Budowa aparatu do znieczulenia

We wszystkich dziedzinach medycyny- oprócz wiedzy służącej terapii, diagnostyce, rekonwalescencji itp. wynikającej z doświadczenia, badań, teoretycznej obserwacji
i doświadczeń- wielką rolę odgrywa aparatura medyczna. Jest to tym istotniejsze, że postęp techniczny i osiągnięcia naukowe otwierają coraz szerszy wachlarz aparaturowych możliwości zastąpienia fizjologicznych czynności organizmu. Dotyczy to też szeroko pojętej diagnostyki (przykładowo-tomografia, tomografia pozytronowa, badania laboratoryjne itp.) jak też czynności czysto terapeutycznych( metody z użyciem manipulatorów przy operacjach,
,,roboty”operacyjne, sztuczne nerki itp.)
Osobną grupę aparaturową stanowią urządzenia służące do prowadzenia znieczuleń
w czasie operacji. Są to urządzenia, które trudno zaliczyć do aparatury terapeutycznej- chociaż wentylacja prowadzona w czasie operacji potrafi poprawić wydolność płuc.
Trudno też zaliczyć aparaty do znieczulenia do urządzeń diagnostycznych, choć monitorowanie wykonane w czasie operacji w pewnym sensie służy diagnostyce(stały pomiar RR, tętna, saturacji itp.)
Na przestrzeni lat rozbudowano stopniowo aparaturę do znieczuleń od najprostszych
( aparat OMBREDAN’A- prosty zbiornik na środek wziewny z pęcherzem świńskim zamiast worka) aż po bardzo skomplikowane, wyposażone w najnowsze podzespoły sterowane mikroprocesorami, z całkowitą kontrolą wszystkich parametrów oddechowych pacjenta i nie tylko (np. EEG czy pomiar rzutu serca). Rozwój aparatury znieczulającej wspomagały też nowe wynajdywane środki wziewne i ich użycie. Należy tu wymienić rolę tlenu i podtlenku azotu, chloroformu, eteru, halotanu, fluoranów, środków pochłaniających CO2 itp.
Współcześnie używany aparat do znieczulenia składa się z kilku podstawowych elementów:
1. Układ zasilający gazami oddechowymi
2. Przepływomierze dawkujące gazy
3. Układ oddechowy pacjenta
4. Parowniki anestetyków wziewnych
5. Aparatura monitorująca i diagnostyczna
6. Statyw
7. Urządzenia dodatkowe i wspomagające

Składniki typowej maszyny

Układ zasilający gazami oddechowymi

Podstawowym gazem wymaganym do funkcjonowania aparatu do znieczulenia jest tlen.
Istnieją różne możliwości zasilania aparatu tlenem wynikające z możliwości technicznych
i finansowych szpitala. Najbardziej optymalnym rozwiązaniem jest instalacja tlenowa
w ścianach wyposażona w odpowiednie atestowane ,,szybkozłączki” zasilania z centralnego zbiornika z płynnym tlenem. Jest to rozwiązanie tanie i bezpieczne. Przy każdym aparacie
(przy ścianie lub na statywie aparatu) powinna znajdować się rezerwowa butla z tlenem
o objętości minimum 10 litrów. Należy okresowo sprawdzać obecność gazu w butli.
Pełni ona rolę niezbędnego zabezpieczenia w tlen na wypadek awarii centralnego zaopatrzenia w ścianach.
Drugim gazem wykorzystywanym najczęściej podczas znieczulenia jest podtlenek azotu.
Również może być dostarczany na salę operacyjną przewodami o ile szpital posiada centralną rozdzielnię N2O. Najczęściej stosowanym sposobem jest zamontowanie na aparacie butli
z N2O, pojemności około 10 litrów gdzie około 1/8 objętości stanowi gazowy N2O,
7/8 jest to N2O w postaci płynnej(dotyczy nowej butli).
Następnym używanym gazem jest sprężone powietrze w typowym składzie atmosferycznym, dostarczane na salę za pomocą centralnej dystrybucji ze ścian. Zasilanie w powietrze z butli nie występuje.

