بخش اول

تهویه مکانیکی یکی از مهم‌ترین و پرکاربردترین مداخلات در بخش مراقبت‌های ویژه (ICU) است. بیش از نیمی از بیماران در ۲۴ ساعت اول پس از پذیرش در ICU، به این روش نیاز پیدا می‌کنند. تهویه مکانیکی فرصتی حیاتی برای کنترل وضعیت بیمار، درمان بیماری‌های زمینه‌ای و جلوگیری از وخامت شرایط فراهم می‌کند.

این روش می‌تواند به طور کامل یا نسبی جایگزین تنفس خودبخودی بیمار شود و باید در بیماران بدحال بدون تأخیر انجام شود. ⛔ به تعویق انداختن این مداخله تا مرحله اورژانسی می‌تواند خطرناک باشد!

🔸 برای درک بهتر تهویه مکانیکی، ابتدا باید با برخی مفاهیم پایه آشنا شویم:
✅ مکانیسم‌های طبیعی تهویه خودبخودی
✅ مفهوم کمپلیانس و مقاومت ریوی

🫁 مکانیسم‌های طبیعی تهویه خودبخودی:
سیستم تنفسی انسان برای انجام تهویه از دو مکانیسم اصلی استفاده می‌کند:
1️⃣ انقباض عضلات تنفسی که به ورود هوا به ریه‌ها کمک می‌کند.
2️⃣ ایجاد فشار منفی داخل قفسه سینه که باعث حرکت هوا به داخل ریه‌ها می‌شود.

در طول هر سیکل تنفسی طبیعی، دو فرآیند کلیدی اتفاق می‌افتد:
✔ تهویه (Ventilation): ورود و خروج هوا از ریه‌ها
✔ اکسیژناسیون (Gas Exchange): تبادل اکسیژن و دی‌اکسیدکربن در آلوئول‌ها

✅ این دو فرآیند برای حفظ حیات ضروری هستند و اختلال در هر یک می‌تواند منجر به مشکلات جدی تنفسی شود.

تنفس یک فرایند حیاتی برای تأمین اکسیژن و دفع دی‌اکسیدکربن از بدن است. این فرآیند شامل دو مرحله‌ی اصلی است:

✅ دم (Inhalation):
هنگامی که دیافراگم و عضلات بین‌دنده‌ای خارجی منقبض می‌شوند، حجم قفسه سینه افزایش می‌یابد. این افزایش حجم، فشار داخل ریه‌ها را کاهش داده و باعث ورود هوا به داخل آن‌ها می‌شود.

✅ بازدم (Exhalation):
برعکس دم، بازدم زمانی رخ می‌دهد که دیافراگم و عضلات بین‌دنده‌ای خارجی به حالت استراحت بازمی‌گردند. در این حالت، حجم قفسه سینه کاهش می‌یابد، فشار درون ریه‌ها افزایش پیدا کرده و هوا به بیرون رانده می‌شود.

🫁 تنفس چیست؟

تنفس، فرایند اکسیژناسیون یا تبادل گازها بین ارگانیسم و محیط است و شامل دو بخش اصلی می‌شود:

🔸 تنفس خارجی (External Respiration)
🔸 تنفس داخلی (Internal Respiration)

🌿 تنفس خارجی؛ ارتباط آلوئول‌ها با خون

🔹 تنفس خارجی شامل تبادل گازها بین آلوئول‌ها (حبابچه‌های ریوی) و خون موجود در مویرگ‌های اطراف آن‌ها است. در این فرآیند، اکسیژن از هوا به داخل خون جذب شده و دی‌اکسیدکربن از خون به درون آلوئول‌ها دفع می‌شود تا از طریق بازدم خارج شود.

⚠️ اگر اختلالی در این مرحله رخ دهد، منجر به هیپوکسمی (Hypoxemia) خواهد شد.

🏃‍♂️ تنفس داخلی؛ تبادل اکسیژن در سطح سلولی

🔹 تنفس داخلی در سطح سلولی رخ می‌دهد و شامل انتقال اکسیژن از جریان خون به داخل سلول‌ها است. این اکسیژن برای انجام فرایندهای متابولیکی و تولید انرژی در سلول‌ها استفاده می‌شود.

🔹 در مقابل، دی‌اکسیدکربن که محصول متابولیسم هوازی است، از سلول‌ها وارد خون شده و به ریه‌ها منتقل می‌شود تا از بدن خارج شود.

⚠️ اگر اختلالی در این مرحله رخ دهد، به آن هیپوکسی (Hypoxia) گفته می‌شود، که به معنای کاهش اکسیژن‌رسانی به بافت‌ها است. 

تنفس یک فرآیند وابسته به جریان گاز و اختلاف فشار بین بخش‌های مختلف سیستم تنفسی است. درک این مکانیسم‌ها برای مدیریت تهویه مکانیکی و تنظیم پارامترهای دستگاه ونتیلاتور ضروری است.

🔷 جریان گاز و گرادیان فشار در طول تهویه

🔹 در حالت عادی، فشار داخل قفسه سینه با فشار اتمسفر برابر است. اما برای اینکه هوا وارد ریه‌ها شود، نیاز به گرادیان فشار داریم.

