Jak działa respirator?

Respirator na Oddziale Intensywnej Terapii jest nieodłącznym elementem wyposażenia każdego stanowiska do prowadzenia leczenia. Kiedy wchodzisz na OIT możesz usłyszeć wiele dźwięków i rytmów – ciche szepty personelu, pulsujące monitory analizujące parametry i charakterystyczny szum jednego z najważniejszych pomocników, czyli respiratora. W oddziale, gdzie godziny, minuty, a czasem nawet sekundy decydują o życiu, ta maszyna jest jak tajemniczy strażnik, który niestrudzenie pilnuje rytmu oddechu tych, którzy sami nie mogą w danej chwili oddychać. Pisząc ten wpis, chciałbym zabrać Cię trochę za kulisy medycznego świata i wytłumaczyć Ci, co kryje się za tymi przewodami, ekranami, cyframi i dźwiękami. Mam nadzieję, że z moją pomocą zrozumiesz jak działa respirator, a także, w jaki sposób używamy go, aby pomagać pacjentom.

Z tego artykułu dowiesz się:

• Czym dokładnie jest respirator i jakie ma podstawowe funkcje.
• Z jakich elementów składa się respirator i jakie są jego rodzaje.
• W jakich sytuacjach medycznych stosuje się respirator.
• Jakie są zalety i potencjalne ryzyko związane z użyciem respiratora.

Jeśli jeszcze nie wiesz nic na temat Oddziału Intensywnej Terapii, to koniecznie przeczytaj te wpisy:

👉 Co to jest intensywna terapia?

👉 Jak wygląda leczenie pacjenta na intensywnej terapii?

Co to jest respirator?

Respirator to nie jest zwykła maszyna, lecz zaawansowane urządzenie medyczne stworzone z myślą o wspomaganiu lub zastępowaniu naturalnej funkcji oddychania. Jego zadaniem jest dostarczanie powietrza i tlenu do płuc w sposób kontrolowany i precyzyjnie dostosowany do potrzeb pacjenta w sytuacji, gdy jego własne płuca nie dają sobie z tym rady. W środku tej, na pozór prostej, skrzynki kryją się zaawansowane systemy sterowania, które monitorują każdy oddech, jak również inne parametry z nim związane. Za pomocą różnych trybów pracy i ustawień, my medycy możemy dostosować jego działanie do konkretnej sytuacji klinicznej. Poza Oddziałem Intensywnej Terapii respirator możemy wykorzystać podczas transportu chorego w jednostkach Systemu Ratownictwa Medycznego, a niekiedy nawet w domu pacjenta w ramach programów tzw. wentylacji domowej.

Historia respiratora

Historia powstawania tego niezwykłego wynalazku sięga już XV wieku, kiedy to wybitny Leonardo da Vinci opracował projekt urządzenia działającego podobnie jak respirator. Niedługo później w 1555 roku powstał pierwszy opis wentylacji przerywanym ciśnieniem, którego dokonał Andreas Vesalius – twórca nowożytnej anatomii. Pierwszy działający respirator był wynalazkiem Jeana-François Pilâtre de Roziera, dokonanym na początku lat 80. XVIII wieku. Wielki postęp nastał w latach 50. XX wieku, kiedy to podczas epidemii polio wprowadzono szeroko stosowane „żelazne płuca”, czyli urządzenia otaczające pacjentów i pomagające im oddychać a zasadzie wytwarzania ujemnego ciśnienia dookoła klatki piersiowej. Ten pierwszy powszechny respirator skonstruowali Philip Drinker i Louis Shaw z Uniwersytetu Harvarda w Cambridge koło Bostonu w 1928 roku. Z czasem technologia posunęła się naprzód, a respiratory stały się bardziej zaawansowane, kompaktowe i precyzyjne. Dzięki innowacjom i badaniom dzisiejsze urządzenia są w stanie precyzyjnie dostosować się do indywidualnych potrzeb pacjenta, oferując wsparcie dla funkcji oddechowych na niespotykaną wcześniej skalę.

