Жидкостный вентилятор

Пример жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких (Иноливент-5, исследовательская группа Иноливент, Университет Шербрука )

Жидкостный аппарат искусственной вентиляции легких аналогичен медицинскому аппарату искусственной вентиляции легких, за исключением того, что он должен обеспечивать надежную полную жидкостную вентиляцию с помощью пригодной для дыхания жидкости ( перфторуглерода ). ^{[ 1 ]}^{[ 2 ]} Жидкостные вентиляторы — это прототипы, которые, возможно, использовались для экспериментов на животных, но эксперты рекомендуют продолжать разработку жидкостных вентиляторов для клинического применения. ^{[ 3 ]}

Функция и технология

Приводная жидкость

При тотальной жидкостной вентиляции (TLV) легкие полностью заполняются перфторуглеродной (PFC) жидкостью, в то время как жидкостный вентилятор обновляет дыхательный объем PFC. Жидкостный аппарат искусственной вентиляции легких работает в принудительном режиме: он должен нагнетать и выводить ПФК из легких с помощью насосной системы.

Во время фазы вдоха насос создает положительное давление в трахее , чтобы обеспечить введение PFC дыхательного объема.
Во время фазы выдоха насос создает отрицательное давление в трахее , чтобы обеспечить PFC-выведение дыхательного объема.

Система откачки представляет собой либо перистальтический насос (в самых простых жидкостных вентиляторах), либо два поршневых насоса (в наиболее совершенных жидкостных вентиляторах).

Из-за вязкости в PFC потеря напора дыхательных путях требует низкого отрицательного давления во время фазы выдоха, что может привести к коллапсу дыхательных путей. Это явление дросселированного потока в TLV. ^{[ 4 ]}^{[ 5 ]} что ухудшает минутную вентиляцию и, следовательно, газообмен. ^{[ 6 ]} Чтобы устранить это ограничение, жидкостный вентилятор включает в себя систему управления насосной системой. ^{[ нужна ссылка ]}

Управление жидкостным вентилятором

Внедрение компьютеров в жидкостные вентиляторы для управления насосной системой обеспечивает различные режимы управления, мониторинга и ценные данные для принятия решений. ^{[ 7 ]}^{[ 8 ]}

Жидкостный аппарат ИВЛ всегда контролируется по объему, поскольку указанный дыхательный объем ПФК должен быть точно доставлен и извлечен. Он также ограничен по давлению , поскольку должен останавливать фазу выдоха или вдоха при обнаружении слишком низкого или слишком большого движущего давления. ^{[ 9 ]}

Однако во время фазы выдоха поток выдоха может управляться контроллером разомкнутого или замкнутого контура :

когда поток выдоха контролируется в разомкнутом контуре, он сначала быстрый, а затем постепенно замедляется, чтобы минимизировать риск возникновения коллапса. ^{[ 10 ]}^{[ 11 ]}
когда поток выдоха контролируется по замкнутому контуру, в режиме реального времени подается команда на поддержание заданного рабочего давления. Это режим регулирования давления . Такой подход автоматически позволяет избежать возникновения коллапса. ^{[ 12 ]}

Кроме того, во время фазы вдоха режим с контролем объема реализуется путем управления потоком PFC по разомкнутому или замкнутому контуру.

Окисляющая и нагревающая жидкость

Жидкостный вентилятор удаляет углекислый газ (CO ₂ ) из PFC, насыщая его кислородом (O ₂ ) и медицинским воздухом . Эту процедуру можно выполнить либо с помощью мембранного оксигенатора (технология, используемая в экстракорпоральных оксигенаторах), либо с помощью пузырькового оксигенатора. ^{[ 13 ]}

Жидкостный вентилятор нагревает PFC до температуры тела. Это осуществляется с помощью теплообменника , подключенного к оксигенатору, или с помощью специальных нагревателей, встроенных в оксигенатор. ^{[ 13 ]}

Оксигенатор и нагреватель производят пары ПФУ, которые рекуперируются с помощью конденсатора , чтобы ограничить потери на испарение (ПФУ является парниковым газом ).

Пример

Примером жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких является Иноливент-4. Он состоит из двух независимых поршневых насосов и встроенного блока, обеспечивающего оксигенацию ПФУ, контроль температуры и рекуперацию испаренного ПФУ. ^{[ 13 ]} Этот жидкостный аппарат ИВЛ также включает в себя стратегии управления объемом и давлением для оптимизации дыхательного цикла: он выполняет режим вентиляции с регулируемым давлением и объемом . ^{[ 12 ]} Он предназначен для экспериментальных исследований на животных моделях весом от 0,5 до 9 кг.

