Анимация + Здоровье

В XVI веке фламандский врач Андреас Везалий описал в своём трактате, как можно спасти животное от удушья, вставив в трахею трубку для нагнетания в лёгкие воздуха. Тогда, в 1555 году, этот метод не вызвал ни у кого большого интереса. Однако в наше время научный труд Везалия признан первым описанием искусственной вентиляции лёгких (ИВЛ) — критически важного комплекса мер в современной медицине.

Чтобы оценить значимость искусственной вентиляции, необходимо разобраться, как работает дыхательная система. Когда человек делает вдох, диафрагма сокращается, благодаря чему расширяется грудная полость. При этом в лёгкие поступает воздух и раздуваются альвеолы — так называются миллионы мельчайших мешочков внутри лёгких. Каждый из этих крохотных мешочков оплетает плотная сеть капилляров. Из наполненных воздухом альвеол в кровь поступает кислород, при этом из крови в альвеолы переходит углекислый газ. Когда диафрагма расслабляется, углекислый газ с примесью кислорода и других газов выводится из организма.

Если наша дыхательная система работает исправно, этот процесс происходит автоматически. Однако ряд заболеваний могут вызвать сбои в работе дыхательной системы. При апноэ во сне происходит неполноценное сокращение мышц диафрагмы. При астме наблюдается воспаление дыхательных путей, что препятствует движению кислорода. А при пневмонии, которая может быть вызвана как бактериальными, так и вирусными инфекциями, поражаются альвеолы. Патогены атакуют клетки лёгких, и в ответ запускается иммунная реакция, которая может стать причиной смертельно опасного воспаления или скопления жидкости.

Во всех этих случаях происходит нарушение работы лёгких. И тогда функцию дыхания берёт на себя аппарат искусственной вентиляции лёгких, осуществляющий подачу кислорода, когда дыхательная система человека не в состоянии выполнить эту задачу. Аппараты ИВЛ помогают, даже когда дыхательные пути сильно сужены, и доставляют насыщенный кислородом воздух в лёгкие, откуда кислород разносится по всему организму.

Существует два основных принципа работы аппаратов искусственной вентиляции: подача воздуха в лёгкие в режиме положительного давления или обеспечение спонтанного вдоха в режиме отрицательного давления. В конце XIX века для искусственной вентиляции чаще применялись методы, основанные на отрицательном давлении, которые максимально имитировали естественный дыхательный процесс и обеспечивали равномерное распределение воздуха в лёгких. Для этого пациенту создавали герметичные условия, помещая его или в деревянный ящик, или в специальную герметичную камеру. Затем из камеры выкачивали воздух, давление воздуха снижалось, в результате чего грудная полость расширялась. В 1928 году было разработано передвижное металлическое устройство с насосами, приводимыми в действие электродвигателями. Этот аппарат, получивший название «железные лёгкие», устанавливался во многих больницах вплоть до середины XX века.

Однако даже самые компактные дыхательные аппараты отрицательного давления сильно ограничивали мобильность пациентов и затрудняли доступ к ним медицинского персонала. В результате с 1960-х годов стали применять вентиляторы положительного давления. При относительно лёгкой форме заболевания это можно сделать неинвазивно. Как правило, на рот и нос пациента надевают маску, через которую сжатый воздух попадает в дыхательные пути. Однако при тяжёлой форме заболевания приходится применять аппарат, полностью заменяющий собой процесс дыхания. В трахею пациента вводится трубка, через которую воздух подаётся непосредственно в лёгкие — делается это при помощи ряда клапанов и разветвлённых трубок, составляющих дыхательный контур. В большинстве современных аппаратов ИВЛ встроенная компьютерная система обеспечивает мониторинг дыхания и регулирует поток воздуха.

Данные аппараты не являются частью стандартной лечебной практики, а применяются, скорее, как крайняя мера. Чтобы пациент выдержал поток сжатого воздуха, делается сильный наркоз. Также при длительной вентиляции повышается риск лёгочных осложнений в будущем. Однако при тяжёлой форме заболевания использование аппаратов ИВЛ — это вопрос жизни и смерти. И такие события, как пандемия COVID-19, доказывают, что аппараты ИВЛ играют более важную роль, чем мы думали. Поскольку существующие модели являются громоздкими, дорогими, и для работы с ними требуется хорошо обученный персонал, большинство больниц не располагает достаточным запасом таких аппаратов. В обычных обстоятельствах этого бывает достаточно, но в чрезвычайных ситуациях скудного запаса ИВЛ хватит не всем. Сегодня мир как никогда остро нуждается в недорогих передвижных аппаратах ИВЛ, а также в более быстрых методах организации производства и распределения этих жизненно важных приборов.