Budowa respiratora

Respirator jest częścią całego systemu, który odpowiada za prowadzenie wentylacji mechanicznej. W zasadzie jest głównym elementem tego systemu, inaczej mówiąc silnikiem, który napędza cały system. Do sprawnego działania potrzebuje stabilnego zasilania w energię elektryczną, a przede wszystkim źródła tlenu. Niezbędny jest także obwód oddechowy, dzięki któremu respirator może dostarczać poszczególne oddechy do pacjenta. Respirator łączy się z pacjentem układem plastikowych rurek, filtrów i tzw. sztuczną drogą oddechową, czyli rurką intubacyjną lub tracheostomijną.

Każdy respirator składa się z następujących elementów:

• Źródło tlenu – niektóre urządzenia działają podłączone jedynie do tlenu, a inne potrzebują także dopływu powietrza;
• Ekran – najczęściej dotykowy, umożliwiający precyzyjne ustawienie parametrów prowadzonej wentylacji;
• System nawilżania i ogrzewania powietrza – zapewniający optymalną wilgotność i temperaturę podawanych oddechów;
• Czujniki monitorujące przepływ i ciśnienie powietrza – umożliwiające kontrolę nad prowadzoną wentylacją mechaniczną;
• Obwód oddechowy – składający się z przewodu wdechowego, wydechowego, systemu filtrów i zaworów;

Respirator – rodzaje

W zależności od możliwości, budowy i przeznaczenia możemy wyróżnić kilka rodzajów respiratorów. Każdy z nich ma swoje unikatowe cechy i funkcje, ale łączy je jeden wspólny mechanizm, jakim jest zastępowanie i wspomaganie oddechu u pacjentów, którzy tego potrzebują. Możemy wyróżnić różne rodzaje respiratorów.

Respiratory stacjonarne

To skomplikowane i niezwykle inteligentne urządzenia, które najczęściej znajdziemy na oddziałach intensywnej terapii, jak również w Szpitalnym Oddziale Ratunkowym oraz oddziałach pooperacyjnych. Są one niezbędne w leczeniu pacjentów z poważnymi problemami oddechowymi, oferując szeroką gamę funkcji i trybów wentylacji.

Respiratory transportowe

To kompaktowe urządzenia, zaprojektowane z myślą o tym, aby bezproblemowo przenosić pacjentów między oddziałami czy nawet szpitalami, zapewniając nieprzerwane wsparcie oddechowe. Ten typ respiratora jest niezbędnym elementem wyposażenia każdej karetki pogotowia, czy śmigłowca LPR. W warunkach szpitalnych respirator transportowy umożliwia np. wykonanie badania tomograficznego u zaintubowanego pacjenta. Urządzenia te nie dają dużych możliwości modyfikacji prowadzonej wentylacji, przez co nie są dobrym wyborem do prowadzenia długotrwałej terapii.

Respiratory domowe

To urządzenia, które są przeznaczone dla pacjentów potrzebujących wsparcia oddechowego w domowych warunkach, często przez długi okres. Dzięki tym maszynom chorzy mają szansę być przeniesieni do domu, w warunki zapewniające większy komfort życia choremu i jego rodzinie. Ten typ urządzeń często ma zaprogramowane specjalne blokady, które uniemożliwiają modyfikację niektórych parametrów wentylacji. Są one obsługiwane przez specjalnie przeszkolony personel anestezjologiczny dojeżdżający do pacjenta w ramach programów wentylacji domowej.

Respiratory noworodkowe

Specyfika oddychania najmłodszych pacjentów wymusiła powstanie specjalnych respiratorów przeznaczonych dla wcześniaków, noworodków i niemowląt. Są one dostosowane do prowadzenia wentylacji mechanicznej dużo niższymi objętościami oddechowymi niż te, które wykorzystujemy u dorosłych. W praktyce obecnie wiele respiratorów, ze względu na swoją złożoność funkcji daje możliwość prowadzenia wentylacji u najmłodszych dzieci.