Типичный цикл состоит из четырех этапов:

Инспираторный насос вводит определенный объем ПФУ в легкие (клапан 1 открыт, клапан 2 закрыт), а насос выдоха вводит ПФУ в оксигенатор через фильтр (клапан 3 закрыт, клапан 4 открыт).
Во время паузы вдоха (все клапаны закрыты) объем легких достигает максимального значения. Измеренное давление представляет собой положительное давление в конце вдоха (PEIP).
Насос выдоха забирает объем ПФУ из легких (клапан 3 открыт, клапан 4 закрыт), а насос вдоха забирает ПФУ из резервуара (клапан 1 закрыт, клапан 2 открыт).
Во время паузы выдоха (все клапаны закрыты) объем легких находится на минимальном значении. Измеренное давление представляет собой положительное давление в конце выдоха (ПДКВ).

Возможные применения

Исследования показали как эффективность, так и безопасность жидкостной вентиляции легких у нормальных, зрелых и незрелых новорожденных. В целом, жидкостная вентиляция улучшает газообмен и растяжимость легких и предотвращает повреждение легких, вызванное вентиляцией. ^{[ 1 ]}

Респираторная поддержка

Исследования показывают явные преимущества жидкостной вентиляции при остром респираторном дистресс-синдроме (ОРДС). ^{[ 14 ]} Например, тотальную жидкостную вентиляцию можно использовать для новорожденных с тяжелым неонатальным респираторным дистресс-синдромом. ^{[ 15 ]} когда традиционное лечение не помогло. Типичными случаями являются поздние недоношенные новорожденные, у которых повышен риск внутричерепного кровоизлияния и для которых небольшой размер сосудов создает технические ограничения для экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО).

Лечебный лаваж легких

Жидкостная ИВЛ позволяет осуществлять лечебный лаваж легких , вымывание эндогенного и экзогенного мусора из легких, без приостановки вентиляционной поддержки (без апноэ ). Например, данные литературы предполагают радикальное изменение в лечении синдрома аспирации мекония (СМА) за счет использования жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких. Демонстрация его эффективности была проведена на неонатальном ягненке. ^{[ 16 ]}^{[ 17 ]}

Лечебная гипотермия с быстрым охлаждением.

Жидкостный аппарат искусственной вентиляции легких с усовершенствованной системой контроля температуры PFC обеспечивает быстрое охлаждение тела. Следовательно, терапевтическая гипотермия является ожидаемым клиническим применением. Например, исследования показывают, что быстрое охлаждение, вызванное TLV, может улучшить функцию сердца и митохондрий. ^{[ 18 ]} или может вызвать благоприятные неврологические и сердечные последствия после остановки сердца у кроликов. ^{[ 19 ]}

