Концентрация кислорода во вдыхаемом газе

F_IO₂ — единственный показатель, который можно определять как быстрым, так и медленным оксиметром. Напомним, что адаптер быстродействующего оксиметра располагается между интубационной трубкой и тройником контура. Следует, однако, иметь в виду, что монитор неспособен различать направление движения газа: его "интеллекта" хватает лишь на то, чтобы обозначать на дисплее максимальную измеренную концентрацию как инспираторную, а минимальную — как экспираторную. Так оно, впрочем, почти всегда и бывает.

F_IO₂ фиксируется оксиметром в самой высокой точке на оксиграмме дыхательного цикла. На первый взгляд этот принцип представляется безукоризненным, однако в практической деятельности анестезиолог ежедневно сталкивается с эпизодами, когда содержание кислорода в альвеолах пациента оказывается выше, чем во вдыхаемом газе, и информация на цифровом дисплее отображается с точностью до наоборот. Впрочем, такие несообразности в большинстве случаев кратковременны, без труда распознаются по форме кривой и тренда и ничуть не умаляют достоинств метода.

Медленный оксиметр, датчик которого устанавливается в линии вдоха, измеряет только F_IO₂, и с этой своей единственной задачей монитор всегда справляется без проблем.

При дыхании атмосферным воздухом F_IO₂ составляет 21 %, а при дыхании чистым кислородом — 100 %.

Допустимый выбор инспираторной концентрации кислорода всегда ограничивается этими двумя пределами, за нижний из которых не позволяет выходить здравый смысл, а за верхний — закон Дальтона.

Содержание кислорода во вдыхаемом газе определяет высоту расположения оксиграммы на дисплее.

То же самое относится и к капнограмме, которая поднимается над изолинией на высоту, равную концентрации СО₂ во вдыхаемом газе. Но если рециркуляция СО₂ в контуре встречается не столь уж часто и всегда является следствием и признаком неполадок, то смещение оксиграммы вверх-вниз по дисплею происходит всякий раз, когда применяется кислород.

Содержание кислорода в дыхательных газовых смесях удобнее всего выражать в размерностях абсолютной концентрации, а именно в единицах парциального давления — мм рт. ст. Это дает возможность корректно оценивать и сравнивать результаты независимо от условий измерения — колебаний температуры, влажности и, главное, барометрического давления: вряд ли нужно долго доказывать, что в 21 % объема газовой смеси при 760 мм рт. ст. помещается больше молекул кислорода, чем при 720 мм рт. ст. Данная проблема особенно актуальна для больниц, расположенных на возвышенностях, а также в метеолабильных регионах с частыми и резкими перепадами атмосферного давления.

Несмотря на весомость приведенных выше аргументов, существует устойчивая традиция, по которой инспираторная концентрация кислорода указывается в процентах или десятичной дробью. В значительной мере это связано с тем, что все дозирующие кислород устройства, от простейшего блока ротаметров до прецизионного блендера дорогого респиратора, работают как смесители различных газов в конкретных объемных соотношениях и не наделены свойством учитывать весомость каждого процента в зависимости от барометрического давления.

В респираторной терапии и физиологии дыхания FiO₂ — одий из ключевых параметров, который необходимо учитывать при оценке показателей газообмена. Например, SpO₂ = 97 % при F_IO₂ = 0,21 свидетельствует о нормальном состоянии легких, в то время как при F_IO₂ = 0,9 такой же уровень сатурации служит признаком шунтирования крови.

Нижний предельный допустимый уровень F_IO₂ соответствует концентрации кислорода в атмосфере и составляет 0,21 (или 21%).

Подача больному во время наркоза более низких концентраций кислорода изредка имеет место, и эту проблему мы подробнее рассмотрим в дальнейшем. Здесь же только заметим, что такие случаи мгновенно выявляются оксиметром.

Здоровый человек способен успешно компенсировать снижение F_IO₂ до 18-19 % и поддерживать S_аО₂ на нормальном уровне за счет гипервентиляции. Известно также, что здоровые люди переносят довольно длительные эпизоды неглубокой гипоксии практически без стойких отрицательных последствий. Эти сведения, однако, не должны настраивать врача на терпимое отношение к таким эпизодам. Во время наркоза подача больному слегка гипоксических смесей недопустима, поскольку вызывает значительно более глубокую гипоксемию, чем у бодрствующего здорового пациента.

