Walcząc o oddech. O urządzeniach ratujących życie

W Sekcji Archeo w Pulsarze prezentujemy archiwalne teksty ze „Świata Nauki” i „Wiedzy i Życia”. Wciąż aktualne, intrygujące i inspirujące.

Ilość tlenu w powietrzu (21%) wystarcza nam do normalnego funkcjonowania. Ba, nawet gdyby jego poziom wynosił 13%, bez problemu byśmy przeżyli (zakładając, że nasz organizm normalnie wdycha i wydycha powietrze). Poniżej tej wartości zaczynają się problemy. Pierwszym organem, który odczuwa niedobór tlenu, jest mózg. Stanowi on zaledwie 2% masy ciała dorosłego człowieka, ale zużywa aż 20% potrzebnej do życia energii, a więc i tyle tlenu. Niedobór tlenu wpływa oczywiście również na wszystkie komórki ciała.

Gdy dochodzi do zatrzymania oddechu w wyniku nieprawidłowości w działaniu płuc lub serca, mamy mało czasu na efektywną pomoc. Dlatego należy jak najszybciej podjąć czynności zwane resuscytacją krążeniowo-oddechową (RKO). Jeśli stwierdzimy, że u kogoś nastąpiło zatrzymanie krążenia i oddechu, a osoba ta nie reaguje, natychmiast układamy ją na twardym podłożu, odchylamy lekko do tyłu głowę i unosimy żuchwę. Rozpoczynamy uciskanie klatki piersiowej (30 uciśnięć) oraz wykonywanie oddechów ratowniczych (2 razy). Kontynuujemy do chwili przywrócenia akcji serca i oddechu albo do przyjazdu zespołu medycznego.

Ratownicy zwykle mają odpowiedni sprzęt do wentylacji pacjenta. Podstawowym jest worek samorozprężalny, czyli „worek Ambu” (nazwa pochodzi od firmy Ambu, producenta pierwszych takich worków). W najprostszej wersji składa się on z maski zakładanej na twarz osoby, która zasłabła, zaworu oraz silikonowej dużej gruszki, którą ściska ratownik, wpompowując powietrze do płuc pacjenta. W wersji rozbudowanej może być wyposażony w rezerwuar tlenu (o poj. od 600 ml dla dzieci do niemal 3000 ml dla dorosłych). Worki samorozprężalne to sprzęt podręczny, używany głównie przez zespoły pogotowia ratunkowego do doraźnej wentylacji osób w zagrożeniu życia. Jeśli wentylacja musi trwać dłuższy czas, zwykle używa się do niej aparatury działającej automatycznie.

Respirator

Słowo to pojawiało się dość często w ostatnich latach w kontekście epidemii COVID-19, bo wielu pacjentów miało poważne problemy z oddychaniem i podłączano ich na jakiś czas do respiratora. Urządzenie to wspomaga mięśnie oddechowe albo całkowicie przejmuje ich funkcje, gdy ich działanie jest zaburzone. Istnieją trzy zasadnicze typy respiratorów. W szpitalach najczęściej stoją duże respiratory stacjonarne. W przypadku transportu pacjenta z niewydolnością oddechową używa się respiratorów karetkowych/transportowych. Pełnią one praktycznie takie same funkcje jak stacjonarne, ale mają znacznie mniejsze rozmiary. Dzięki zabezpieczeniu przed złymi warunkami atmosferycznymi (deszcz, śnieg, mróz) mogą być używane w zasadzie w dowolnym miejscu. Trzeci, bardzo istotny rodzaj to respirator noworodkowy – jeszcze mniejszy niż wersje transportowe, bo musi zmieścić się w standardowym inkubatorze. Może działać na zasilaniu zewnętrznym, ale też akumulatorowym, co pozwala na używanie go również podczas transportu zewnątrz- i wewnątrzszpitalnego.

