09.12.2025

Перспективы развития интеллектуальных режимов искусственной вентиляции легких

 В современных условиях респираторная поддержка с применением аппаратов искусственной вентиляции легких является не только ведущим методом интенсивной терапии при выраженных расстройствах дыхания различного происхождения, но и методом паллиативной терапии для пациентов с тяжелой хронической дыхательной недостаточностью

Введение.

В современных условиях респираторная поддержка с применением аппаратов искусственной вентиляции легких является не только ведущим методом интенсивной терапии при выраженных расстройствах дыхания различного происхождения, но и методом паллиативной терапии для пациентов с тяжелой хронической дыхательной недостаточностью.

Цель данного обзора - оценка имеющихся в медицинской практике интеллектуальных режимов аппаратов искусственной вентиляции легких.

Поэтому осуществляется постоянный поиск новых режимов искусственной вентиляции легких, способных обеспечить максимально физиологичную и безопасную респираторную терапию пациентов с различными вариантами нарушения функции дыхания.

Новые достижения в области медици­ны позволяют спасать жизни людей, нахо­дящихся в крайне тяжелом состоянии, пу­тем внедрения в медицинскую практику высокоэффективных методов интенсив­ной терапии. Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) по праву считается одним из важнейших методов интенсивной терапии, входящим в комплекс мер по поддержанию жизненно важных функ­ций организма в критических состояни­ях. Являясь спасающим жизнь методом, улучшая состояние газообмена и механи­ки дыхания, ограничивая чрезмерную на­грузку на систему дыхания и кровообра­щения, искусственная вентиляция легких оправдывает термин «искусственная», од­нако может сопровождаться различными побочными эффектами.

Неадекватная ИВЛ повышает риск по­вреждения альвеол вследствие высокого давления и перерастяжения, токсическо­го действия кислорода; может приводить к развитию ателектазов, пневмомедиастинума, пнемоперикарда и пневмоторакса. При проведении ИВЛ возможны осложне­ния в виде снижения венозного возврата, снижения сердечного выброса, повыше­ния легочного сосудистого сопротивле­ния, а также инфекционные осложнения.

При проведении аппаратной ИВЛ не­обходимо учитывать дыхательный объем, частоту дыхательных циклов, скорость подаваемого потока газа, концентрацию кислорода в газовой смеси, и производные от них, давление в дыхательных путях на вдохе и выдохе. Важной задачей длитель­ной ИВЛ является постоянное поддержа­ние оптимальных режимов вентиляции, несмотря на прогрессирование патологи­ческого процесса в легких, либо при присоединении других заболеваний.

Необходимость непрерывного поддер­жания оптимальных режимов в меняю­щихся клинических условиях требует сво­евременных, а желательно, превентивных действий со стороны врачей анестезио- логов-реаниматологов и среднего меди­цинского персонала отделений и блоков интенсивной терапии и реанимации. К со­жалению, не всегда удается адекватно и своевременно оптимизировать режим работы аппарата ИВЛ, а каждый эпизод гипоксии может стать причиной необра­тимых изменений в органах-мишенях (го­ловной мозг, сердце, почки). Поэтому край­не важно обеспечить технические условия, позволяющие максимально разгрузить ме­дицинский персонал с целью повышения эффективности и безопасности проведе­ния ИВЛ [1; 2].

На наш взгляд, принципиально необхо­димым мероприятием является разработ­ка, внедрение и широкое распространение в клинической практике интеллектуальных режимов ИВЛ. Главной особенностью ав­томатизированных систем управления ИВЛ должно являться непрерывное ин­терактивное взаимодействие в системе респиратор - больной, с возможностью автоматического анализа респираторных показателей пациента и своевременной регулировкой непосредственно аппара­том ИВЛ необходимых в данное время параметров вентиляции для достижения конкретно заданной цели (например, за­данного дыхательного или минутного объема дыхания) [1; 3].

Материалы и методы. 

Проведен поиск научных публикаций в доступных научных электронных базах данных:PubMed, Google Scholar, eLibrary.. Подбор статей осуществляли по ключевым словам. Для сравнительного анализа представленных в медицине интеллектуальных режимов искусственной вентиляции легких, их преимуществ и недостатков перед другими существующими режимами в обзор включены данные тематических руководств для врачей и учебных изданий.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Учитывая опыт последних десятиле­тий, можно выделить несколько стимулов к развитию и совершенствованию мето­дов респираторной поддержки пациентов с применением аппаратов ИВЛ:

Появление существенных рисков возникновения ситуаций значительно­го увеличения количества пациентов с острой дыхательной недостаточностью (ОДН).

Повышение числа пациентов, кото­рым требуется своевременное и адекват­ное отлучение от аппарата ИВЛ.

Современные аппараты ИВЛ оснащены интеллектуальными системами управле­ния, способными в разной мере регулиро­вать ключевые параметры респираторной поддержки и подбирать оптимальные ре­жимы вентиляции легких.

К ним относятся режимы, способные обеспечить4:

Поддержание заданных объемов (дыхательного или минутного) - режимы .

Реагирование на особенности спонтан­ного (самостоятельного) дыхания пациента (РАV, NАVА, АТС) или обеспечение заданного объема минутной вентиляции с учетом па­раметров дыхания пациента (АSV).

Обеспечение оптимальных параме­тров респираторной поддержки на основе расширенных данных о состоянии пациента в реальном времени [4; 5].

Рассмотрим данные режимы более подробно.

Mandatory Minute Ventilation  (ММV)- режим заданной минутной вентиляции. Аппарат ИВЛ поддерживает установлен­ный минутный объем дыхания (МОД) при спонтанном дыхании пациента, но суще­ствует риск неадекватного увеличения частоты дыхания и избыточной вентиля­ции дыхательного мертвого пространства5.

Volume Assured Pressure Support (VAPS) и Pressure Limited Ventilation (PLV). Режимы двойного управления позволяют скоррек­тировать настройки режима ИВЛ в тече­ние одного вдоха и обеспечить заданный дыхательный объем, не превышая порога давления, при изменениях комплайнса и/или резистанса [5].

При настройке режима УАР5 устанав­ливаются: давление поддержки VAPS (support  pressure), целевой дыхательный объем ((target tidal volume), граница тревог по дав­лению (позволяет аварийно переключать­ся на выдох), уровень потока поддержки, при котором аппарат переключается на выдох или обеспечивает управление вдо­хом по объему. При работе в этом режиме аппарат может либо подать недостаточ­ный объем, либо превысить его пороговую величину.

Режим PLV позволяет при снижении комплайнса и/или повышении резистанса уменьшать поток и одновременно увели­чивать потоковое время вдоха, то есть, не превышая пороговый уровень давления, аппарат обеспечивает заданный дыха­тельный объем.

Volume Support (VS).. Аппарат ИВЛ подби­рает уровень давления поддержки с учетом заданного дыхательного объема. Попытки спонтанного дыхания снижают давление поддержки при уменьшении попыток вдо­ха пациентом, аппарат повышает уровень поддержки либо при увеличении резистан­са, либо при снижении комплайнса. Если у пациента меняется глубина и ритм дыха­ния, например, при развитии болевого син­дрома, в режиме управления потребуется участие врача [4; 5].

Proportional Assist Ventilation (PAV). Ре­жим, при котором вдох инициируется па­циентом, а переключение на выдох осу­ществляется по потоку. На протяжении каждого вдоха вентилятор учитывает усилие пациента и создает соответствую­щее давление поддержки [5]. За счет этого минимизируется несоответствие дыхания пациента и работы респиратора. Недо­статки: в случае чрезмерной поддержки потоком существует риск подавления функциональной активности дыхательно­го центра и развитие волюмотравмы [6].

Нейро-регулируемая вспомогательная вентиляция легких (NAVA). Идея заключает­ся в фиксации электрической активности диафрагмы [6]. Регистрация Edi -сигнала позволяет синхронизировать усилие пациента сделать вдох и уровень венти­ляционный помощи [7]. Таким образом, давление поддержки аппарата пропорци­онально электрической активности диа­фрагмы, что создает необходимую венти­ляционную поддержку и предотвращает баротравму.

Анализ рандомизированных контро­лируемых и перекрестных исследований 2007-2020 гг. (Уиап X. и соавт.), в которых сравнивались NАVА и другие режимы ИВЛ, позволил сделать вывод, что данный ре­жим по сравнению с другими режимами частичной поддержки улучшает показате­ли успешного отлучения пациентов от ре­спиратора [8].

Режим NАVА увеличивает синхронность взаимодействия аппарата ИВЛ и больного, сокращая продолжительность ИВЛ [9].

Automated Tube Compensation (ATS). Режим разработан с целью компенса­ции сопротивления интубационной или трахеостомической трубки потоку кис­лородно-воздушной смеси. Аппарат ИВЛ компенсирует сопротивление потоку ды­хательной смеси на вдохе и на выдохе [9]. К недостаткам режима следует отне­сти риск закрытия воздухоносных путей у больных с хронической обструктивной болезнью легких (ХОБЛ) в момент выдо­ха, а также ошибки при расчете давления в трахее в случае неполной закупорки се­кретом интубационной / трахеостомиче- ской трубки [5].

Adaptive Support Ventilation (ASV). Режим адаптивной поддерживающей вентиляции устанавливает оптимальное соотношение количества принудительных и спонтан­ных вдохов в зависимости от дыхательной активности пациента [7]. Режим позволя­ет вентилятору доставить заданный объ­ема минутной вентиляции и обеспечить наиболее физиологичные параметры ды­хательного объема и частоты дыхания. Предотвращается применение больших дыхательных объемов, травмирующих легочную ткань, и малых объемов, венти­лирующих преимущественно мертвое про­странство [10].

В режиме  ASV аппарат изменяет давле­ние поддержки в зависимости от объема произведенного вдоха и подбирает часто­ту дыхания, обеспечивающую освобожде­ние легких за время выдоха для следующе­го вдоха [11].

Однако при использовании режима  ASV может потребоваться ручное управление вентиляцией легких, так как расчетные показатели мертвого пространства могут не соответствовать таковым в условиях патологического процесса [9].

В 2011 г. впервые был анонсирован режим ^п^еШVеп^-А5V (^А5V). Основыва­ясь на данных физиологических сигналов и активности пациента, аппарат способен автоматически регулировать параметры вентиляции [11]. Предполагается решение 3 основных задач ИВЛ: 1) обеспечение це­левого минутного объема дыхания (МОД); 2) поддержание целевой концентрации углекислого газа (ЕТС02); и 3) поддержа­ние целевого уровня насыщения крови кислородом (SpO2) [4; 6].

Оператор устанавливает целевой МОД по антропометрическим показателям па­циента, давление поддержки вдоха по принципу минимального необходимо­го. Далее аппарат в режиме  iASV  вносит поправки в настройки в зависимости от показателей пульсоксиметра и капнометра [10; 11]. Минутная вентиляция легких (МВЛ) корректируется по показателям капнометра; если уровень ЕТС02 высокий, аппарат повышает давление вдоха, увели­чивая МВЛ, при уровне ЕТС02 ниже целе­вых значений аппарат снижает давление вдоха, что замедляет удаление СО2 из орга­низма [7].

Программа выбирает оптимальное соотношение  FiO2  и положительного дав­ления в конце выдоха (ПДКВ) для под­держания целевой сатурации 02. Для уве­личения SpO2  сначала повышается FiO2, а затем ПДКВ. Наоборот, при высоком уровне  программа снижает РЮ2, а сле­дом - ПДКВ [7; 10].

В программе предустановлены 4 кли­нических сценария: вентиляция нормаль­ных легких, вентиляция при остром ре­спираторном дистресс-синдроме (ОРДС), вентиляция при хронической гиперкап­нии и вентиляция при повреждении мозга. При необходимости врач может вносить из­менения в параметры вентиляции [10; 11].

Вентиляция в режиме iASV  позволяет сократить долю ручного управления ап­паратом ИВЛ, соответственно, уменьшает нагрузку на персонал отделения реани­мации и интенсивной терапии (ОРИТ), по сравнению с обычными режимами венти­ляции [11].

Имеются данные, что режим  iASV оп­тимизировал вентиляцию легких, умень­шил количество случаев тяжелой гипоксе- мии и позволил ускорить восстановление спонтанного дыхания после операции на сердце [12].

У пациентов с тяжелой черепно-мозго­вой травмой (ЧМТ) вентиляция в режиме  iASV эффективнее поддерживает РаСО2 в заданном диапазоне и существенно сни­жает необходимость в ручных настройках параметров вентиляции в сравнении со стандартным режимом ИВЛ [13].

ОБСУЖДЕНИЕ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Несмотря на расширение спектра применяемых аппаратов ИВЛ, исполь­зующих различные вспомогательные режимы респираторной поддержки, в на­стоящее время сохраняется необходимость разработки полностью автоматизирован­ной системы управления аппаратами ИВЛ, способной обеспечить максимальную адаптацию режима вентиляции под изме­няющиеся параметры дыхательной функции легких пациентов.

Система должна уметь самостоятельно подбирать оптимальные режимы и пара­метры ИВЛ, а также при взаимодействии с пользователем предлагать ему на вы­бор те или иные варианты коррекции. Подобный подход к решению проблемы управления режимами и параметрами ИВЛ в значительной степени повысит без­опасность проведения ИВЛ. По мере нако­пления опыта работы с модулем оператор будет доверять ему разрешение все более сложных клинических ситуаций, в то же время оставляя за собой самые опасные и трудно интерпретируемые моменты. Программа, в свою очередь, в процессе вза­имодействия с оператором будет накапли­вать алгоритмы и инструменты решения задачи по нормализации / оптимизации вентиляции пациентов с различными ва­риантами нарушения функции дыхатель­ной системы.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1.    Ларин Е.С., Колышкин В.В. Искусственная вентиляция легких - вчера, сегодня, завтра. Pallium: паллиативная и хосписная помощь. 2019;1(2):46-49.

2.    De Prost N., Dreyfuss D. How to Prevent Ventilator-induced Lung Injury? Minerva Anestesiologica. 2012;78(9):1054-1066.

3.    Светлицкая О.И., Канус И.И. Пути решения проблемы отлучения от искусственной вентиляции легких. Международные обзоры: клиническая практика и здоровье. 2020;1:22-34

4.    Botta M., Wenstedt E.F.E., Tsonas A.M., Buiteman-Kruizinga L.A., van Meenen D.M.P., Korsten H.H.M. et al. Effectiveness, Safety and Efficacy of INTELLiVENT-adaptive Support Ventilation, a Closed-loop Ventilation Mode for Use in ICU Patients - A Systematic Review. Expert Reviews of Respiratory Medicine. 2021;15(11):1403-1413

5.    Singh P.M., Borle A., Trikha A. Newer Nonconventional Modes of Mechanical Ventilation. Journal of Emergencies, Trauma, and Shock. 2014;7(3):222-227

6.    Мазурок В.А. Пропорциональная вспомогательная вентиляция. Трансляционная медицина. 2020;7(1):39-52. 

7.    Narchi H., Chedid F. Neurally Adjusted Ventilator Assist in Very Low Birth Weight Infants: Current Status. World Journal of Methodology. 2015;5(2):62-67.

8.    Yuan X., Lu X., Chao Y., Beck J., Sinderby C., Xie J. et al. Neurally Adjusted Ventilatory Assist as a Weaning Mode for Adults with Invasive Mechanical Ventilation: A Systematic Review and Meta-analysis. Critical Care. 2021;25(1):222.

9.    Umbrello M., Antonucci E., Muttini S. Neurally Adjusted Ventilatory Assist in Acute Respiratory Failure -A Narrative Review. Journal ofClinicalMedicine. 2022;11(7):1863         

10.    Еременко А.А., Комнов Р.Д., Титов П.А., Герасименко С.А., Чакал Д.А. Сравнение интеллектуального режима Intellivent-ASV® с традиционным подходом к прекращению ИВЛ у пациентов после неосложненных кардиохирургических операций. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2021;18(3):36-45.
11.    Arnal J.M., Garnero A., Novotni D., Corno G., Donati S.Y., Demory D. et al. Closed Loop Ventilation Mode in Intensive Care Unit: A Randomized Controlled Clinical Trial Comparing the Numbers of Manual Ventilator Setting Changes. Minerva Anestesiologica. 2018;84(1):58-67.

12.    De Bie A.J.R., Neto A.S., van Meenen D.M., Bouwman A.R., Roos A.N., Lameijer J.R. et al. Fully Automated Postoperative Ventilation in Cardiac Surgery Patients: A Randomised Clinical Trial. British Journal of Anaesthesia. 2020;125(5):739-749.

13.    Ананьев Е.П., Полупан А.А., Мацковский И.В., Ошоров А.В., Горячев А.С., Савин И.А. и др. Использование режима IntelliVent-ASV для поддержания целевого диапазона EtCO2 у пациентов с тяжелой ЧМТ. Журнал «Вопросы нейрохирургии» имени Н. Н. Бурденко. 2017;81(5):63-68.

Об авторах:

Сопенко Ирина Вадимовна, ординатор-кардиолог отделения биотехнологий медицинского фа­культета Обнинского института атомной энергетики - филиала Национального исследователь­ского ядерного университета «МИФИ»

Котляров Андрей Александрович, доктор медицинских наук, профессор, начальник отделения биотехнологий, декан медицинского факультета Обнинского института атомной энергетики - фи­лиала Национального исследовательского ядерного университета «МИФИ» (

Климанов Сергей Геннадиевич, кандидат физико-математических наук, доцент кафедры при­кладной математики № 31 Института лазерных и плазменных технологий Национального иссле­довательского ядерного университета «МИФИ»

Смирнов Дмитрий Сергеевич, кандидат экономических наук, доцент Национального исследователь­ского ядерного университета «МИФИ» (

Теги: искусственная вентиляция легких
234567 Начало активности (дата): 09.12.2025
234567 Кем создан (ID): 989
234567 Ключевые слова:  искусственная вентиляция легких, интеллектуальная система искусственной вентиляции легких, положительное давление конца вдоха, параметры вентиляции легких
12354567899