Przepływomierze dawkujące gazy
Odpowiednie i bezpieczne dawkowanie gazów użytych do wentylacji pacjenta podczas znieczulenia jest jednym z najważniejszych elementów dotyczących zabezpieczenia życia osoby znieczulanej. Dawkowanie gazów i ich odpowiednia proporcja ma wpływ na natlenienie pacjenta, jego bezpieczny sen i prawidłowe wybudzenie. Dawkowanie gazów (O2+N2O) w przyjętej wiedzą i doświadczeniem formie to mieszanina 1/3 O2 i 2/3 N2O
w mieszaninie oddechowej(choć zdarzają się w zależności od potrzeb inne proporcje gazów wdechowych- nigdy jednak proporcji mniejszej niż 1/3 O2 ze względu na groźbę niedotlenienia). Na przestrzeni lat używano różnych przepływomierzy(np. wodnych gdzie ciśnienie i odpowiednia objętość gazu wypychały słupek wody na wyskalowanej podziałce lub elektrycznych gdzie odpowiedni przepływ gazu poruszało coś w rodzaju wiatraczka
a ilość jego obrotów była rejestrowana na skali urządzenia).
Najbardziej dokładnym i bezpiecznym okazał się przepływomierz tzw ,,rotamerowy” gdzie przepływający gaz podnosi na odpowiednią wysokość wyskalowanej podziałki wirujący pływak, choć pomiar może być obciążony błędem do 2% przepływającej wartości. Odczyt na skali należy odnieść do górnej, płaskiej powierzchni pływaka w szklanej, skalibrowanej rurce. Odmianą pływaka rotamerowego jest przepływomierz kulkowy gdzie odczyt prawidłowego przepływu należy wykonać na skali w najszerszym miejscu kulki. Niedopuszczalne jest badanie przepływu gazu przepływomierzem nieodpowiednim do danego gazu. Odczyt taki byłby nieprawidłowy ze względu na inną gęstość i lepkość każdego gazu.

Rotametr tworzywowy typu E

Układ oddechowy pacjenta
Jest to najistotniejsza część aparatu do znieczulenia. Rolą tego układu jest dostarczenie do płuc pacjenta gazów oddechowych w odpowiedniej ilości, anestetyków wziewnych, z pełną gwarancją odpowiedniego nawilżenia gazów, w odpowiedniej temperaturze, ze skuteczną eliminacją CO2, w sposób bezpieczny i skuteczny. Ze względu na to skąd czerpiemy gazy oddechowe oraz gdzie następuje ich eliminacja dzielimy układy oddechowe na:
1. Otwarty (nieużywane w aparatach do znieczulenia)
2. Półotwarty (pobór gazów i anestetyków z aparatu, wydech i eliminacja CO2 całkowicie do powietrza otaczającego pacjenta)
3. Półzamknięty (pobór gazów i anestetyków z aparatu i po eliminacji CO2 częściowy wydech do aparatu jak też pobieranie gazów częściowo ,,świeżych” z aparatu jak i
tych z ,,wydechu”)
4. Zamknięty (wdech gazów tylko z aparatu i wydech także do aparatu)
Ad1) Układ otwarty jest to pierwsza z używanych metod znieczulenia za pomocą najprostszego ,,aparatu do znieczulenia” jaką jest maska Simmelbusha. Jest to metalowy stelaż na którym rozpostarto kilka warstw gazy. Pacjent wdychał poprzez gazę powietrze atmosferyczne wzbogacone w anestetyk wziewny(eter, chloroform), którym nasączona była gaza. Wydech następował do atmosfery otaczającej pacjenta. Jest to najprostszy ,,aparat do znieczulenia” obarczony jednak ogromnymi wadami. Sterowanie stężeniem anestetyku jak i wentylacją odbywało się w sposób niebezpieczny-,, na oko”.
Maska Schimmelbusha
Ad2) Układ półotwarty może być stosowany takżę za pomocą maski Simmelbusha (kiedy dostarczamy pod maskę np. tlen-cewnikiem) ale prawidłowym układem półotwartym jest układ zbudowany z jednej rury karbowanej doprowadzającej gazy oddechowe z aparatu oraz zastawki wydechowej umieszczonej jak najbliżej twarzy pacjenta. Metoda z użyciem takiego układu jest bezpieczna, pozwala na dokładne sterowanie oddechem pacjenta, stężęniem gazów i dobrze eliminuje z oddechem CO2.
Nie wymaga pochłaniacza CO2 choć dla bezpieczeństwa taki pochłaniacz może
w układzie oddechowym zostać zamontowany.
Wadą metody jest duże zużycie gazów oddechowych ponieważ należy znacznie przekroczyć objętość minutową pacjenta ilością dostarczonych gazów. To samo dotyczy dużych ilości anestetyków wziewnych użytych przy takiej metodzie.