Respiratory zasysają powietrze z otoczenia, uzupełniają je regulowaną ilością tlenu, nawilżają, ogrzewają i przefiltrowują w celu oddzielenia bakterii i wirusów. Potem wtłaczają określoną jego ilość do płuc pacjenta. W kolejnym etapie odbierają powietrze wydychane przez pacjenta, a wraz z nim dwutlenek węgla. Monitorują wiele parametrów, m.in. tętno, saturację (nasycenie krwi tlenem) czy zawartość dwutlenku węgla w wydychanym powietrzu. W przypadku przekroczenia norm automatycznie uruchamia się alarm. Obsługa tych wysokospecjalistycznych urządzeń wymaga kwalifikacji i doświadczenia.

Respiratory pracują w dwóch trybach – nieinwazyjnym (pacjent ma szczelnie założoną na twarz maskę) oraz inwazyjnym (przed podłączeniem respiratora wprowadza się do dróg oddechowych rurkę intubacyjną). Ten drugi stwarza znacznie większe ryzyko ewentualnych powikłań. Najczęściej dochodzi do zapalenia płuc, przy czym głównym źródłem zakażenia jest rurka intubacyjna (patrz ramka). Obserwuje się czasami też uszkodzenia płuc, takie jak odma opłucnowa czy rozedma śródmiąższowa płuc. Jednym z mniej oczywistych możliwych powikłań są zaburzenia pracy nerek, wynikające ze wzrostu ciśnienia w płucach.

ECMO

Czasami terapia przy użyciu respiratora nie wystarcza. Jeśli parametry pacjenta nie ulegają poprawie albo się pogarszają, zostaje on podłączony do jeszcze bardziej specjalistycznego aparatu znanego pod skrótem ECMO (ang. extracorporeal membrane oxygenation), mającego zapewnić ciągłe pozaustrojowe utlenowanie krwi. Centralny element to oksygenator, czyli wiązka cienkościennych rurek ze specjalnego plastiku, którymi tłoczy się mieszaninę gazową. W trakcie działania ECMO rurki są omywane przez krew pacjenta. Pełnią więc funkcję zbliżoną do tej, jaką w organizmie człowieka wykonują pęcherzyki płucne, a mianowicie powodują natlenienie krwi i odebranie z niej nadmiarowego dwutlenku węgla. W zależności od problemów zdrowotnych i stanu pacjenta krew jest wyprowadzana z organizmu przez żyłę szyjną albo udową i po utlenowaniu w oksygenatorze (oraz podgrzaniu) wraca do krwiobiegu tą samą drogą i dalej jest rozprowadzana przez serce w krążeniu ogólnym. Jeśli pacjent poza niewydolnością oddechową cierpi na niewydolność serca, natlenowana krew wraca do organizmu nie przez żyłę, lecz przez tętnicę udową.

Użycie ECMO jest w zasadzie działaniem ostatniej szansy. Nie znaleziono bowiem lepszego sposobu natlenowania krwi pozwalającego na ratunek osób znajdujących się w stanie głębokiego niedotlenienia. Podłączając pacjenta do ECMO, trzeba jednak rozważyć możliwe negatywne skutki uboczne. Są one spowodowane koniecznością ciągłego podawania leków rozrzedzających krew w celu uniknięcia zakrzepów. Dotyczą one najczęściej układu nerwowego i mogą to być: krwotok śródmózgowy, krwotok podpajęczynówkowy, śpiączka i śmierć mózgowa. Ponieważ podłączenie do ECMO wymaga ciągłego podawania heparyny, obserwuje się też małopłytkowość poheparynową. U wcześniaków poddawanych terapii ECMO może dochodzić również do krwawienia dokomorowego.

Nieco bardziej skomplikowaną wersję ECMO, noszącą nazwę płucoserca, stosuje się podczas operacji na otwartym sercu. Pierwsze wersje tego urządzenia powstały w połowie XX w., a już w 1953 r. polski kardiochirurg Jan Moll wraz z zespołem inżynierów z Zakładów im. Cegielskiego w Poznaniu skonstruował krajowy prototyp płucoserca (MPS-1), który po udoskonaleniu z powodzeniem służył podczas operacji kardiochirurgicznych.

