Od železných plic k mikroprocesorům

Historický vývoj umělé plicní ventilace

 

Umělá plicní ventilace (UPV) je výsadou moderní medicíny. Její historie sahá do poloviny 20. stolení, kdy bylo nutné při vlně poliomyelitidy v USA zajistit umělou plicní ventilaci pro mnoho pacientů v zájmu jejich přežití. Původně byla preferována ventilace zevním negativním tlakem, ale když došlo k rozvoji bezpečných metod pro zajištění dýchacích cest, začala se více prosazovat ventilace pozitivním tlakem, která se zachovala do dnešních dnů.

Vývoj obou hlavních směrů umělé plicní ventilace, pozitivním přetlakem i zevním negativním tlakem, probíhal paralelně do poloviny 20. století. V tomto období dominovaly techniky ventilace negativním tlakem, které se historicky upřednostnily před ventilací pozitivním přetlakem. To proto, že nebyla možnost, jak zajistit dýchací cesty, a našim předkům se ventilace negativním tlakem zdála býti více fyziologická. V běžném dechovém cyklu je totiž nádech umožněn díky negativnímu tlaku v pohrudniční dutině. Proto bylo pro naše předky logičtější vytvářet tento negativní tlak tím, že pacienta zavřeli do podtlakových komor, kde podtlak vyvíjel na hrudník takové síly, které vedly k nádechu. Tyto „železné plíce“ umožnily přežít mnoha mladým lidem postiženým poliomyelitidou. Metoda byla velmi rozšířená při vlně epidemií tohoto onemocnění.

Pro rozvoj UPV pozitivním přetlakem bylo nutné vyvinout potřebný přístroj a propracovat bezpečné techniky zajištění dýchacích cest. Tehdejší provádění dlouhodobé manuální UPV vedlo k sestrojení prvního komerčně vyráběného britského dýchacího přístroje s názvem Pulmoflatron, který v roce 1950 sestrojil J. H. Blease. Británii následovaly i další velmoci – například Švédsko (1951), USA – Jeffersonův ventilátor (1956), Bennettův anestetický ventilátor (1957) a další.

Objemový ventilátor švédského vynálezce C. G. Engströma předznamenal novou éru ventilátorů, které pohybem pístu produkovaly dechový objem nezávisle na změnách poddajnosti nebo rezistence plicní tkáně pacienta. Jednoduchá mechanika umožňovala chod přístroje po delší dobu a minimální nutnost zásahů ze strany ošetřujících. Úspěchy masového použití přístrojové UPV i dramatický pokles mortality vedly k přijetí ventilace intermitentním přetlakem jako standardní metody pro UPV.

Železné plíce v „Drinker Polio Ward“ v Los Angeles v roce 1952 při léčbě následků
rozsáhlé epidemie poliomyelitidy
foto: Rozsypal H. Intenzivní péče v infektologii. 2001

Vývoj konvenčních přístrojů pro umělou plicní ventilaci posledních desetiletí rozdělujeme do čtyř generací. První generaci zastupují první mechanické a pneumatické ventilátory bez elektronických součástí pracující s konstantním proudem plynu (Bird, Bennett, Engström, Dräger). Přístroje neakceptovaly dechovou aktivitu pacienta a při každém dechu byl aplikován konstantní dechový objem, který se podílel na traumatizaci plicní tkáně. Druhou generaci představují ventilátory s elektronickou komponentou a třetí generace je již charakterizována přístroji s mikroprocesory. Citlivé tlakové a průtokové snímače detekují spontánní nádech pacienta, umožňují ventilační režimy synchronizované intermitentní objemové ventilace. Mikroprocesor umožňuje rozšíření ventilačních režimů a elektromagneticky ovládá ventily. V roce 1971 vznikl ventilátor 2. generace Siemens Servo 900C, který jako první pracoval s ventilačními tlakovými režimy. Zatím poslední čtvrtou generaci představují multimikroprocesorové ventilátory uvedené do provozu v 90. letech 20. století. Umožňují individualizaci nastavení všech parametrů na základě zpětné vazby a použití tzv. hybridních ventilačních režimů a automatických režimů.