См. также

Механическая вентиляция

Ссылки

^ Jump up to: ^а ^б г-н Вольфсон; Т.Х. Шаффер (2005). «Легочное применение перфторхимических жидкостей: вентиляция и не только». Педиатр Респир Рев . 6 (2): 117–27. дои : 10.1016/j.prrv.2005.03.010 . ПМИД 15911457 .
^ Кайзерс К., Келли К.П., Буш Т. (2003). «Жидкостная вентиляция» . Британский журнал анестезии . 91 (1): 143–151. дои : 10.1093/bja/aeg147 . ПМИД 12821573 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Мария Лаура Константино; Филипп Мишо; Томас Х. Шаффер; Стефано Тредичи; Мария Р. Вольфсон (2009). «Функции клинического дизайна: Круглый стол по биоинженерии жидкостных аппаратов искусственной вентиляции легких» . АСАИО Дж . 55 (3): 206–8. дои : 10.1097/MAT.0b013e318199c167 . ПМИД 19282746 .
^ Баба; Брант, Д; Брах, СС; Гротберг, Дж; Бартлетт, Р.Х.; Хиршль, РБ; и др. (2004). «Оценка развития дросселированной струи при жидкостной вентиляции». Крит. Уход Мед . 32 (1): 201–208. дои : 10.1097/01.CCM.0000104918.48411.91 . ПМИД 14707580 . S2CID 36430068 .
^ Бык; Фоли, Д.С.; Баньоли, П; Тредичи, С; Брант, DO; Хиршль, РБ; и др. (2005). «Место ограничения потока в легких кролика, наполненных жидкостью» . АСАИО Дж . 51 (6): 781–788. дои : 10.1097/01.mat.0000179252.02471.9e . ПМИД 16340368 .
^ Д. Корно; ГБ Фиоре; М.Л. Костантино (2004). «Математическая модель неонатальной приливной жидкостной вентиляции, объединяющая механику дыхательных путей и явления газообмена». IEEE Транс. Биомед. англ . 51 (4): 604–611. дои : 10.1109/TBME.2004.824144 . ПМИД 15072214 . S2CID 2509380 .
^ Секинс; Ньюджент, Л; Маццони, М; Фланаган, К; Нир, Л; Розенберг, А; Хоффман, Дж; и др. (1999). «Последние инновации в системе полной жидкостной вентиляции и конструкции ее компонентов». Биомед. англ. & Техн . 33 (3): 277–284. ПМИД 10360218 .
^ Дж.Л. Хекман; Дж. Хоффман; Т.Х. Шаффер; М-Р Вольфсон (1999). «Программное обеспечение для управления приливным жидкостным вентилятором в режиме реального времени» . Биомедицинские приборы и технологии . 33 (3): 268–276.
^ Ларрабе; и др. (октябрь 2001 г.). «Разработка респиратора с ограничением по давлению и регулируемым по времени циклом респиратора и системы легочной механики для тотальной жидкостной вентиляции». IEEE Trans Biomed Eng . 48 (10): 1134–44. дои : 10.1109/10.951516 . ПМИД 11585037 .
^ Р. Роберт; П. Мишо; О. Авойн; Б. Бодри; Х. Валти (2009). «Регулятор для жидкостной вентиляции с регулируемым давлением». IEEE Транс. Биомед. англ . 57 (9): 2267–76. дои : 10.1109/TBME.2009.2031096 . ПМИД 19744909 . S2CID 10157073 .
^ Тредичи; Комори, Э; Фунакубо, А; Брант, DO; Булл, Дж.Л.; Бартлетт, Р.Х.; Хиршль, РБ (2004). «Прототип жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких с использованием нового половолоконного оксигенатора на модели кролика». Крит. Уход Мед . 32 (10): 2104–2109. дои : 10.1097/01.CCM.0000142701.41679.1B . ПМИД 15483421 . S2CID 20271333 .
^ Jump up to: ^а ^б Р. Роберт; П. Мишо; Х. Валти (2009). «Оптимальный профиль объема выдоха при приливной жидкостной вентиляции в устойчивых условиях на основе симметричной модели легких» . АСАИО Дж . 55 (1): 63–72. дои : 10.1097/MAT.0b013e3181911821 . ПМИД 19092655 . S2CID 1857204 .
^ Jump up to: ^а ^б ^с Р. Роберт; П. Мишо; С. Сир; О. Лесур; Дж. П. Прауд; Х. Валти (2005). «Прототип приливного жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких с регулируемым объемом и независимыми поршневыми насосами» . АСАИО Дж . 52 (6): 638–645. дои : 10.1097/01.mat.0000249016.31910.11 . ПМИД 17117053 .
^ Вольфсон, MR, Р.Б. Хиршль; и др. (2008). «Многоцентровое сравнительное исследование традиционной механической газовой вентиляции и приливной жидкостной вентиляции у овец, пострадавших от олеиновой кислоты» . АСАИО Дж . 54 (3): 256–269. дои : 10.1097/MAT.0b013e318168fef0 . ПМИД 18496275 . S2CID 2647244 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Хиршль; Праникофф, Т; Гогер, П; Шрайнер, Р.Дж.; Дечерт, Р; Бартлетт, Р.Х.; и др. (1995). «Жидкостная вентиляция у взрослых, детей и доношенных новорожденных». Ланцет . 346 (8984): 1201–1202. дои : 10.1016/S0140-6736(95)92903-7 . ПМИД 7475663 . S2CID 42437233 .
^ Р. Фауст; Н. Тран; и др. (1996). «Вентиляция с использованием жидкости: альтернативная стратегия вентиляции при острой аспирационной травме мекония» . Педиатр. Пульмонол . 21 (5): 316–22. doi : 10.1002/(SICI)1099-0496(199605)21:5<316::AID-PPUL7>3.0.CO;2-K . ПМИД 8726157 . S2CID 13598492 . Архивировано из оригинала 19 октября 2012 г.
^ Авоин; и др. (2011). «Общая эффективность жидкостной вентиляции на модели тяжелого синдрома аспирации мекония у овец». Медицина критических состояний . 39 (5): 1097–103. doi : 10.1097/ccm.0b013e31820ead1a . ПМИД 21317652 . S2CID 22319306 .
^ Р. Тиссье; Н. Куврёр; Б. Галех (2009). «Быстрое охлаждение предохраняет ишемизированный миокард от повреждения митохондрий и дисфункции левого желудочка» . Кардиоваск. Рез . 83 (2): 345–53. дои : 10.1093/cvr/cvp046 . ПМК 2701717 . ПМИД 19196828 .
^ Шенун; и др. (2011). «Сверхбыстрое охлаждение всего тела с полной жидкостной вентиляцией вызывает благоприятные неврологические и сердечные последствия после остановки сердца у кроликов» . Тираж . 124 (8): 9011–11. дои : 10.1161/circulationaha.111.039388 . ПМЦ 3375236 . ПМИД 21810660 .

