Исследование появления галотана в системе испарителей ингаляционного наркоза

Работа Арсения Ускова

 

Клиника Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего образования «Кубанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации в лице анестезиолога — реаниматолога высшей категории Гиринской Людмилы Николаевны является заказчиком исследования.

Тема исследования: «Обнаружить причину попадания в замкнутую систему испарителей посторонних газообразных веществ».

АНЕСТЕЗИЯ, НАРКОЗ

 

Задача: В системе находятся галотан, углекислый газ, кислород, остатки паров воды, которые проходят сквозь натронную известь. Беспорядочно (причина не установлена) в системе обнаруживаются севофлуран и десфлуран.

Определить: причины появления газообразных веществ севофлурана и десфлурана.

 

Гипотеза: побочные газообразные продукты могут оказаться примесями или синтезироваться в системе.

Ход исследования: изучить химические свойства испарителей и возможность их синтеза в системе.

Галотан (Halothane)  C2HBrClF3 2-бром-2-хлор-1,1,1-трифторэтан — сильнодействующий общий анестетик; назначается в ингаляциях; применяется для усиления действия и поддержания всех видов анестезии во время проведения хирургических операций. При его применении у больного могут отмечаться снижение артериального давления и нарушение сердечного ритма. Торговое название: флюотан (Fluothane).

 

Севофлуран Sevofluranum (род. Sevoflurani)  1,1,1,3,3,3-Гексафтор-2-(фторметокси)пропан

Десфлюран(Desflurane) 2-(Дифторметокси)-1,1,1,2-тетрафторэтан — высокофторированный метилэтиловый эфир, используемый для поддержания общей анестезии. Как галотан, энфлюран и изофлуран, это рацемическая смесь и оптические изомеры.

Севоран     

 

ИНГАЛЯЦИОННЫЙ НАРКОЗ

ИНГАЛЯЦИОННЫЙ НАРКОЗ (лат. inhalare дышать, вдыхать; греч, narcosis онемение, оцепенение) — вид наркоза, при к-ром наркотическое вещество в газо- или парообразном состоянии поступает в организм через легкие. Для ингаляционного наркоза применяют закись азота, эфир, циклопропан, фторотан, метоксифлуран (пентран) и другие. Ингаляционный наркоз возможен при самостоятельном дыхании больного.

При проведении искусственной вентиляции легких, когда анестетик вдувается в легкие с помощью дыхательного мешка или респиратора, наркоз называется инсуффляционным.

Впервые ингаляционный эфирный наркоз был применен в 1842 г. Кларком (W. Clark) при удалении зуба у пациента. В том же году Лонг (G. W. Long) удалил опухоль шеи под эфирным наркозом. Однако слава открывателя эфирного наркоза досталась У. Мортону, который произвел экстракцию зуба под эфирным наркозом лишь в 1846 г. Наркоз закисью азота впервые был проведен в 1844 г. Колтоном (G. Colton). Первые операции под эфирным ингаляционным наркозом в России были осуществлены Ф. И. Иноземцевым и Н. И. Пироговым в 1847 г. Заслуга Н. И. Пирогова заключается в том, что он не только внедрил метод общей анестезии в хирургию, но и произвел систематические исследования разных путей введения эфира в организм, а также осуществил массовое применение эфирного наркоза в военно-полевых условиях.

Ингаляционный наркоз показан широкому контингенту больных при разнообразных вмешательствах на органах брюшной и грудной полостей, операциях на конечностях и так далее. Однако при определении показаний к ингаляционному наркозу необходимо учитывать ряд факторов: травматичность и длительность хирургического вмешательства, общее состояние больного и характер сопутствующих заболеваний, технические возможности и опыт анестезиолога. В условиях современного комбинированного наркоза применение ингаляционных анестетиков возможно даже у крайне тяжелых больных, однако в конкретном случае необходимо строго учитывать фармакол, свойства ингаляционных анестетиков.

Абсолютных противопоказаний к ингаляционному наркозу нет, однако он может быть нежелателен при ожоге дыхательных путей, относительно противопоказан при деформации носа и рта, затруднен при деформациях шейного отдела позвоночника, рубцовых изменениях шеи после травм или ожогов и так далее.

Наркотическое вещество при ингаляционном или инсуффляционном наркозе поступает в кровь через альвеолокапиллярную мембрану. Скорость развития общего обезболивания зависит от механизмов поглощения и распределения анестетиков в организме. Интенсивность поглощения наркотического вещества определяется концентрацией анестетика в альвеолярном воздухе и диффузионными свойствами альвеолярно-капиллярной мембраны, коэффициентом растворимости анестетика в крови, объемом кровотока через легочные капилляры и альвеолярно-венозным градиентом парциальных давлений анестетика .Чем больше концентрация анестетика в альвеолярном воздухе, тем энергичнее происходит его поглощение. Чем выше коэффициент растворимости анестетика в крови, тем длительнее происходит введение в наркоз (индукция) и выход из него.

Очень низким коэффициентом кровь/газ (отношение концентраций анестетика в крови и газе при одинаковом парциальном давлении его в этих средах) характеризуются газообразные общие анестетики (закись азота, циклопропан). В связи с этим газовый наркоз наступает быстро и так же быстро прекращается после отключения анестетика. Летучие наркотические вещества характеризуются высокими коэффициентами кровь/газ: метоксифлуран — 13,0, диэтиловый эфир — 12,1, хлороформ — 10,3, фторотан — 2,3. В сложном процессе распределения анестетиков в организме большую роль играет также минутный объем вентиляции легких, величина легочного кровотока; с их увеличением возрастает скорость насыщения крови наркотическим веществом. Дальнейшее продвижение и распределение анестетика в организме определяют объем циркулирующей крови, скорость кровотока и коэффициент ткань/кровь.

Для сравнительной оценки ингаляционных анестетиков применяют понятие «минимальная альвеолярная концентрация» (МАК), то есть та его концентрация, при которой в половине случаев отсутствует болевая реакция на кожный разрез. Значения МАК для различных анестетиков весьма разнятся и определяются их хим.-фармакол, свойствами.

Классификация методов ингаляционного наркоза

 

Рис. 1. Проведение ингаляционного наркоза открытым способом: больной производит вдох из атмосферы через многослойную марлевую салфетку (или маску Эсмарха), которая смачивается ингаляционным анестетиком из флакона (вдох и выдох в атмосферу производится при сохранении самостоятельного дыхания).

Рис. 2. Схематическое изображение полуоткрытого способа ингаляционного наркоза (больной совершает вдох из наркозного аппарата, выдох в атмосферу): 1 — вдох, сообщение с атмосферным воздухом перекрыто специальным клапаном; 2— выдох в атмосферу, клапан открыт; стрелкой указан клапан.

По способу подачи газонаркотической смеси больному различают следующие виды ингаляционного наркоза: масочный, назофарингеальный и эндотрахеальный.

При масочном ингаляционном наркозе на лицо больного накладывают резиновую или пластмассовую маску, к-рая соединяет дыхательные пути больного с наркозным аппаратом или атмосферой.

При назофарингеальном ингаляционном наркозе две трубки соответствующего диаметра вводят через нос таким образом, чтобы внутренние концы трубок располагались у входа в трахею, а наружные — соединялись с наркозным аппаратом.

Эндотрахеальный (интратрахеальный) ингаляционный наркоз осуществляют после интубации трахеи, предварительно вызывая наркоз каким-либо другим способом (чаще внутривенным), или после местной анестезии гортани. Интубационную трубку соединяют с наркозным аппаратом с помощью специальных переходников.

Ингаляционный наркоз может быть проведен по открытому, полуоткрытому способу (нереверсивный контур), закрытому и полузакрытому способу (реверсивный контур). Последний контур предполагает возможность дыхания по циркуляторной и маятниковой схемам.

При проведении ингаляционного наркоза открытым способом (рис. 1) наркотическое вещество при вдохе больного поступает вместе с атмосферным воздухом, выдох больной производит в атмосферу (наркоз маской Эсмарха).

Полуоткрытым (рис. 2) называется способ, при котором во время вдоха газонаркотическая смесь поступает из наркозного аппарата в легкие больного, а выдох производится в атмосферу.

Рис. 3. Схема движения газонаркотической смеси при закрытом способе ингаляционного наркоза (больной совершает вдох и выдох в наркозный аппарат): 1 — баллон с кислородом; 2 — дозиметр для газов; 3 — испаритель; 4 — резиновый мешок-резервуар; 5—поглотитель углекислого газа; 6 — клапан вдоха; 7— клапан выдоха; 8 — соединительная трубка для введения газонаркотической смеси больному.

Рис. 4. Схема движения газонаркотической смеси при полузакрытом способе ингаляционного наркоза (больной совершает вдох из наркозного аппарата, выдох в наркозный аппарат и частично в атмосферу): 1 — баллон с кислородом; 2 — дозиметр для газов; 3 — испаритель; 4 — резиновый мешок-резервуар; 5 — поглотитель углекислого газа; 6 — клапан вдоха; 7 — клапан частичного сброса (выдоха) в атмосферу; 8 — клапан выдоха; 9 — соединительная трубка для введения газонаркотической смеси больному.

Рис. 5. Набор для проведения ингаляционного наркоза по маятниковой схеме: 1 — шланг для ввода газонаркотической смеси в систему, соединенный с тройником; 2 — адсорберы различной емкости; 3 — интубационная трубка (по показаниям вместо нее может быть использована маска — 4); 5 — дыхательный мешок-резервуар. Справа вверху показана система во время проведения наркоза.

Закрытым (рис. 3) называется способ, при к-ром выдох больного осуществляется только через наркозный аппарат. Этот способ предполагает обязательное использование поглотителя углекислого газа, в противном случае возникает гиперкапния.

При полузакрытом способе (рис. 4) часть газов при выдохе возвращается в наркозный аппарат, избыток сбрасывается в атмосферу. При И. н. по маятниковой схеме часть газов поступает к больному из баллонов, другая — из мешка наркозного аппарата, как бы совершая маятникообразное движение, по пути очищаясь в адсорбере от углекислого газа; набор для проведения ингаляционного наркоза по маятниковой схеме — рис. 5.

Термовент дыхательный «ГЕПА» PORTEX

  • Оптимальные характеристики для использования в анестезиологической практике для защиты от перекрестного инфицирования, как пациента, так и медицинского персонала. Применение фильтра «Гепа» так же обеспечивает защиту от контаминации дыхательных контуров и аппаратов ИВЛ, что устраняет необходимость в их стерилизации после каждого пациента
  • Используется максимально эффективный тип фильтрации — механический с гидрофобной мембраной
  • Уникальное соотношение высокой надежности бактериовирусной защиты и свойств тепло-влагообменника с малым весом, минимальным объемом мертвого пространства, малым сопротивлением потоку

Технические характеристики

  1. На 24 часа ИВЛ
  2. Механический тип фильтрации с гидрофобной мембраной
  3. Система тепло-влагообмена
  4. Мертвое пространство — не более 45 мл
  5. Вес — не более 29 г
  6. Бактериальная защита > 99,99999 %, вирусная защита > 99,999 %
  7. Сопротивление потоку — 3,3 см Н2О (при 60 л/мин)
  8. Увлажнение не менее — 25,6 мг/л (при ДО — 250 мл, ЧД — 15/мин)
  9. Дополнительный порт для газоанализа
  10. Коннекция в контуре 15/15-22 мм
  11. Стерильная упаковка

Функциональные характеристики контуров Мэйплсона

Контуры Мэйплсона легкие, недорогие, простые и не требуют применения направляющих клапанов. Эффективность дыхательного контура измеряется скоростью потока свежей дыхательной смеси, не­обходимой для предотвращения рециркуляции уг­лекислого газа (то есть повторного поступления его в дыхательные пути). Поскольку в контурах Мэйпл­сона не предусмотрены направляющие клапаны и адсорберы CO2, рециркуляцию предотвращают путем сброса выдыхаемой смеси через предохра­нительный клапан до вдоха. Обычно это возможно при большом потоке свежей дыхательной смеси.

Вновь рассмотрим схему контура Мэйплсона А на рис. 3-4. При самостоятельном дыхании альвео­лярный газ, содержащий CO2, будет поступать в ды­хательный шланг или сбрасываться в атмосферу че­рез открытый предохранительный клапан. Если поток свежей дыхательной смеси превышает альве­олярный минутный объем дыхания (МОД), то пе­ред вдохом оставшийся в дыхательном шланге аль­веолярный газ будет вытесняться в атмосферу через предохранительный клапан. Если объем дыхатель­ного шланга равен дыхательному объему или пре­вышает его, то последующий вдох будет содержать только свежую дыхательную смесь. Поскольку по­ток свежей дыхательной смеси, равный МОД, позво­ляет избежать рециркуляции, то эффективность контура Мэйплсона А — самая высокая среди конту­ров Мэйплсона при самостоятельном дыхании.

Рис. 3-5. Увеличение растяжимости дыхательного меш­ка при заполнении дыхательной смесью: трехфазная ди­намика. (Из: Johnstone R. E., Smith T. С. Rebreathing bags as pressure limiting devices. Anesthesiology, 1973; 38: 192. Воспроизведено с разрешения.)

Во время принудительной ИВЛ для создания положительного давления требуется частичное закрытие предохранительного клапана. Хотя часть выдыхаемого (альвеолярного) газа и свежей дыха­тельной смеси выходит через клапан во время вдо­ха, во время выдоха смесь не сбрасывается. В ре­зультате во время принудительной ИВЛ для предотвращения рециркуляции в контуре Мэйплсона А требуется непредсказуемо большой поток свежей дыхательной смеси (превышающий МОД более чем в 3 раза).

Изменение положения предохранительного кла­пана и патрубка для подачи свежей дыхательной смеси трансформирует контур Мэйплсона А в кон-тур Мэйплсона D (см. табл. 3-1). Контур Мэйплсо­на D эффективен при принудительной ИВЛ, так как поток свежей дыхательной смеси оттесняет вы­дыхаемую смесь от больного кпредохранительно­му клапану. Таким образом, простое изменение мес­тоположения компонентов системы Мэйплсона изменяет потребности в свежей дыхательной смеси.

Контур Бэйна является распространенной мо­дификацией контура Мэйплсона D и характеризует­ся размещением патрубка подачи свежей дыхатель­ной смеси внутри дыхательного шланга (рис. 3-6). Данная модификация уменьшает размеры контура и позволяет лучше, чем в контуре Мэйплсона D, со­хранить тепло и влагу путем частичного согревания вдыхаемой смеси за счет противоточного обмена с теплыми выдыхаемыми газами. Недостаток этого коаксиального контура — риск перекручивания или отсоединения патрубка подачи свежей дыхательной смеси. Если любая из этих неисправностей останет­ся необнаруженной, то результатом будет значи­тельная рециркуляция выдыхаемой смеси.

Реверсивные контуры

Хотя в контурах Мэйплсона устранены многие не­достатки инсуффляции и капельной масочной ане­стезии, их использование сопряжено с высокой скоростью потока свежей дыхательной смеси (для предотвращения рециркуляции), что приводит к расточительному использованию анестетика, за­грязнению воздуха операционной и потере тепла и влажности дыхательной смеси (табл. 3-2). Для раз­решения этих задач предложен реверсивный ды­хательный контур, в состав которого введены до­полнительные компоненты.

Компоненты реверсивного контура

А. Сорбенты углекислого газа. Рециркуляция альвеолярного газа (то есть выдыхаемой смеси) по­зволяет сохранять тепло и влагу. При этом для пре­дупреждения гиперкапнии из выдыхаемой смеси необходимо удалить CO2. При химической реак­ции углекислого газа с водой образуется угольная кислота. Сорбенты углекислого газа (например, натронная известь, а также известь с добавкой гидроксида бария) содержат гидроксиды металлов, способные нейтрализовать угольную кислоту (табл. 3-3). Конечными продуктами реакции явля­ются теплота (выделяется при нейтрализации), вода pi кальция карбонат. Натронная известь — наиболее распространенный сорбент, 100 г ее могут адсорбировать 23 л углекислого газа. При этом протекают следующие химические реакции:

CO+ H2O → H2CO3

H2CO3 + 2 NaOH → Na2CO3 + 2 H2O + теплота (быстрая реакция)

Na2CO3 + Ca(OH)2 → CaCO3 + 2 NaOH (медленная реакция)

Следует отметить, что вода и гидроксид натрия, необходимые вначале, регенерируют в ходе даль­нейших химических реакций.

Рис. 3-6. Контур Бэйна является разновидностью контура Мэйплсона D с трубкой подачи свежей дыхательной смеси, размещенной в гофрированном дыхательном шланге. (Из: Bain J. A., Spoerel W. E. Flow requirements for a modified Mapleson D system during controlled ventilation. Can. Anaest. Soc. J., 1973; 20: 629. Воспроизведено с разрешения.)

ТАБЛИЦА 3-2. Характеристики дыхательных контуров

Инсуффляция и масочная капельная анестезия (открытый контур) Контуры Мэйплсона Реверсивные контуры
Сложность устройства

Управление глубиной анестезии

Отвод отработанных газов

Сохранение тепла и влажности

Рециркуляция выдыхаемой смеси

Очень простое

Чрезвычайно затруднено

Чрезвычайно затруднен

Отсутствует

Отсутствует

Простое

Иногда возможно

Иногда возможен

Отсутствует

Отсутствует

Сложное

Всегда осуществимо

Всегда возможен

Имеется1

Имеется1

1 Данные характеристики зависят от скорости потока свежей дыхательной смеси.

