Optimalizace tryskového aplikátoru LifePort z hlediska dechové práce

Abstract

Vysokofrekvenční trysková ventilace je alternativní metodou v léčbě předčasně narozených novorozenců trpících syndromem respirační tísně. Tato vysokofrekvenční ventilační technika prokazatelně snižuje riziko vzniku volutraumatu a barotraumatu díky aplikaci dechových pulzů o malém objemu a nízkém špičkovém tlaku. Vzhledem k nedostatečnému počtu klinických ověření, je vysokofrekvenční trysková ventilace u novorozeneckých pacientů praktikována pouze na území Severní Ameriky s jediným přístrojovým zástupcem Life Pulse. Tryskový ventilátor Life Pulse je v praxi propojován s konvenčním ventilátorem, který zajišťuje přísun vzduchu do ventilačního okruhu, udržení hodnoty PEEP a možnost alveolárního recruitmentu. Celkové uspořádání soustavy konvenčního a vysokofrekvenčního ventilátoru disponuje velkým rozsahem propojovacích trubic, čímž dochází k navýšení objemu mrtvého dechového prostoru pacienta. Tato skutečnost může mít za následek růst dechové práce, jež odráží velikost namáhání respiračního systému novorozence. Cílem této práce je optimalizovat současný ventilační okruh vysokofrekvenčního tryskového ventilátoru Life Pulse pro dosažení snížení dechové práce během tryskové ventilace neonatálních pacientů. Samotná optimalizace je zaměřena především na propojovací adaptér LifePort, který je klíčovým prvkem pro funkci tryskové ventilace. Všechny návrhy řešení budou ověřeny laboratorním experimentem, kdy bude zhodnocena efektivita provedených změn. Analýza ventilačního okruhu dosavadního uspořádání spočívala v identifikaci hlavních funkcí konvenčního ventilátoru pro vysokofrekvenční ventilaci přístrojem Life Pulse. Stanovené požadavky splňuje dechová podpora CPAP, jež dokáže plně nahradit účel konvenčního ventilátoru při vysokofrekvenční ventilaci novorozenců. Benefitem tohoto řešení je cenová dostupnost, prostorová nenáročnost i snadné ovládání řídící jednotky CPAP. Celkem byly testovány čtyři řešení: originál generátoru Medijet, modifikovaný generátor Medijet, systém Infant Flow se standardizovaným propojovacím členem a systém Infant Flow s upraveným propojovacím členem. Laboratornímu ověření efektivnosti optimalizačních návrhů řešení předcházelo zjištění dechové práce iWOB současného stavu pomocí simulátoru plic. Shodným experimentálním měřením byly získány dechové práce iWOB všech optimalizací. Největšího snížení dechové práce iWOB bylo dosaženo poslední variantou optimalizace, s použitím systému Infant Flow a zmenšeného propojovacího členu. Celková dechová práce iWOB tohoto optimalizačního řešení byla oproti současnému stavu snížena až o 30 % (p

High frequency jet ventilation is an alternative method of care for prematurely born babies suffering from respiratory distress syndrome. This high frequency technology noticeably lowers the risk of volutrauma and barotrauma via the application of breath pulses with little volume and low peak inspiratory pressure. Due to insufficient clinical verifications, high frequency jet ventilation of new born patients is only practiced in North America with the Life Pulse ventilation device. The Life Pulse jet ventilator is connected to a conventional ventilator that provides air input to the ventilation circuit, it sustains PEEP value and provides the possibility of alveolar recruitment. The complete system of both conventional and high frequency ventilators disposes of a wide range of connection pipes which leads to an increase in volume of a patient's dead space. This can lead to an increase in work of breathing which reflects the newborn's use of the respiration system. This thesis aims to optimise the current ventilation circuit of Life Pulse high frequency jet ventilators in order to decrease work of breathing during jet ventilations of neonatal patients. The optimisation is focused mainly on the LifePort connection adapter that is a key component for the correct function of jet ventilation. Each possible solution was verified by laboratory experimentation to evaluate the effectivity of the executed changes. The ventilation circuit analysis was based on the identification of the main features of high frequency ventilators for the high frequency ventilation provided by the Life Pulse device. The given requirements are fulfilled by CPAP breath support which is able to fully replace the purpose of the conventional ventilator with high frequency ventilation of newborns. This solution is beneficial for its affordability, space efficiency and simple use of the CPAP control unit. Four solutions were tested: an original Medijet generator, a modified Medijet generator, an Infant Flow system with a standardised connection and an Infant Flow system with a modified connection. In order to verify the efficiency of the optimised designs, iWOB was tested using a lung simulator. Identical experimental measurements were used to test iWOB for all optimised designs. The most significant decrease of iWOB was achieved using the final optimised design variation, the Infant Flow system with a smaller connection. Using this optimised solution, iWOB was decreased by 30 % (p