Термоанемометрические датчики потока. Анализ механики дыхания
Результатом дальнейшего развитием технологии терморезистивных датчиков явились датчики с мостовым или дифференциальным способом включения чувствительных и нагревательных элементов, так называемый микромостовой способ измерения массового расхода газа. В датчиках первого поколения этого типа использовались миниатюрные, нагретые спирали, расположенные под разными углами к вектору скорости потока. Разность температур, и следовательно сопротивлений спиралей, является функцией скорости потока.
Успехи тонкопленочной технологии позволили выполнить сенсорную и преобразовательную часть таких датчиков в виде миниатюрного чип-кристалла.
Для уменьшения вероятности попадания влаги на сенсор такой чип обычно размещается в боковом потоке респираторного газа (байпасная схема). Электрическая схема сенсора содержит калибровочные элементы, подстраиваемые лазером при изготовлении, а также элементы линеаризации выходной характеристики.
Такие датчики являются двухсторонними, т.е. сигнал меняет знак при изменении направления потока. Они обладают малой инерционностью (порядка 0.01 сек) и позволяют наблюдать формы потока во всем диапазоне частот дыхания. Чувствительность этих датчиков приближается к чувствительности ультразвуковых сенсоров скорости потока.
Единственным заметным недостатком датчиков этого типа является опасность их выхода из строя при попадании влаги на чувствительный элемент.
Датчики этого типа применяются:
• в аппаратах ИВЛ, могут располагаться непосредственно у эндотра-хеальной трубки или в магистралях дыхательного контура пациента;
• в спирографах и спироанализаторах.
Анализ механики дыхания
Мы уже указывали, что необходимость в мониторинге механики дыхания при критических состояниях чаще всего возникает при искусственной вентиляции легких. Анализ ряда биомеханических параметров позволяет в каждом конкретном случае избрать оптимальный метод и режим респираторной поддержки, соответствующий состоянию респираторной функции и гемодинамики больного.
В основе мониторинга механики дыхания лежит регистрация двух параметров: скорости газового потока и давления в дыхательных путях (Р см Н20). Графическая регистрация этих параметров позволяет получить некоторую дополнительную информацию.
На рисунке представлен фрагмент кривой скорости потока, позволяющий идентифицировать как продолжительность времени вдоха и выдоха, так и их отношение (l:E). По кривой скорости потока можно также определить время начала и окончания вдоха и выдоха.
Кроме того, эта кривая позволяет рассчитать дыхательный (VT) и минутный (VE) объемы вентиляции, которые определяются величиной площади, описываемой кривой вдоха и выдоха.
Анализ кривой скорости потока и давления позволяет рассчитать также растяжимость легких и грудной стенки (торако-пульмональный комплайнс — С) и аэродинамическое сопротивление дыхательных путей (резистанс — R).
Следует иметь в виду, что зарегистрировать раздельно комплайнс легких и грудной стенки чрезвычайно трудно. Однако специальными исследованиями установлено, что растяжимость грудной стенки в нормальных условиях составляет примерно 35% общих эластических свойств грудной клетки (легких и грудной стенки).
Поэтому полученный в результате расчета комплайнс в большей степени отражает эластические свойства легких, чем грудной стенки, не говоря уже о том, что при критических состояниях патология грудной стенки встречается значительно реже, чем поражение легких.
Следует отметить также, что на практике весьма редко встречается изолированная патология эластических свойств легких. Даже при таком классическом нарушении эластичности легких, как респираторный дистресс синдром, почти всегда имеет место увеличение аэродинамического сопротивления, обусловленное возрастанием секреции бронхиального содержимого, связанного с напряжением метаболической функции легких.
Одновременная регистрация величин комплаинса и резистанса позволяет получить информацию о степени участия каждого из этих видов сопротивления дыханию в патологии механики дыхания и, следовательно, позволит скорректировать лечебную тактику.