В сорбент добавляют индикатор рН. Измене­ние цвета индикатора, обусловленное увеличени­ем концентрации ионов водорода, сигнализирует об истощении сорбента (табл. 3-4). Сорбент следу­ет менять, если 50-70 % его объема изменило ок­раску. Хотя использованные гранулы могут воз­вращаться к исходной окраске после некоторой паузы, существенного восстановления сорбцион-ной емкости не происходит. Размер гранул опреде­ляется компромиссом между высокой абсорбиру­ющей поверхностью маленьких гранул и низким сопротивлением газовому потоку более крупных гранул. Гидроксиды раздражают кожу и слизис­тые оболочки. Добавление кремнезема повышает плотность натронной извести, что уменьшает риск ингаляции пыли гидроксида натрия. Поскольку в структуру гидроксида бария инкорпорирована вода (вода кристаллизации), то содержащая его из­весть обладает достаточной плотностью и без до­бавления кремнезема. В процессе изготовления перед упаковкой в оба типа сорбента добавляют воду, что создает оптимальные условия для обра­зования угольной кислоты. Применяемая в меди­цине натронная известь содержит 14-19 % воды.

Гранулы сорбента могут адсорбировать и затем высвобождать значительные количества ингаляци­онных анестетиков. Эта особенность может объяс­нить замедленную индукцию pi выход из анестезии. Трихлорэтилен (анестетик, в настоящее время не применяемый в США) при контакте с натронной известью и воздействии тепла разлагается с образо­ванием нейротоксинов (включая фосген). Вслед­ствие этой токсической реакции могут возникать послеоперационные энцефалиты и параличи череп­ных нервов. Чем суше патронная известь, тем выше ее способность адсорбировать ингаляционные ане­стетики и вступать с ними в химические реакции.

Б. Адсорберы углекислого газа. Гранулами сорбента заполняют один или два контейнера, плотно пригнанные между верхней и нижней крышками. Вся эта конструкция называется ад­сорбером (рис. 3-7). Двойные контейнеры, единственным недостатком которых является некото­рая громоздкость, обеспечивают более полную ад­сорбцию углекислого газа, менее частую замену сорбента и меньшее сопротивление газовому потоку.

ТАБЛИЦА 3-3. Параметры сорбентов углекислого газа: натронная известь и известь с добавкой гидроксида бария

Параметр Натронная известь Известь с добавкой гидроксида бария
Калибр гранул1

Способ уплотнения

Состав

Индикатор

Емкость сорбента

(л CO2/ 100 г сорбента)

4-8

Добавление кремнезема

Гидроксид кальция

Гидроксид натрия

Гидроксид калия

Этиловый фиолетовый

14-23

4-8

Вода кристаллизации

Гидроксид бария

Гидроксид кальция

Этиловый фиолетовый

9-18

1 Количество отверстий в проволочной сетке для сортировки гранул сорбента, приходящееся на 1 линейный дюйм.

ТАБЛИЦА 3-4. Изменение цвета индикатора, свидетельствующее об истощении сорбента

Индикатор Цвет свежего сорбента Цвет истощенного сорбента
Этиловый фиолетовый Белый Пурпурный
Фенолфталеин Белый Розовый
Клейтонский желтый Красный Желтый
Этиловый оранжевый Оранжевый Желтый
Мимоза 2 Красный Белый

Для обеспечения полной адсорбции CO2 пода­ваемый дыхательный объем не должен превышать объема свободного пространства между гранулами сорбента, что приблизительно соответствует поло­вине емкости адсорбера. За цветом индикатора наблюдают через прозрачные стенки адсорбера.

Рис. 3-7. Схема адсорбера углекислого газа

Адсорбер истощается неравномерно, прежде всего это происходит рядом с местом поступления вы­дыхаемой смеси в адсорбер, а также вдоль гладких внутренних стенок. Перемешивание (например, путем поворота адсорбера) позволяет избежать об­разования каналов между неплотно уложенными гранулами в областях повышенного расхода сор­бента. Ловушка в основании адсорбера улавливает пыль и влагу. Некоторые старые конструкции снабжены обходным клапаном, позволяющим про­изводить замену адсорбера, не прерывая ИВЛ. Но при недосмотре, когда клапан длительное время направляет дыхательную смесь в обход адсорбера, развивается гиперкапния.

В. Направляющие клапаны. Направляющие клапаны содержат диск (резиновый, пластиковый или слюдяной), который лежит на седле клапана (рис. 3-8). Притекающий поток смещает диск вверх, и газовая смесь поступает дальше в дыха­тельный контур. Обратный поток прижимает диск к седлу клапана, предупреждая ретроградный за­брос смеси. Несостоятельность клапана обычно обусловлена деформацией диска или неровностя­ми седла клапана. Особенно уязвимы клапаны вы­доха, так как они подвержены воздействию влаги, содержащейся в выдыхаемой смеси.

При вдохе открывается клапан вдоха и в дыха­тельные пути поступает смесь, состоящая из свеже­го газа и выдыхаемого, прошедшего через адсорбер. Одновременно закрывается клапан выдоха, препят­ствуя рециркуляции выдыхаемой смеси, еще не прошедшей через адсорбер. При выдохе открывает­ся клапан выдоха и выдыхаемая смесь сбрасывается через предохранительный клапан или вновь посту­пает в контур, предварительно пройдя через адсор­бер. Клапан вдоха в фазе выдоха закрыт, что препятствует смешиванию выдыхаемой смеси со свежей в инспираторном колене контура. Наруше­ние функции любого направляющего клапана вызы­вает рециркуляцию CO2 и гиперкапнию.

Рис. 3-8. Направляющий клапан (клапан рециркуляции)

Оптимизация конструкции реверсивного контура

Хотя главные компоненты реверсивного контура (направляющие клапаны, патрубок подачи свежей дыхательной смеси, предохранительный клапан, адсорбер и дыхательный мешок) можно размес­тить различным способом, целесообразно соблю­дать следующие принципы:

  • Направляющие клапаны рекомендуется раз­мещать как можно ближе к больному для предотвращения попадания выдыхаемой сме­си в инспираторное колено при утечках в кон­туре. Вместе с тем направляющие клапаны не следует располагать в Y-образных коннекто­рах дыхательных шлангов, так как это затруд­няет наблюдение анестезиолога за функцио­нированием контура.
  • Патрубок подачи свежей дыхательной смеси следует разместить между адсорбером и кла­паном вдоха, что предупреждает нежелатель­ное попадание свежей дыхательной смеси к больному в фазе выдоха с последующим сбросом из контура. Расположение патрубка

между клапаном выдоха и адсорбером вызы­вает подмешивание рециркулирующего газа к свежей дыхательной смеси. Кроме того, ин­галяционные анестетики могут сорбировать­ся и высвобождаться гранулами натронной извести, что замедляет индукцию анестезии и пробуждение после операции.

  • Предохранительный клапан следует размес­тить непосредственно перед адсорбером (если смотреть по ходу движения дыхательной сме­си). Такое расположение позволяет эконо­мить сорбент и сводит к минимуму сброс све­жей дыхательной смеси.
  • Сопротивление выдоху снижается при распо­ложении дыхательного мешка в экспиратор­ном колене контура. Сдавление мешка при принудительной вентиляции способствует сбросу выдыхаемой смеси через предохрани­тельный клапан, что экономит сорбент.

Функциональные характеристики реверсивного контура

А. Потребность в свежей дыхательной смеси. Ад­сорбер предотвращает рециркуляцию CO2, даже если поток свежей дыхательной смеси равен расхо­ду (на заполнение контура и поглощение анестети­ков и кислорода организмом больного), как при ане­стезии по закрытому контуру. Если поток свежего газа превышает 5 л/мин, то рециркуляция угле­кислого газа столь ничтожна, что необходимость в адсорбере обычно отпадает.

При низкой скорости потока концентрация кислорода и ингаляционного анестетика в свежей дыхательной смеси (т. е. на уровне патрубка пода­чи) и во вдыхаемой смеси (т. е. в инспираторном колене дыхательного шланга) может значительно отличаться. Вдыхаемая смесь образуется при сме­шивании свежего газа и рециркулирующего, про­шедшего через адсорбер. Высокая скорость потока ускоряет индукцию и выход из анестезии, компен­сирует утечки из контура и снижает риск непред­виденных смешений газов.

Рис. 3-9. Реверсивный дыхательный контур

Б. «Мертвое пространство». Направляющие кла­паны ограничивают аппаратное «мертвое простран­ство» в реверсивном контуре объемом, расположен­ным дистальнее места смешения инспираторного и экспираторного потоков в Y-образном коннекторе. В отличие от контуров Мэйплсона в реверсивном контуре длина дыхательных шлангов не оказывает не­посредственного влияния на объем аппаратного «мерт­вого пространства». Подобно контурам Мэйплсона, длина шлангов влияет на растяжимость контура и, соответственно, на величину потери дыхательного объема при ИВЛ под положительным давлением. Ре­версивные контуры для детей снабжены перегород­кой, разделяющей инспираторный и экспираторный потоки в Y-образном коннекторе, а также малорастя­жимыми дыхательными шлангами: эти усовершен­ствования уменьшают «мертвое пространство».

В. Сопротивление. Направляющие клапаны и ад­сорбер повышают сопротивление реверсивного кон­тура, особенно при высоком потоке свежей дыхатель­ной смеси и большом дыхательном объеме. Тем не менее, даже у недоношенных детей при ИВЛ успеш­но применяют реверсивный дыхательный контур.

Г. Сохранение влаги и тепла. Система меди­цинского газоснабжения доставляет в контур нар­козного аппарата неувлажненные газы комнатной

температуры. В то же время выдыхаемая смесь на­сыщена влагой и имеет температуру тела. Следова­тельно, температура и влажность вдыхаемой смеси зависят от соотношения в ней рециркулирующего и свежего газа. Высокая скорость потока (5 л/мин) сопряжена с низкой относительной влажностью, тогда как для низкой скорости (< 0,5 л/мин) ха­рактерно высокое насыщение водой. В реверсив­ном контуре существенным источником тепла и влаги являются гранулы сорбента.

Д. Бактериальное загрязнение. Существует небольшой риск колонизации компонентов ревер­сивного контура микроорганизмами, что теорети­чески может вызвать легочную инфекцию. Поэто­му иногда в инспираторный и экспираторный дыхательные шланги устанавливают бактериаль­ные фильтры.

Недостатки реверсивного контура

Хотя в реверсивном контуре устранено подавляю­щее большинство недостатков контуров Мэйпл­сона, усовершенствование само по себе приводит к новым проблемам: большие размеры и непорта­тивность; большое количество компонентов сопро­вождается увеличением риска их разъединения и дисфункции; высокое сопротивление ограничи­вает применение контура в педиатрии; непредска­зуемая концентрация газов во вдыхаемой смеси при низкой скорости потока свежего газа.

Реанимационные дыхательные мешки

Реанимационные дыхательные мешки (мешки Амбу, комплект маска-мешок) обычно применяе­мые в критических ситуациях для обеспечения вентиляции, просты, портативны и способны обеспечить почти 100 % фракционную концентра­цию кислорода во вдыхаемой смеси (рис. 3-10).

Рис. 3-10. Реанимационный дыхательный мешок Лаердала. (С разрешения Laerdal Medical Corp.)

Реанимационные дыхательные мешки отличают­ся от контуров Мэйплсона и реверсивных конту­ров, так как имеют нереверсивные клапаны. (Вспомните, что контур Мэйплсона считается бесклапанным, хотя и имеет предохранительный клапан, а реверсивный контур содержит направляющие клапаны, которые направляют поток через адсорбер и обеспечивают рециркуляцию вы­дыхаемой смеси.)

Через ниппель для подачи свежей дыхатель­ной смеси можно обеспечить доставку вдыхаемой смеси с высокой концентрацией кислорода к мас­ке или эндотрахеальной трубке — как при само­стоятельном дыхании, так и при принудительной вентиляции. Во время самостоятельного или при­нудительного вдоха нереверсивный дыхательный клапан открывается и обеспечивает поступление дыхательной смеси из мешка к больному. Рецир­куляция предотвращается сбрасыванием выдыха­емого газа в атмосферу через порт выдоха в этом же клапане. Сжимаемый саморасправляющийся дыхательный мешок содержит также впускной клапан. Этот клапан закрывается при сдавлении мешка, обеспечивая возможность вентиляции под положительным давлением. Через ниппель для подачи свежей дыхательной смеси и впускной клапан мешок вновь заполняется свежим газом. Присоединение к впускному клапану резервного мешка помогает предотвратить подмешивание воздуха помещения. Комбинированный клапан резервного мешка состоит из двух направляю­щих клапанов — входного и выходного. Входной клапан допускает приток внешнего воздуха в ме­шок, если поступления свежей смеси (через нип­пель) недостаточно для его заполнения. При по­ложительном давлении в резервном мешке открывается выходной клапан, через который сбрасывается избыток газов при чрезмерном по­токе свежей смеси.

Реанимационные дыхательные мешки имеют некоторые недостатки. Во-первых, для обеспече­ния высокой фракционной концентрации кисло­рода во вдыхаемой смеси требуются весьма высо­кие скорости потока свежего газа. FiO2 прямо пропорциональна скорости потока и концентрации кислорода в газовой смеси (обычно 100 %), посту­пающей в дыхательный мешок, и обратно пропор­циональна минутному объему дыхания. Например, при использовании реанимационного дыхательно­го мешка Лаердала (с резервным мешком) для обеспечения 100 % концентрации кислорода во вдыхаемой смеси при дыхательном объеме 750 мл и частоте дыхания 12 в 1 мин требуется поток кис­лорода 10 л/мин. Максимально возможный дыхательный объем больше, если используются мешки объемом 3 л. В действительности же с помощью большинства реанимационных мешков можно обеспечивать дыхательный объем не более 1000 мл. Наконец, хотя нормально функционирующий не­реверсивный дыхательный клапан имеет низкое сопротивление вдоху и выдоху, содержащаяся в выдыхаемой смеси влага может вызывать его «залипание».

Случай из практики: поверхностная анестезия неясного происхождения

Девочка, 5 лет, без сопутствующей патологии, по­мимо значительного ожирения, поступила для грыжесечения по поводу паховой грыжи. После стандартной индукции анестезии и интубации тра­хеи больная переведена на ИВЛ с дыхательным объемом 7 мл/кг и частотой 16 в 1 мин. Несмотря на ингаляцию 2 % галотана в 50 % закиси азота, возникла тахикардия (145 уд/мин) и умеренная артериальная гипертензия (140/90 мм рт. ст.). С целью углубления анестезии введен фентанил (3 мкг/кг). Несмотря на это, тахикардия и артери­альная гипертензия продолжали нарастать, присо­единились частые желудочковые экстрасистолы.

О чем следует подумать при дифференциальной диагностике гемодинамических нарушений у этой больной?

При сочетании тахикардии и артериальной гипер-тензии во время общей анестезии анестезиологу всегда следует исключить гиперкапнию и гипо­ксию, которые вызывают симптомы повышенной симпатической активности. Эти опасные для жиз­ни осложнения можно быстро выявить с помощью мониторинга концентрации CO2 в конце выдоха, пульсоксиметрии или при анализе газов артери­альной крови. Частой причиной интраоперационной тахикар­дии и артериальной гипертензии является поверх­ностная анестезия. Обычно это сопровождается движениями больного. При использовании миоре­лаксантов, однако, о поверхностной анестезии с достоверностью судить нельзя. Отсутствие реак­ции на дополнительную дозу опиоидов должно за­ставить анестезиолога предположить другие, воз­можно более серьезные причины осложнения.

Злокачественная гипертермия — редкая, но возможная причина необъяснимой тахикардии, особенно если ей предшествует контрактура (см. «Случай из практики» в гл. 44). Некоторые ле­карственные средства, используемые в анестезио­логии (например, панкуроний, кетамин, эфедрин), стимулируют симпатическую нервную систему и могут вызывать или усиливать тахикардию и гипертензию. Гипогликемия у больных сахарным ди­абетом, обусловленная применением инсулина или пролонгированных пероральных сахароснижающих препаратов, также может вызвать подоб­ные гемодинамические расстройства. Следует принять во внимание и другие эндокринные заболевания

(например, феохромоцитому, тиреотоксический зоб, карциноид).

Могут ли технические неисправности быть причиной этих осложнений?

В некоторых старых моделях наркозных аппаратов для включения испарителя необходимо повернуть не только его рукоятку, но и основной конт­рольный переключатель. Особенно часто это встречается в медных испарителях. Кратковремен­ное быстрое «принюхивание» к вдыхаемой смеси — легкий, хотя и не эстетичный для анестезиолога способ убедиться, что наркозный аппарат подает

А. Проверка исправности клапана вдоха

ингаляционный анестетик. Для обнаружения при­сутствия закиси азота необходимо сложное обору­дование, но точную, хотя и косвенную, информацию может предоставить анализатор кислорода.

