения в мозге, остановка сердца и смерть. Аппарат ИВЛ замещает функцию дыхания и позволяет организму направить силы на восстановление. Очень часто подключение к аппарату ИВЛ является последним шансом на спасение пациента.

Аппарат работает следующим образом. С помощью компрессора под давлением в легкие подается воздух, в обратном направлении – из легких − выводится углекислый газ. Специальные устройства увлажняют входящую смесь и корректируют ее температуру. Также при наличии жидкости в легких она откачивается.

Общая схема работы аппарата ИВЛ

Вентиляция может выполняться двумя способами: неинвазивным и инвазивным. В первом случае воздух подается через плотно прилегающую маску. Такая вентиляция показана пациентам с более легкими симптомами. При инвазивном способе в трахею через рот или нос вводится интубационная трубка. Это довольно болезненная процедура, поэтому часто она сопровождается анестезией. Кроме того, пациент, подключенный к респиратору, не может ни есть, ни пить, ни разговаривать. Питание при этом подается через специальную трубку.

Несмотря на кажущуюся простоту процесса и возможности современных приборов работать в автоматическом режиме, аппарат ИВЛ может использоваться только квалифицированным медперсоналом. Поэтому покупка аппарата ИВЛ в личное пользование – довольно бессмысленная затея. Его обладателю придется также нанимать соответствующий штат медиков. И нужно понимать, что сам по себе аппарат не лечит. Он лишь дает возможность пройти тяжелый этап болезни, чтобы время и лекарственная терапия восстановили естественное дыхание.

«Искусственные легкие» для российских клиник 

Одно из серьезных осложнений от вируса COVID-19, с которым столкнулся весь мир – это быстрое развитие тяжелой пневмонии, при котором возникает острая дыхательная недостаточность. Такого больного нужно как можно быстрее подключить к аппарату искусственной вентиляции легких, иначе существует риск летального исхода. Еще раз повторим: подключение к аппарату ИВЛ требуется только самым тяжелым больным, находящимся на грани жизни и смерти.

Аппараты ИВЛ не являются чем-то уникальным и сегодня достаточно распространены. Ими оснащаются отделения интенсивной терапии, реанимационные, машины и вертолеты скорой помощи. Но в условиях пандемии резкий рост количества больных с острыми формами пневмонии привел к тому, что во всем мире возникла нехватка и аппаратов ИВЛ, и специалистов по работе с ними.

Глава Минпромторга Денис Мантуров отметил, что Россия уже сейчас является одной из самых обеспеченных стран в мире с точки зрения количества аппаратов ИВЛ на душу населения, и призвал еще увеличить производство. В стране есть несколько производителей ИВЛ, в числе которых − холдинги Госкорпорации Ростех КРЭТ и «Швабе». В линейке продукции Корпорации есть универсальные приборы, которые подходят как для взрослых, так и для детей, а также мобильные транспортные варианты для машин скорой помощи и бортов санитарной авиации.

Ростех, как крупнейший производитель аппаратов ИВЛ в России, также наращивает их производство. В соответствии с распоряжением правительства, основным поставщиком аппаратов искусственной вентиляции легких в региональные медучреждения назначен КРЭТ, а в качестве производственной площадки выступает Уральский приборостроительный завод. 

С начала 2010-х годов завод успешно производит аппараты ИВЛ под маркой «Авента». Это новое поколение «искусственных легких» – некоторые специалисты в области ИВЛ называют их «интеллектуальными». В частности, эти аппараты обладают активным клапаном выдоха – не препятствуют попыткам выдоха пациента в случае, если он начинает дышать самостоятельно. Кроме того, работа врача облегчается интуитивно понятным интерфейсом, а также возможностью передачи данных по Wi-Fi.

В апреле УПЗ получил заказ от государства на изготовление партии примерно в 6,7 тысячи аппаратов искусственной вентиляции легких для российских клиник. Предприятие работает над увеличением выпуска приборов до 3 тысяч единиц в месяц.