-------------

Перевёл: Ростислав Голод. Отредактировала: Анна Пекот.

Сначала у вас начинает свербить в горле, после чего наступает кашель. У вас начинают болеть все мышцы, появляется раздражительность и пропадает аппетит. Дело ясное: вы заболели гриппом.

Логично предположить, что весь этот удручающий набор симптомов — результат инфекции, блуждающей у вас по телу. Но так ли это? Почему на самом деле вы чувствуете себя больным? Что, если сам организм — причина этого агрессивного наступления?

Вы заболеваете, когда патоген гриппозного вируса проникает в ваш организм, заражая и убивая клетки. Но у этого незваного вторжения есть и другой эффект: он призывает вашу иммунную систему прийти вам на помощь. Узнав о заразе, ваш организм тут же встаёт на вашу защиту.

Клетки, называемые макрофагами, бросаются в бой первыми, они отыскивают и разрушают вирусы и заражённые клетки. Потом макрофаги выпускают белковые молекулы — цитокины, чьей задачей является мобилизация большего числа противовирусных клеток из вашей иммунной системы. Если их совместных усилий достаточно, инфекция будет уничтожена ещё до того, как вы её заметите. Но обычно это лишь подготовка организма к настоящим действиям.

В некоторых случаях вирусы распространяются дальше, проникая в кровь и жизненно важные органы. Во избежание этой довольно опасной участи вашей иммунной системе придётся применить более мощную атаку, управляя своими действиями посредством мозга. Вот откуда берутся неприятные симптомы, начиная с повышения температуры, дискомфорта, болей и бессонницы. Так почему же мы себя плохо чувствуем?

Когда иммунная система подвергается нападению, она выделяет больше цитокинов, вызывая при этом двойную реакцию. Во-первых, блуждающий нерв, проходящий по телу к мозгу, быстро посылает информацию в ствол мозга, передавая её поблизости от важного участка болеощущения. Во-вторых, цитокины перемещаются по телу к гипоталамусу — части мозга, ответственной за поддержание температуры, ощущение жажды, голода, сонливости и прочего.

Как только сообщение получено, гипоталамус выделяет ещё одну молекулу, называемую простагландин Е2 и готовую к настоящей войне. Гипоталамус посылает сигналы мышцам к сокращению и вызывает повышение температуры тела. Из-за него же вас клонит ко сну, вы теряете аппетит и желание пить. Только для чего нам нужны все эти неприятные симптомы?

Хотя полной уверенности тут нет, некоторые полагают, что эти симптомы способствуют выздоровлению. Повышение температуры может замедлять бактерии, тем самым помогая иммунной системе разрушать патогены. Сон направляет вашу энергию на борьбу с инфекцией. Когда вы перестаёте есть, ваша печень способна впитать больше железа из крови, а так как железо необходимо для выживания бактерий, они просто гибнут от его нехватки. Отсутствие жажды влечёт за собой лёгкое обезвоживание, уменьшая передачу инфекции посредством чихания, кашля, рвоты или поноса. Однако надо заметить, что если вы пьёте недостаточно воды, обезвоживание может стать опасным.

Даже физические боли, делая вас более чувствительным, служат для привлечения внимания к незаживающим воспалённым порезам, которые могут быть причиной вашего состояния. Помимо физических симптомов, болезнь может вызывать раздражение, тоску и дезориентацию. Это оттого, что цитокины и простагландин могут проникнуть в более высокие участки вашего мозга, нарушая деятельность нейромедиаторов, например, глутамата, эндорфинов, серотонина и дофамина. Поражаются такие зоны, как лимбическая система, регулирующая эмоции, и кора головного мозга, участвующая в логическом мышлении.

Так что иммунная реакция самогó организма является причиной дискомфорта, сопровождающего протекание любой болезни.

К сожалению, этот механизм не совершенен. Из-за этого миллионы людей в мире страдают от аутоиммунных реакций, когда иммунная система вдруг оборачивается против нормальных процессов в организме, который нападает на самого себя.

Но для большей части человечества миллионы лет эволюции наладили иммунную систему так, чтобы она работала на нас, а не против нас. Противно иметь дело с симптомами болезней, но, вместе взятые, они продолжают давно начавшийся процесс, который нацелен на защиту наших тел от внешнего мира на все грядущие времена.

----------

Перевела: Юлия Каллистратова. Отредактировала: Анна Котова.