Причиной гипоксии и гиперкапнии может быть неправильное соединение элементов дыхательного контура. Кроме того, нарушение работы направляю­щих клапанов вызывает увеличение «мертвого про­странства» и рециркуляцию углекислого газа. Исто­щение сорбента, направление дыхательной смеси в обход адсорбера при включенном обходном клапа­не ведут к увеличению рециркуляции при низкой скорости потока свежей смеси. Рециркуляцию COможно обнаружить капнографией или масс-спектрометрией на фазе вдоха. Если выявлены неполадки в работе оборудования, то до их устране­ния больного отсоединяют от наркозного аппарата и переводят на ручную вентиляцию мешком Амбу.

Как проверить направляющие клапаны перед использованием наркозного аппарата?

Частота несостоятельности направляющих кла­панов — приблизительно 15 %. Существует быст­рая процедура их проверки:

Б. Проверка исправности клапана выдоха

Рис. 3-11. Схема соединения дыхательного мешка и гофрированного шланга при проверке исправности клапанов вдо­ха (А) и выдоха (Б). Стрелки означают направление потока газа через клапаны. (Из: Kim J., Kovac A. L, Mayhewson H. S. A method for detection of incompetent unidirectional dome valves: A prevalent malfunction. Anesth. Analg., 1985. 64: 745. Воспроизведено с разрешения Anesthesia Research Society.)

  1. Дыхательные шланги отсоединяют от наркоз­ного аппарата, закрывают предохранитель­ный клапан и отключают подачу всех газов.
  2. Для проверки клапана вдоха один конец сек­ции дыхательного шланга соединяют с пат­рубком вдоха и закрывают патрубок выдоха. Если дыхательный мешок, находящийся на своем обычном месте, расправляется при вду­вании воздуха в дыхательный шланг, то кла­пан вдоха несостоятелен (рис. 3-11 A).
  3. Для проверки клапана выдоха один конец секции дыхательного шланга соединяют со стандартным местом подсоединения дыха­тельного мешка и закрывают патрубок вдоха. Если дыхательный мешок, подсоединенный к патрубку выдоха, расправляется при вдува­нии воздуха в дыхательный шланг, то клапан выдоха неисправен (рис. 3-11 Б).

Каковы последствия гиперкапнии?

Гиперкапния дает разнообразные эффекты, боль­шинство из которых при общей анестезии маски­руется. Мозговой кровоток увеличивается прямо пропорционально PaCO2, что опасно при внутри­черепной гипертензии (например, при опухолях головного мозга). Чрезмерно высокое PaCO(> 80 мм рт. ст.) может быть причиной потери со­знания в связи с резким снижением рН церебро­спинальной жидкости. CO2 вызывает депрессию миокарда, но это прямое воздействие обычно ком­пенсируется активацией симпатической нервной системы. Во время общей анестезии гиперкапния обычно вызывает увеличение сердечного выброса, повышение артериального давления и нарушения ритма.

Повышение концентрации CO2 в плазме исто­щает емкость буферных систем крови и приводит к ацидозу. Ацидоз в свою очередь вызывает пере­мещение ионов Ca2+ и K+ из клеток во внеклеточ­ное пространство. Ацидоз приводит к смещению кривой диссоциации оксигемоглобина вправо.

Углекислый газ является мощным стимулято­ром дыхания. Так, если человек находится в созна­нии, то при повышении PaCO2 на каждый 1 мм рт. ст. выше нормы минутная вентиляция возрастает на 2-3 л/мин. Общая анестезия в значительной сте­пени подавляет эту реакцию. В заключение следу­ет отметить, что тяжелая гиперкапния может выз­вать гипоксию путем удаления кислорода из альвеол в связи с тем, что организм стремится из­бавиться от избытка CO2.

Избранная литература

Conway C. M. Anaesthetic breathing systems. In: Scientific Foundations of Anaesthesia, 4th ed. Scurr C., Feldman S. (eds). Heinemann, 1990. Британская схема классификации дыхатель­ных контуров.

Dorsch J. A., Dorsch S. E. Understanding Anesthesia Equipment, 3rd ed. Williams & Wilkins, 1993. Дыхательные контуры детально рассмотрены в гл. 5-8.

Petty C. The Anesthesia Machine. Churchill Living-stone, 1987. Содержит краткое описание дыха­тельных контуров.

Наркозные аппараты

Назначение наркозных аппаратов — создание газовой смеси с точным дозированием анестетиков и обеспечением условий поддержания необходимого количества кислорода и СО2 для введения в дыхательные пути пациента. Все наркозные аппараты позволяют производить вентиляцию ручным способом и автоматически с помощью аппаратов ИВЛ.

Принципиальное устройство наркозного аппарата.Основными компонентами наркозного аппарата являются дозиметр, испаритель и дыхательный блок.

  • Дозиметры служат для измерения и регулирования потока газов, поступающих в аппарат по шлангам от их источников. Наиболее часто используют дозиметры ротаметрического типа. Газы (кислород, закись азота) обычно хранятся в баллонах в специально отведённом вне операционного блока месте, откуда по трубам поступают в операционную. Подводка этих основных газов осуществляется к каждой операционной, отделению реанимации и интенсивной терапии, противошоковой палате.
  • Испарители предназначены для превращения жидких анестетиков в пар и дозированного поступления его в дыхательную систему.

Рис. 7-2. Схемы различных дыхательных контуров: а — открытый контур; б — полуоткрытый контур; в — полузакрытый контур; г — закрытый контур; 1 — испаритель; 2 — клапан вдоха; 3 — клапан выдоха; 4 — шланг; 5 — маска; 6 — дозиметр; 7 — дыхательный мешок; 8 — тройник; 9 — адсорбер

  • Дыхательный блок состоит из адсорбера, дыхательных клапанов и дыхательного мешка, соединённых между собой шлангами.

— Адсорбер служит для поглощения СОс помощью содержащейся в нём натронной извести (поглотитель). Реакция нейтрализации углекислоты сопровождается нагреванием адсорбера, что может быть ориентировочным показателем полноценности его работы.

— Существуют два дыхательных клапана (клапан вдоха и клапан выдоха), обеспечивающих направление газового потока: предохранительный клапан, осуществляющий сброс дыхательной смеси во внешнюю среду при превышении максимально допустимого давления в системе, и нереверсивный клапан, предназначенный для разделения вдыхаемого и выдыхаемого потоков смеси.

— Дыхательный мешок необходим для ручного нагнетания смеси в дыхательные пути, а также как резервуар для накопления избыточной смеси.

Дыхательный контур.В зависимости от устройства и работы дыхательного блока возможно использование различных дыхательных контуров (рис. 7-2).

  • Открытый контур. Вдох осуществляется из атмосферного воздуха, проходящего через испаритель (дозиметр), а выдох — в атмосферу операционной. При этом происходит большой расход наркотического вещества с загрязнением воздуха операционной. Для предотвращения последнего выдыхаемый воздух по шлангам может выводиться на улицу.
  • Полуоткрытый контур. Пациент вдыхает смесь кислорода с наркотическим веществом из аппарата и выдыхает её во внешнюю среду. Для больного это самый лучший способ. Но по-прежнему высоки расход анестетика и загрязнение воздуха операционной.
  • Полузакрытый контур. Вдох такой же, как при полуоткрытом контуре, а выдох — частично в атмосферу, а частично — в аппарат, где, проходя через адсорбер и освобождаясь от СО2, смесь вновь поступает в дыхательную систему аппарата. В современных наркозных аппаратах доля смеси, выдыхаемой во внешнюю среду, может варьировать.
  • Закрытый контур. Вдох осуществляется из аппарата, выдох — также полностью в аппарат. Выдыхаемая смесь в адсорбере освобождается от СО2и, смешиваясь с наркотической смесью, вновь поступает к больному. Это наиболее экономичная и экологически чистая система. Но существует опасность развития гиперкапнии из-за возможного нарушения в работе адсорбера (поглотитель обычно требует замены через 4-5 ч работы).

Основные наркозные аппараты.

  • «Наркон-2», «НАПП» — обеспечивают дыхание по открытому и полуоткрытому контурам.
  • «Полинаркон-2», «Полинаркон-4», «Полинаркон-5» — обеспечивают возможность использования дыхания по любому контуру.

Аппараты ИВЛ

Аппараты ИВЛ (или вентиляторы) предназначены для нагнетания наркотической смеси (кислорода или кислородо-воздушной смеси) в дыхательные пути больного в определённом объёме и с определённой частотой. Все аппараты ИВЛ делят на аппараты с ручным, пневматическим и электрическим приводами. При общей анестезии в настоящее время в основном применяют аппараты с электроприводом.

Основными аппаратами ИВЛ, используемыми для наркоза, являются аппараты «РО-5», «РО-6», «РО-9Н», «Спирон-201». В них возможна регуляция дыхательного и минутного объёмов, соотношения времени вдоха и выдоха, давления на выдохе. Кроме того, широкое распространение получил аппарат «Фаза-5», отличающийся портативностью и возможностью осуществления вспомогательной вентиляции.

Более удобны в работе современные вентиляторы зарубежного производства «Bear», «Puritan-Bennet», «Servo Ventilator».

Наркозные аппараты и аппараты ИВЛ совместимы друг с другом и часто собраны в единый комплекс. Кроме того, в этот комплекс входят и мониторы слежения, позволяющие контролировать основные показатели гемодинамики, концентрацию газов во вдыхаемом и выдыхаемом воздухе. Подобным образом укомплектованы аппараты фирм «Omega», «Draeger» и др.

Испарители

Летучие анестетики (галотан, изофлюран, эн-флюран, десфлюран, севофлюран) перед поступлением к больному должны перейти из жидкого состояния в газообразное, то есть испариться. При данной температуре молекулы летучего вещества в закрытой емкости распределяются между жидкой и газообразной фазами.

Молекулы газа бомбардируют стенки емкости, создавая давление насыщенного пара (насыщенным паром называют газ, находящийся в равновесии с жидкой фазой того же вещества). Чем выше температура, тем больше тенденция перехода молекул из жидкой фазы в газообразную и тем выше давление насыщенного пара. Испарение требует затрат энергии (теплота испарения), что обеспечивается за счет потери тепла жидкостью. По мере испарения температура жидкости снижается, а давление насыщенного пара, соответственно, уменьшается — если только тепло не поступает извне.

В испарителе есть камера, в которой газ-носитель насыщается парами летучего анестетика.

ТАБЛИЦА 1. Причины увеличения пикового давления вдоха

Хотя существует много моделей испарителей, в настоящей главе представлены лишь три наиболее важных. В универсальном медном испарителе газ-носитель (кислород), проходящий через анестетик, поступает через дозиметр типа Thorpe. Контрольный клапан испарителя отделяет контур испарителя от дозиметров подачи кислорода и закиси азота в дыхательный контур. Если испаритель не используется, то для предотвращения утечки или обратного потека газа контрольный клапан должен быть закрыт.

В конструкции использована медь из-за сравнительно высокой удельной теплоемкости (теплоемкость — количество тепла, необходимое для подъема температуры 1 г вещества на 1 0C) и теплопроводности (теплопроводность — скорость проведения тепла через массу вещества), что способствует поддержанию постоянной температуры в испарителе.

Все газы, попадающие в испаритель, проходят через жидкий анестетик (барботируют) и насыщаются его парами; 1 мл жидкого анестетика соответствует приблизительно 200 мл его паров. Поскольку у ингаляционных анестетиков давление насыщенного пара больше, чем необходимое для анестезии парциальное давление, то перед поступлением к больному насыщение анестетиком газа, покидающего медный испаритель (рис. 2), следует понизить.

Например, давление паров галотана при 20 0C составляет 243 мм рт. ст.; значит, давление насыщенного пара галотана, покидающего медный испаритель при давлении в 1 атм, составит 243 / 760, или 32 %. Если в испаритель поступает 100 мл кислорода, то выходить будет приблизительно 150 мл газа, при этом почти 1 / 3 составят пары галотана. Парциальное давление галотана, достаточное для анестезии, при давлении в 1 атм составляет всего 7 мм рт. ст., или менее 1 % (7/760). Чтобы достичь 1 % концентрации галотана, 50 мл его паров и 100 мл газа-носителя, покидающих медный испаритель, должны быть дополнены еще 4850 мл газа (5000 — 150 = 4850). Как следует из этого примера, каждые 100 мл кислорода, прошедшие через испаритель с галотаном, несут 1 % галотана, если общий поток газа в дыхательном контуре составляет 5 л/мин. Таким образом, в конечном счете концентрацию анестетика определяет поток газа-носителя, поэтому медный испаритель относится к испарителям измеряемого потока. Давление насыщенных паров изофлюрана и галотана практически одинаково, поэтому на изофлюран распространяются те же взаимоотношения между потоком газа-носителя через медный испаритель, общим потоком газа и концентрацией анестетика.

Давление насыщенного пара энфлюрана при 20 0C составляет 175 мм рт. ст. Насыщенный газ-носитель, покидающий медный испаритель, заполненный энфлюраном, при давлении на уровне моря будет иметь концентрацию 175 / 760, или 23 %. Иными словами, 100 мл кислорода несут 30 мл паров энфлюрана (30 / 130 = 23 %). Значит, каждые 100 мл кислорода, проходя через медный испаритель с энфлюраном, несут 1 % энфлюрана, если общий поток в дыхательном контуре составляет 3 л/мин (30 / 3000 = 1 %).

Таким образом, количество паров, покидающих медный испаритель (выход паров), зависит от давления насыщенного пара летучего анестетика (Днп), скорости потока газа-носителя (Пг) через испаритель и барометрического давления (БД):

Выход паров анестетика = Пг  ∙ Днп / (БД — Днп).

Проведем расчет на примере энфлюрана:

Разделив полученное количество паров анестетика на общий поток газа в дыхательном контуре, получим процентное выражение (т. е. фракционную концентрацию):

Если общий поток газа внезапно снижается (например, иссякла закись азота в баллоне), концентрация летучего анестетика может достигать опасного уровня.

Рис. 2. Медный испаритель

(Из: Hill D. W. Physics Applied to Anaesthesia, 4th ed. Butterworths, 1980. Воспроизведено с разрешения.)

Передозировка анестетика может иметь очень серьезные последствия, поэтому чрезвычайно важно точно дозировать его концентрацию во вдыхаемой смеси. Современные специализированные испарители (то есть предназначенные только для одного анестетика) способны обеспечить постоянную концентрацию анестетика независимо от температуры или потока через испаритель.

Поворот градуированной рукоятки управления против часовой стрелки (или по часовой в некоторых старых моделях) до необходимого значения делит общий поток на поток газа-носителя, который проходит в камере испарителя над поверхностью жидкого анестетика и насыщается парами, и обходной поток (шунт-поток), который покидает испаритель неизмененным. Часть поступающего в испаритель газа никогда не взаимодействует с жидкой фазой анестетика, поэтому специализированные испарители известны также как испарители с варьирующимся обходным потоком.

Термокомпенсация достигается применением биметаллических полос. Изменение скорости потока даже в широком диапазоне не влияет на концентрацию анестетика, потому что с жидким анестетиком взаимодействует все та же часть газа-носителя. Напротив, изменение состава носителя, например переход со 100 % кислорода на смесь 30 % кислорода и 70 % закиси азота, может вызвать преходящее снижение фракционной концентрации анестетика в связи с более высокой растворимостью закиси азота в жидких анестетиках.

Следует избегать заполнения специализированного испарителя «чужим»анестетиком. Например, случайное заполнение энфлюранового испарителя галотаном может привести к передозировке. Во-первых, давление насыщенного пара галотана выше (243 мм рт. ст. против 175 мм рт. ст. у энфлюрана), что вызовет увеличение количества паров анестетика на 40 %. Во-вторых, галотан мощнее энфлюрана более чем в 2 раза. И наоборот, при заполнении энфлюраном галотанового испарителя анестезия будет слишком поверхностной.

Чрезмерное отклонение испарителя от вертикального положения может вызвать попадание анестетика в обходной канал, что приводит к опасному повышению концентрации анестетика. Колебания давления при ИВЛ вызывают обратный газоток через испаритель, непредсказуемо изменяя концентрацию анестетика в смеси. Этот феномен, получивший название «эффекта накачки», более выражен при низких скоростях потока газа. В новых, усовершенствованных моделях испарителей риск развития подобных осложнений снижен: например, в них автоматически компенсируется изменение внешнего давления (при изменении высоты над уровнем моря).

