Анестезиологическая система
Изобретение относится к медицине, а именно к кардиоанестезиологии, и может быть использовано при проведении операций во время искусственного кровообращения. Система содержит наркозный аппарат, включающий источник газовоздушной смеси и испаритель, соединенные газовой магистралью, контура оксигенатора с кровяными и газовыми магистралями, в том числе магистралью подачи газонаркотической смеси в оксигенатор и магистралью вывода отработанного газа. К выходу газового порта оксигенатора подсоединена магистраль отвода отработанной газонаркотический смеси, соединения с первым тройником, снабженным выходом выбора отработанного газа и выходом отбора отработанного газа. На выходе отбора отработанного газа последовательно установлены магистраль отбора отработанного газа, адсорбер, насос для перекачивания газонаркотической смеси, магистраль возврата отработанного газа, которая в свою очередь через второй тройник соединена с газовой магистралью, образуя полузакрытый контур оксигенатора. В качестве насоса для перекачивания газонаркотической смеси используют роликовый насос. Техническим результатом является повышение экономичности анестезиологической системы. 1 з.п. ф-лы, 1 ил., 6 табл.
Заявляемое изобретение относится к медицине, а именно к кардиоанестезиологии, и может быть использовано при проведении операций во время искусственного кровообращения.
Общая анестезия с использованием ингаляционных компонентов занимает ведущее место в структуре современного анестезиологического пособия. Повышение экономичности анестезии определяет интерес практикующих анестезиологов и администрации лечебных учреждений к оснащению аппаратурой, отвечающей таким требованиям.
В зависимости от газотока в контуре различают следующие анестезиологические системы.
Если газоток в контуре варьирует в пределах от 0.5 до 1.0 л/мин, то такую систему принято называть контуром с низким газотоком [1]. Далее следует контур с минимальным газотоком (<0.5 л/мин). В отличие от систем с высоким газотоком (≥4.0 л/мин), которые относятся к полуоткрытым контурам, контуры с низким и минимальным газотоком функционируют как полузакрытые. Если же поток свежего газа ниже "минимального" и равен суммарному поглощению газов (О2, N2О) и паров анестетика (фторотан, энфлюран и т.п.) в данный момент времени, то такой контур принято называть закрытым (см. Интернет-ресурс: Russian Server of Anestesiologists.htm).
Известны анестезиологические системы с закрытым дыхательным контуром - системы, где полный рециркуляционный газовый цикл, потребленное количество кислорода (200-250 мл) добавляется в систему, а выделенная углекислота поглощается в адсорбере. Эта система с низким газотоком, в отличие от системы оксигенатора, где подается 4-5 литров свежего газа с содержанием кислорода 50-60%. В воздухе содержится 21% кислорода, человек дышит по открытому контуру 5-7 л в минуту, потребляя 200-250 мл кислорода в минуту.
Известные анестезиологические системы содержат блок искусственной вентиляции легких (ИВЛ), блок формирования газовых анестетиков и блок испарителей жидких анестетиков, объединенные системой магистральных трубок в закрытый контур, в котором отработанный газ с помощью насоса (меха) полностью или частично возвращается в круг циркуляции аппарата ИВЛ.
Относительно высокая стоимость газа-анестетика делает целесообразным применение сберегающей технологии.
Наркозно-дыхательный аппарат - это оборудование для дозированного введения в организм пациента наркотических веществ через дыхательные пути. Экономичность аппарата определяется его функциональными возможностями при использовании различных наркотических газов.
Известны наркозно-дыхательные аппараты серии РО (РО6, РО9), "Спирон-201", "Фаза", "РД-4". Аппараты различаются конструктивно, но у всех при реверсивном контуре газонаркотическая смесь, постоянно контактирующая с легкими пациента, из наркозного аппарата" всасывается в мех (или воздуходувку) дыхательного аппарата, и контур дыхательного аппарата всегда контактирует с дыхательным контуром пациента (см. Руководство по анестезиологии // под ред. проф. Дарбиняна Т.М. // М.: "Медицина", 1973; Трушин А.И., Юревич В.М. Аппараты ингаляционного наркоза. // М.: Медицина," 1989).
Недостатком является то, что контакт газонаркотической смеси как с контуром наркозного, так и с контуром дыхательного аппарата создает необходимость дезинфекции и стерилизации двух аппаратов. За счет удлинения контура циркуляции газонаркотической смеси ухудшается герметичность системы, что увеличивает загрязнение операционной, повышает расход кислорода и ингаляционного анестетика. Это делает невозможным полноценное кондиционирование вдуваемой смеси без специального устройства - увлажнителя с электрическим нагревателем, которым запрещено пользоваться при работе с взрывоопасными анестетиками, усложняет применение методики наркоза с малым потоком газонаркотической смеси (low flow).