W domu

Gdy chory musi być poddawany przez dłuższy czas tlenoterapii, zazwyczaj za najwygodniejszą uznaje się tlenoterapię domową. Zaleca się ją pacjentom cierpiącym na astmę, niektóre choroby układu krążenia i układu nerwowego czy występujący ostatnio coraz częściej zespół pocovidowy. Kiedyś jedynym źródłem tlenu do tlenoterapii były butle ciśnieniowe. Te stalowe zbiorniki, zwykle o pojemności 2–10 l, zawierają czysty tlen sprężony pod ciśnieniem 200 atm. Butle z tlenem medycznym, jedynym nadającym się do tlenoterapii, są pomalowane na biało. Tlen techniczny (butla niebieska, kołpak biały) absolutnie nie nadaje się do zastosowania w domu.

Butlę wyposaża się w specjalny reduktor, pozwalający na dostarczenie pacjentowi odpowiedniej ilości tlenu. Jakiekolwiek czynności wykonywane przy butli i reduktorze wymagają czystych i suchych rąk. Nawet śladowe ilości smarów czy kremów są skrajnie niebezpieczne, bo w zetknięciu z tlenem ulegają gwałtownemu utlenianiu, które w efekcie może skutkować powstawaniem iskier, a nawet wybuchem. Tlen podaje się za pomocą maski albo kaniuli (cewników) donosowych, popularnie zwanych wąsami. Obsługa zestawu z butlą i reduktorem nie jest bardzo skomplikowana, ale każda praca z butlą zawierającą gaz pod wielkim ciśnieniem stanowi pewne ryzyko, dlatego należy bezwzględnie stosować się do instrukcji.

Innym, znacznie popularniejszym dziś urządzeniem do tlenoterapii jest koncentrator tlenu. Jego działanie polega na lekkim sprężeniu otaczającego powietrza i przetłoczeniu go przez odpowiednią warstwę tzw. sit molekularnych (zeolitu). Następuje oddzielenie gazowego tlenu od azotu i pozostałych gazów, dzięki czemu na wyjściu tlen ma czystość 80–90%. Urządzenie jest łatwe w obsłudze i bezpieczne. W sprzedaży znajdują się dwa rodzaje koncentratorów – większe, stacjonarne, i mniejsze – przenośne. Te drugie charakteryzuje mniejsza wydajność, ale da się z nimi wyjść na spacer, ponieważ ważą 2–3 kg i mieszczą się np. w plecaku. Tego typu przenośne urządzenia dostarczają tlen nawet przez kilkanaście godzin.

Koncentratory mają stosunkowo wysokie ceny, ale na rynku pojawiło się sporo firm, które zajmują się wypożyczaniem tych urządzeń. Nowe wersje koncentratorów tlenu nie podają go w sposób ciągły, ale dzięki czujnikom uruchamiają się tylko w momencie wdechu. Chcę przestrzec przed kupowaniem atrakcyjnych cenowo chińskich koncentratorów tlenu, bo ich jakość pozostawia wiele do życzenia. Np. zamiast 80–90% tlenu podają one 50, a nawet zaledwie 30%.

Tlenoterapia domowa nie powinna być stosowana bez konkretnego zalecenia lekarskiego. Owszem, tlen jest niezbędny i ratuje życie, ale zbyt długie stosowanie tlenu z butli czy koncentratora może wywoływać skutki uboczne, takie jak zapalenie tchawicy i oskrzeli. W wielu miastach istnieją poradnie lub zespoły domowego leczenia tlenem (DLT). Osoby mające problemy oddechowe (cierpiące m.in. na przewlekłą obturacyjną chorobę płuc, astmę, mukowiscydozę, dysplazję oskrzelowo-płucną) powinny zgłosić się do takiej poradni, gdzie zostaną zdiagnozowane i uzyskają specjalistyczną pomoc.

Dziękujemy, że jesteś z nami. Pulsar dostarcza najciekawsze informacje naukowe i przybliża najnowsze badania naukowe. Jeśli korzystasz z publikowanych przez Pulsar materiałów, prosimy o powołanie się na nasz portal. Źródło: www.projektpulsar.pl.