Давление насыщенных паров десфлюрана настолько высоко, что на уровне моря он закипает при комнатной температуре. Подобная высокая испаряемость в сочетании с мощностью, которая в 5 раз меньше мощности других анестетиков, создает уникальные в своем роде затруднения. Во-первых, процесс испарения, необходимый для обеспечения общей анестезии, сопровождается столь значительным охлаждением, что испарители обычной конструкции оказываются не в состоянии поддерживать постоянную температуру. Во-вторых, поскольку испарение протекает очень активно, требуется колоссальный поток свежего газа для обеспечения клинически приемлемых концентраций анестетика. Эти проблемы можно решить, применяя специальный десфлюрановый испаритель — Тес 6. Десфлюран находится в резервуаре (так называемом десфлюрановом отстойнике), где с помощью электрообогревателя поддерживается температура 39 0C. При этом десфлюран испаряется, давление его насыщенного пара составляет 2 атм. В отличие от остальных испарителей с варьирующимся обходным потоком, через десфлюрановый резервуар поток свежего газаносителя не проходит. Пары десфлюрана покидают резервуар и до выхода из испарителя смешиваются со свежей газовой смесью. Количество паров десфлюрана, покидающих резервуар, регулируется поворотом диска управления и скоростью потока свежего газа. Хотя испаритель Тес 6 поддерживает постоянную концентрацию десфлюрана независимо от уровня потока свежего газа, он не способен автоматически компенсировать снижение внешнего давления. Снижение внешнего давления не влияет на концентрацию анестетика, но снижает его парциальное давление. Таким образом, в местах, расположенных высоко над уровнем моря, анестезиолог должен вручную переустановить концентрацию на диске управления для достижения необходимого парциального давления паров.

Испарители с варьирующимся обходным потоком устанавливаются вне реверсивного контура, между дозиметрами и выходным патрубком подачи свежей смеси,— чтобы уменьшить риск резкого увеличения концентрации анестетика при экстренной подаче кислорода. Блокираторы и ограничители исключают одновременное использование более чем одного испарителя. В наркозных аппаратах старых конструкций, лишенных этих защитных приспособлений, испарители следует располагать в определенном порядке с целью снижения риска перекрестного загрязнения при одновременном включении двух из них. Исходя из давления насыщенного пара и мощности анестетика, рекомендуется следующий порядок расположения испарителей (в направлении от выходного патрубка подачи к дозиметрам): испаритель десфлюрана, метоксифлюрана, энфлюрана, севофлюрана, изофлюрана, галотана.

 

Летучие анестетики

А. Богданов, FRCA

Летучие анестетики – группа химических веществ, применяемых для проведения наркоза. В настоящее время эта группа препаратов – и соответственно наркоз при помощи летучих анестетиков – занимают ведущее место в современной анестезиологической практике. Причин тому несколько. Прежде всего – это легкая управляемость наркозом: его глубина может меняться по желанию анестезиолога в зависимости от клинической ситуации; после прекращения подачи анестетика пробуждение больного наступает через достаточно короткое время. С клинической точки зрения эти свойства предоставляют условия для проведения безопасного и легко контролируемого наркоза. С другой стороны имеются некоторые характеристики летучих анестетиков, затрудняющих их применение. Сюда относятся необходимость применения достаточно сложных систем подачи анестетика и его дозировки. Не последнее место занимает проблема токсичности летучих анестетиков, а также загрязнение окружающей среды.

Однако при конечной оценке факторов за и против клинические преимущества летучих анестетиков перевешивают их относительно небольшие недостатки. Кроме того, эта группа препаратов является наиболее изученной изо всех анестезиологических препаратов.

Ассортимент летучих анестетиков, применяемых в современной анестезиологической практике, значительно изменился за последние 5 – 10 лет. Ряд препаратов в настоящее время представляют собой только исторический интерес – эфир, хлороформ, метоксифлюран, циклопропан. Соответственно разговор пойдет о более современных анестетиках – изофлюране, энфлюране и так далее. Эти препараты в настоящее время составляют основу анестезиологического «вооружения», однако подробно будет освещен и фторотан, который хотя и не так нов, но служит очень важной точкой отсчета и сравнения для других анестетиков. За последние годы на рынке появились новые анестетики с необычными качествами – десфлюран и севофлюран.

Такая широта арсенала указывает на отсутствие идеального препарата, хотя последние два анестетика наиболее близки к нему.

Для адекватного понимания и соответственно – грамотного применения этих препаратов недостаточно только знание их фармакологии и особенностей клинического применения. Чуть ли не основное место в данной теме занимают вопросы прикладной физиологии, фармакологии и фармакодинамики. Поэтому в изложении этой темы этим вопросам будет уделено важное внимание.

Измерение анестезиологической силы летучих анестетиков : как уже упоминалось, фармакоолгические кампании предлагают достаточно широкий выбор летучих анестетиков. Необходимость их точной дозировки привела к появлению потребности в системе сравнения анестетиков между собой в клинике и научно-исследовательской практике. Так появилась концепция МАК, или минимальной альвеолярной концентрации, определением которой служит предотвращение двигательной реакции у 50 % пациентов в ответ на хирургический стимул (разрез кожи).

Определение значения МАК дает врачу ряд важных характеристик. Прежде всего, определяемая альвеолярная концентрация после наступления равновесия отражает концентрацию препарата в тканях. Значение МАК является достаточно постоянным для различных групп животных, что дает возможность использовать новые препараты, дозируя их с достаточной степенью уверенности на основании их физико-химических свойств. Используя значение МАК можно сравнивать различные анестетики с точки зрения из анестетической силы.

Цифровое значение МАК тесно коррелирирует с растворимостью анестетика в липидах – чем выше жирорастворимость, тем ниже значение МАК, и соответственно – мощность анестетика.

Хотя значение МАК отличается стабильностью для данного биологического вида, это значение меняется в зависимости от возраста и ряда других обстоятельств. Сюда относятся:

  1. МАК снижается при применении премедикации опиатами.
  2. МАК снижается при использовании закиси азота.
  3. МАК изменяется при некоторых патологических состояниях, например, повышается при тиреотоксикозе и снижается при микседеме.
  4. Стимуляция симпатической нервной системы, как например при гиперкапнии, сопровождается увеличением МАК. Поэтому определение значения МАК требует стабильного равновесного состояния пациента.
  5. МАК снижается с увеличением возраста. Максимальное ее значение наблюдается у новорожденных, с постепенным снижением по мере старения. Так, например, для фторотана эти значения составляют 1,1 % для новорожденного, 0,95 % для годовалого ребенка, постепенно снижаясь до 0,65 % к 80 годам.
  6. Препараты, изменяющие выброс нейротрансмиттеров, оказывают влияние на МАК. Значение МАК повышается при примении эфедрина, амфетаминов и снижается в присутствии резерпина, метилдопа, клонидина.
  7. МАК изменяется при изменении атмосферного давления, так как анестезиологическая мощность напрямую связана с парциальным давлением. Например, для энфлюрана МАК при атмосферном давлении равен 1,68 %, а при давлении в 2 атмофсферы – 0,84 %.

Таблица 1: Физико-химические свойства летучих анестетиков

Севофлюран Изофлюран Энфлюран Фторотан Десфлюран
Мол.вес

(дальтон)

200 184 184 197 168
Точка кипения (С° ) 58,5 48,5 56,5 50,2 23,5
Давление паров (кРа) 21,3 31,9 22,9 32,5 88,5
Коэффициент распределения кровь/газ 0,6 1,4 1,9 2,3 0,4
Масло/газ 53 91 96 224 19
Стабилизатор Нет Нет Нет Тимол Нет
МАК 2,0 1,2 1,6 0,7 6,0

Механизм действия летучих анестетиков не совсем ясен, равно как и механизм наступления наркоза. Летучие анестетики прерывают проведение импульсов во многих отделах нервной системы. Они могут как усиливать, так и подавлять проведение на уровне аксонов или синапсов. Были обнаружены как пре-, так и постсинаптический эффекты летучих анестетиков, что еще более запутывает картину. По общему мнению, хотя общие механизмы пока не ясны, конечной точкой приложения летучих анестетиков является мембрана клетки. Вполне вероятным является прямое взаимодействие анестетиков с мембраной, хотя совершенно не исключена возможность вовлечения в этот процесс вторичной сигнальной системы. Четкая корреляция между МАК и жирорастворимостью летучих анестетиков позволяет предполагать, что местом действия являются липофильные участки мембраны. Анестетики связываются с липидами и протеинами мембраны, нарушая их структурное взаимоотношение. Однако в настоящее время не понятно, какой из компонентов является наиболее важным и каким образом изменения в структуре мембраны приводят к развитию состояния наркоза.

Абсорбция и распределение летучих анестетиков

Для того, чтобы создать в головном мозге концентрацию летучего анестетика, достаточную для наступления наркоза, необходима система доставки анестетика к пациенту. При этом необходимо избежать излишней концентрации анестетика, приводящей к угнетению жизненно важных центров. Поэтому знание факторов, определяющих взаимоотношение между свойствами летучего анестетика, его вдыхаемой концентрацией, свойствами используемой системы доставки анестетика (дыхательного контура) и его концентрацией в головном мозге необходимы для понимания ведения наркоза с помощью этих препаратов. Именно эти факторы и составляют основу абсорбции и распределения анестетиков.

Взаимоотношение между вдыхаемой и альвеолярной концентрацией: при вдыхании летучего анестетика создается градиент его концентрации на нескольких физиологически важных участках. Этими участками, и соответственно местами разности парциального давления являются последовательно: вдыхаемая смесь — альвеолярный газ, альвеолярный газ — венозная кровь, уносящая анестетик из альвеолы и наконец — головной мозг. Концентрация анестетика в этих точках не одинакова и по-разному влияет на скорость наступления наркоза. В результате детального изучения было обнаружено, что наиболее важным градиентом является градиент концентрации летучего анестетика во вдыхаемой смеси (Fi) и альвеолярным газом (Fа). Альвеолярная концентрация летучего анестетика — это ключевой фактор, влияющий на концентрацию его во всех остальных тканях организма и в первую очередь — в головном мозге. Поэтому важно проследить, как соотносятся значения Fi и Fа, так как понятно, что чем скорее значение Fа приблизится к таковому Fi, то есть — значению на шкале испарителя, тем быстрее эта концентрация в головном мозге приблизится к Fi, то есть — быстрее наступит наркоз. Два фактора оказывают влияние на отношение Fа / Fi : это концентрация анестетика во вдыхаемом газе (этот вопрос будет рассмотрен несколько позже) и альвеолярная вентиляция.

Влияние вентиляции весьма значительно. При отсутствии угнетения дыхания альвеолярная концентрация быстро приближалась бы ко вдыхаемой концентрации (Fа / Fi = 1). Однако в это уравнение необходимо включить еще абсорбцию анестетика кровью, то есть скорость, с которой анестетик уносится с кровью и соответственно — снижается его концентрация в альвеоле. Другими словами, абсорбция анестетика оказывает эффект, противоположный вентиляции.

Абсорбция анестетика с математической точки зрения определяется произведением трех величин: растворимости в крови, сердечного выброса и градиента парциальных давлений анестетика в альвеоле и венозной крови. Так как результирующая абсорбция — это произведение, то при нулевом значении любой из вовлеченных величин вся абсорбция становится равной нулю, то есть — прекращается. Это приводит к быстрому возрастанию альвеолярной концентрации и ее приближению ко вдыхаемой, что ускоряет наступление наркоза. Так образом если растворимость летучего анестетика в крови близка нулю (закись азота), сердечный выброс снижается до низких значений или исчезает совсем (депрессия миокарда или остановка сердца), или исчезает альвеолярно-венозный градиент (то есть наступает равновесие концентраций в альвеоле и венозной крови), то абсорбция анестетика из альвеолы прекращается.

Растворимость: коэффициент распределения газ/кровь определяет относительное сродство анестетика к этим двум фазам и его распределение в них. Например, для энфлюрана этот коэффициент равен 1,9, что значит, что в состоянии равновесия концентрация энфлюрана в крови будет в 1,9 раза выше, чем в альвеолярном газе. Другими словами, 1 кубический миллиметр крови будет содержать в1,9 раза больше анестетика, чем такой же объем газа.

Значение коэффициента распределения определяется физико-хиимическими свойствами летучего анестетика. Высокие значения (то есть высокая растворимость) приводят к более быстрой абсорбции анестика из альвеолы и замедляет наступление равновесия Fа / Fi. Так как парциальное давление анестетика в тканях приближается к таковому в альвеолах, то получение концентрации в головном мозге, необходимой для наступления наркоза, может быть отсрочено в случае высокорастворимых анестетиков (эфир, метоксифлюран). С клинической точки зрения иллюстрацией этому может служить тот факт, что вводный ингаляционный наркоз при помощи эфира (высокий коэффициент растворимости) занимал длительное время; тот же вводный наркоз с фторотаном (сравнительно гораздо более низкий коэффициент растворимости) — занимает гораздо меньше времени.

Сердечный выброс: влияние сердечного выброса на абсорбцию анестетика очевидно: чем больше крови прокачивается через легкие, тем больше анестетика уносится из альвеол, тем меньше значение Fа / Fi. И наоборот, со снижением сердечного выброса Fа / Fi быстрее приближается к 1.

Изменение сердечного выбросы в известной степени аналогично изменению растворимости: увеличение растворимости в 2 раза увеличивает содержание анестетика в единице объема крови в 2 раза. Увеличение сердечного выброса в 2 раза также увеличивает в 2 раза количество анестетика, но за счет двухкратного увеличения объема крови.

Альвеолярно-венозный градиент: разница в парциальном давлении летучего анестетика в альвеолах и венозной крови возникает в результате поглощения анестетика тканями. Если поглощение прекращается, то кровь, возвращающаяся в легкие, будет содержать столько же анестетика, сколько и альвеолярный газ, то есть градиент будет равняться нулю.

Факторами, влияющими на абсорбцию анестетика тканями, являются те же факторы, что и при абсорбции из альвеол: растворимость анестетика в тканях, тканевой кровоток, артерио-венозный градиент парциального давления.

Коэффициент распределения кровь/газ варьирует в широких пределах от 0,42 для десфлюрана до 15 для метоксифлюрана. Коэффициент же распределения летучих анестетиков кровь/ткань варьирует не так широко, в пределах от 1 до 4. Это значит, что различные ткани не слишком сильно различаются в их способности поглощать летучие анестетики. Однако различные ткани значительно различаются с точки зрения их перфузии. Соответственно, больший объем ткани обладает большим объемом для поглощения анестетика. Отсюда следует два вывода: больший объем ткани увеличивает захват анестетика из крови в ткань; для насыщения большего объема ткани требуется больше времени, то есть больший объем ткани позволяет поддерживать наличие артерио-венозного градиента в течение более длительного времени за счет поглощения анестетика. Головной мозг, отличающийся высокими показателями перфузии, быстро насыщается анестетиками до состояния равновесия. Мышцы, перфузия которых составляет 1/20 от таковой головного мозга, придут к состоянию равновесия концентраций в течение гораздо более длительного времени (в 20 раз).

Жировая ткань обладает высоким коэффициентом распределения, который варьирует от 2,3 для закиси азота до 62 для фторотана. Это значит, что жировая ткань обладает огромной потенциальной емкостью для поглощения летучих анестетиков. И хотя в конце концов большинство анестетика перейдет из крови и других тканей в жировую ткань, парциальное давление анестетика в этой ткани приближается к равновесной точке очень медленно, что объясняется ее большим объемом и низкой перфузией.

Группы тканей

Ключом к пониманию фармакокинетики летучих анестетиков и фармакокинетики вообще является понятие о группах тканей в зависимости от их перфузии и коэффициента распределения, то есть именно тех характеристик, которые определяют длительность существования артериально-тканевого градиента. Выделяют четыре группы тканей (см. таблицу).

Таблица 2: Характеристики различных групп тканей

Хорошо васкуляризированная Мышцы Жировая ткань Плохо васкуляризированная
% от веса тела 10 50 20 20
Перфузия в % от сердечного выброса 75 19 6 0 (1)

Первую группу составляют богато васкуляризированные ткани головного мозга, сердца, печени, почек и эндокринных органов. Эта группа составляет меньше 10 % от общего веса тела, но получает около 75 % сердечного выброса. Большой объем кровотока позволяет этой группе тканей абсорбировать относительно большое количество летучего анестетика в самые ранние моменты наркоза. Однако поскольку физический объем тканей в этой группе невелик, то равновесие парциальных давлений анестетика и тканях этой группы наступает быстро. Так например время наступления полуравновесия (то есть парциальное давление анестетика в тканях равно половине его в артериальной крови) для закиси азота составляет около минуты, для фторотана или энфлюрана — до двух минут. Равновесие парциальных давлений (до 90 %) в этой группе наступает примерно через 4 — 8 минут, то есть через 8 минут поглощение анестетика из крови невелико (градиент приближается к 0), чтобы существенно влиять на альвеолярную концентрацию анестетика. После этого отрезка времени поглощение анестетика происходит в основном мышцами.

Мышцы и кожа, составляющие следующую группу, обладают сходными значениями перфузии и коэффициента распределения. Общая перфузия этой группы тканей гораздо ниже, чем первой. Общая масса тканей этой группы составляет примерно половину массы тела, однако перфузия составляет всего 1 л/мин. Большая масса тканей в сочетании с относительно невысокой перфузией приводит к тому, что практически весь летучий анестетик, доставляемый с током крови, поглощается без остатка. Время наступления полуравновесия варьирует от 20 — 25 минут (закись азота) до 70 — 90 минут (фторотан, энфлюран). После того, как первая группа тканей уже пришла к равновесию парциальных давлений анестетика, мышцы продолжают абсорбировать значительное количество анестетика и наступление равновесия занимает до 4 часов.