AD3) Układ półzamknięty jest w istocie najbardziej rozpowszechnionym i bezpiecznym sposobem prowadzenia wentylacji aparatem do znieczulenia. Składa się z ramion oddechowych(rur karbowanych-kiedyś gumowych antystatycznych, dziś plastikowych lub silikonowych, lekkich i często jednorazowych), zastawek sterujących kierunkiem przepływu gazu, łącznika ,,Y”- pacjenta, worka oddechowego i źródła dostarczającego gaz. Pozwala na mniejsze zużycie gazów anestetycznych, mniejsze zużycie anestetyków wziewnych, skutecznie eliminuje CO2, utrzymuje w powietrzu oddechowym zadowalającą temperaturę i wilgotność, nie zanieczyszcza powietrza sali operacyjnej anestetykami tak jak układ półotwarty. Warunkiem prawidłowej pracy tego układu jest zamontowanie w aparacie pochłaniacza CO2 z wapnem sodowanym(obecnie dostępne inne typy wapna) i zastawki nadciśnieniowej. Pierwsze użycie wapna sodowanego wykonał podczas operacji Watters w 1920 r. Odmianami układu półzamkniętego są tzw. Układy Risa, Magilla, Baina czy Cuhna, które różnią się w zależności od tego dla jakich pacjentów zostaną użyte.

AD4) Układ zamknięty może być zbudowany z układu okrężnego, który jest całkowicie szczelny(zamknięta zastawka nadciśnieniowa) lub z jednej rury dostarczającej gaz do pacjenta i prowadzącej powietrze oddechowe z powrotem do aparatu-
( metoda ,,tam i z powrotem”). Warunkiem bezpiecznego funkcjonowania tego układu jest użycie sprawnego pochłaniacza CO2( w miarę możliwości najbliżej ust pacjenta). Niezaprzeczalną zaletą jest bardzo małe użycie gazów oddechowych, małe zużycie anestetyków wziewnych, zatem jest to metoda najbardziej ekonomiczna. Do wad można zaliczyć czasami dość wysoką temperaturę powietrz oddechowego wynikającą z reakcji termicznej w pochłaniaczu CO2.

Układy oddechowe w swojej historii były wielokrotnie modyfikowane, udoskonalane przez pierwszych twórców bezpiecznych metod znieczulania(np. Magill, Waters),
z pierwotnym użyciem płytek z miki w zastawkach aż do elektronicznych czujników przepływu gazów w układzie i pełnym systemem alarmowym kontrolującym wentylację w czasach obecnych.

Parowniki anestetyków wziewnych
Pierwszym parownikiem użytym w aparatach do znieczulenia był parownik do eteru.
Stosowano parowniki tzw. bąbelkowe, knotowe i tzw ,,z przeciągania”. Jak sama nazwa wskazuje parowniki te w sposób skuteczny wzbogacały gazy oddechowe w anestetyk bądź to przez bąbelkowanie gazu w pojemniku z anestetykiem bądź też przez przepływ gazów oddechowych między elementami knota z włókien tekstylnych. Były to metody dość skuteczne ale mało ,,sterowalne”. Sposób z ,,przeciągania” mógł być użyty tylko do anestetyków bardzo silnie parujących(chloroform, chlorek etylu).
Stosowane później do środków tj. halotan czy sewofluran parowniki to już parowniki nowszej generacji, utrzymujące bardzo precyzyjnie temperaturę parującej cieczy(istotne ze względu
na zależność parowania od temperatury) oraz skalę stężenia anestetyku w V% -
( jest to stężenie procentowe w objętości 100 ml przepływającego gazu).
Dawniej nazywano te parowniki parownikami o typie ,, miedzianego kociołka”.
Był istotnie zbudowany z grubego płaszcza z miedzi co dawało stabilizację termiczną anestetyku znajdującego się w środku.
Obecnie parowniki są zbudowane wg nowoczesnych technologii, pozwalają na precyzyjne dawkowanie anestetyku i każdy parownik może być użyty tylko i wyłącznie do określonego typu środka. Parownik można zamontować w aparacie na dwa sposoby;
a) w układzie oddechowym (kiedy gazy oddechowe wielokrotnie krążą przez parownik- w metodzie tej uzyskujemy zwiększone stężenie anestetyku w stosunku do nastawów.
b) poza układem oddechowym kiedy parownik zamontowany jest na rurce doprowadzającej gaz do układu okrężnego (gaz przepływa przez parownik tylko w jedną stronę, zatem uzyskujemy stosunkowo niskie stężenie w stosunku do nastawów na parowniku).