Давно и надежно установлено, что во время общей анестезии дыхания атмосферным воздухом (F_IO₂ = 0,21) обычно недостаточно, чтобы поддерживать сатурацию артериальной крови в нормальных пределах.

Это обусловлено увеличением неравномерности регионарных вентиляционно-перфузионных отношений и шунтированием крови в легких, а также угнетением спонтанного дыхания наркотиками. Поэтому вдыхаемая (вдуваемая) дыхательная смесь, употребляемая для наркоза, должна содержать 25-30 % кислорода; при наличии гигюволемии, гипертермии, гиповентиляции или при ИВЛ в агрессивных режимах F_IO₂ требует дополнительного подъема.

При проведении длительной ИВЛ возникает проблема токсического действия кислорода на легочную ткань¹.

¹Подробнее эта проблема рассмотрена в гл. "Пульсоксиметрия".

Установленный на сегодня предельный уровень F_IO₂, считающийся безопасным для длительного использования, составляет 50 %.

Однако при критическом поражении легких его нередко приходится превышать. В таких случаях нужно помнить одно из основных правил интенсивной респираторной терапии, а именно: применять ту минимальную концентрацию кислорода во вдыхаемом газе, которая обеспечивает приемлемый уровень оксигенации артериальной крови, и использовать все доступные средства, чтобы улучшить газообменную функцию легких и уменьшить F_IO₂.

Чем вызвана необходимость мониторного контроля концентрации кислорода во вдыхаемом или вдуваемом газе во время наркоза или при искусственной вентиляции легких?

Во-первых, мониторинг F_IO₂ — самый быстрый и надежный способ обнаружения разнообразных неисправностей в системах снабжения рабочих мест кислородом. Такие неполадки иногда происходят и порой влекут за собой тяжелейшие последствия. Во-вторых, без оксиметрического мониторинга нельзя проконтролировать функционирование различных дозаторов кислорода. В-третьих, оксиметрия позволяет выявлять ошибки, от которых не застрахован никто, то есть ошибки, которые совершаются из-за усталости, невнимательности, перегрузки, а подчас и по незнанию (что, впрочем, не составляет разницы в отношении последствий для больного).

Рассмотрим несколько типичных проблем.

Падение давления сжатого кислорода в системе пневмопитания. Такие ситуации более характерны для лечебных учреждений, где используют сжатый кислород в баллонах, а не жидкий кислород. Разводка сжатого кислорода должна быть снабжена манометрами, установленными на рабочих местах, и звуковой сигнализацией, включающейся при критическом снижении давления. Однако контрольные манометры нередко располагаются вне операционных и палат интенсивной терапии, а сигнализацией оборудовано ничтожно малое число больниц. Многие импортные модели респираторов и наркозных аппаратов имеют собственный манометр и аларм-систему¹, в остальных же случаях, а их явное большинство, безопасность пациента призван обеспечивать оксиметр.

¹О значении, которое придается мониторингу пневмопитания, говорит тот факт, что в зарубежной аппаратуре аларм на падение давления сжатого кислорода заглушить, даже на кратчайший срок, невозможно. Он отключается только автомагически после нормализации даилепия кислорода.

Включение респиратора при закрытом вентиле на системе сжатого кислорода или случайное закрытие вентиля в процессе работы респиратора — довольно редкие, но с трудом поддающиеся выявлению непреднамеренные действия. Далеко не все смесители в респираторах обладают свойством сигнализировать о нарушении подачи сжатых газов, и догадаться "по поведению" респиратора о том, что пациент вентилируется воздухом, отнюдь не просто. В таких случаях нарастающая гипоксемия может спровоцировать врача на ряд серьезных, но совершенно ненужных мер, в то время как достаточно ограничиться лишь открытием вентиля. С решением этой проблемы справляется оксиметр.

Признаком нарушения подачи кислорода в контур респиратора является F_IO₂ = 21 % и отсутствие реакции данного показателя на попытки изменения концентрации кислорода.