После того, как наступило равновесие парциального давления летучего анестетика в мышцах и крови, единственной группой тканей, продолжающей поглощать анестетик является жировая ткань. В норме жир занимает около 20% от веса тела и его кровоток составляет около 300 мл/мин. Однако жировая ткань отличается высокой способностью поглощать летучие анестетики, что значительно удлиняет время наступления равновесного состояния. Для примера, время наступления полуравновесия для закиси азота составляет 70 — 80 минут, а для препаратов типа фторотана или энфлюрана — от 19 до 37 часов. Равновесие парциального давления летучего анестетика в этой группе тканей не происходит в течение обычного наркоза.

К группе плохо васкуляризированных тканей относятся кости, связки, хрящевая ткань. Перфузия этих тканей либо очень невелика, либо вообще отсутствует. Эти ткани не принимают участия в абсорбции летучих анестетиков, несмотря на то, что составляют до 20% от веса тела.

Краткое резюме факторов, влияющих на Fа  / Fi

Кратко можно суммировать совместное влияние вентиляции, расворимости в липидах, распределения кровотока на соотношение Fа / Fi. Изначальный быстрый подъем значения Fа / Fi происходит быстро для всех летучих анестетиков независимо от их жирорастворимости.

Такой быстрый подъем связан с отсутствием альвеолярно-венозного градиента парциального давления, так как изначально в легких нет анестетика для создания этого градиента. Соответственно — отсутствует абсорбция анестетика кровью из легких. Таким образом в первые моменты начала анестезии вентиляция играет наиболее важную роль в определении значения Fа / Fi. С течением времени в альвеолы доставляется все большее количество анестетика, что приводит к прогрессивному увеличению альвеолярно-венозного градиента и соответствующему увеличению абсорбции анестетика кровью. То есть абсорбция в данном контексте действует в направлении, противоположном вентиляции, снижая Fа / Fi. В конце концов наступает относительное равновесие между доставкой анестетика и его абсорбцией кровью, что отражается все более пологой частью кривой на графике. Соотношение Fа / Fi при котором наступает это равновесие зависит от жирорастворимости анестетика. Более высокая растворимость приводит к увеличению абсорбции, соответственно уровень плато графика будет находиться на более низком значении. При этом можно отметить появление первого «колена» на кривой (см. график) на более высоком уровне для закиси азота (низкая растворимость), более низком — для фторотана (более высокая растворимость).

Равновесие, достигнутое между вентиляцией с одной стороны и абсорбцией анестетика не остается постоянным. Значение Fa/Fi продолжает расти, хотя гораздо медленнее, чем в первые минуты. Такое снижение скорости увеличения соотношения Fа / Fi объясняется прогрессивным снижением поглощения анестетика богато васкуляризированной группой тканей. Поглощение уменьшается и становится незначительным примерно через 8 минут. Таким образом, примерно через 8 минут 75 % объема крови, возвращающегося в легкие (количество крови, снабжающее эту группу тканей) содержит почти столько же анестетика, сколько и кровь, покидающая легкие. Соответственно происходит снижение альвеолярно-венозного коэффициента парциального давления анестетика, что еще больше снижает абсорбцию; эффект вентиляции, повышающей интраальвеолярную концентрацию анестетика, доминирует.

После прекращения поглощения анестетика группой богато васкуляризированных тканей, основными группами поглощения становятся мышцы и жировая ткань. Скорость изменения градиента парциального давления между артериальной кровью и этими тканями невелика, что приводит к появлению пологой фазы на графике Fа / Fi. Постепенное повышение значения Fа / Fi в этот период происходит по мере того, как происходит уравновешивание парциального давления анестетика между кровью, мышцами и в меньшей степени — жировой тканью. Если бы кривая продолжалась на несколько часов, то можно было бы обнаружить следующее, менее выраженное “колено’, отражающее наступление равновесия парциального давления между кровью и мышцами. С этого момента поглощение анестетика зависит только от жировой ткани.

Факторы, модифицирующие скорость изменения Fа / Fi

В этом разделе будут рассмотрены такие факторы, как вентиляция и сердечный выброс.

Вентиляция: ускоряя доставку анестетика в легкие, увеличение вентиляции приводит к увеличению скорости роста Fа / Fi. Наибольшее влияние изменение вентиляции оказывает в случае анестетиков, с высоким значением коэффициентарастворимости кровь-газ. Например, увеличение вентиляции с 2 до 8 л/мин утраивает альвеолярную концентрацию эфира к 10 минутам и практически не влияет на концентрацию закиси азота.

Влияние растворимости анестетика можно объяснить следующим образом: в случае анестетика с низким коэффициентом распределения кровь/газ (например — закись азота) скорость увеличения значения Fа / Fi высока даже в случае низких значений вентиляции. Так как Fа не может быть выше Fi, то практически влияние вентиляции на скорость увеличения соотношения невелико. Однако если растворимость высока, то большинство анестетика, доставляемого в альвеолы, поглощается и уносится кровью. Соответственно, увеличение вентиляции (то есть доставки) при неизмененном сердечном выбросе будет приводить к увеличению значения Fа, а следовательно — и Fа / Fi.

Поскольку увеличение значения Fа / Fi на практике означает увеличение глубины наркоза, а соответственно — и угнетения сердечно-сосудистой системы, то необходима осторожность в случае использования ИВЛ с анестетиками, обладающими высоким коэффициентом распределения кровь/газ. В случае спонтанного дыхания следует иметь ввиду, что летучие анестетики сами по себе угнетают вентиляцию, и соответственно — свою собственную абсорбцию. Современные анестетики — фторотан, энфлюран, изофлюран — являются достаточно выраженными депрессантами дыхания, что прогрессивно снижает их доставку к альвеолам.

Влияние изменений сердечного выброса: при обсуждении предыдущих тем всегда подразумевалось, что величина сердечного выброса оставалась неизменной. Однако в клинической ситуации это чаще всего не так. Увеличение сердечного выброса (потока крови через легкие) увеличивает поглощение анестетика кровью, то есть замедляет скорость роста Fа / Fi. Как и в случае с вентиляцией, изменение сердечного выброса мало влияет на альвеолярную концентрацию плохо растворимых анестетиков, гораздо больше влияя на таковую в случае хорошо растворимых агентов.

Механизм этого эффекта аналогичен таковому вентиляции. Снижение сердечного выброса не может оказать существенного влияния на рост Fа / Fi в случае плохорастворимых анестетиков, так как начальный подъем подъем концентрации Fa высок при любых значениях сердечного выброса. В противоположность этому практически весь высокорастворимый анестетик на начальных фазах наркоза захватывается кровью, поэтому снижение кровотока через легкие (сердечного выброса) наполовину приводит к значительному (почти в 2 раза) увеличению альвеолярной концентрации.

Такое влияние сердечного выброса предполагает, что его снижение (шок) может привести к созданию неожиданно высокой альвеолярной концентрации. В таких случаях для избежания передозировки необходимо снижение вдыхаемой концентрации (Fi).

Летучие анестетики оказывают значительное влияние на сердечно-сосудистую систему, обычно приводя к снижению сердечного выброса. Однако в противоположность угнетению дыхания это приводит к снижению абсорбции анестетика из альвеол и увеличению Fа, что в свою очередь увеличивает Fа / Fi и еще больше угнетает систему кровообращения. Вероятность такой цепи последовательности событий увеличивается с увеличением растворимости анестетика в крови. Высокие вдыхаемые концентрации таких хорошо растворимых анететиков, как фторотан или энфлюран должны использоваться с осторожностью, особенно тогда, когда применяется ИВЛ.

Период выхода из наркоза

Почти все перечисленные факторы, оказывающие влияние на наступление наркоза, играют такую же роль при его прекращении и выходе из него. Снижение альвеолярной концентрации анестетика происходит очень быстро с прекращением его подачи. По мере снижения альвеолярной концентрации градиент парциального давления анестетика меняет направление и анестетик начинает поступать из крови в альвеолы, противодействуя тем самым эффекту вентиляции, направленному на снижение альвеолярной концентрации. Эффективность венозно-альвеолярного градиента по крайней мере частично определяется растворимостью анестетика в крови. Высокорастворимый препарат будет обладать большим по объему реэервуаром (кровь), следовательно, падение парциального давления будет происходить медленнее; соответственно скорость снижения Fa будет медленнее по сравнению с менее растворимым анестетиком. С клинической точки зрения это значит, что выход из наркоза будет происходить быстрее в случае применения анестетиков с низким коэффициентом растворимости кровь/газ.

Диффузионная гипоксия: применение закиси азота во время анестезии является достаточно обычной практикой. Однако во время выхода из наркоза выведение большого количества закиси азота из организма в течение короткого времени приводит к развитию так называемой диффузионной гипоксии, при которой наблюдается снижение сатурации до 80 — 85%. Возможно двоякое объяснение этому явлению. Во-первых, массивное выделение закиси азота из крови в альвеолы просто-напросто приводит к снижению концентрации кислорода в последних, что клинически проявляется в виде гипоксии. Во-вторых, происходит серьезное разведение альвеолярного углекислого газа вследствие того же механизма, что приводит к некоторому угнетению дыхательного центра в результате гипокапнии.

Как уже упоминалось выше, для развития этого эффекта необходим достаточно большой объем закиси азота. В силу его низкой растворимости в крови, массивное выделение газа из крови происходит в течение первых 5 — 10 минут после прекращения подачи его в дыхательной смеси, то есть гипоксия является реальной опасностью в эти первые 5 — 10 минут. Опасность такой гипоксии усиливается тем, что для адекватного восстановления дыхания после наркоза требуется некоторое время, особенно в случае применения опиатов и мышечных релаксантов. Поэтому обычной профилактической мерой является применение 100% кислорода в первые 10 — 15 минут после прекращения наркоза. Это особенно показано больным с заболеваниями дыхательной и сердечно-сосудистой системы, когда нежелательна даже кратковременная гипоксия.

Фармакология летучих анестетиков

Во многих аспектах фармакология современных летучих анестетиков сходна (фторотан, энфлюран, изофлюран), поэтому в данном разделе будет рассматриваться с общих точек зрения, останавливаясь на общих механизмах действия и сравнительных характеристиках препаратов.

Краткая фармакология мышц бронхов: этот раздел важен для понимания взаимодействия летучих анестетиков и бронхов. Гладкая мускулатура дыхательных путей распространяется дистально до уровня терминальных бронхиол. На ее тонус оказывают влияние симпатическая и парасимпатическая разделы нервной системы. Вагусная иннервация бронхов хорошо описана. Симпатическая иннервация хотя и менее очерчена структурно, но также играет важную роль в регуляции тонуса бронхов.

Влияние автономной нервной системы реализуется на клеточном уровне через изменение внутриклеточного уровня циклического аденозинмонофосфата (ЦАМФ) и циклического гуанозинмонофосфата (ЦГМФ) в клетках гладкой мускулатуры бронхов. Ацетилхолин или вагусная стимуляция увеличивает концентрацию ЦГМФ по сравнению с концентрацией ЦАМФ, что ведет к сокращению гладких мышц бронхов. Высвобождение гистамина может привести к усилению афферентной вагусной активности с последующей бронхоконстрикцией. Соответственно, этот эффект может быть устранен или уменьшен введением атропина.

Адренергические рецепторы обоих типов (a — b -) представлены в бронхиальной системе человека. Следует отметить, что при этом роль a -рецепторов в бронхах не ясна и их стимуляция, похоже, не играет никакой существенной клинической роли.

В протиположность этому, стимуляция b -рецепторов вызывает выраженную бронходилятацию. Считается, что этот эффект реализуется через увеличение внутриклеточной концентрации ЦАМФ по сравнению с ЦГМФ. С этой точки зрения наиболее активны b 2-рецепторы.

Простагландины также включены в группу веществ, оказывающих влияние на бронхиальный тонус. Их конкретная роль пока обсуждается, однако до 15% больных, страдающих бронхиальной астмой, чувствительны к нестероидным противовоспалительным препаратам (аспирин), фармакологический эффект которых реализуется через блокаду циклооксигеназы — фермента, ответственного за синтез простагландинов из метаболитов арахидоновой кислоты.

Летучие анестетики и система дыханиия

Влияние на бронхиальный тонус: со времени введения в клиническую практику фторотан был рекомендован для применения у больных с бронхиальной астмой или хроническим бронхитом (состояниях с повышенным бронхиальным тонусом). Ингаляция фторотана вызывает как снижение повышенного тонуса мышц бронхов, так и их расслабление в условиях нормального тонуса. Подобные же свойства присущи энфлюрану и изофлюрану.

Летучие анестетики имеют несколько точек приложения, приводящих к разрешению бронхоконстрикции или предотвращению ее. Возможные механизмы включают в себя прямое воздействие на гладкую мускулатуру бронхов, а также центральную блокаду импульсов, приводящих к бронхоконстрикции. Длительное время циркулировало мнение, что по крайней мере для фторотана бронходилятация является результатом b -стимуляции гладких мышц бронхов. Однако более поздние эксперименты показали, что, хотя фторотан и приводит к повышению внутриклеточной концентрации ЦАМФ в результате стимуляции аденоциклазы, этот эффект не связан со стимуляцией b -рецепторов как таковых.

Исследования с внутриклеточным введением электродов показали, что фторотан снижает уровень ионов кальция в цитоплазме миоцитов, либо приводит к их биологической инактивации. Кроме того, снижается трансмембранное поступление кальция в клетку. В последнее время появилась точка зрения, согласно которой полагают, что летучие анестетики обладают прямым действием на мышцы бронхов, которое реализуется через механизмы, включающие в себя ЦАМФ. Существенной частью броходилятирующего действия анестетиков является их антикальциевая активность на внутриклеточном уровне. Не исключается также возможность взаимодействия анестетиков с системой простагландинов, играющих довольно существенную роль в регуляции бронхиального тонуса.

Клиническое значение данного феномена достаточно велико. Бронхоспазм может возникать не только при бронхиальной астме. У больных с хроническим обструктивным заболеванием легких всегда присутствует элемент бронхоспазма, что увеличивает сопротивление дыхательных путей. Кроме того, описано развитие бронхоспазма уздоровых пациентов в результате стимуляции легочной артерии, паренхимы легких или трахеи. Аналогичные осложнения описаны при резекции простаты. Вообще, при недостаточной глубине наркоза клинически определяемый бронхоспазм не является редкостью в ответ на такие стимулы, как например раздражение трахеи эндотрахеальной трубкой при интубации. Предвидение таких реакций у больных с повышенной реактивностью бронхов, выбор премедикации, агента для вводного наркоза, релаксанта и так далее, позволяют предотвратить или по крайней мере свести к минимуму подобные осложнения.

Как уже упоминалось выше, длительное время фторотан считался препаратом выбора для больных астмой. И хотя ряд авторов по-прежнему считает фтортан наиболее сильным бронходилятатором, в последнее время было убедительно показано, что и изофлюран, и энфлюран обладают по меньшей мере такой же активностью в отношении бронходилятации и могут быть использованы в качестве альтернативных анестетиков в подобных ситуациях. Кроме того, следует отметить, что бронходилятирующий эффект анестетиков должен дополняться достаточной глубиной наркоза для подавления нежелательных реакций с рефлексогенных зон. Это особенно важно при проведении инструментальных вмешательств на бронхиальном дереве, простейшим примером которых является интубация трахеи.

Летучие анестетики и легочная гемодинамика: хотя несомненно существуют системные аспекты влияния анестетиков на легочную гемодинамику в целом, более важным представляется влияние их на региональную легочную гемодинамику. В основном это связано с феноменом, называемым гипоксической легочной вазоконстрикцией. Вышеупомянутая взаимосвязь представляет собой интерес, так как гипоксическая вазоконстрикиця является важным механизмом, оптимизирующим кровоток в легком. С практической точки зрения этот феномен проявляется в том, что при снижении парциального давления кислорода в альвеоле наступает вазоконстрикция сосудов, приносящих кровь к этой альвеоле. Таким образом происходит перераспределение кровотока в легком таким образом, что плохо вентилируемые участки легкого получают минимальное кровоснабжение, а основной кровоток направляется в сторону хорошо вентилируемых участков легкого.

Предполагается, что основным механизмом, через который реализуется данныи феномен — это местные регуляторные механизмы, не последнюю роль в которых играет NO — важнейший эндотелиальный механизм, регулирующий тонус многих сосудов. Симпатическая нервная система может в какой-то степени акцентировать этот ответ, особенно при наличии системной гипоксии.

В нормальном легком вазоконстрикция появляется при снижении РАО2 ниже 100 мм рт.ст, достигая максимума при РАО2 около 30 мм рт.ст. Ацидоз значительно усиливает вазоконстрикцию в присутствии гипоксии и может вызывать ее сам по себе.

Во время наркоза наблюдается как снижение РаО2, так и увеличение градиента РАО2 / РаО2. Для развития этих нарушений существует много причин: развитие прогрессивного ателектазирования легкого под влияние общего наркоза, снижение функционального остаточного объема легких и тому подобные причины. Еще в 60-х годах было отмечено, что летучие анестетики снижают развитие легочной гипоксической вазоконстрикции, что является дополнительным фактором в снижении РаО2. Механизм этого явления не ясен до настоящего времени, однако суммарный анализ литературы показывает, что этим свойством обладают практически все летучие анестетики, включая эфир.