Od jednoduchých ventilátorů neschopných přizpůsobit se spontánní ventilaci pacienta dochází v 70. letech 20. století ke zlepšování ventilačních přístrojů a zavádění nových ventilačních režimů. Na základě výsledků vědeckých studií jsou v rámci Konsensu konferencí o UPV vyhodnoceny a následně definovány negativní účinky umělé plicní ventilace v podobě poškození plicní tkáně, které souvisejí s používáním velkých inspiračních objemů, vysokých pracovních tlaků, nedostatečnou hodnotou endexspiračního tlaku v dýchacích cestách, hyperventilací, stejně jako používáním tlumících léků a relaxancií.

Na začátku 21. století jsou definována pravidla „Lung Protective Ventilation“ – protektivní plicní ventilace, jejichž dodržování zajišťuje ochranu plicního parenchymu. V obecné rovině jde o projektivní plicní ventilaci s jasně specifikovaným dechovým objemem spíše na nižší hranici, tedy 4–8 mililitrů vdechované směsi na kilogram váhy pacienta, kdy je nejčastěji doporučováno 6 ml/kg. Nízké dechové objemy tak výrazně redukují možnost poškození plicního parenchymu vlivem umělé plicní ventilace (baromotraumata, volumotraumata či biotraumata způsobená zánětlivými mediátory). Dále je doporučována premisivní hyperkapnie.

V současné době jsou v klinické praxi využívány především ventilátory třetí a čtvrté generace, kdy požadavky na ně kladené se liší podle jejich účelu. V zásadě můžeme ventilátory k zajištění UPV rozdělit na ventilátory pro intenzivní péči, transportní ventilátory, ventilátory pro domácí péči, ventilátory jako součást anesteziologických přístrojů a ventilátory bez aktivního řízení výdechu. Vědecké poznatky jdou neustále kupředu, a tak i v tomto oboru lze očekávat další vývoj jak samotné ventilační techniky, tak i modifikaci v přístupu k managementu péče pacienta na umělé plicní ventilaci.

Mgr. Petra Podrazilová, Ústav zdravotnických studií, Technická univerzita v Liberci

Více o autorce:

1999–2002: VŠZ a SZŠ Liberec – obor Všeobecná sestra; 2006–2009: Specializační vzdělávání – Anesteziologie, resuscitace a intenzivní péče; 2009–2012: Bc. studium – obor Všeobecná sestra, Ústav zdravotnických studií Technická univerzita Liberec; 2012–2014: Mgr. studium – obor Ošetřovatelství ve vybraných klinických oborech, ZSF Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích; 2014: Specializační vzdělávání – Organizace a řízení ve zdravotnictví; od 2014: doktorský studijní program Ošetřovatelství – ZSF Jihočeské univerzity v Českých Budějovicích; 2002–2014: Nemocnice s Poliklinikou v Semilech – všeobecná sestra specialistka (INT JIP); od 2012: Ústav zdravotnických studií, Technická univerzita v Liberci – akademický pracovník

Literatura:

1. Dostál P. Základy umělé plicní ventilace. 2.vyd. Praha: Maxdorf, 2005. 300 s. ISBN 80-7345-059-3

2. Klimešová L, Klimeš J. Umělá plicní ventilace. Brno: NCONZO, 2011. ISBN 978-80-7013-538-9

3. Rozsypal H. Intenzivní péče v infektologii. [online] 2001 [cit. 2016-02-08]. Dostupné z: http://www1.lf1.cuni.cz/~hrozs/infjip4.htm

4. Protective Lung Ventilation. Life in the fastlane. [online] 2001 [cit. 2016-02-08]. Dostupné z: http://lifeinthefastlane.com/ccc/protective-lung-ventilation/

• tisk
• předplatit si