Известен наркозно-дыхательный аппарат по патенту РФ №2080884 на изобретение, подключаемый к источникам анестетика и дыхательного газа, содержащий редукторы текучей среды, ротаметры, смеситель с блоком испарителей анестетиков, клапан вдоха, клапан выдоха, ресивер (дыхательный мешок), влагоуловитель, адсорбер углекислого газа, газоанализатор [2].
Недостатком этого аппарата является низкая экономичность из-за утечек из дыхательного контура.
Известны системы с полуоткрытым дыхательным контуром, когда газонаркотическая смесь после использования полностью удаляется. Например, в анестезиологических системах, используемых во время искусственного кровообращения, и содержащие насос, оксигенатор, расходомеры газа, газонаркотический испаритель, систему магистральных трубок для крови и газов. В систему вентиляции оксигенатора подается 4-5 литров свежего газа с содержанием кислорода 50-60% (в воздухе содержится 21% кислорода, человек дышит по открытому контуру 5-7 л в минуту, потребляя 200-250 мл кислорода в минуту) (Дж.Эдвард Морган-мл, Мэгид С.Михаил, Клиническая анестезиология: книга 1-я / Изд. 2-е, исп. - Пер с англ. - М. - СПб.: Изд. БИНОМ-Невский Диалект, 2000, стр.152-153. «Можно ли прогнозировать потребление кислорода при анестезии по закрытому контуру?») [3].
Известна анестезиологическая система - анестезиологическое пособие при операциях на открытом сердце с искусственным кровообращением, где в качестве анестетика используют газ севофлюран, который подают ингаляционно с кислородно-воздушной смесью из наркозного аппарата в дыхательный контур оксигенатора на протяжении всего периода искусственного кровообращения [4], принятая в качестве прототипа. В оксигенаторе газонаркотическая смесь вентилируется с одной стороны, а с другой проходит кровь пациента, таким образом, на мембране оксигенатора происходит газообмен.
Известная анестезиологическая система состоит из наркозного аппарата, в свою очередь включающего источник газовоздушной смеси и испаритель, контура оксигенатора с кровяными и газовыми магистралями, в том числе магистралью подачи газонаркотической смеси в оксигенатор и магистралью вывода отработанного газа.
Недостатком является низкая экономичность в связи с тем, что отработанная газонаркотическая смесь полностью удаляется из оксигенатора по магистрали за пределы операционной в систему удаления газов, например вентиляцию.
Таким образом, устройство известной системы не позволяет повторно использовать газонаркотическую смесь, обычно содержащую половинную концентрацию анестетика.
Техническим результатом, на получение которого направлено заявляемое изобретение, является повышение экономичности анестезиологической системы за счет повторного использования газонаркотической смеси путем дополнительного введения магистрали возврата использованной газонаркотической смеси, адсорбера и тройников, объединяющих газовые магистрали в контур оксигенатора.
Заявляемая анестезиологическая система состоит из наркозного аппарата, включающего источник газовоздушной смеси и испаритель, соединенные газовой магистралью, контура оксигенатора с кровяными и газовыми магистралями, в том числе магистралью подачи газонаркотической смеси в оксигенатор и магистралью вывода отработанного газа, при этом к выходу газового порта оксигенатора подсоединена магистраль отвода отработанной газонаркотической смеси, соединенная с первым тройником, снабженным выходом выброса отработанного газа и выходом отбора отработанного газа, при этом на выходе отбора отработанного газа последовательно установлены магистраль отбора отработанного газа, адсорбер, насос для перекачивания газонаркотической смеси, магистраль возврата отработанного газа, которая в свою очередь через второй тройник соединена с газовой магистралью, образуя полузакрытый контур оксигенатора.
При этом в качестве насоса для перекачивания газонаркотической смеси используют роликовый насос.
На чертеже изображена принципиальная схема анестезиологической системы.
Перечень позиций:
1 - источник газовоздушной смеси; 2 - испаритель; 3 - оксигенатор; 4 - первый тройник; 5 - магистраль отбора отработанного газа; 6 - адсорбер; 7 - насос для перекачивания газонаркотической смеси; 8 - магистраль возврата анестетика; 9 - газовая магистраль; 10 - второй тройник; 11 - магистраль подачи газонаркотической смеси в оксигенатор 3; 12 - входной газовый порт оксигенатора 3; 13 - выход газового порта оксигенатора 3; 14 - магистраль вывода отработанного газа; 15 - выход отбора отработанного газа первого тройника 4; 16 - выход выброса отработанного газа первого тройника 4; 17 - магистраль сброса отработанной газонаркотической смеси; 18 - система вентиляции.