Такое влияние летучих анестетиков на важный адаптационный рефлекс должно приниматься во внимание при анестезировании больных с сопутствующими заболеваниями легких, а также при развитии гипоксии во время наркоза.

Летучие анестетики и функция реснитчатого эпителия: реснитчатый эпителий играет важную роль как защитный механизм легких. Эпителий распространяется дистально до уровня терминальных бронхиол, хотя плотность реснитчатых клеток снижается по направлению от трахеи к альвеолам. Аналогичным образом распределяются клетки секретирующего эпителия. Движение ресничек носит скоординированный характер в виде волны, направленной в проксимальном направлении. Такой характер движения в сочетании с секретом, покрывающим реснички, позволяет захватывать инородные тела, отмершие клетки и удалять их из бронхиального дерева.

Влияние наркоза вообще и летучих анестетиков в частности на функцию реснитчатого эпителия в последнее время подвергается серьезному изучению, так как было убедительно показано, что степень угнетения мукоцилиарной функции коррелирует с частотой развития послеоперационных легочных осложнений.

Хорошо известно, что ингаляция холодного и особенно сухого газа приводят к значительному снижению функции реснитчатого эпителия. Однако даже тогда, когда температура и влажность вдыхаемого газа контролировались и были приближены к физиологическим значениям, применение фторотана все равно сопровождалось угнетением мукоцилиарной функции. Схожие результаты были получены для других летучих анестетиков, независимо от того, применялись они с закисью азота или без нее. Только эфир в концентрации до 2,4 МАК не вызывал подобного эффекта.

Угнетение было наиболее выражено при использовании ИВЛ с эндотрахеальной энтубацией и продолжалось до 6 часов после прекращения наркоза.

С точки зрения современных знаний можно с достаточной уверенностью утверждать, что длительный наркоз в сочетании с ИВЛ, эндотрахеальной интубацией и использованием летучих анестетиков (кроме эфира) будет сопровождаться угнетением мукоцилиарной функции с задержкой секрета. Больные повышенной группы риска с точки зрения этих осложнений — это больные с аномально высокой бронхиальной секрецией, то есть больные с хроническим бронхитом, астмой, инфекциями дыхательного тракта. Существует хорошо обоснованная точка зрения, что применение региональных методик у таких больных сопровождается меньшим числом легочных осложнений по сравнению с общим наркозом.

Летучие анестетики и контроль дыхательной функции: угнетение дыхательной функции летучими анестетиками обычно измеряется, используя физиологические принципы регуляции функций хеморецепторов. Эти тесты включают в себя измерение дыхательной функции в ответ на изменение концентрации различных химических стимулов, а затем повторение этого же теста после применения анестетиков (то есть во время наркоза).

Респираторный драйв может быть оценен по изменению вентиляции в ответ на изменение РаСО2 (уровень РаСО2 в покое, порог апноэ) и от снижения РаО2 (гипоксия). Измерение уровня РаСО2 в покое — наиболее часто встречающийся тест по оценке респираторного драйва. Отклонение от нормального значения (35 — 45 мм рт.ст.) расценивается либо как нарушение респираторного драйва, либо нарушения механики дыхания. Как известно, гиперкапния — один из наиболее часто встречающихся признаков дыхательной недостаточности.

Летучие анестетики являются депрессантами, степень депрессии варьирует в зависимости от анестетика. Многочисленные исследования позволили установить, что депрессия дыхания различными анестетиками может быть выражена следующей последовательностью: фторотан = энфлюран > изофлюран при использовании эквипотенциальных концентраций и в отсутствие хирургической стимуляции.

Порог апноэ — это наивысшее значение РаСО2, при котором субъект может произвольно задерживать дыхание. Этот тест, естественно, не может быть проверен в условиях анестезии. Считается, что порог апноэ на 5 мм рт.ст. выше, чем РаСО2 в покое. Косвенным тестом для оценки данного показателя в условиях общего наркоза является время восстановления дыхания после наркоза с ИВЛ при прочих равных условиях. Было убедительно показано, что эффект анестетиков на значение порога апноэ таков же, как и на уровень РаСО2 в покое для всех трех анестетиков независимо от применяемой концентрации.

Изменение вентиляции в ответ на различные уровни РаСО2 — обычный тест для оценки влияния различных препаратов на дыхательный драйв. Обычно строится кривая зависимости вентиляции от РаСО2 до и после применения препарата. Крутизна наклона этой кривой и является индексом зависимости респираторного драйва от уровня РаСО2.

Все летучие анестетики угнетают респираторный драйв. Степень угнетения варьирует в зависимости от применяемого анестетика и его концентрации. Активность анестетиков в этом тесте такая же, как и в предыдущем: фторотан = энфлюран > изофлюран. Однако при увеличении вдыхаемой концентрации до 2,5 МАК увеличения вентиляции в ответ на повышение РаСО2 не происходит. Добавление закиси азота в дыхательную смесь еще больше усиливает дыхательную депрессию.

Вышеописанные свойства анестетиков имеют определенное клиническое значение. Аккумуляция углекислого газа под наркозом и сопутствующий этому ацидоз могут вызывать или ухудшать уже существующую дисфункцию различных органов, включая сердце (аритмии). Кроме того, во время анестезии система дыхания не способна компенсировать повышение уровня СО2 при использовании неисправного оборудования (абсорбер, дыхательный контур). Применение капнографов во время анестезии позволяет избежать многих проблем, связанных с накоплением и элиминацией углекислого газа.

Длительное время поддерживалось мнение, что поскольку дыхательный ответ на гипоксию регулируется совершенно другими механизмами, нежели ответ на изменение РаСО2, то этот регуляторный механизм остается интактным во время анестезии. Однако исследования, проведенные в 70-х годах, показали, что респираторный ответ на гипоксию подавляется во время анестезии фторотаном пропорционально применяемой концентрации. Также был продемонстрирован синергический эффект гиперкапнии и гипоксии. Дальнейшие исследования продемонстрировали, что наркоз фторотаном в концентрации 1,1 МАК практически полностью устраняет вентиляторный ответ на гипоксию. Клиническое значение этих данных заключается в том, что у больных, у которых регуляция дыхания зависит от гипоксической стимуляции (хронические обструктивные заболевания легких, приводящие к хронической гиперкапнии), применение даже умеренных концентраций летучих анестетиков может привести к апноэ в связи с устранением гипоксического драйва.

Влияние летучих анестетиков на сердечно-сосудистую систему

Суммарный эффект анестетиков на систему циркуляции проявляется в снижении артериального давления. Фторотан, энфлюран и изофлюран в концентрации 1 МАК снижают среднее артериальное давление на 25 %. Фторотан и энфлюран снижают сердечный выброс; изофлюран оказывает мало влияния на производительность сердца. С другой стороны, периферическое сосудистое сопротивление мало изменяется под влиянием фторотана, снижается при использовании энфлюрана и значительно падает при применении изофлюрана. Таким образом, суммируя эффект анестетиков на сердечно-сосудистую систему, можно утверждать, что они снижают сердечный выброс в следующей последовательности: энфлюран > фторотан > изофлюран; периферическое сосудистое сопротивление изменяется под влиянием анестетиков : изофлюран > энфлюран > фторотан. Оба эффекта приводят к снижению артериального давления.

Снижение сердечного выброса объясняется влиянием анестетиков на сердечную мышцу, которое может быть оказано несколькими путями. Летучие анестетики могут:

  1. Снижать внутриклеточную концентрацию кальция
  • Ограничивая поступление ионов кальция через сарколемму
  • Снижая высвобождение кальция саркоплазматическим ретикулумом.
  1. Снижать чувствительнось регуляторных и контрактильных протеинов к ионам кальция.

Основным механизмом снижения поступления ионов кальция в клетку является снижение его диффузии через “медленные’ кальциевые каналы. Эффект разных анестетиков на эти каналы различается по силе в последовательности, представленной выше.

Снижение системного периферического сопротивления под влиянием анестетиков происходит результате расслабления гладких мышц сосудов. Данный эффект объясняется также “антикальциевым’ действием анестетиков, как и в случае с сердечной мышцей. Возможным механизмом также называют изменение скорости синтеза эндотелием сосудов перекиси азота — наиболее мощного вазодилятатора.

Снижение артериального давления в нормальном неанестезированном организме компенсируется увеличением частоты сердечных сокращений и тонуса периферических сосудов. Все эти явления — суть проявление барорецепторного рефлекса, сенсоры которого расположены в районе бифуркации сонной артерии, а сигналы в сосудодвигательный центр передаются через ветвь 1Х пары черепно-мозговых нервов. Этот рефлекс, играющий важную роль в поддержании нормального артериального давления, модифицируется под влиянием анестетиков. Все три анестетика снижают частоту сердечных сокращений в ответ на снижение артериального давления. Изофлюран наименее активен в этом отношении, что и объясняет сохранение сердечного выброса под его влиянием.

Механизм депрессии рефлекса не совсем ясен. Существуют доказательства, что под влиянием анестетиков снижается афферентный симпатический выброс.

С клинической точки зрения следует иметь ввиду, что при гиповолемии поддержание артериального давления осуществляется при помощи барорефлекса. Применение летучих анестетиков в этой ситуации может привести к резкому падению давления с использованием всех вышеуказанных механизмов.

Токсичность летучих анестетиков

Токсичность летучих анестетиков — очень актуальная тема, особенно принимая во внимание тот факт, что именно летучие анестетики являются “сердцевиной”анестезиологического арсенала практически во всех странах мира. Попытки заменить их внутривенными анестетиками являются достаточно результативными, но на пути повсеместного внедрения тотальной внутривенной анестезии встает “всего” одно препятствие — стоимость. Пока что летучие анестетики предоставляют ниаболее дешевый, надежный способ обеспечения анестезии для практически всех видов хирургических вмешательств. Вопрос о безопасности стоит несколько особняком и вплотную соприкасается с вопросом токсичности. Этот раздел включает в себя несколько подразделов: влияние следовых концентраций летучих анестетиков на организм человека (это в основном касается персонала операционных), биотрансформация анестетиков, гепатотоксичность.

Следовые концентрации летучих анестетиков — каждодневная реальность работы каждого анестезиолога и персонала, работающего в операционных. Независимо от совершенства системы очистки и циркуляции воздуха и газовых смесей небольшие количества анестетиков обнаруживаются в воздухе операционных. Эффект длительного влияния их следовых концентраций на человеческий организм мало изучен, но потенциальное значение такого влияния очень велико. Были проведены многочисленные исследования на животных, однако результаты этих исследований не могут быть автоматически перенесены на человека. Поэтому был использован ретроградный эпидемиологический анализ с особенным акцентом на возможное влияние следовых концентраций анестетиков на организм женщин-анестезиологов.

Поскольку эти исследования носят ретроградный характер, их результаты довольно трудно интерпретировать. Единственным достоверным результатом является то, что возможна увеличенная частота спонтанных абортов в данной группе населения. Не было обнаружено никаких доказательств связи между токсическими или какими-либо другими эффектами среди анестезиологического персонала.

Тем не менее, стоит упомянуть, что имеется несколько сообщений о нарушении функции печени у анестезиологов, подвергавшихся хроническому воздействию следовых концентраций фторотана с последующей нормализацией ее после прекращения использования препарата.

Биотрансформация летучих анестетиков: до середины 60-х годов считалось, что летучие анестетики практически не подвергаются метаболизму в организме человека. Однако при более тщательном изучении этого вопроса оказалось, что это не так, что сыграло важную роль в решении вопросов токсичности анестетиков.

Таблица 3: Степень биотрансформации летучих анестетиков в организме человека

Анестетик                                                      Степень метаболизма (%)
Метоксифлюран                                                                     75
Хлороформ                                                                             50
Фторотан                                                                                25
Эфир                                                                                       6,0
Энфлюран                                                                              3,0
Изофлюран                                                                             0,2

Все современные анестетики с химической точки зрения являются либо галогенизированными углеводородами (фторотан), либо галогенизированными эфирами (изофлюран, энфлюран). Наиболее устойчива химическая связь углерод-фторотан, за ней по убывающей следуют связи углерод-хлор, угдерод-бром, углерод-иод. Дополнительная стабильность молекуле придается наличием 2 или более атомов галогенов, присоединенных к одному и тому же атому углерода. Например, трифторметиловые группы в молекулах фторотана, изофлюрана, севофлюрана очень стабильны и для их разрушения требуется значительная внешняя энергия. В то же время конфигурация из одной или двух атомов хлора, присоединенных к углероду,  легко подвергаются энзиматической дегалогенизации (трихлорэтилен, метоксифлюран).

Биотрансформация летучих анестетиков может приводить к появлению в организме токсических метаболитов и промежуточных продуктов, могущих привести к повреждению печени и почек. Так, например, метаболизм метоксифлюрана приводит к высвобождению ионов фтора в большом количестве. При применении этого препарат было отмечено появление в виде осложнения полиурической почечной недостаточности. Это осложнение связывают с высокой (более 40 — 50 нмол/л) концентрацией ионов фтора.

Пути биотрансформации летучих анестетиков до некоторой степени зависят от наличия кислорода в тканях печени. Основным ферментом, связанным с метаболизмом анестетиков, является система цитохромов Р-450, обеспечивающих окислительный метаболизм многих лекарств. Однако существует альтернативный (восстановительный) путь метаболизма, в результате которого образуются совершенно другие метаболиты. Так в обычных условиях практически не происходит дефлюоринизации фторотана; в условиях гипоксии печени в результате метаболизма появляется довольно значительное количество ионов фтора.

Если анестетик подвергается метаболизму до потенциально токсических продуктов, то индукция ферментов печени может значительно усилить этот процесс. Например, было показано, что фенобарбитал — стандартный ферментоиндуктор — серьезно усиливает биотрансформацию метоксифлюрана. Соответственно, ингибиторы ферментов оказывают противоположное влияние. Более современные анестетики (энфлюран, изофлюран, севофлюран, десфлюран) метаболизируются в незначительных количествах, поэтому изменение активности ферментов печени не оказывает существенного значения на их биотранформацию. Таким образом риск побочных и токсических реакций, связанных с метаболитами летучих анестетиков, значительно снижается с применением новых препаратов.

Гепатотоксичность летучих анестетиков: одно из первых сообщений о послеоперационной желтухе и смерти больного после применения фторотана появилось в 1958 году. С течением времени было описано довольно значительное число случаев нарушений функции печени, связанных с фтортановым наркозом. Для выяснения вопроса был проведен ряд исследований, наиболее крупным и значительным из которых было Национальное Исследование Фторотана в США в 1963 году. В ходе этого исследования были проверены данные нескольких десятков тысяч анестезий с применением фторотана в целом ряде крупных хирургических центров США. Конечным результатом исследования было заключение, что фторотан является безопасным анестетиком, хотя были выявлены факторы риска, связанные с развитием нарушений функции печени, которые более вероятны при множественных анестезиях, у больных среднего и старшего возраста, с ожирением, чаще у больных женского пола.

С клинической точки зрения нарушения функции печени проявляются двояко. Наиболее частая реакция, наблюдающаяся у 8 – 40 % больных через 1 — З дня после фторотанового наркоза, заключается в преходящем повышении уровня амитрансфераз при полном отсутствии клинических симптомов.

Второй тип реакций проявляется в виде гепатонекроза. Типично эта реакция проявляется через 5 дней после наркоза и сопровождается резким подъемом активности аминотрансфераз. Длительность анестезии при этом не играет большого значения; были описаны фатальные реакции после коротких операций. К счастью, реакции этого типа встречаются редко, средняя частота варьирует в зависимости от цитируемого источника, но общее мнение склоняется к цифре 1 : 35000, то есть одна реакция на 35000 наркозов. Летальность при таком осложнении составляет от 50 до 80 %.

Для объяснения механизма таких реакций было предпринято огромное число исследований. Наиболее принятой в настоящее время моделью считается иммунологическая. Один из метаболитов фторотана – трифторацетат — связывается с белками мембран клеток печени, включая и цитохром Р-450. Такая комбинация из белка и трифторацетата у ряда пациентов вызывает выработку антител к белкам печени, что и приводит к последующему ее некрозу. Практически удалось продемонстрировать наличие антител у 70 % больных с печеночным некрозом в результате применения фторотана. Почему такая реакция возникает именно у этих больных остается невыясненным до настоящего времени. Некоторое время было популярна гипотеза, связывающая некроз печени с избытком ионов фтора. Однако с внедрением в практику севофлюрана, метаболизм которого может вызывать повышение концентрации ионов фтора выше принятых норм безопасности, и отсутствие каких-либо нарушений со стороны печеночных проб, эта гипотеза подвергается серьезным сомнениям.

В 1986 году Комитет по Безопасности Медикаментов издал рекомендации, в которых предписывается применять фторотан с интервалом по меньшей мере в З месяца. Кроме того, наличие в анамнезе необъясненной желтухи и гипертермии после применения фторотана являются противопоказанием к его применению. Справедливости ради следует отметить, что если гепатотоксичность фторотана действительно реализуется через иммунологические механизмы, то само понятие безопасного интервала теряет всякий смысл.