Aparatura monitorująca i diagnostyczna
Pierwsze aparaty do znieczulenia nie posiadały żadnych systemów monitorujących, stan pacjenta poza sprawnym okiem i odpowiednią czujnością pielęgniarki i lekarza nie był monitorowany. Takie aparaty funkcjonowały w polskich szpitalach jeszcze do początków lat 80-tych. Obecnie postęp techniczny spowodował, że każdy aparat jest wręcz przeładowany aparaturą monitorującą i stanowi ona integralną część aparatu do znieczulenia.
Monitorujemy takie parametry jak;

.Monitorowanie gazów wdechowych i wydechowych:
A) Monitorowanie wdychanego stężenia tlenu
Analizator tlenu
B) Monitorowanie gazów wydechowych
Kapnografia przy użyciu promieniowania podczerwonego
Kapnometria
Kapnogram
Końcowowydechowa prężność CO2

Monitorowanie stężenia tlenu
Pulsoksymetria
Przezskórne monitorowanie prężności gazów

Monitorowanie ciśnienia tętniczego
Rejestrowanie ciśnienia skurczowego (SBP) i rozkurczowego (DBP)
Średnie ciśnienie tętnicze (MAP)

Monitorowanie ośrodkowego ciśnienia żylnego i ciśnienia w tętnicy płucnej
Monitorowanie ośrodkowego ciśnienia żylnego
Monitorowanie ciśnienia w tętnicy płucnej
Wysycenie tlenem mieszaniny krwi żylnej (SvO2)

Monitorowanie czynności serca
Ocena pojemności minutowej

Monitorowanie czynności neurologicznych
Monitorowanie ciśnienia śródczaszkowego (ICP)
Elektroencefalogram (EEG)
Potencjały wywołane

Monitorowanie czynności nerwowo mięśniowej
Stymulator nerwów

Monitorowanie temperatury
Hipotermia śródperacyjna
Hipertermia śródoperacyjna

Nadal jedną z najpewniejszych metod monitorowania stanu pacjenta jest baczna obserwacja wyglądu pacjenta i sterowana doświadczeniem personelu znieczulającego reakcja na każdą nieprawidłową reakcję organizmu pacjenta. Nadmierna ilość alarmów w aparaturze monitorującej (które mogą zawieść) usypia czujność personelu i zaleca się większą kontrolę wynikającą z obserwacji niż poleganie na ustawionych alarmach parametrów.
Statyw

Wszystkie elementy składowe aparatu do znieczulenia muszą mieć solidne zamocowanie
na statywie tworząc integralną całość. Części aparatu nie mogą być przymocowane
do statywu w sposób chwiejny ale jednocześnie niektóre z nich powinny być bardzo łatwo odłączalne i wymienialne(pochłaniacze CO2, rury karbowane, czasem zastawki itp).
Statywy aparatu zwykle są wyposażone w dodatkowe szuflady na sprzęt zapasowy
(lub instrukcje obsługi), kółka umożliwiające łatwe przemieszczanie na sali operacyjnej
ale też blokady. Muszą posiadać zamocowania do butli N2O i zapasowej tlenowej, uchwyty
do podwieszania rur i przewodów, blaty do postawienia niektórych elementów monitorujących oraz prowadzenia dokumentacji. Statyw powinien być wykonany z metalu lub tworzyw o dużej wytrzymałości, łatwych do dezynfekcji i w miarę możliwości estetycznych. Wielkość statywu ma największy wpływ na wielkość aparatu- chociaż rola jego w znieczuleniu nie jest tak wielka - a ma ogromny wpływ na cenę aparatu ustaloną przez producenta. Oprócz statywów jezdnych występują statywy podwieszone lub zamontowane
w kolumnie anestezjologicznej umocowanej do ściany lub sufitu ściany operacyjnej.