Наркозная часть аппарата состоит из источника 1 с магистралью 9 подачи газовоздушной смеси в испарительную емкость 2, в которую залит жидкий испаряющийся анестетик, в данном случае севоран (торговое наименование: Севоран, международное наименование: Севофлуран (Sevoflurane). В качестве наркозного аппарата может быть использован наркозный аппарат АИН-1 Полинаркон-12 (см. Интернет-pecypc:http://www.medprofy.ru/lib/narcose_polinarcon12.htm). На этой магистрали 9 установлен второй тройник 10.
Выход из испарительной емкости 2 соединен посредством магистрали 11 подачи газонаркотической смеси с входным газовым портом 12 оксигенатора 3. К выходу 13 газового порта оксигенатора 3 подсоединена магистраль 14 отвода отработанной, газонаркотической смеси, соединенная с первым тройником 4.
Тройник 4 имеет два выхода: выход 15 служит для отбора отработанного газа, а выход 16, к которому подключена магистраль 17, служит для выброса отработанного газа, например, в систему вентиляции 18. К выходу 15 последовательно подключены: магистраль 5 отбора отработанного газа, адсорбер 6, насос 7 и магистраль 8 возврата отработанного газа. В качестве насоса 7 для перекачивания газовоздушной смеси используют роликовый насос, например фирмы «STOCKERT Instrumente GmbH». Насос установлен на консольной подставке и подключен к блоку питания (не показан), снабжен индикаторами скорости и показателями потока.
Магистраль 8 через второй тройник 10 соединена с газовой магистралью 9.
Таким образом, газовые магистрали 9, 11, 14, 5 и 8, с подключенными к ним адсорбером 6 и насосом 7, через тройники 4 и 10, образуют полузакрытый контур оксигенатора 3.
Работа анестезиологической системы.
Венозная кровь больного со скоростью 2,5 л/мин/м кв. прокачивается через оксигенатор 3. Из источника газовоздушной смеси 1 через испаритель 2 по магистралям 9 и 11 (1/4) дюйма во входной газовый порт 12 оксигенатора 3 происходит подача кислородно-воздушной смеси с газом-анестетиком, например севораном (торговое наименование: Севоран, международное наименование: Севофлуран (Sevoflurane) по контуру оксигенатора, где через газопроницаемую мембрану осуществляется обмен кислорода, углекислого газа и севорана. Кровь по магистрали (не показано) подается к больному.
С выхода 13 газового порта оксигенатора 3 по магистрали 14 отводится отработанная газонаркотическая смесь. При этом с выхода 16 тройника 4 часть отработанной газонаркотической смеси по магистрали 17 выбрасывается в систему 18 вентиляции. С выхода 15 тройника 4 по магистрали 5 часть отработанной газонаркотической смеси поступает в адсорбер 6 (который удаляет СО2 (углекислый газ), отбирается роликовым насосом 7 и возвращается по магистрали 8 через второй тройник 10 в магистраль 9, поступая в испаритель 2.
Таким образом, на вход в испаритель 2 поступает часть отработанного газа (с половинной концентрацией анестетика) и часть свежего газа, поступающего от источника 1 газовоздушной смеси.
Отработанная смесь содержит половинную концентрацию газонаркотической смеси, которая повторно используется. Таким образом, экономится 25-50% наркотического средства:
Для контроля за работой оксигенатора и адекватности аналгезии на 5-й, 30-й, 60-й минутах искусственного кровообращения проводили стандартный забор газов крови. Отрицательного воздействия повторного использования севорана на оксигенирующую способность оксигенатора не выявлено. Уровень глюкозы за время искусственного кровообращения оставался в пределах нормы 4,0-6,0 г/л, что соответствует адекватной аналгезии. На протяжении всей операции, включая период ИК, отмечалась стабильная седация на уровне 45-55% по BIS. (фирма Aspect, USA). BIS - это обработанный параметр электроэнцефалографии (ЭЭГ), измеряющий степень гипнотического эффекта анестетиков и седативных препаратов на головной мозг. (Berger Н. Uber das electroenkephalogramm des Menschen. // Arch. Psychiat. Nervenkt. 1929, v.87, p.527. (Oeo. ii P.Gloor. // EEG clin. NeurophysioL, Suppl., 1969, v.28, p.43.)