Гепатотоксические реакции были описаны и для других летучих анестетиков, хотя их частота прогрессивно снижается по мере применение более новых препаратов. Так например для энфлюрана частота реакций оценивается как 1 : 200 000, а для изофлюрана и того реже — пока было описано всего несколько случаев. Тем не менее, важным фактором в гепатотоксичности летучих анестетиков считается количество метаболизированного агента. Соответственно, чем меньше степень метаболизма, тем выше степень безопасности анестетика.

Заключая этот раздел следует сказать, что за прошедшее время произошли серьезные изменения в арсенале летучих анестетиков, что позволяет избежать серьезных токсических реакций. Однако это не означает, что новые летучие анестетики абсолютно безопасны. Были опубликованы случаи токсических реакций на изофлюран, десфлюран. Реакции эти носят сугубо единичный характер, тем не менее они описаны.

Характеристика отдельных препаратов

Фторотан (2-бромо-2-хлоро-1,1,1-трифторэтан) – один из нескольких галогенсодержащих анестетиков, синтезированных между 1950 и 1955 гг. В настоящее время фторотан, очевидно, один из наиболее широко применямых во всем мире анестетиков, хотя в последнее десятилетие его применение серьезно снизилось в развитых странах в связи с проблемой гепатотоксичности и появлением новых, более современных препаратов.

Коэффициент распределения кровь/газ для фторотана относительно невелик (2,3), так что время вводного наркоза и выход из него происходят достаточно быстро; глубина наркоза при этом легко контролируется. Препарат не обладает аналгетическими свойствами; иногда ему приписывают «антианалгетические» свойства, то есть при его применении в малых концентрациях болевой порог снижается.

Значительное количество фторотана подвергается метаболизму (20 – 45 %) и окисляется до трифторацетиловой кислоты и ионов хлора и брома. Последние довольно медленно выделяются с мочой (особенно ионы брома) и могут быть обнаружены в организме в течение нескольких недель после наркоза, причем в первой время достаточных, чтобы вызвать умеренную седацию (ионы брома).

В противоположность окислительному, восстановительный метаболизм фторотана в норме присутствует в очень небольших количествах, хотя именно этот путь значительно усиливается при гипоксии печени и приводит к образованию ионов фтора и галогенизированных двухкарбоновых соединений, наличие которых связывают с гепатотоксичностью фторотана.

Фторотан не раздражает дыхательный тракт и не увеличивает секрецию слюны или бронхо-ларингеальную секрецию. Однако, как и все галогенсодержащие производные он вызывает обратимое повышение производства муцина, а также снижает активность реснитчатого эпителия бронхов. Концентрации, применяемые в клинической практике, угнетают ларингеальные и фарингеальные рефлексы. Фторотан также снижает тонус мышц бронхов путем комбинации b -стимуляции и прямого действия на мускулатуру бронхов (полагают, что это реализуется через антагонизм кальция), поэтому он особеннопоказан больным астмой.

Дыхательный ответ на гиперкарбию при использовании 1 МАК фторотана снижается на 50 % и практически полностью отсутствует при 2 МАК. Аналогичный ответ на гипоксию исчезает при 1 МАК. Подобный феномен характерен и для других летучих анестетиков – нарушение хеморегуляции системы дыхания.

Фторотан оказывает значительное влияние на сердечно-сосудистую систему. Он усиливает вагусный тонус, угнетает сино-атриальный узел и его реакцию на симпатическую стимуляцию, что в совокупности приводит к появлению узлового ритма. Сократимость миокарда также снижается (на 30 % при 1 МАК), что сопровождается снижением сердечного выброса. Следует отметить, что при длительной анестезии этот показатель восстанавливается с течением времени.

Фторотан вызвает относительно небольшие изменения периферического сосудистого сопротивления, снижая его примерно на 7 % при 1,5 МАК. Это снижение происходит в основном за счет снижения сопротивления в сосудах кожи, головного мозга, возможно также в органах брюшной полости и мышцах. Механизм этого эффекта до конца не выяснен. Во время фторотановой анестезии снижается уровень эндогенных катехоламинов, что по крайней мере частично объясняет наблюдаемый эффект. Исчезает ауторегуляция органной перфузии в таких органах, как головной мозг. Поэтому при фторотановой анестезии кровоток головного мозга напрямую зависит от сердечного выброса, что может приводить к нежелательным последствиям в условиях повышенного внутричерепного давления. Например, при 2 МАК наблюдается увеличение внутричерепного кровотока в 4 раза с одновременным снижением печеночного на 25%, хотя приведенные цифры зависят от артериального давления. В дополнение к этому фторотан практически полностью угнетает регуляцию церебрального кровотока в ответ на изменение парциального давления газов крови, особенно углекислого газа.

Фторотан снижает коронарный кровоток, однако он же может оказывать положительное влияние на оксигенацию миокарда, так как под влиянием фторотана значительно снижается посленагрузка при относительно небольшом изменении доставки кислорода. Кроме того, снижается чувствительность миокарда к ишемии. Поэтому частота ишемических эпизодов при использовании фторотана невелика.

В целом влияние фторотана на сердечно-сосудистую систему проявляется снижением артериального давления. Эффект зависит от применяемой дозы, что можно использовать для проведения управляемой гипотонии.

При применении фторотана достаточно часто встречаются аритмии. Наиболее частой причиной этому является увеличение чувствительности миокарда к катехоламинам. Дополнительными факторами называют гипокалиемию, гипокальциемию, нарушения кислотно-щелочного равновесия. Хорошо известен феномен сенситизации миокарда к катехоламинам под влиянием фторотана. Недавние исследования показали, что для развития сенситизации необходима стимуляция как a 1- так и b -рецепторов. Таким образом любые факторы, приводящие к повышению эндогенной секреции катехоламинов (гипоксия, гиперкарбия, эндотрахеальная интубация) могут вызывать развитие аритмии. Наиболее часто при таких ситуациях встречается желудочковая бигеминия или мультифокальные желудочковые экстрасистолы, которые в тяжелых случаях могут перейти в фибрилляцию желудочков. Особую опасность представляют инъекции препаратов, содержащих адреналин (местные анестетики). В идеале подобные препараты не должны применяться во время наркоза фторотаном. Если применение абсолютно необходимо, то должна использоваться концентрация 1 : 100 000 (10 мкг/мл), максимальная доза не более 100 мкг. Эта доза может быть увеличена вдвое при использовании 0,5 % лидокаина. Применение вазоконстрикторных пептидов не влияет на возбудимость миокарда и они могут быть использованы при наркозе фторотаном без ограничений.

Аритмии при использовании фторотана обычно прекращаются самостоятельно при устранении раздражающего фактора (например, гиперкарбии). Специфическая терапия показана только в случаях аритмий, угрожающих серьезными нарушениями гемодинамики. Такие аритмии хорошо коррегируются применением лидокаина или b -блокаторов.

Фторотан, как и все галогенсодержащие анестетики, вызывает расслабление гладкой мускулатуры (сосуды, ЖКТ, мочевой пузырь, матка), а также скелетных мышц.

Фторотан усиливает действие недеполяризующих релаксантов дозозависимым образом, хотя и не до такой степени, как энфлюран и изофлюран.

Кроме угнетения центральной нервной системы и пресинаптической ингибиции выделения ацетилхолина, галогенсодержащие анестетики также вызывают десенситизацию постсинаптических рецепторов. Клинически это проявляется в снижении потребности в релаксантах при их совместном применении с фторотаном для поддержания адекватной мышечной релаксации. Эффект наиболее выражен при использовании тубокурарина и панкурониума, несколько меньше – для атракуриума и векурониума.

Суммируя все сказанное можно заключить, что фторотан – мощный летучий анестетик. Ввод в наркоз и выход из него наступают быстро, глубина наркоза легко контролируется. Препарат не раздражает дыхательный тракт, но вызвает достаточно выраженную депрессию сердечно-сосудистой системы, вызвая брадикардию, снижение сердечного выброса, что клинически проявляется снижением артериального давления. Он потенциирует эффект недеполяризующих мышечных релаксантов и вызывает расслабление гладкой мускулатуры, в том числе и матки. Наиболее важными недостатками фторотана является его способность вызывать сенситизацию миокарда к катехоламинам, а также потенциальная возможность вызывать повреждение печени, хотя тяжелая форма такого осложнения встречается очень редко.

Энфлюран (2-хлор, 1,1,2-трифторэтил дифторметиловый эфир) очень широко использовался в США и развитых странах Европы в последние 20 лет, постепенно вытеснив фторотан в связи с угрозой гепатотоксичности последнего. Это летучая прозрачная жидкость с довольно приятным запахом. Воспламеняется только в концентрациях выше 5,7 %. Энфлюран обладает низким коэффициентом распределения кровь/газ (1,8), так что ввод в наркоз и выход из него легко контролируются. Энфлюран несколько слабее фторотана по анестетической мощности, так что для вводного наркоза применяют концентрации до 5%, для поддержания – 1 – 2 %. При применении в небольших концентрациях обладает аналгетическими свойствами, поэтому используется при перевязках и одно время использовался для обезболивания родов. Однако это последнее применение не нашло широкого распространения в связи с необходимостью длительного применения, что как правило сопровождается излишней седацией.

В отличие от фторотана энфлюран метаболизируется в организме в относительно небольших количествах, так что более 90% препарата выделяется в неизмененном виде. Основной путь метаболизма – окисление до углекислого газа, дифторметоксидифторацетиловой кислоты, ионов фтора и хлора. Ферментоиндукторы и ингибиторы практически не влияют на скорость метаболизма энфлюрана печенью. Токсические реакции и реакции гиперчувтсвительности с повреждением печени встречаются очень редко и даже после длительной анестезии энфлюраном отмечаются лишь очень незначительные изменения функции печени, вскоре приходящие в норму.

Ионы фтора, которым приписывалась нефротоксическая роль, не играют существенного значения при использовании энфлюрана, так как их уровень повышается незначительно, хотя такое повышение может продолжаться длительное время – 24 – 48 часов.

Энфлюран не раздражает дыхательный тракт и вызывает некоторую бронходилятацию, хотя с этой точки зрения уступает фторотану. При спонтанной вентиляции энфлюран вызывает учащение дыхания со снижением дыхательного объема. При этом наблюдается угнетение дыхательного ответа на изменение РаСО2 в большей степени, нежели при использовании фторотана, что делает энфлюран наиболее мощным депрессантом дыхания из всех летучих анестетиков.

Дыхательный ответ на гипоксию и легочная гипоксическая вазоконстрикция при использовании энфлюрана угнетаются дозозависимым образом примерно в той же степени, что и другими летучими анестетиками.

Энфлюран вызывает снижение всех параметров деятельности сердечно-сосудистой системы. Этот эффект более выражен, чем при применении фторотана за исключением самых поверхностных уровней анестезии (0,5 МАК). Более того, равнозначное изменение вдыхаемой концентрации энфлюрана вызывает наибольшее угнетение сердечно-сосудистой системы, чем при использованни любого другого летучего анестетика. Поэтому порог безопасности энфлюрана ниже, чем у других сходных препаратов. Во время поверхностной анестезии (0,5 МАК) ударный объем и сердечный выброс не изменяются; снижение артериального давления происходит за счет некоторого снижения периферического сосудистого сопротивления. В более высоких концентрациях энфлюран значительно снижает сердечный выброс; при концентрации более 1,5 МАК сердечный выброс снижается до 50% от исходного уровня. Отрицательный инотропный эффект может быть усилен при одновременном применении b -блокаторов и блокаторов кальциевых каналов.

Частота сердечных сокращений не изменяется при 0,5 МАК, но с повышением концентрации отмечается ее повышение, что в какой-то степени уменьшает эффект снижения сердечного выброса. Периферическое сосудистое сопротивление снижается на 25 % независимо от глубины наркоза, что в сочетании со снижением сердечного выброса приводит к более выраженной гипотензии, чем при применении фторотана.

Коронарный кровоток при использовании энфлюрана либо не изменяется, либо несколько увеличивается.

Все галогенсодержащие анестетики потенциально могут вызывать сердечные аритмии, сенситизируя миокард к адреналину. Во время энфлюранового наркоза секреция биологически активных аминов снижается, так что с этой точки зрения энфлюран предпочтительнее фторотана. В отличие от фторотана, энфлюран вызывает очень мало изменений во времени проведения импульса через атриовентрикулярный узел,за исключением ситуаций одновременного применения блокаторов кальциевых каналов, когда длительность проведения увеличивается. Клинически этот феномен может выражаться в виде аритмий, особенно узловых. Однако на практике аритмии при применении энфлюрана встречаются редко даже тогда, когда применяется инфильтрация тканей местными анестетиками, содержащими адреналин. Поэтому энфлюран предпочтительнее фторотана в ситуациях, угрожающих развитием аритмий.

Концентрация энфлюрана 0,5 МАК нарушает ауторегуляцию церебрального кровотока, а увеличение ее до 1 МАК устраняет ее полностью, так что церебральный кровоток напрямую зависит от колебаний артериального давления. Эти изменения потенциируются гиперкарбией и угнетаются гипокарбией. Соответственно, энфлюран повышает внутричерепное давление при ЧМТ, уменьшая возможности ее регуляции. В нейрохирургии энфлюран не применяется.

Применение высоких (до 3%) концентраций энфлюрана вызывает изменения на ЭЭГ, особенно при гипокарбии (например, при гипервентиляции), которые указывают на наличие фокальной судорожной активности, наблюдаемую во время эпилептических судорог. Такая аномальная активность на ЭЭГ может быть уменьшена или полностью прекращена снижением концентрации энфлюрана и восстановлением нормального РаСО2. Тем не менее, подобные нарушения ЭЭГ могут продолжаться довольно длительное время (до 30 дней) после наркоза. И хотя такие изменения редко ассоциируются с какими-либо периферическими проявлениями, рекомендуется не применять энфлюран у больных эпилепсией или любыми другими судорожными синдромами.

Как и другие галогенсодержащие анестетики, энфлюран обладает непрямыми мышечно-релаксирующими свойствами, усиливая эффект недеполяризующих мышечных релаксантов. Соответственно, рекомендуют снижение дозы последних при применении высоких концентраций энфлюрана.

Как и фторотан, энфлюран вызывает расслабление мускулатуры матки примерно в той степени.

Суммируя вышесказанное – энфлюран – это ингаляционный анестетик, обладающий хараткеристиками, общими для всех галогенсодержащих анестетиков. По сравнению с фторотаном он примерно в 2 раза слабее, хотя время вводного наркоза для обоих препаратов существенно не различается. Энфлюран не сенситизирует миокард к адреналину, поэтому вызвает гораздо меньше аритмий, чем фторотан. Энфлюран обладает более выраженными миорелаксирующими свойствами, чем фторотан. Препарат может вызывать эпилептиформные изменения на ЭЭГ и его не рекомендуют применять у больных эпилепсией. Энфлюран сравнительно мало метаболизируется и практически не вызывает нарушений функций печени и почек.

Изофлюран — 1-хлор, 2,2,2 трифторэтил дифторметиловый эфир – является изомером энфлюрана, но при этом отличается от него целым рядом качеств. Именно эти отличия сделали изофлюран наиболее часто применяемым анестетиком в развитых странах.

Изофлюран не разлагается на свету и не нуждается в консерванте для хранения. В клинически применяемых концентрациях не горюч и очень стоек при использовании с абсорбентом.

Коэффициент распределения газ/кровь низок, так что ввод в наркоз и выход из него происходят быстро, а уровень анестезии легко контролируется. По анестетической силе изофлюран занимает промежуточное положение между фторотаном и энфлюраном (МАК – 1,2). Для вводного наркоза применяются концентрации до 4 %, для поддержания – как правило 1 – 1,5 %. Как и энфлюран, изофлюран обладает аналгетическими свойствами при применении в небольших (до 0,5 МАК) концентрациях.

Изо всех широко применяемых летучих анестетиков изофлюран метаболизируется меньше всего (0,2 %), то есть практически весь препарат выводится из организма в неизмененном виде. Основным метаболитом изофлюрана является трифторацетиловая кислота, ионы фтора и небольшое количество фторорганических соединений, ни один из которых не был связан с токсическими реакциями. Уровень ионов фтора повышается очень незначительно и это повышение быстро приходит к норме после наркоза; не имеется никаких сообщений о нарушении функции почек при применении изофлюрана.

Изофлюран раздражает верхние дыхательные пути, но не вызывает бронхоконстрикции. Количество осложнений при его применении не превышает таковое для фторотана. Бронходилятирующий эффект выражен слабо, хотя в поледнее время этот постулат подвергается серьезному сомнению, так как изофлюран оказался по меньшей мере так же эффективен для при лечении астматического статуса, как и фторотан.