💨 چگونه هوا در ریه‌ها جریان پیدا می‌کند؟
✅ طبق یک اصل ساده فیزیکی، هوا همیشه از جایی که فشار بیشتر است به جایی که فشار کمتر است منتقل می‌شود.

✅ تغییر حجم ریه‌ها در اثر ورود و خروج گاز باعث تغییر گرادیان فشار بین راه‌های هوایی باز (مانند دهان و بینی) و آلوئول‌ها می‌شود، که در نهایت تعیین‌کننده جهت حرکت هوا است.

📌 فرایند دم و بازدم چگونه اتفاق می‌افتد؟

✔ دم (Inhalation):
در هنگام دم، فشار داخل آلوئول‌ها از فشار راه‌های هوایی باز کمتر می‌شود. این اختلاف فشار باعث جذب هوا به داخل ریه‌ها می‌شود.

✔ بازدم (Exhalation):
برعکس، در هنگام بازدم، فشار داخل آلوئول‌ها از فشار راه‌های هوایی باز بیشتر می‌شود، در نتیجه هوا به بیرون رانده می‌شود.

✔ تعادل در انتهای بازدم:
در انتهای بازدم، فشار در آلوئول‌ها و راه‌های هوایی باز برابر می‌شود و هیچ جریان گازی رخ نمی‌دهد. این نقطه‌ای است که گرادیان فشار صفر است.

🔷 کمپلیانس ریه چیست؟ 🤔🫁

کمپلیانس (Lung Compliance) به خاصیت کشسانی و انعطاف‌پذیری ریه‌ها و قفسه سینه اشاره دارد و نقش مهمی در راحتی تنفس و انجام دم دارد.

💡 کمپلیانس چیست و چرا مهم است؟
🔹 کمپلیانس نشان می‌دهد که به ازای افزایش مقدار مشخصی از فشار در راه‌های هوایی، چه مقدار هوا وارد ریه‌ها می‌شود.

🔹 عوامل تعیین‌کننده کمپلیانس ریه:
✅ سورفاکتانت (کاهش‌دهنده کشش سطحی در آلوئول‌ها)
✅ بافت‌های همبند ریه مانند کلاژن و الاستین

📌 تغییرات کمپلیانس در شرایط مختلف:

⚠️ کاهش کمپلیانس (سفت شدن ریه‌ها)
در برخی بیماری‌های ریوی، ریه‌ها و قفسه سینه سفت و انعطاف‌ناپذیر می‌شوند و کمپلیانس کاهش می‌یابد، مثل:
🔸 ARDS (سندرم دیسترس تنفسی حاد)
🔸 پنوموتوراکس (وجود هوا در فضای جنب)
🔸 هموتوراکس (وجود خون در فضای جنب)
🔸 ادم ریوی (تجمع مایع در ریه‌ها)
🔸 افیوژن پلور (تجمع مایع در فضای جنب)
🔸 فیبروز ریوی (سفتی و از بین رفتن الاستیسیته ریه)

🚨 ریه‌هایی که کمپلیانس پایینی دارند، برای انجام تنفس طبیعی نیاز به انرژی بیشتری دارند، که می‌تواند باعث خستگی عضلات تنفسی شود.

⚡ افزایش کمپلیانس (بیش از حد کشسان شدن ریه‌ها)
برعکس، در برخی بیماری‌ها، ریه‌ها بیش از حد انعطاف‌پذیر می‌شوند و خاصیت الاستیسیته خود را از دست می‌دهند، مانند:
🔹 آمفیزم (Emphysema) – در این بیماری، دیواره آلوئول‌ها تخریب شده و کمپلیانس افزایش می‌یابد، که باعث می‌شود ریه‌ها با فشار کم و به راحتی باز شوند، اما به‌سختی تخلیه شوند.

📊 مقایسه کمپلیانس در ریه‌های سالم و بیمار:
✔ شکل A یک ریه با کمپلیانس طبیعی را نشان می‌دهد.
✔ شکل B یک ریه با کاهش کمپلیانس (سفتی و کاهش انعطاف‌پذیری) را نشان می‌دهد.

مقاومت راه هوایی (Airway Resistance) یکی از عوامل مهم در عملکرد طبیعی سیستم تنفسی است و به نیرویی گفته می‌شود که در برابر عبور جریان هوا از راه‌های هوایی ایجاد می‌شود.

🔹 این مقاومت نتیجه‌ی ساختار آناتومیک راه‌های هوایی و ویسکوزیته (چسبندگی) بافت ریه است. هرگونه تغییر در این عوامل، می‌تواند باعث افزایش مقاومت و سخت‌تر شدن تنفس شود.