Объем возвращаемого ГПС определяется по концентрации анестетика в приводящей и отводящей магистрали. Замеры производят в точках А - отбора газа, В - поступления в оксигенатор, С - выброс газа.
| Таблица 1 | |
| Контролируемые показатели | |
| Показатель | Значение |
| BIS-индекс, % | 40-60 |
| Среднее артериальное давление, мм /рт.ст | 50-60 |
| СО2,мм рт.ст | 35-40 |
| О2, % | 50-60 |
В результате использования заявляемой системы обеспечивается возможность повторного использования анестезирующего газа, уменьшается расход анестезирующего газа за счет работы аппарата по полузамкнутому контуру с повторным использованием газонаркотической смеси, расширяются возможности для контроля и управления параметрами анестезирующей смеси в процессе анестезии.
Экономическая целесообразность заявляемой анестезиологической системы полузакрытого контура оксигенатора представлена в таблицах 2-6.
| Таблица 2 | ||||||||
| Стоимость газа-анестетика Севорана | ||||||||
| Севоран | Р-р/ингаляций | 250 мл | 281.01$ | USD | 6631.33руб | Р-Фарм ЗАО | Эббот | 24.3.08 |
| Таблица 3. | ||||||||
| Исходные параметры работы анестезиологической системы по обычному полуоткрытому контуру | ||||||||
| Поток О2 - воздух смеси от источника (свежий газ) | СО2 на входе в оксигенатор, мм рт.ст | Sevoran в оксигенатор в об.% из испарителя | Sevoran, MAC, (минимальная альвеолярная концентрация) | Возврат газотока в л.мин от оксигенатора |
СО2 на выходе из оксигенатора, мм рт.ст | СО2 на выходе из адсорбера | Sevoran на выброс из оксигенатора в об.% | Sevoran на выброс из оксигенаторa, MAC |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 3,5 л/мин | 0 | 2,0 | 1.2 | 0 | 33 | 0 | 1.3 | 0,8 |
При полуоткрытом контуре потери севорана составляют Пс=3,5 л×1,3 об.%=4,55 об.% в минуту, или 0,0455 л/мин пара анестетика, или 0,22 мл жидкого анестетика в минуту, т.е. 13,65 мл/час.
Общая потеря анестетика в вентиляцию составляет 
При включении в анестезиологическую систему полузакрытого контура оксигенатора происходит значительная экономия севорана: при возврате 1 литр в минуту и снижении подачи на 1 л свежего газа при общем сохраняющемся газотоке через испаритель 3,5 литра возрастает фракция севорана, т.к. в испаритель возвращается 1 литр газа из оксигенатора уже с дополнительным содержанием севорана - фракция 1,3 об.%.
| Таблица 4 | ||||||||
| Параметры работы анестезиологической системы по полузакрытому контуру | ||||||||
| Поток О2 - воздух смеси от источника | СО2 на входе в оксигенатор, мм рт.ст | Sevoran в оксигенатор в об.% из испарителя | Sevoran, MAC, (минимальная альвеолярная концентрация) | Возврат газотока в л.мин от оксигенатора | СО2 на выходе из оксигенатора, мм рт.ст, мм рт.ст | СО2 на выходе из адсорбера | Sevoran на выброс из оксигенатора в об.% | Sevoran на выброс из оксигенатора, MAC |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2,5 | 0 | 2,4 | 1,4 | 1 | 28 | 0 | 1.4 | 0,8 |
Возникает необходимость в снижении подачи повышенной фракции севорана на 0,25 об.% и сохранении параметров анестезии с экономией газа.
| Таблица 5 | ||||||||
| Параметры работы анестезиологической системы по полузакрытому контуру при снижении подачи повышенной фракции севорана на 0,25 об.% | ||||||||
| Поток О2 - воздух смеси от источника | СО2 на входе в оксигенатор, мм рт.ст | Sevoran в оксигенатор в об.% из испарителя | Sevoran, MAC, (минимальная альвеолярная концентрация) | Возврат газотока в л.мин от оксигенатора, | СО2 на выходе из оксигенатора, мм рт.ст | СО2 на выходе из адсорбера | Sevoran на выброс из оксигенатора в об.% | Sevoran на выброс из оксигенатора, MAC |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2,5 | 0 | 2,0 | 1,2 | 1 | 29 | 0 | 1,2 | 0,7 |
При сохраняющихся параметрах анестезии, а именно подача фракции севорана 2 об.% и MAC 1,2 на входе в оксигенатор расход на выброс снижается из-за снижения потока свежего газа на 1 литр, т.е. 2,5 л/минуту. Таким образом, расход севорана теперь уже:
Пс1=2,5 л×1,2 об.%=3,0 об.%, или 0,03 л/мин параанестетика, или 0,15 мл жидкого анестетика в минуту, т.е 9,0 мл/ч.
