Multilevel Ventilation: Theory and Simplified Mathematical Model
P. Torok, M. Majek
2008
Obŝaâ Reanimatologiâ
Одной из важных и трудно решаемых проблем ис кусственной вентиляции легких (ИВЛ) является выбор режима ИВЛ у больных с диффузионным патологичес ким процессом в легочной ткани, который вызывает вы раженную негомогенность доставки газовой смеси в различные отделы лёгких. Исходя из основ математического и физического моделирования искусственной вентиляции легких Исходя из проблематики искусственной вентиляции легких (ИВЛ) при негомогенных патологических процессах в лег ких (ALI, ARDS, пневмония и
more »
... р.), авторы создали программную математическую модель многокомпартментных него могенно поврежденных легких, «вентиляцию» которых проводили новым способом ИВЛ -так называемой трехуров невой вентиляцией. Многоуровневую вентиляцию определили как способ (модификацию) ИВЛ, при которой основной уровень вентиляции создают вентиляционные режимы CMV, PCV, или PS (ASB), а надстройку, так называемую «вен тиляцию на фоне», создают уровни PEEP и PEEPh (PEEP high) с изменяемой частотой и продолжительностью. Много уровневую вентиляцию на 3 х уровнях давления авторы проводили на математической модели в виде сочетания венти ляции, управляемой давлением (PCV), и двух уровней PEEP и (PEEPh). Целью работы являлось доказательство того, что при выраженной неравномерности распределения газов в не гомогенно поврежденных легких с помощью многоуров невой ИВЛ можно улучшить поступление газов в так называемые «медленные» бронхоальвеолярные компартменты без риска существенного изменения объема так называемых «быстрых» компартментов. Материал и методика. Много уровневую вентиляцию на 3 х уровнях давления проводили, используя математическую модель в виде сочетания венти ляции, управляемой по давлению (PCV), и двух уровней PEEP и (PEEPh). Результаты. При сравнении одноуровне вой ИВЛ в режиме PC с вентиляцией в виде сочетания PC+PEEPh/PEEP выявили, что наполнение «медленных» компартментов модели улучшилось на 50-60% по сравнению с исходными значениями. В абсолютном выражении для компартментов с обструкцией эта разница достигает 2-10 кратного объема. Заключение. На математической модели можно продемонстрировать, что применение так называемой трехуровневой ИВЛ приводит к выраженным изменениям распределения газов в негомогенно поврежденной патологическим процессом легочной ткани. Авторы отмечают, что для оценки эффектов этой модификации ИВЛ предложенная математическая модель требует клинической проверки. Ключевые слова: ИВЛ, многоуровневая ИВЛ, ARDS, ALI. Considering the issues of artificial ventilation (AV) in non homogenous pathological lung processes (acute lung injury, acute respiratory distress syndrome, pneumonia, etc.), the authors created a mathematical model of multicompartment non homogenous injured lungs that were ventilated by a new mode of AV, the so called three level ventilation. Multi level ventilation was defined a type (modification) of ALV whose basic ventilation level was produced by the modes CMV, PCV or PS (ASB) and add on level, and the so called background ventilation was generated by the levels of PEEP and high PEEP (PEEPh) with varying frequency and duration. Multi level ventilation on 3 pressure levels was realized by the mathematical model as a combination of pressure controlled ventilation (PCV) and two levels of PEEP and PEEPh. The objective was to prove that in cases of considerably non homogenous gas distribution in acute patho logical disorders of lungs, gas entry into the so called slow bronchoalveolar compartments could be improved by multi level AV, without substabtially changing the volume of so called fast compartments. Material and Method. Multi level ventilation at 3 pressure levels was realized by the mathematical model as a combination of PCV and two levels of PEEP and PEEPh. Results. By comparing the single level AV in the PCV mode with the so called three level ventila tion defined as a combination of PCV+PEEPh/PEEP, the authors have discovered that the loading of slow compart ments in the model was considerably improved by 50-60% as compared with the baseline values. In absolute terms, this difference was as many as 2-10 times of the volume. Conclusion. The mathematical model may demonstrate that the application of the so called three level AV causes considerable changes in gas distribution in the lung parenchyma dis ordered by a non homogenous pathological process. The authors state that the proposed mathematical model requires clinical verification in order to evaluate the efficiency of this modification of AV. Key words: artificial ventilation, multi level artificial ventilation, acute lung injury, acute respiratory distress syndrome.
doi:10.15360/1813-9779-2008-3-66
fatcat:biolt6bthjchnl52snmkaxahpu