Tlen jest konieczny do życia. Jednak co w sytuacji, gdy dochodzi do niewydolności układu oddechowego i człowiek nie może go sam sobie dostarczyć? Już w starożytności rzymski lekarz Galen był bliski stworzenia teoretycznych podstaw sztucznego oddychania. Rozwój medycyny sprawił, że mamy wiele sposobów umożliwiających przeprowadzenie tlenoterapii. Jednym z nich jest użycie respiratora. O tym jak jest to cenne urządzenie, przekonuje pandemia COVID-19 i miliony pacjentów, którzy dzięki niemu przeżyli. Jak działa respirator i kiedy jest stosowany? Co go odróżnia od innych metod wspomagania oddychania? Jak wynalazek polskich inżynierów może zmniejszyć zapotrzebowanie na respiratory?
Spis treści:
- Respirator - co to jest?
- Pacjent pod respiratorem - kiedy to konieczne?
- Jeden respirator do dwóch pacjentów.
Respirator - co to jest?
Respirator używany jest do wentylacji mechanicznej płuc. Oznacza to, że zastępuje lub wspomaga oddech chorego, który z powodu różnych okoliczności nie może być samodzielny.
Przez wieki starano się skonstruować maszynę umożliwiającą zastąpienie ludzkiego oddechu. Prawdziwy przełom nastąpił pod koniec XIX wieku, gdy skonstruowano pierwsze stale pracujące żelazne płuca- wielkie metalowe skrzynie, w których byli szczelnie zamykani pacjenci tak, że na zewnątrz znajdowała się tylko głowa. Swój szczególny moment w historii miały między 1930 a 1960 rokiem podczas światowej epidemii polio. Pierwsze respiratory imitowały czynność mięśni oddechowych, czyli zwiększały ciśnienie przezpłucne, wytwarzając ujemne ciśnienie (tzn. niższe od atmosferycznego) w klatce piersiowej, powodując wdech. Jednak już wtedy zauważono, że nie jest to wystarczające rozwiązanie u pacjentów z opuszkową postacią polio. Rozwiązaniem okazało się zastosowanie worków samorozprężalnych wykorzystujących dodatnie ciśnienie. Była to jednak żmudna praca wymagająca wentylacji ręcznej chorych dzień i noc, wykonywana przez studentów medycyny, pielęgniarki i wolontariuszy. Ich poświęcenie przyczyniło się do spadku śmiertelności z 90% na 20% na tę postać choroby. Obecnie używane respiratory wytwarzają dodatnie ciśnienie (tzn. wyższe od atmosferycznego), dzięki któremu powietrze jest wtłaczane do płuc. W zależności od sposobu podłączenia chorego do urządzenia, mechaniczną wentylację płuc można przeprowadzić:
- metodami inwazyjnymi, które wymagają intubacji lub trachetomii (wytworzenie sztucznej drogi oddychania poprzez wprowadzenie rurki do tchawicy),
- metodami nieinwazyjnymi, przy pomocy specjalistycznych masek, ustników bądź hełmów wentylacyjnych.
Rozwój medycyny spowodował, że rozmiary respiratora zdecydowanie zmniejszyły się, dzięki czemu sztuczne podtrzymywanie oddechu i prowadzenie leczenia może obecnie odbywać się także w domu pacjentów.
Pacjent pod respiratorem - kiedy to konieczne?
Zwykle inwazyjną wentylację mechaniczną płuc stosuje się na oddziałach intensywnej terapii. Respirator używa się w przypadku bezdechu i niewydolności oddechowej, która nie może zostać opanowana mniej inwazyjnymi metodami, np. poprzez farmakoterapię, tlenoterapię nieinwazyjną czy rehabilitację oddechową. Wentylacja mechaniczna ma głównie zastosowanie w przypadku pacjentów, którzy mają potencjalnie odwracalne przyczyny niewydolności oddechowej, np. w przebiegu zaostrzenia koronawirusowego zapalenia płuc czy we wstrząsie anafilaktycznym.
W wyjątkowych sytuacjach zastosowanie ma długotrwała wentylacja mechaniczna płuc, także w domu pacjenta. Dotyczy to najczęściej osób po urazach w szyjnym odcinku rdzenia kręgowego oraz cierpiących na choroby nerwowo-mięśniowe takie jak: dystrofia mięśniowa Duchenn’a, rdzeniowy zanik mięśni (SMA) lub stwardnienie zanikowe boczne (SLA). W przypadku chorób neurologicznych, preferowane jest jak najdłuższe pozostawanie na wentylacji nieinwazyjnej. Dzięki respiratorom możliwe jest również przeprowadzenie zabiegu chirurgicznego, który wymaga znieczulenia ogólnego pacjenta. Dodatkowo za jego pomocą można podać gazy anestetyczne.
Jeden respirator do dwóch pacjentów.
Pandemia COVID-19 spowodowała znaczący wzrost zapotrzebowania na respiratory. Wirus SARS-CoV-2 zazwyczaj atakuje miąższ płuc i może doprowadzić, w najcięższych przypadkach, do ostrej niewydolności oddechowej. Jedynym lekiem w takim wypadku jest zastąpienie oddechu chorego. Naprzeciw oczekiwaniom wyszli polscy naukowcy z Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej im. M. Nałęcza Polskiej Akademii Nauk w Warszawie. Prowadząc od kilkunastu lat badania nad wspomaganiem układu oddechowego skonstruowali aparat Ventil umożliwiający wentylację dwóch pacjentów jednym respiratorem. Ogromną zaletą aparatu jest fakt, że jest on znacznie prostszy w budowie i tańszy w produkcji w porównaniu z respiratorem.
Wspomaganie oddychania respiratorem i tlenem – różnice
Używanie respiratora związane jest z intubacją, czyli umiejscowieniem rurki w tchawicy, tworząc tym samym sztuczne drogi oddechowe. Intubacja wymaga podania środków zwiotczających pacjentowi, który w momencie przeprowadzania zabiegu jest nieprzytomny w wyniku podania anestetyków lub przebytego urazu. W trakcie stosowania respiratora pacjent pozostaje w sedacji i nie wykorzystuje własnego oddechu, co jest główną różnicą pomiędzy tą metodą a mniej inwazyjnymi technikami wspomagania oddychania. W celu przeprowadzenia nieinwazyjnej tlenoterapii można wykorzystać:
- wąsy tlenowe,
- maski proste, z zastawkami Venturiego, częściowo zwrotne lub bezzwrotne,
- worki samorozprężalne z maską twarzową,
- cewnik donosowy z dużym przepływem gazów.
Ten ostatni znajduje zastosowanie w wysokoprzepływowej terapii donosowej (HFNOT), która jest szeroko stosowana u pacjentów z ciężką dusznością w przebiegu COVID-19. Wykorzystuje się ją również w pediatrii, u dzieci z pediatrycznym wieloukładowym zespołem zapalnym (PIMS), występującym jako powikłanie zakażenia wirusem SARS-CoV-2. Dodatkowo także u pacjentów po ciężkiej niewydolności oddechowej, którzy zostali odłączeni od respiratorów. Zmniejsza to ryzyko ponownej intubacji w porównaniu z innymi metodami.
Stosowanie respiratora pozwala na dużo większą manipulację oddechem pacjenta. Parametry, które można regulować podczas wentylacji mechanicznej to między innymi:
- częstotliwość oddechów,
- objętość oddechowa,
- czas wdechu,
- czas pauzy wdechowej.
Co więcej, respirator wspomaga oddychanie nie tylko przez podaż tlenu, ale również przez wytwarzanie dodatniego ciśnienia końcowowydechowego (PEEP) w pęcherzykach płucnych, co pozwala na ich stałe otwarcie i efektywniejszy oddech.
Wspomaganie oddychania - ECMO
ECMO jest pozaustrojową metodą wspomagania oddychania. Początkowo metoda ta była wykorzystywana głównie przez kardiochirurgów w celu krótkotrwałego zastąpienia pracy serca i płuc podczas zabiegu chirurgicznego. W tym celu wykorzystywano płuco-serce, będące pierwowzorem dla ECMO. Natomiast pozaustrojowe wspomaganie oddychania znajduje zastosowanie także na oddziałach intensywnej opieki medycznej i umożliwia długotrwałą terapię- nawet do kilku tygodni.
Głównym zadaniem ECMO jest utlenowanie krwi i eliminacja dwutlenku węgla poza ustrojem chorego. W przypadku izolowanej niewydolności oddechowej, bez niewydolności krążenia zastosowanie ma konfiguracja żylno-żylna. Polega ona na umieszczeniu jednej kaniuli w żyle szyjnej a drugiej w żyle udowej lub zastosowaniu specjalnej kaniuli dwuświatłowej wprowadzonej do żyły szyjnej. Krew pobierana jest od pacjenta, w oksygenatorze zachodzi wymiana gazowa, a następnie jest transportowana z powrotem do układu żylnego, który doprowadza ją do prawej komory serca, a stamtąd do płuc, lewego przedsionka, lewej komory i aorty.
