Когда человеку не хватает кислорода, необходимо восполнить именно тот объем, которого недостает. Состав земной атмосферы выглядит так: 78,1 % азота, 20,9 % кислорода, 0,93 % аргона и 0,04 % углекислого газа. При обычном вдохе именно такая газовая смесь попадает в организм через нос и рот. Таким образом, ситуацию нехватки кислорода можно переформулировать как «когда 20,9 % кислорода становится недостаточно».
Как доставить дополнительный кислород тем, кто в нем нуждается? Существует два основных способа. Первый – использование кислородных баллонов. Они портативны: установленные у кровати, позволяют проводить кислородотерапию даже во время перемещений пациента. Поскольку кислород в баллонах находится под высоким давлением, они имеют значительный вес (в зависимости от размера – от нескольких до нескольких десятков килограммов). Для хранения используют специальные стойки, а транспортировку осуществляют с помощью тележек.
Разумеется, возможности баллонов ограничены. В больницах, где много пациентов с высокой потребностью в кислороде, покрыть все нужды только ими практически невозможно – постоянная замена опустевших емкостей крайне неэффективна.
Поэтому существует второй способ – система газораспределения. У постели пациента в палате или на стене операционной есть специальные розетки для медицинских газов. Подключив к ним шланг, можно легко получить кислород. Его источник – огромные резервуары с жидким кислородом, установленные на территории больницы. Его доставляют с газовых заводов в цистернах и регулярно пополняют запасы. По разветвленной сети трубопроводов газ распределяется по всем отделениям [4, 5].
Полученный таким образом кислород подается пациентам через носовые канюли, кислородные маски или другие приспособления. В некоторых случаях используют аппараты искусственной вентиляции легких. Метод выбирают в зависимости от состояния пациента, чтобы оптимально доставить кислород в организм.
Первый аппарат искусственного дыхания изобрели еще в 1838 году. Он принципиально отличался от современных моделей. Пациента помещали в устройство целиком (кроме головы), где создавалось отрицательное давление, механически растягивающее грудную клетку. Такой принцип работы называют негативным давлением.
С точки зрения принципа работы метод негативного давления даже ближе к естественному. Наше дыхание происходит не потому, что кто-то нагнетает воздух через рот, – грудная клетка расширяется благодаря дыхательным мышцам, создавая условия для естественного поступления воздуха в легкие. Первоначально подобные аппараты были ручными, но в 1920-х годах разработали электрические версии устройств с негативным давлением, известные как «железные легкие».
Рис. 62. «Железные легкие»
В 1930-х годах они получили широкое распространение из-за эпидемии полиомиелита, который в Японии также называют «детский паралич». Полиовирус обладает особенностью: в редких случаях проникает в центральную нервную систему, вызывая серьезные неврологические нарушения. Это приводит к параличу нижних конечностей или дыхательных мышц – человек теряет способность дышать самостоятельно. Поэтому пациенты проводили одну-две недели в «железных легких», ожидая, пока восстановится способность дышать самостоятельно. Во время эпидемий полиомиелита в больницах выстраивались целые ряды этих аппаратов, где множество пациентов проходили лечение.
Современные аппараты ИВЛ с позитивным давлением, когда в трахею вводится трубка и легкие расширяются изнутри, были разработаны только в 1950-х годах. Сегодня аппараты ИВЛ стали компактными, что упрощает их перемещение по больнице. Кроме того, появилась возможность арендовать их для использования в домашних условиях.
Кстати, благодаря распространению вакцин полиомиелит практически исчез в мировом масштабе. Хотя заболевание еще не полностью ликвидировано, с 1988 года, когда ВОЗ объявила о Глобальной программе ликвидации полиомиелита, число случаев сократилось более чем на 99 %. В Японии вакцина против полиомиелита включена в состав четырехкомпонентной вакцины для детей и входит в программу обязательной вакцинации.