❗ چه عواملی باعث افزایش مقاومت راه هوایی می‌شوند؟

🚨 برخی از شایع‌ترین علل افزایش مقاومت راه هوایی عبارتند از:

🔸 انقباض عضلات صاف برونش؛ مثل آنچه در بیماری آسم اتفاق می‌افتد.
🔸 وجود ترشحات غلیظ در برونش؛ مانند برونشیت مزمن که باعث تنگ شدن راه‌های هوایی می‌شود.
🔸 انسداد راه هوایی؛ ناشی از موکوس، تومور یا جسم خارجی که مسیر عبور هوا را محدود می‌کند.
🔸 از بین رفتن قابلیت ارتجاعی ریه؛ مانند آمفیزم که منجر به ناتوانی در باز شدن و بسته شدن طبیعی ریه‌ها می‌شود.

📌 افزایش مقاومت راه هوایی باعث می‌شود که برای باز شدن ریه‌ها و آلوئول‌ها، فشار بیشتری لازم باشد.

🏥 اثرات افزایش مقاومت راه هوایی بر بیماران

🩺 در بیماران هوشیار:
🔹 این بیماران نیاز به استفاده از عضلات فرعی تنفسی دارند تا بتوانند دم کافی ایجاد کنند و فشار لازم برای ورود هوا را افزایش دهند.
🔹 این موضوع باعث خستگی عضلات تنفسی و افزایش تلاش تنفسی می‌شود.

🩺 در بیماران اینتوبه و تحت تهویه مکانیکی:
🔹 دستگاه ونتیلاتور باید فشار بیشتری ایجاد کند تا بتواند هوا را وارد ریه‌ها کند.
🔹 در صورت افزایش بیش از حد مقاومت، ممکن است تنظیمات ونتیلاتور نیاز به تغییر داشته باشد تا از آسیب به بیمار جلوگیری شود.

📊 مقایسه مقاومت در ریه‌های سالم و بیمار:
✔ شکل A یک ریه با مقاومت طبیعی را نشان می‌دهد.
✔ شکل B یک ریه با افزایش مقاومت راه هوایی را نشان می‌دهد.

🔹 کمپلیانس ریه (Lung Compliance) و مقاومت راه هوایی (Airway Resistance)، نقش مهمی در زمان پر شدن و خالی شدن ریه‌ها دارند.

✅ در شرایط طبیعی:
یک ریه با کمپلیانس و مقاومت طبیعی، در مدت زمان طبیعی و با حجم مناسب پر می‌شود و به راحتی تخلیه می‌گردد.

⚠️ اما در شرایط پاتولوژیک:
🔸 اگر کمپلیانس کاهش یابد (مانند ARDS یا فیبروز ریوی)، ریه سفت‌تر شده و زمان پر شدن ریه افزایش می‌یابد، اما تخلیه هوا سریع‌تر انجام می‌شود.
🔸 اگر مقاومت راه هوایی افزایش یابد (مانند آسم یا برونشیت مزمن)، زمان خالی شدن ریه‌ها طولانی‌تر می‌شود و بیمار دچار احتباس هوا (Air Trapping) می‌شود.

🔹 ریه‌هایی که دچار کاهش کمپلیانس شده‌اند، سفت‌تر بوده و انعطاف‌پذیری کمتری دارند. در این شرایط، برای انجام دم و گسترش ریه‌ها، تلاش و انرژی بیشتری مورد نیاز است.

✅ ویژگی‌های ریه سفت با کاهش کمپلیانس اما مقاومت طبیعی:
🔸 ریه‌ها سریع‌تر اما با حجم کمتر پر می‌شوند زیرا توانایی کشش و گسترش کافی ندارند.
🔸 شروع اتساع به تلاش بیشتری نیاز دارد، که می‌تواند منجر به افزایش کار تنفسی بیمار شود.
🔸 در صورت یکسان بودن زمان دم بین یک ریه سفت و یک ریه طبیعی، حجم هوای وارد شده به ریه سفت کمتر خواهد بود.

📌 مدیریت این شرایط در بیماران ونتیلاتوری بسیار مهم است، چرا که تنظیمات نادرست ونتیلاتور می‌تواند منجر به افزایش کار تنفسی یا تهویه ناکافی شود. 

🔹 ریه‌هایی که کمپلیانس طبیعی دارند اما دچار افزایش مقاومت راه هوایی هستند، به دلیل باریک بودن مسیرهای عبور هوا، به آهستگی پر می‌شوند. این امر باعث طولانی‌تر شدن زمان ورود هوا به ریه‌ها می‌شود.

✅ ویژگی‌های ریه با افزایش مقاومت و کمپلیانس طبیعی:
🔸 ورود هوا به داخل ریه کندتر از حالت طبیعی انجام می‌شود.
🔸 زمان پر شدن ریه افزایش می‌یابد زیرا راه‌های هوایی تنگ‌تر هستند و مقاومت بیشتری در برابر جریان هوا ایجاد می‌کنند.
🔸 اگر زمان دم یکسان باشد، حجم هوای وارد شده به ریه‌ای که مقاومت بالایی دارد، کمتر از یک ریه طبیعی خواهد بود.

📌 این موضوع در بیماران ونتیلاتوری بسیار مهم است، زیرا تنظیمات اشتباه می‌تواند منجر به تهویه ناکافی، افزایش فشار و حتی احتباس هوا (Air Trapping) در ریه‌ها شود.