Внешние ссылки

(на английском и французском языках) Исследовательская группа Иноливент [1]
(на английском языке) перфторуглероды [2]

[Wolfson2005-1] Jump up to: ^а ^б г-н Вольфсон; Т.Х. Шаффер (2005). «Легочное применение перфторхимических жидкостей: вентиляция и не только». Педиатр Респир Рев . 6 (2): 117–27. дои : 10.1016/j.prrv.2005.03.010 . ПМИД 15911457 .

[Kaisers2003-2] Кайзерс К., Келли К.П., Буш Т. (2003). «Жидкостная вентиляция» . Британский журнал анестезии . 91 (1): 143–151. дои : 10.1093/bja/aeg147 . ПМИД 12821573 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Costantino2009-3] Мария Лаура Константино; Филипп Мишо; Томас Х. Шаффер; Стефано Тредичи; Мария Р. Вольфсон (2009). «Функции клинического дизайна: Круглый стол по биоинженерии жидкостных аппаратов искусственной вентиляции легких» . АСАИО Дж . 55 (3): 206–8. дои : 10.1097/MAT.0b013e318199c167 . ПМИД 19282746 .

[Baba2004-4] Баба; Брант, Д; Брах, СС; Гротберг, Дж; Бартлетт, Р.Х.; Хиршль, РБ; и др. (2004). «Оценка развития дросселированной струи при жидкостной вентиляции». Крит. Уход Мед . 32 (1): 201–208. дои : 10.1097/01.CCM.0000104918.48411.91 . ПМИД 14707580 . S2CID 36430068 .

[Bull2005-5] Бык; Фоли, Д.С.; Баньоли, П; Тредичи, С; Брант, DO; Хиршль, РБ; и др. (2005). «Место ограничения потока в легких кролика, наполненных жидкостью» . АСАИО Дж . 51 (6): 781–788. дои : 10.1097/01.mat.0000179252.02471.9e . ПМИД 16340368 .

[Corno2004-6] Д. Корно; ГБ Фиоре; М.Л. Костантино (2004). «Математическая модель неонатальной приливной жидкостной вентиляции, объединяющая механику дыхательных путей и явления газообмена». IEEE Транс. Биомед. англ . 51 (4): 604–611. дои : 10.1109/TBME.2004.824144 . ПМИД 15072214 . S2CID 2509380 .

[Sekins1999-7] Секинс; Ньюджент, Л; Маццони, М; Фланаган, К; Нир, Л; Розенберг, А; Хоффман, Дж; и др. (1999). «Последние инновации в системе полной жидкостной вентиляции и конструкции ее компонентов». Биомед. англ. & Техн . 33 (3): 277–284. ПМИД 10360218 .

[Heckman1999-8] Дж.Л. Хекман; Дж. Хоффман; Т.Х. Шаффер; М-Р Вольфсон (1999). «Программное обеспечение для управления приливным жидкостным вентилятором в режиме реального времени» . Биомедицинские приборы и технологии . 33 (3): 268–276.

[Larrabe2001-9] Ларрабе; и др. (октябрь 2001 г.). «Разработка респиратора с ограничением по давлению и регулируемым по времени циклом респиратора и системы легочной механики для тотальной жидкостной вентиляции». IEEE Trans Biomed Eng . 48 (10): 1134–44. дои : 10.1109/10.951516 . ПМИД 11585037 .