Неисправность устройства, формирующего газовую смесь. Вряд ли стоит забывать, что современные дозирующие устройства позволяют изменять концентрацию кислорода во вдуваемом газе, но не контролировать ее. Лишь некоторые модели респираторов и наркозных аппаратов имеют собственный внешний оксиметр, который устанавливается на консоли аппарата и обычно относится к разряду медленных. Типичные причины неисправности дозаторов кислорода — переполнение смесителя конденсатом из сжатого воздуха и резкие подъемы давления в системе сжатого кислорода. В результате в контур начинает поступать газовая смесь, состав которой не соответствует заданному.

Непродуманность конструкции и низкое качество отечественной респираторной аппаратуры. Ссодроганием вспомнив о способах дозирования кислорода в респираторах РО-6, ДП-8 и других (а были ли другие?), не без горечи в душе приходится признать: работать с ними — все равно что с завязанными глазами ездить на автомобиле. Если жизнь вынуждает пользоваться отечественной наркозно-дыхательной аппаратурой, следует принимать всяческие меры, чтобы обезопасить пациента и себя от ее дурных наклонностей. Оксиметр в данном случае позволяет не задавать, а получать требуемую концентрацию кислорода, не глядя на поплавки ротаметров и не сверяясь с таблицами¹. Кстати, благодаря периодической проверке дозирующих устройств откалиброванным оксиметром удается предотвратить многие неприятности.

¹Современный зарубежный наркозный аппарате с блоком ИВЛ стоит примерно столько же, сколько стоят три-пять отличных мультигазовых мониторов или один неплохой импортный автомобиль.

Контроль инспираторной концентрации кислорода эффективно защищает больного и врача от редкого, но чрезвычайно опасного осложнения анестезии — непреднамеренной подачи в контур чистой закиси азота. Стандартная причина осложнения — ошибочное подключение баллона с закисью азота к кислородному штуцеру наркозного аппарата. В этом случае при вводном наркозе пациент дышит чистой закисью азота, которая мгновенно вымывает кислород из легких. Более того, венозная кровь, притекающая к легким и содержащая немалый запас кислорода, "выгружает" его в альвеолы, после чего направляется к тканям.

При дыхании чистой закисью азота сатурация артериальной крови падает до несовместимого с жизнью уровня в течение 30-40 с.

Редкий анестезиолог способен за несколько мгновений осознать, что происходит, и принять верное решение. Анализ таких случаев показал, что зачастую врач рефлекторно увеличивает поток "кислорода" и быстро доводит дело до финала. Вариации на эту тему включают подачу закиси азота при закрытом по невнимательности кислородном ротаметре², а также перекрытие системы сжатого кислорода в разгар операционного дня. Незамедлительное распознавание таких ситуаций — прямое назначение оксиметра.

Применение оксиметра при общей анестезии — непременное требование стандартов безопасности во многих странах. Это тем более относится к получившей в последнее время довольно широкое распространение ингаляционной анестезии по закрытому контуру (малопоточной анестезии, low-flow anaesthesia). В рециркуляционном контуре F_IО₂определяется не только настройкой ротаметров, но и минутным потреблением кислорода пациентом и всегда оказывается существенно ниже, чем содержание кислорода в свежей газовой смеси, поступающей в контур. Данное различие тем значительнее, чем меньше приток в контур свежей газонаркотической смеси. При истинной малопоточной анестезии прогнозировать уровень F_IO₂, ориентируясь на показания ротаметров, практически невозможно, и риску формирования гипоксической смеси в действительности противостоит лишь контроль инспираторной концентрации кислорода. При этом нужно учесть, что быстродействующий оксиметр с парамагнитным датчиком сам способен стать причиной некоторого падения F_IO₂. Правилами эксплуатации газовых мониторов с непрерывным отбором пробы при малопоточной анестезии рекомендуется возврат тест-газа в контур для сохранения баланса потоков. В парамагнитном кислородном сенсоре в качестве эталонного газа используется атмосферный воздух, который смешивается с пробным газом и направляется в наркозный контур, где разводит азотом рабочую газонаркотическую смесь. Тем не менее медленный или быстрый оксиметр — обязательный компонент системы безопасности малопоточной анестезии.

²Существует радикальный способ решения подобных проблем - выпуск аппаратуры в соответствии со специальными техническими стандартами безопасности, полностью исключающими вероятность перепутать баллоны или подать и контур закись азота при недостаточном потоке кислорода. К сожалению, огромное количество наркозной и дыхательной аппаратуры, применяемой в нашей стране, сегодня этим стандартам не отвечает.