Urządzenia dodatkowe i wspomagające
We współczesnych aparatach do znieczulenia zamontowano urządzenia, które wcześniej i tak znajdowały się na sali operacyjnej. Uczyniono to po to aby takie urządzenia znajdowały się
w zasięgu ręki zespołu znieczulającego i służyły tylko znieczulanemu pacjentowi.
Do urządzeń tych należą:
1) Ssaki
Mogą być elektryczne, gdzie pompa ssąca urządzenia jest prądem, mogą być ciśnieniowe oparte o system pracy inżektora gazowego. Oczywiście przy aparacie musi się znajdować zbiornik na odessane wydzieliny i często pojemnik na płyn płuczący.
2) Mierniki RR
W niektórych aparatach dodatkowy miernik do pomiaru ciśnienia tętniczego krwi
( w najnowszych aparatach funkcja ta znajduje się w monitorach).
3) Nebulizatory
Umożliwiają wprowadzenie leku w formie kropelkowej do gazów wdechowych

4) Oświetlenia
W przypadku użycia aparatu do znieczulenia w ciemności(np. pracownie Rtg,
zabiegi laparoskopowe) zastosowano w nowoczesnych aparatach dodatkowe podświetlenie skali przepływomierzy, jak też blatu do prowadzenia dokumentacji.

5) Urządzenia eliminujące gazy wydechowe z sali operacyjnej
Dobrze wyposażony aparat do znieczulenia, sprawny, niezawodny i bogaty w aparaturę monitorującą jest w tej chwili podstawowym narzędziem pracy anestezjologa. Aby pełnił swoje zadanie musi być systematycznie kontrolowany, regenerowany i czyszczony
a personel powinien systematycznie ćwiczyć swoje umiejętności w posługiwaniu się aparaturą znieczulającą. W prawidłowym systemie kontroli aparatów do znieczulenia powinien być zatrudniony technik, który po każdym znieczuleniu kontroluje pracę aparatu, zmienia zestawy jednorazowe zastosowane w aparacie i pozostawia w widocznym miejscu aparatu metryczkę atestującą jego następne użycie. Ze względu na koszty tego typu ,, opieka” nad aparatem jest stosowana w niewielu placówkach a funkcję ,,kontrolera” sprawności aparatu pełni pielęgniarka. O każdych podejrzeniach co do funkcjonowania poszczególnych elementów aparatu przed znieczuleniem powinna poinformować lekarza, przełożoną lub koleżanki a także w miarę możliwości usunąć niesprawność aparatu.
Dla usprawnienia powyższej czynności powinno się wprowadzić tzw.
schemat sprawdzenia aparatu (lista), który punkt po punkcie sprawdza kolejne elementy aparatu i ich sprawność(czyni to pielęgniarka) i tylko stwierdzenie pełnej sprawność zezwala na użycie aparatu.

Pomimo zastosowania na rynku różnych typów aparatów ich podstawowe składowe
są podobne i odpowiadają powyższemu a każdy nowy aparat powinien spełniać następujące kryteria:
1 ) powinien być podobnego typu jak aparaty już posiadane(chodzi o łatwość dostępu
do części zamiennych i serwisu naprawczego)
2) powinien być prosty w obsłudze i dezynfekcji.
3) Powinien być tani- co jest bardzo istotne w obecnej sytuacji finansowej służby zdrowia


Bibliografia
1) Barach Paul G, Cullen Brus F, Stoelting Robert K,;
Podręcznik anestezjologii klinicznej.
Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa 1995
2) Atkinson R.S, Rushman G.B, Alfred Lee J,;
Kompendium anestezjologii
Państwowy zakład wydawnictw lekarskich Warszawa 1981
3) Hirt Rainer, Bubser Hanspeter,;
Podręcznik anestezjologii dla pielęgniarek
Wydawnictwo Lekarskie PZWL Warszawa 1995
4) Kamiński Bogdan (red),; Anestezja i intensywna opieka medyczna dla pielęgniarek
Państwowy Zakład Wydawnictw Lekarskich Warszawa 1988