Aparaty do znieczulenia

Pomimo że nie są to typowe respiratory, warto wspomnieć o tych kluczowych urządzeniach, które są niezbędnym wyposażeniem każdej sali operacyjnej. Każdy nowoczesny aparat do znieczulenia ma wbudowany respirator, który umożliwia prowadzenie wentylacji zastępczej podczas przeprowadzanego zabiegu operacyjnego. Podobnie jak na maszynach znajdujących się w OIT mamy tu możliwość ustawienia stężenia tlenu, ilości oddechów, objętości oddechowej i wielu innych parametrów.

Jak działa respirator?

Wiesz już, że głównym celem respiratora jest dostarczanie pacjentowi odpowiedniej ilości tlenu oraz usuwanie dwutlenku węgla z organizmu. Działa to na zasadzie wymuszania przepływu powietrza do płuc pacjenta i jego wydalania. Wszystko to odbywa się pod kontrolą czujników, które monitorują każdy etap tego procesu, tak aby, jak najbardziej efektywnie i bezpiecznie wspomóc funkcje oddechowe chorego. W zależności od potrzeb respirator może kontrolować zarówno objętość powietrza dostarczaną do płuc, częstotliwość oddechów, jak i wiele innych zmiennych.

Przed podłączeniem pacjenta do respiratora anestezjolog musi ustawić niezbędne i indywidualnie dostosowane parametry pracy urządzenia. Należą do nich:

• tryb wentylacji,
• częstotliwość oddechów,
• stężenie tlenu w powietrzu dostarczanym do płuc,
• ilość powietrza dostarczanego do płuc podczas wdechu,
• czas trwania wdechu,
• szczytowe ciśnienie wdechowe,
• ciśnienie końcowo-wydechowe – takie zapobiegające zapadaniu się pęcherzyków płucnych podczas wydechu,
• wsparcie oddechowe, czyli tzw. Pressure Support.

W zależności od modelu respiratora istnieje możliwość ustawienia również wielu innych specjalistycznych zmiennych. Odpowiednie ustawienia są kluczowe, ponieważ pozwalają maksymalnie ograniczyć ryzyko działań niepożądanych respiratoroterapii. Wpływ na bezpieczeństwo prowadzonej wentylacji mają również rozmaite alarmy np. o niskich objętościach wdechu lub wystąpieniu bezdechu u pacjenta, które pozwalają nam lekarzom na szybką reakcję.

A jak to działa w praktyce?

Po ustawieniu odpowiednich parametrów urządzenie zasysa powietrze i dostarcza do niego odpowiednią ilość tlenu. Następnie mieszanina oddechowa jest ogrzewana, nawilżana i zasilana odpowiednim ciśnieniem. Po przefiltrowaniu maszyna wprowadza oczyszczone powietrze do płuc chorego, a następnie odbiera wydychany z płuc dwutlenek węgla. Następnie cykl powtarza się przy kolejnym oddechu.

Polecam krótki materiał wprowadzający na YouTube przygotowany przez portal Intensywna.pl na temat wentylacji mechanicznej 👉 link tutaj.

Tryby pracy respiratora

Respirator jako najważniejszy element systemu oddechowego, który odpowiada za wsparcie lub zastąpienie oddechu pacjenta pozwala na zastosowanie różnorodnych trybów pracy. Są one indywidualnie wybierane i dostosowywane do aktualnych potrzeb i możliwości chorego oraz etapu leczenia. Ze względu na sposób dostarczenia objętości poszczególnych wdechów tryby pracy respiratora możemy podzielić na dwie zasadnicze grupy, czyli:

Tryby objętościowe – gdzie głównym ustawianym parametrem jest objętość oddechowa wyrażona w mililitrach. W tym trybie występuje stała objętość powietrza dostarczana z każdym wdechem, ale ciśnienie wytwarzane przez maszynę może się różnić. Wpływ na wartość ciśnienia mają przede wszystkim mechaniczne właściwości płuc.

Tryby ciśnieniowe – gdzie głównym ustawianym parametrem jest ciśnienie wdechowe. W tym trybie występuje utrzymujące się stałe ciśnienie podczas wdechu. Objętość podawanego oddechu może się zmieniać w czasie.

Najczęściej stosowane tryby wentylacji respiratorem

Ciągła wentylacja wymuszona (CMV) – Continuous Mandatory Ventillation → W wentylacji objętościowo-zmiennej każdy oddech jest całkowicie wytwarzany przez respirator, respirator podaje zadaną liczbę oddechów, o określonych parametrach, pacjent może wyzwolić dodatkową liczbę oddechów, o takich samych parametrach.

Wentylacja kontrolowana objętościowo (VCV) – Volume-Controlled Ventillation → W tym trybie to lekarz decyduje o objętości dostarczanego powietrza, a respirator dostarcza je z taką częstotliwością, jaką został zaprogramowany.

Wentylacja kontrolowana ciśnieniowo (PCV) – Pressure-Controlled Ventillation → Tutaj priorytetem jest utrzymanie stałego ciśnienia w płucach podczas inspiracji. Objętość pojedynczych wdechów może się różnić w zależności od oporu dróg oddechowych oraz podatności płuc pacjenta.

Synchronizowana przerywana wentylacja obowiązkowa (SIMV) → Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation) → Oddechy generowane przez respirator w określonej liczbie są zsynchronizowane z oddechami własnymi pacjenta. Jednocześnie ten tryb pozwala pacjentowi na samodzielne oddechy między zaprogramowanymi cyklami.

Wsparcie Oddechowe (PSV) → Pressure Support Ventillation – Jest to tryb wspomagania oddechów własnych pacjenta. Respirator dostarcza wsparcie w postaci dodatkowego ciśnienia w układzie przez cały okres trwania wdechu, co znacząco ułatwia oddychanie spontaniczne.

Współczesne respiratory oferują też liczne modyfikacje wyżej wymienionych trybów oraz kombinacje, które mogą być dostosowywane do skomplikowanych przypadków klinicznych. Wybór odpowiedniego trybu pracy respiratora jest kluczowy, by zapewnić pacjentowi optymalne warunki oddechowe, minimalizując jednocześnie ryzyko powikłań.

Rodzaje wentylacji respiratorem

Niezależnie od ustawionego trybu wentylacji za pomocą respiratora możemy prowadzić również różne rodzaje wentylacji mechanicznej. Wentylacja mechaniczna mówiąc ogólnie to sposób wspierania lub zastępowania oddychania u chorych, którzy nie podejmują własnego oddechu lub ich oddech wymaga wspomagania.

Za pomocą respiratora prowadzimy dwa rodzaje wentylacji:

• wentylacja inwazyjna,
• wentylacja nieinwazyjna.

Wentylacja inwazyjna

Ten rodzaj wsparcia oddechowego polega na prowadzeniu terapii respiratorem za pośrednictwem rurki intubacyjnej lub tracheostomijnej wprowadzonej do tchawicy. Bezpośrednio do rurki podłącza się przewody oddechowe respiratora. W ten sposób powietrze dociera do płuc, gdzie dzięki temu może zachodzić proces wymiany gazowej. Wentylacja inwazyjna zarówno ta w pełni kontrolowana, jak i wspomagana może być prowadzona u pacjentów nieprzytomnych oraz u chorych z zachowaną świadomością.

Wentylacja nieinwazyjna

W tym rodzaju wentylacji respirator przekazuje choremu wsparcie za pośrednictwem specjalnie dopasowanej i szczelnie przylegającej maski twarzowej. Wentylacja nieinwazyjna w szczególnych przypadkach może odbywać się również w warunkach domowych. Ten rodzaj terapii respiratorem jest jedną z metod leczenia chorób takich jak obturacyjny bezdech senny, czy przewlekła obturacyjna choroba płuc. Musisz pamiętać, że jest to metoda leczenia zarezerwowana jedynie dla przytomnych pacjentów.

Wskazania do użycia respiratora

Mam nadzieję, że wiesz już mniej więcej jak działa respirator. Teraz czas znaleźć odpowiedź na pytanie, w jakich sytuacjach decydujemy o podłączeniu pacjenta do respiratora. Oczywiście podstawowym wskazaniem do wdrożenia wentylacji mechanicznej jest narastająca ostra niewydolność oddechowa, a przede wszystkim stany, które mogą doprowadzić do tzw. ARDS, czyli Zespołu Ostrej Niewydolności Oddechowej (ang. Acute Respiratory Distress Syndrome).

Stany, które mogą prowadzić do ARDS to przede wszystkim:

• zapalenie płuc o etiologii bakteryjnej i wirusowej,
• zachłystowe zapalenie płuc,
• uraz wielonarządowy i stłuczenie płuc,
• wielokrotne przetoczenia krwi,
• sepsa, czyli uogólniona reakcja organizmu na toczące się zakażenie,
• ciężkie oparzenia,
• wstrząs z upośledzeniem funkcji i niewydolnością wielu narządów,
• ostre powikłania ciąży takie jak: rzucawka lub zator wodami płodowymi.

Wszystkie te procesy chorobowe i ich powikłania mogą spowodować nagłe pogorszenie wydolności układu oddechowego i konieczność wykorzystania respiratora.

Ponadto respirator może być potrzebny w leczeniu:

• przewlekłych chorób płuc – Przewlekła obturacyjna choroba płuc (POChP); Zespół hipowentylacji otyłych (zespół Pickwicka); włóknienie płuc,
• zatruć i przedawkowania leków,
• dysplazji oskrzelowo-płucnej i innych przyczyn niewydolności układu oddechowego u wcześniaków,
• niewydolności oddechowej w przebiegu chorób nerwowo – mięśniowych takich jak: miopatie, dystrofie mięśniowe (Duchenn’a, Beckera), rdzeniowy zanik mięśni (SMA), stwardnienie zanikowe boczne (SLA),
• urazów rdzenia kręgowego w odcinku szyjnym,
• mukowiscydozy – w bardzo ciężkich przypadkach.

Powikłania wentylacji mechanicznej

Wentylacja mechaniczna jest nieocenioną techniką ratującą życie, lecz jak każda interwencja medyczna, wiąże się z pewnym ryzykiem. Pierwszym powikłaniem, o którym warto wspomnieć, jest barotrauma – uszkodzenie płuc spowodowane zastosowaniem zbyt wysokiego ciśnienia. Przy niewłaściwie dobranej objętości tłoczonego powietrza lub gdy ciśnienie będzie zbyt duże może dojść do uszkodzeń pęcherzyków płucnych.

Przedłużona terapia respiratorem może prowadzić do infekcji dróg oddechowych i rozwoju tzw. VAP, czyli zapalenia płuc spowodowanego wentylacją (ang. Ventilator-Associated Pneumonia), co bardzo często obserwujemy u pacjentów leczonych długotrwale na OIT. Innym problemem jest atrofia, czyli zanikanie mięśni oddechowych. Kiedy mięśnie nie wykonują prawidłowo swojej pracy przez dłuższy okres po prostu stopniowo odzwyczajają się od pełnienia funkcji, do których są przystosowane. Jest to duża przeszkoda w procesie odzwyczajania chorego od respiratora. Nie bez znaczenia jest także wpływ wentylacji na układ sercowo-naczyniowy, gdyż może ona wpływać na obniżenie rzutu serca czy zwiększenie ciśnienia w tętnicach płucnych.

Musisz pamiętać, że przy doświadczonych specjalistach korzyści ze stosowania respiratora przewyższają potencjalne zagrożenia. Ważne jest oczywiście odpowiednie szkolenie i ciągłe monitorowanie pacjenta. Optymalna wentylacja polega na dostosowaniu jej parametrów do indywidualnych potrzeb chorego, a regularny monitoring oraz doświadczenie kliniczne są kluczem do jej skutecznego i bezpiecznego stosowania.

Respirator w domu pacjenta

Leczenie respiratorem w domu, czyli wentylacja domowa określana jako HMV (ang. Home Mechanical Ventilation) to zagadnienie, które mogłoby stanowić temat oddzielnego wpisu. Tę formę respiratoroterapii prowadzą różne ośrodki wentylacji domowej. Musisz wiedzieć, że w ramach HMV możliwe jest prowadzenie jednakowo wentylacji nieinwazyjnej, a także inwazyjnej. Nad całym procesem czuwa doświadczony personel anestezjologiczny – pielęgniarka specjalista i lekarz anestezjolog, którzy regularnie odwiedzają pacjenta w domu.

Czasem wspomaganie oddychania odbywa się tylko w określonych sesjach wentylacyjnych, czyli przez kilka godzin w ciągu dnia. Dzięki temu można osiągnąć efekt częściowej regeneracji mięśni oddechowych, które pomiędzy okresami wentylacji kurczą się w sposób bardziej efektywny. W dużej części przypadków wentylację respiratorem prowadzi się w sposób ciągły. Mimo wszystko umożliwia to pacjentom z całkowitą niewydolnością oddechową powrót ze szpitala do domu. W wielu sytuacjach, przy sprzyjających warunkach socjalno – bytowych przeniesienie do domu zapewnia dużo większy komfort życia pacjentowi i jego rodzinie.

Jeżeli chcesz dowiedzieć się więcej na temat wentylacji domowej, koniecznie zajrzyj w linki poniżej.

Stowarzyszenie Pacjentów na rzecz wentylacji domowej – JEDNYM TCHEM! 👉 link tutaj.

Ośrodek Wentylacji Domowej – Pallmed sp. z o.o. 👉 link tutaj.

Jak znaleźć ośrodek wentylacji domowej samodzielnie 👉 link tutaj.

Rola lekarza anestezjologa w procesie wentylacji mechanicznej

Pandemia COVID-19 pokazała, jak ważną rolę w prowadzeniu wentylacji mechanicznej pełni lekarz anestezjolog. To właśnie ta grupa specjalistów, bazując na swojej specjalistycznej wiedzy i doświadczeniu, decyduje o tym, kiedy i jakie wsparcie oddechowe jest potrzebne pacjentowi. Anestezjolog dokładnie analizuje stan pacjenta, wyniki badań oraz monitoruje bieżące parametry oddechowe, aby dostosować tryb, parametry i czas trwania wentylacji. Ponadto, w przypadku interwencji chirurgicznych, lekarz anestezjolog odpowiada za zapewnienie odpowiedniego poziomu znieczulenia, jednocześnie dbając o utrzymanie prawidłowej wentylacji płuc pacjenta. W sytuacjach krytycznych często podejmujemy szybkie decyzje dotyczące interwencji mających na celu zapewnienie prawidłowego funkcjonowania układu oddechowego.

Respirator w Oddziale Intensywnej Terapii – podsumowanie

Wentylacja mechaniczna i działanie respiratora to trudny temat dla osób niezwiązanych zawodowo z medycyną. Jednak dzięki tym działaniom i urządzeniom wielu pacjentów otrzymało szansę na powrót do zdrowia, a ich rodziny – nadzieję w trudnych chwilach. Każdy pacjent podłączony do respiratora to historia, to rodzina czekająca na dobre wieści, to również zespół profesjonalistów dążący do zwycięstwa nad chorobą. Chciałbym serdecznie podziękować za Twój poświęcony czas i uwagę niezbędną do przeczytania tego wpisu. Jeżeli masz jakiekolwiek pytania, czy wątpliwości, zachęcam do zostawienia komentarza. Twoje myśli i uwagi zawsze są dla mnie bardzo cenne. Jeśli uważasz, że treść może być pomocna dla innych, proszę podziel się nią. Wspólnie budujmy społeczność świadomych pacjentów i ich bliskich, dla których medycyna staje się bardziej zrozumiała.

Z góry dziękuję!