Общая потеря анестетика в вентиляцию составляет 
Таким образом Р1<Р, меньше, чем при полуоткрытом контуре, см. (1) и (2).
При подключении адсорбера уже большую часть газа, содержащего севоран, можно вернуть в систему полузакрытого контура оксигенатора, не увеличивая возврат углекислого газа в оксигенатор, но увеличивая экономичность системы.
| Таблица 6 | ||||||||
| Параметры работы анестезиологической системы по полузакрытому контуру при подключении адсорбера | ||||||||
| Поток О2 - воздух смеси от источника | СО2 на входе в оксигенатор, мм рт.ст. | Sevoran в оксигенатор в об.% из испарителя | Sevoran, MAC, (минимальная альвеолярная концентрация) | Возврат газотока в л.мин от оксигенатора | СО2 на выходе из оксигенатора, мм рт.ст. | СО2 на выходе из адсорбера | Sevoran на выброс из оксигенатора в об.% | Sevoran на выброс из оксигенатора, MAC |
| 1 | 2 | 3 | 4 | 6 | 6 | 7 | 8 | 9 |
| 2,0 | 0 | 2,0 | 1,2 | 1,5 | 29 | 0 | 1,1 | 0,7 |
Теперь для поддержания анестезии достаточно свежего газа 2 л/минуту при сохраняющихся параметрах кислотнощелочного и газового обмена. Экономичность полузакрытого контура теперь будет равна разнице между выбрасываемой фракцией севорана из оксигенатора в систему вентиляции при полузакрытой (Ппз) и полуоткрытой (Ппо) системах при одинаковых остальных составляющих - глубины анестезии, гемодинамики и параметров газового и КШР.
Расход по полузакрытому контуру: Ппз=2,0 л×1,1 об.%=2,2 об.%,
по полуоткрытому контуру Ппо=4,55 об.%
Ппз-Ппо=2,2 об.%-4,55 об.%=2,35 об.% в минуту (что составляет около 51% от объема севорана, выбрасываемого в систему вентиляции), или 0,0235 л в мин параанестетика, или 0,1175 мл жидкого анестетика в минуту; в час 7,05 мл.
Таким образом, общая экономия анестетика Рэ=187,00 рублей в час. При средней продолжительности искусственного кровообращения 1,5 часа и 2000 операций в год в Центре Грудной Хирургии г.Краснодара, Краевой клинической больницы №1 общая экономия анестетика составит Рэг=560982,6 рубля.
Заявляемая анестезиологическая система может найти широкое применение в лечебных учреждениях при проведении операций с применением искусственного кровообращения.
В Центре грудной хирургии г.Краснодара по заявляемой анестезиологической системе полузакрытого контура оксигенатора проведено свыше 120 операций с хорошим результатом в течение 2008 г.
Источники информации
1. White D.С.Closed and Low Flow System Anaesthesia. // Curr. Anaesth. Crit. Care. - 1992. - v.3. - pp.98-107.
2. Патент РФ №2080884 на изобретение "Аппарат ингаляционного наркоза". (1997.06.10)
3. Дж.Эдвард Морган-мл, Мэгид С.Михаил. Клиническая анестезиология: книга 1-я / Изд. 2-е, исп. - Пер с англ. - М. - СПб.: Изд. БИНОМ-Невский Диалект, 2000.
4. Патент РФ №2309771 на изобретение «Способ применения анестетика севофлюрана при операциях аортокоронарного шунтирования и протезирования клапанов сердца у взрослых больных во время искусственного кровообращения» (2007.11.10) - прототип.
1. Анестезиологическая система, состоящая из наркозного аппарата, включающего источник газовоздушной смеси и испаритель, соединенные газовой магистралью, контура оксигенератора с кровяными и газовыми магистралями, в том числе магистралью подачи газонаркотической смеси в оксигенатор и магистралью вывода отработанного газа, отличающаяся тем, что к выходу газового порта оксигенатора подсоединена магистраль отвода отработанной газонаркотической смеси, соединенная с первым тройником, снабженным выходом выброса отработанного газа и выходом отбора отработанного газа, при этом на выходе отбора отработанного газа последовательно установлены магистраль отбора отработанного газа, адсорбер, насос для перекачивания газонаркотической смеси, магистраль возврата отработанного газа, которая, в свою очередь, через второй тройник соединена с газовой магистралью, образуя полузакрытый контур оксигенатора.
2. Анестезиологическая система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве насоса для перекачивания газонаркотической смеси используют роликовый насос.