Wskazaniem do zastosowania ECMO jest ostra i odwracalna niewydolność oddechowa. Najczęstszą przyczyną ostrej niewydolności oddechowej wymagającej wdrożenia ECMO jest ciężkie, wirusowe lub bakteryjne zapalenie płuc oraz sepsa. Podstawowym przeciwskazaniem do użycia tej metody jest nieodwracalność choroby podstawowej. Innymi przeszkodami może być długotrwała (>7-10 dni) respiratoroterapia, znacznego stopnia immunosupresja, wiek >65 lat czy otyłość.
Główne korzyści płynące z zastosowania ECMO to:
- ,,odpoczynek” dla płuc i stabilizacja stanu chorego,
- zmniejszenie dalszego uszkodzenia płuc,
- zmniejszenie toksyczności tlenu.
Zobacz także: Jak wygląda badanie na koronawirusa?
Źródła:
- Andrzej Szczeklik, Piotr Gajewski. Interna Szczeklika. Kraków 2020, wyd. 11. ISBN: 978-83-7430-628-7
- Przybyłowski T.: Nieinwazyjne wspomaganie wentylacji u chorych na COVID-19. Podsumowanie aktualnych danych naukowych i wytycznych postępowania. Med. Prakt., 2020; 5: 67–70
- http://www.ibib.waw.pl/pl/
- https://podyplomie.pl/medical-tribune/18716,zelazne-pluca-czyli-wentylacja-mechaniczna
- MacIntyre N.R., Branson R.D., Mechaniczna wentylacja, J. Pilecka (tłum.), Łódź: Wydawnictwo ADI, 2008, ISBN 83-900-299-2-8.
- Adam Arendarczyk, Radosław Wilimski, Michał Michniewicz, Paweł Czub, Piotr Hendzel. Zasady kwalifikacji do ECMO u osób dorosłych. „Folia Cardiologica”. 12 (1), s. 113–117, 2017. DOI: 10.5603/FC.2017.0016
Data dodania:
Artykuły powiązane
Koronawirus (SARS-CoV-2)
Na najważniejsze pytania o koronawirus SARS-CoV-2 odpowiada specjalista chorób zakażnych dr n. med. Wojciech Basiak. Jak można się zarazić i jak zminimalizować ryzyko zarażenia? Czy produkty zamawiane z Chin przez internet mogą być niebezpieczne? Dlaczego przed podróżą warto zaszczepić się przeciwko grypie?
Deksametazon w terapii koronawirusa. Czy jest skuteczny?
Walka z pandemią wirusa SARS-COV-2 jest prowadzona na różne sposoby – z jednej strony szczepimy się kolejnymi dawkami, z drugiej naukowcy wciąż szukają skutecznych leków mogących pomóc w walce z COVID-19. Rozwiązań poszukują także wśród znanych, sprawdzonych leków.
Czy noszenie maski może chronić przed zakażeniem koronawirusem?
Rozprzestrzeniająca się epidemia koronawirusa SARS-CoV-2, która rozpoczęła się w chińskim mieście Wuhan i dotarła do Europy, spowodowała wzrost sprzedaży masek, które w opinii wielu nabywców mają ochronić ich przed chorobą. Czy to prawda? Czy noszenie maski może rzeczywiście uchronić przed zakażeniem koronawirusem?
Koronawirus a płuca - jak choroba wpływa na ten organ?
Jak koronawirus wpływa na komórki nabłonka płuc? Czy zmiany powstałe w przebiegu COVID-19 są odwracalne? Dlaczego stosowanie się do zaleceń może uratować życie? Dowiedz się jakie jest jedno z najpoważniejszych powikłań przebycia zakażenia wirusem SARS-CoV-2 i czy można mu zapobiec.
Koronawirus a udar - dlaczego zagrożenie wzrasta?
Udar mózgu należy w Europie do najczęstszych przyczyn zgonów i trwałej niepełnosprawności u osób po 40. roku życia. Dowiedz się, dlaczego w przebiegu COVID-19 może dojść do udaru mózgu, a także jak go rozpoznać i co zrobić w przypadku podejrzenia udaru.