При спонтанной вентиляции изофлюран вызывает дозозависимое угнетение дыхания. Степень угнетения занимает промежуточное положение между таковым фторотана и энфлюрана. Депрессия легочной гипоксической вызоконстрикции выражена так же, как и у фторотана. Основная разница между изофлюраном, фторотаном и энфлюраном заключается в их влиянии на сердечно-сосудистую систему. Все летучие анестетики вызывают снижение ударного объема и сердечного выброса. Снижение сердечного выброса в какой-то мере может быть компенсировано повышением частоты сердечных сокращений. Анестетическая концентрация изофлюрана (1,0 – 1,5 МАК) вызывает относительно небольшое снижение ударного объема (10 – 20 %) и сердечный выброс изменяется относительно мало. При этом отмечается некоторое увеличение ЧСС; кроме того, изофлюран оказывает мало влияния на систему барорецепторов.

Изофлюран не вызывает нарушений сердечного ритма и даже меньше, чем энфлюран, сенситизирует миокард к катехоламинам. Однако следует отметить, что вводный наркоз тиопенталом почти вдвое снижает порог артимий для всех анестетиков. Время проведения импульса через атрио-вентрикулярный узел при использовании изофлюрана не меняется, за исключением случаев совместного применения блокаторов кальциевых каналов.

Характерной чертой влияния изофлюрана на сердечно-сосудистую систему является его мощный вазодилятирующий эффект, особенно выраженный при использовании высоких концентраций. При его применении увеличивается кровоток печени и миокарда, что улучшает оксигенацию этих органов.

Вазодилятация сосудов головного мозга под влиянием изофлюрана происходит при концентрациях более 1 МАК. До этой пороговой концентрации кровоток не меняется и не происходит повышения внутричерепного давления, что очень важно в нейроанестезиологии. Более того, изофлюран в указанной концентрации не влияет на ауторегуляцию церебрального кровотока, тем самым оставляя возможности для его регуляции в зависимости от уровня РаСО2. такие свойства делают изофлюран препаратом выбора в нейроанестезиологии.

В течение довольно длительного времени подвергалась сомнению безопасность изофлюрана у больных с ишемической болезнью сердца. Считалось, что выраженные вазодилятаторные свойства препарата у больных ИБС могут привести к развитию синдрома обкрадывания, что еще больше ухудшит кровоснабжение пораженных участков миокарда. Однако результаты недавнего исследования, проведенного на группе больных, анестезированных по поводу аорто-коронарного шунтирования, показали, что ни количество ишемических эпизодов, ни течение ближайшего послеоперационного периода не различались при применении всех трех летучих анестетиков. Сейчас изофлюран довольно широко используется в кардиохирургии. Следует помнить, что существует ряд факторов, оказывающих влияние на коронарный кровоток. Гипотония, особенно в сочетании с тахикардией, могут существенно ухудшить кровоснабжение миокарда. Теоретически такие условия более вероятны при использовании изофлюрана – мощного вазодилятатора. Поэтому при использовании его у больных с тяжелой или нестабильной ИБС рекомендуется применение максимального мониторинга.

Существует мнение, что изофлюран и фторотан могут быть даже полезны при синдроме «окаменевшего» миокарда. Это состояние характеризуется временным (часы – дни) нарушением контрактильных свойств миокарда, в том числе и его расслабления после систолы в сочетании с депрессией биохимических процессов в миофибриллах как следствие кратковременной окклюзии коронарной артерии. Было показано, что изофлюран и фторотан ускоряют восстановление нормальной сократимости миокарда.

С теоретической точки зрения существует серьезный потенциал взаимодействия между галогенсодержащими летучими анестетиками и антагонистами кальциевых каналов, в основном с точки зрения их влияния на сердечно-сосудистую систему. В механизме действия обеих групп препаратов имеется много схожего: фторотан и энфлюран обладают антикальциевой активностью в отношении миокарда, напоминая верапамил и дилтиазем; изофлюран в основном оказывает влияние на внутриклеточный метаболизм кальция, напоминая нифедипин и накардипин. При одновременном применении летучих анестетиков и антагонистов кальциевых каналов следует иметь в виду опасность развития серьезной гипотензии в результате угнетения сократимости миокарда, нарушения ритма сердца и вазодилятации. Ситуация может быть еще более ухудшена одновременным применением b -блокаторов. Коррекция гипотензии в результате такого взаимодействия может быть весьма проблематичной. Применение катехоламинов зачатую не оказывает желаемого эффекта, так как внутриклеточное поступление кальция практически заблокировано. Введение кальция оказывает только кратковременный эффект. Более обещающим оказалось применение глюкагона и ингибиторов фосфодиэстеразы.

В противоположность энфлюрану, изофлюран вызывает угнетение ЭЭГ-активности головного мозга, не вызывая при этом никаких судорожных изменений.

Изофлюран менее активно, чем фторотан, потенцирует действие недеполяризующих мышечных релаксантов.

Сократимость матки под влиянием изофлюрана ингибируется в той же степени, что и под действием фторотана. Однако было показано, что применение изофлюрана в небольших концентрациях (примерно 1 – 1,2%) не влияет на кровопотерю при кесаревом сечении, так что этот препарат широко применяется в акушерстве.

Подитоживая вышесказанное, изофлюран во многом отличается от фторотана и энфлюрана. Хотя он снижает артериальное давление, в основном это происходит за счет вазодилятации, в то время как фторотан и энфлюран вызывают существенное снижение сердечного выброса.

С биохимической точки зрения изофлюран очень устойчив, только минимальное его количество подвергается биотрансформации.

По влиянию на церебральный кровоток изофлюран значительно превосходит фторотан и энфлюран как препарат для нейроанестезии тем, что он не повышает церебральный кровоток, не нарушает его ауторегуляцию, не оказывает существенного влияния на внутричерепное давление.

Вышеуказанные свойства привели к тому, что изофлюран практически вытеснил фторотан и энфлюран из арсенала анестезиологов развитых стран.

Новые летучие анестетики

При таком, казалось бы, достаточном арсенале средств для проведения анестезии, на рынке в начале 90-х годов появились еще два препарата, представляющих собой новое поколение летучих анестетиков. К ним относятся севофлюран и десфлюран. Их появление продиктовано новыми требованиями к анестезии – более высокая безопасность для больного, более быстрый ввод и выход из наркоза, большая степень контроля за уровнем наркоза, более быстрое и полное пробуждение после прекращения подачи летучего анестетика.

Севофлюран был впервые синтезирован в 1969 году во время исследования свойств галогенсодержащих соединений в США. В то же время были отмечены анестетические свойства этого соединения. Первые эксперименты на человеке были проведениы в 1981 году в Майами. В силу ряда причин наибольшее распространение севофлюран получил в Японии, где он широко применяется я 1991 года.

Точка кипения севофлюрана расположена на отметке 58,5° С, давление насыщенных паров при 20° С составляет 21,33 кРа. С этой точки зрения характеристики препарата более или менее сходны с таковыми других летучих анестетиков. В принципе это означает, что для дозировки севофлюрана может быть использован испаритель обычной конструкции.

Коэффициент распределения кровь/газ для севофлюрана составляет 0,60, что гораздо ниже показателей других летучих анестетиков, приближаясь к значениям, полученным для закиси азота (0,42) и десфлюрана (0,46). Такое низкое значение коэффициента распеределения предполагает,что скорость абсорбции анестетика из контура и его выведения из организма должна быть высокой.

Так как стоимость севофлюрана довольно высока, то его использование по чисто экономическим соображениям должно быть максимально экономичным. Такие условия предоставляются при использовании низкопоточной анестезии по закрытому контуру, важным компоненетом которого является адсорбер. Отсюда – клиническая проблема стабильности севофлюрана при использовании с абсорбером. В настоящее время совершенно ясно, что при использовании препарата в закрытом контуре некоторая часть его разлагается. Общее правило для всех анестетиков гласит, что их стабильность уменьшается при увеличении температуры. Для всех летучих анестетиков степень стабильности при использовании адсорбера выглядит следующим образом : десфлюран> изофлюран > фторотан > севофлюран.

Севофлюран разлагается адсорбером при увеличении температуры и особеннопри наличии гидроокиси калия. Одним из продуктов такого разложения является так называемое соединение (или компонент) А, которое в эксперименте на крысах вызывало поражение почек вплоть до развития ОПН. Естественно, что такие данные вызывали тревогу среди клиницистов. Дополнительные исследования показали, что токсические поражения почек у крыс вызваны не самим соединением А, а продуктами его метаболизма при расщеплении ферментами, специфическими для тубулярного эпителия крыс. Само по себе соединение А нетоксично для человека, что полностью подтверждается многолетним опытом использования этого препарата в Японии (несколько миллионов наркозов) при которых не было зарегистрировано нарушений функции почек, связанных с севофлюраном.

Анестетическая сила севофлюрана невелика по сравнению с фторотаном – МАК составляет 2,0.

Влияние препарата на сердечно-сосудистую и дыхательную систему сравнимо с эффектами других летучих анестетиков. Отмечается дозо-зависимое угнетение дыхания, что проявляется увеличением РаСО2. угнетается дыхательный ответ на гипоксию и гиперкарбию. Частота дыхания обычно увеличивается при снижении дыхательного объема.

Влияние севофлюрана на сердечно-сосудистую систему сходно с таковым изофлюрана; севофлюран также не сенситизирует миокард к катехоламинам. Эксперименты на добровольцах продемонстрировали снижение артериального давления под влиянием севофлюрана, при этом диастолическое давление снижалось больше, чем систолическое. Частота сердечных сокращений оставалась практически без изменений. Дальнейшее изучение препарата показало, что севофлюран отличается от изофлюрана тем, что вызывает меньшее увеличение ЧСС при 1,2 МАК.

Нельзя сказать, что севофлюран представляет собой очень стабильное соединение. Часть его разлагается при взаимодействии с адсорбентом (см.выше); достаточно большая часть подвергается биотрансформации организмом – согласно разным источникам от 2 до 6 %. Одним из его метаболитов является неорганический ион фтора, повышение которого в клинических условиях не достигает 50 нмоль/л (предполагаемый токсический порог). Интересно, что в эксперименте при очень длительных анестезиях севвофлюраном получали и более высокие значения уровня фтора, что тем не менее не сопровождалось нарушением функции почек, что ставит под сомнение вообще всю гипотезу фторзависимой ренопатии.

Результаты ранних исследований севофлюрана указали на некоторую тенденцию к гепатотоксичности, в последующем выяснилось, что некоторое снижение функции печени связано в основном со снижением печеночного кровотока, а не со свойствами препарата.

Таким образом к концу 90-х годов арсенал анестезиолога пополнился новым, довольно дорогим анестетиком. К его недостаткам можно отнести нестабильность при использовании по закрытому контуру, довольно высокий уровень метаболизации с образованием потенциально токсических продуктов. Следует подчеркнуть, что вопрос токсичности севофлюрана в настоящее время практически закрыт – несмотря на теоретически возможные эффекты, в реальности не был описано никаких токсических реакций.

Причиной введения (и массивной популярности несмотря на дороговизну) севофлюрана в клиническую практику были его преимущества перед другими препаратами. К ним следует отнести его довольно приятный запах и отсутствие раздражения дыхательных путей. Низкий коэффициент распределения кровь/газ означает что ввод в наркоз и выход из него происходят быстро. Уже два этих качества делают севофлюран очень удобным для применения в педиатрии, где он позволяет избежать болезненных инъекций. Применение высоких (8 %) концентраций вызывает потерю сознания у детей в течение 60 секунд, что вполне сравнимо по времени с внутривенным введением пропофола. Ингаляционный вводный наркоз с успехом может быть использован у взрослых.

Севофлюран позволяет очень легко и быстро контролировать глубину наркоза, что делает наркоз более управляемым, а следовательно – более безопасным. Сердечно-сосудистый и респираторный профиль севофлюрана сходны с таковым изофлюрана. Быстрое наступление пробуждения с его меньшим анестетическим «хвостом» предоставляют очевидные преимущества в амбулаторной анестезиологии. Безопасность препарата в настоящее время не вызывает никаких сомнений, так как не описано никаких токсических реакций, связанных с его применением.

Десфлюран также был синтезирован в США в рамках уже упоминавшейся программы, приведшей к появлениюэнфлюрана, изофлюрана, а енсколько позже – севофлюрана.

Хотя первоначально было отмечено, что десфлюран обладает анестетическими свойствами, его изучение было отложено до конца 80-х годов в силу ряда причин. Прежде всего, серьезные трудности с его синтезом сделали стоимость этого препарата довольно высокой для использования в клинике при использовании достаточно дешевых альтерантивных средств для наркоза. Кроме того, давление насыщенных паров десфлюрана составляет 88,53 кРа при 20° С (атмосферное давление – 101,3 кРа). С практической точки зрения это означает, что десфлюран при комнатной температуре испаряется исключительно быстро до такой степени, что если он неосторожно разлит, то испарение происходит молниеносно со звуком, напоминающим хлопок. Точка кипения препарата равна 23,5° С, то есть очень близка к комнатной температуре. Сочетание такой низкой температуры кипения с очень высоким давлением насыщенных паров диктует необходимость использования испарителя совершенно новой конструкции.

В конце 80-х – начале 90-х годов под руководством профессора Джонса клиническое изучение десфлюрана, а что еще важнее – создание специального испарителя – было завершено.

Фактором, заставившим вернуться к довольно давно синтезированному препарату были его физико-химические свойства, обещавшие целый ряд положительных анестетических свойств. Десфлюран – фторпроизводное метилэтилового эфира, он галогенизирован только фтором, что означает значительную стабильность молекулы. Анестетическая мощность десфлюрана невелика, МАК составляет 6%. Одним из наиболее важных факторов, обратившим на себя внимание исследователей, является очень низкий коэффициент распределения кровь/газ – 0,42, что даже ниже коэффициента закиси азота. Как и в случае с севофлюраном, такое низкое значение предполагает очень быструю абсорбцию препарата из легких с таким же быстрым последующим выведением.

Хотя МАК десфлюрана дотаточно высок, тем не менее анестетическая мощность его достаточна для для использования с высокими (до 80 %) концентрациями кислорода.

В настоящее время десфлюран считается самым стойким из используемых летучих анестетиков при взаимодействии с адсорбентом. Это достаточно важно, так как в силу своей высокой стоимости десфлюран применяется исключительно для низкопоточной анестезии по закрытому контуру.

Влияние препарата на сердечно-сосудистую систему сходно с другими летучими анестетиками, в особенности – с изофлюраном. Наблюдается дозо-зависимое снижение артериального давления, миокард при этом не сенситизируется к катехоламинам.

Десфлюран также вызывает дозо-зависимое снижение сопротивления церебральных сосудов с очень небольшим увеличением церебрального кровотока (а соответственно – внутричерепного давления). В концентрации до 1,5 МАК. При этом активность ЭЭГ снижается, как и при использовании изофлюрана.

Как уже упоминалось, десфлюран является крайне устойчивой молекулой. Так, например, при использовании десфлюрана 1 МАК/час уровень ионов фтора плазмы не превышал значений, полученных через неделю после прекращения наркоза. Количество препарата, подвергающееся биотрансформации – 0, 02 %. Ферментоиндюсеры и ингибиторы не влияют на метаболизм десфлюрана. В эксперименте даже после очень длительного использования десфлюрана. Аналогичные результаты были получены при повторных и многократных наркозах.

Десфлюран обладает довольно неприятным запахом и вызывает раздражение дыхательных путей (кашель, задержка дыхания). При вводном ингаляционном наркозе десфлюраном у 60% больных развивается кашель и ларингоспазм. Следует отметить, что бронхоспазм при этом не был отмечен ни в одном случае. Собствественно, препарат не применяется для ингаляционного вводного наркоза. Раздражение верхних дыхательных путей приводит еще к одному нежелательному эффекту: у небольшого количества больных (1 – 2 %) резкое изменение вдыхаемой концентрации десфлюрана больше чем на 1 МАК (то есть 6 %) вызывает стимуляцию симпатической нервной системы как результат стимуляции верхних дыхательных путей. Клинически это проявляется в виде тахикардии, повышении артериального давления. Хотя такой эпизод как правило кратковременен (до 3 – 5 минут), тем не менее у больных с нарушениями сердечно-сосудистой системы даже такой кратковременный эпизод может привести к нежелательным последствиям. Поэтому хотя десфлюран и не противопоказан для больных с ИБС, все же рекомендуется применять его в подобных случаях с осторожностью.

 

Литература

  1. Burnell R. et al «Biodegradation and organ toxicity of new volatile anesthetics» Current Opinion in Anaesthesiology, 1993, 6:644-647
  2. Kharash ED «Biotransformation of sevoflurane» Anesthesia – Analgesia 1995, Dec 81 (6 suppl) s27 – 38
  3. Kazuyuki I et al «Pharmacokinetics and pharmacodynamics of new volatile anesthetics» Current Opinion in Anaesthesiology 1993, 6:639-643
  4. Ewart I.A. et al «Volatile anaesthetics : recent developments» Current Anaesthesia and Critical Care, 1991, 2, 243 – 250
  5. Young C.J. «Inhalational anaesthetics: desflurane and sevoflurane» J. Clin. Anesth. 1995, Nov 7(7), 564 –577
  6. Calvey N.T., Williams N.E. «Principles and Practice of Pharmacology for Anaesthetists» Blackwell Scientific Publications, 1991
  7. Miller R.D. «Anesthesia», Churchill Livingstone, 1990

 

Автор: Arseniy Uskov 777

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *