Искусственное легкое

  Санкт-Петербургский  Государственный Политехнический Университет 
 
 
 
 
 

  КУРСОВАЯ  РАБОТА 
 
 
 

  Дисциплина: Материалы медицинского применения 

  Тема: Искусственное легкое 
 
 
 

                                                  
 
 

  Санкт-Петербург

  2008

 

  Содержание.

  Перечень условных обозначений, терминов и сокращений     3

  1. Введение.            4

  2. Анатомия  дыхательной системы человека.       4

  2.1. Воздухоносные  пути.          4

  2.2. Легкие.            5

  2.3. Легочная  вентиляция.          5

  2.4. Изменения  объема легких.         6

  3. Искусственная  вентиляция легких.        6

  3.1. Основные  методы искусственной вентиляции  легких.     7

  3.2. Показания  к применению искусственной вентиляции  легких.    8

  3.3. Контроль  адекватности искусственной вентиляции  легких.    9

  3.4. Осложнения при искусственной вентиляции легких.     9

  3.5. Количественные  характеристики режимов искусственной  вентиляции легких.         10

  4. Аппарат  искусственной вентиляции легких.                10

  4.1. Принцип  работы аппарата искусственной  вентиляции легких.             10

  4.2. Медико-технические  требования к аппарату ИВЛ.              11

  4.3. Схемы  для подачи газовой смеси пациенту.               13

  5. Аппарат искусственного кровообращения.                13

  5.1. Мембранные  оксигенаторы.                  14

  5.2. Показания  к экстракорпоральной мембранной  оксигенации.              17

  5.3. Каннюляция  для экстракорпоральной мембранной  оксигенации.             17

  6. Заключение.                    18

  Список  использованной литературы.                 19 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  Перечень  условных обозначений, терминов и сокращений 

  ИВЛ –  искусственная вентиляция легких.

  АД –  артериальное давление.

  ПДКВ - положительное давление в конце выдоха.

  АИК – аппарат искусственного кровообращения.

  ЭКМО - экстракорпоральная мембранная оксигенация.

  ВВЭКМО - веновенозная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

  ВАЭКМО  – веноартериальная экстракорпоральная мембранная оксигенация.

  Гиповолемия - уменьшение объёма циркулирующей крови. Обычно под этим более конкретно подразумевается снижение объёма плазмы крови.

  Гипоксемия - понижение содержания кислорода  в крови в результате нарушения  кровообращения, повышенной потребности  тканей в кислороде, уменьшения газообмена в лёгких при их заболеваниях, уменьшения содержания гемоглобина в крови и др.

  Гиперкапния - повышенное парциальное давление (и содержание) CO₂ в артериальной крови (и в организме).

  Интубация - введение в гортань через рот  специальной трубки с целью устранения нарушения дыхания при ожогах, некоторых травмах, тяжёлых спазмах гортани, дифтерии гортани и её острых, быстро разрешающихся отёках, например аллергических.

  Трахеостома - это искусственно сформированный свищ трахеи, выведенный в наружную область шеи, для дыхания, минуя носоглотку. В трахеостому вставляется трахеостомическая канюля.

  Пневмоторакс - состояние, характеризующееся скоплением воздуха или газа в полости плевры. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

  1. Введение.

  Дыхательная система человека обеспечивает поступление в организм кислорода и удаление углекислого газа. Транспорт газов и других необходимых организму веществ осуществляется с помощью кровеносной системы. Функция дыхательной системы сводится лишь к тому, чтобы снабжать кровь достаточным количеством кислорода и удалять из нее углекислый газ. Химическое восстановление молекулярного кислорода с образованием воды служит для млекопитающих основным источником энергии. Без нее жизнь не может продолжаться дольше нескольких секунд.

  Восстановлению кислорода сопутствует образование CO₂. Кислород, входящий в CO₂, не происходит непосредственно из молекулярного кислорода. Использование O₂ и образование CO₂ связаны между собой промежуточными метаболическими реакциями; теоретически каждая из них длятся некоторое время. Обмен O₂ и CO₂ между организмом и средой называется дыханием. У высших животных процесс дыхания осуществляется благодаря ряду последовательных процессов.

  1. Обмен газов между средой и легкими, что обычно обозначают как "легочную вентиляцию".

  2. Обмен газов между альвеолами легких и кровью (легочное дыхание).

  3. Обмен газов между кровью и тканями. Газы переходят внутри ткани к местам потребления (для O₂) и от мест образования (для CO₂) (клеточное дыхание).

  Выпадение любого из этих процессов приводит к нарушениям дыхания и создает опасность для жизни человека.

  2. Анатомия дыхательной системы человека.

  Дыхательная система человека состоит из тканей и органов, обеспечивающих легочную вентиляцию и легочное дыхание. К воздухоносным путям относятся: нос, полость носа, носоглотка, гортань, трахея, бронхи и бронхиолы. Легкие состоят из бронхиол и альвеолярных мешочков, а также из артерий, капилляров и вен легочного круга кровообращения. К элементам костно-мышечной системы, связанным с дыханием, относятся ребра, межреберные мышцы, диафрагма и вспомогательные дыхательные мышцы.  

  2.1. Воздухоносные пути.

  Нос и  полость носа служат проводящими каналами для воздуха, в которых он нагревается, увлажняется и фильтруется. Полость носа выстлана богато васкуляризованной слизистой оболочкой. Многочисленные жесткие волоски, а также снабженные ресничками эпителиальные и бокаловидные клетки служат для очистки вдыхаемого воздуха от твердых частиц. В верхней части полости лежат обонятельные клетки.

  Гортань лежит между трахеей и корнем языка. Полость гортани разделена двумя складками слизистой оболочки, не полностью сходящимися по средней линии. Пространство между этими складками - голосовая щель защищено пластинкой волокнистого хряща - надгортанником.

  Трахея начинается у нижнего конца гортани и спускается в грудную полость, где делится на правый и левый бронхи; стенка ее образована соединительной тканью и хрящом. Части, примыкающие к пищеводу, замещены фиброзной связкой. Правый бронх обычно короче и шире левого. Войдя в легкие, главные бронхи постепенно делятся на все более мелкие трубки (бронхиолы), самые мелкие из которых - конечные бронхиолы являются последним элементом воздухоносных путей. От гортани до конечных бронхиол трубки выстланы мерцательным эпителием.

  2.2. Легкие.

  В целом легкие имеют вид губчатых, пористых конусовидных образований, лежащих в обеих половинах грудной полости. Наименьший структурный элемент легкого - долька состоит из конечной бронхиолы, ведущей в легочную бронхиолу и альвеолярный мешок. Стенки легочной бронхиолы и альвеолярного мешка образуют углубления - альвеолы. Такая структура легких увеличивает их дыхательную поверхность, которая в 50-100 раз превышает поверхность тела. Стенки альвеол состоят из одного слоя эпителиальных клеток и окружены легочными капиллярами. Внутренняя поверхность альвеолы покрыта поверхностно-активным веществом сурфактантом. Отдельная альвеола, тесно соприкасающаяся с соседними структурами, имеет форму неправильного многогранника и приблизительные размеры до 250 мкм. Принято считать, что общая поверхность альвеол, через которую осуществляется газообмен, экспоненциально зависит от веса тела. С возрастом отмечается уменьшение площади поверхности альвеол.

  Каждое легкое окружено мешком - плеврой. Наружный (париетальный) листок плевры примыкает к внутренней поверхности грудной стенки и диафрагме, внутренний (висцеральный) покрывает легкое. Щель между листками называется плевральной полостью. При движении грудной клетки внутренний листок обычно легко скользит по наружному. Давление в плевральной полости всегда меньше атмосферного (отрицательное). В условиях покоя внутриплевральное давление у человека в среднем на 4,5 торр ниже атмосферного (-4,5 торр). Межплевральное пространство между легкими называется средостением; в нем находятся трахея, зобная железа (тимус) и сердце с большими сосудами, лимфатические узлы и пищевод.

  Легочная артерия несет кровь от правого желудочка сердца, она делится на правую и левую ветви, которые направляются к легким. Эти артерии ветвятся, следуя за бронхами, снабжают крупные структуры легкого и образуют капилляры, оплетающие стенки альвеол. Воздух в альвеоле отделен от крови в капилляре стенкой альвеолы, стенкой капилляра и в некоторых случаях промежуточным слоем между ними. Из капилляров кровь поступает в мелкие вены, которые в конце концов соединяются и образуют легочные вены, доставляющие кровь в левое предсердие.

  Бронхиальные артерии большого круга тоже приносят кровь к легким, а именно снабжают бронхи и бронхиолы, лимфатические узлы, стенки кровеносных сосудов и плевру. Большая часть этой крови оттекает в бронхиальные вены, а оттуда - в непарную (справа) и в полунепарную (слева). Очень небольшое количество артериальной бронхиальной крови поступает в легочные вены.

  Дыхательные мышцы - это те мышцы, сокращения которых изменяют объем грудной клетки. Мышцы, направляющиеся от головы, шеи, рук и некоторых верхних грудных и нижних шейных позвонков, а также наружные межреберные мышцы, соединяющие ребро с ребром, приподнимают ребра и увеличивают объем грудной клетки. Диафрагма - мышечно-сухожильная пластина, прикрепленная к позвонкам, ребрам и грудине, отделяет грудную полость от брюшной. Это главная мышца, участвующая в нормальном вдохе. При усиленном вдохе сокращаются дополнительные группы мышц. При усиленном выдохе действуют мышцы, прикрепленные между ребрами (внутренние межреберные мышцы), к ребрам и нижним грудным и верхним поясничным позвонкам, а также мышцы брюшной полости; они опускают ребра и прижимают брюшные органы к расслабившейся диафрагме, уменьшая таким образом емкость грудной клетки.

  2.3. Легочная вентиляция.

  Пока внутриплевральное давление остается ниже атмосферного, размеры легких точно следуют за размерами грудной полости. Движения легких совершаются в результате сокращения дыхательных мышц в сочетании с движением частей грудной стенки и диафрагмы.

  Расслабление всех связанных с дыханием мышц придает грудной клетке положение пассивного выдоха. Соответствующая мышечная активность может перевести это положение во вдох или же усилить выдох. Вдох создается расширением грудной полости и всегда является активным процессом. Благодаря своему сочленению с позвонками ребра движутся вверх и наружу, увеличивая расстояние от позвоночника до грудины, а также боковые размеры грудной полости (реберный или грудной тип дыхания). Сокращение диафрагмы меняет ее форму из куполообразной в более плоскую, что увеличивает размеры грудной полости в продольном направлении (диафрагмальный или брюшной тип дыхания). Обычно главную роль во вдохе играет диафрагмальное дыхание. Поскольку люди-существа двуногие, при каждом движении ребер и грудины меняется центр тяжести тела и возникает необходимость приспособить к этому разные мышцы.

  При спокойном дыхании у человека обычно достаточно эластических свойств и веса переместившихся тканей, чтобы вернуть их в положение, предшествующее вдоху. Таким образом, выдох в покое происходит пассивно вследствие постепенного снижения активности мышц, создающих условие для вдоха. Активный выдох может возникнуть вследствие сокращения внутренних межреберных мышц в дополнение к другим мышечным группам, которые опускают ребра, уменьшают поперечные размеры грудной полости и расстояние между грудиной и позвоночником. Активный выдох может также произойти вследствие сокращения брюшных мышц, которое прижимает внутренности к расслабленной диафрагме и уменьшает продольный размер грудной полости. Расширение легкого снижает (на время) общее внутрилегочное (альвеолярное) давление. Оно равно атмосферному, когда воздух не движется, а голосовая щель открыта. Оно ниже атмосферного, пока легкие не наполнятся при вдохе, и выше атмосферного при выдохе. Внутриплевральное давление тоже меняется на протяжении дыхательного движения; но оно всегда ниже атмосферного (т. е. всегда отрицательное).