[Robert2009-10] Р. Роберт; П. Мишо; О. Авойн; Б. Бодри; Х. Валти (2009). «Регулятор для жидкостной вентиляции с регулируемым давлением». IEEE Транс. Биомед. англ . 57 (9): 2267–76. дои : 10.1109/TBME.2009.2031096 . ПМИД 19744909 . S2CID 10157073 .

[Tredici2004-11] Тредичи; Комори, Э; Фунакубо, А; Брант, DO; Булл, Дж.Л.; Бартлетт, Р.Х.; Хиршль, РБ (2004). «Прототип жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких с использованием нового половолоконного оксигенатора на модели кролика». Крит. Уход Мед . 32 (10): 2104–2109. дои : 10.1097/01.CCM.0000142701.41679.1B . ПМИД 15483421 . S2CID 20271333 .

[Robert2009b-12] Jump up to: ^а ^б Р. Роберт; П. Мишо; Х. Валти (2009). «Оптимальный профиль объема выдоха при приливной жидкостной вентиляции в устойчивых условиях на основе симметричной модели легких» . АСАИО Дж . 55 (1): 63–72. дои : 10.1097/MAT.0b013e3181911821 . ПМИД 19092655 . S2CID 1857204 .

[Robert2006-13] Jump up to: ^а ^б ^с Р. Роберт; П. Мишо; С. Сир; О. Лесур; Дж. П. Прауд; Х. Валти (2005). «Прототип приливного жидкостного аппарата искусственной вентиляции легких с регулируемым объемом и независимыми поршневыми насосами» . АСАИО Дж . 52 (6): 638–645. дои : 10.1097/01.mat.0000249016.31910.11 . ПМИД 17117053 .

[Wolfson2008-14] Вольфсон, MR, Р.Б. Хиршль; и др. (2008). «Многоцентровое сравнительное исследование традиционной механической газовой вентиляции и приливной жидкостной вентиляции у овец, пострадавших от олеиновой кислоты» . АСАИО Дж . 54 (3): 256–269. дои : 10.1097/MAT.0b013e318168fef0 . ПМИД 18496275 . S2CID 2647244 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[Hirschl1995-15] Хиршль; Праникофф, Т; Гогер, П; Шрайнер, Р.Дж.; Дечерт, Р; Бартлетт, Р.Х.; и др. (1995). «Жидкостная вентиляция у взрослых, детей и доношенных новорожденных». Ланцет . 346 (8984): 1201–1202. дои : 10.1016/S0140-6736(95)92903-7 . ПМИД 7475663 . S2CID 42437233 .

[Foust1996-16] Р. Фауст; Н. Тран; и др. (1996). «Вентиляция с использованием жидкости: альтернативная стратегия вентиляции при острой аспирационной травме мекония» . Педиатр. Пульмонол . 21 (5): 316–22. doi : 10.1002/(SICI)1099-0496(199605)21:5<316::AID-PPUL7>3.0.CO;2-K . ПМИД 8726157 . S2CID 13598492 . Архивировано из оригинала 19 октября 2012 г.

[Avoine2011-17] Авоин; и др. (2011). «Общая эффективность жидкостной вентиляции на модели тяжелого синдрома аспирации мекония у овец». Медицина критических состояний . 39 (5): 1097–103. doi : 10.1097/ccm.0b013e31820ead1a . ПМИД 21317652 . S2CID 22319306 .

[Tissier2009-18] Р. Тиссье; Н. Куврёр; Б. Галех (2009). «Быстрое охлаждение предохраняет ишемизированный миокард от повреждения митохондрий и дисфункции левого желудочка» . Кардиоваск. Рез . 83 (2): 345–53. дои : 10.1093/cvr/cvp046 . ПМК 2701717 . ПМИД 19196828 .

[Chenoune2011-19] Шенун; и др. (2011). «Сверхбыстрое охлаждение всего тела с полной жидкостной вентиляцией вызывает благоприятные неврологические и сердечные последствия после остановки сердца у кроликов» . Тираж . 124 (8): 9011–11. дои : 10.1161/circulationaha.111.039388 . ПМЦ 3375236 . ПМИД 21810660 .

[ 1 ]

[ 2 ]

[ 3 ]

[ 4 ]

[ 5 ]

[ 6 ]

[ 7 ]

[ 8 ]

[ 9 ]

[ 10 ]

[ 11 ]

[ 12 ]

[ 13 ]

[ 14 ]

[ 15 ]

[ 16 ]

[ 17 ]

[ 18 ]

[ 19 ]