какие газы используются в медицине
Медицинские газы в больницах и клиниках
Медицинские газы используются в здравоохранении для разных целей. Еще в 50-х годах прошлого столетия вместо тяжелых и неповоротливых систем из газовых баллонов под высоким давлением стали повсеместно использоваться трубопроводы для:
Переход от баллонов к трубопроводам стал идеальным решением. К системам газоснабжения больниц и клиник существуют повышенные требования как к документальному оформлению, так и техническому. Это связано с тем, что от качества газов и правильно выстроенной системы газоснабжения зависят человеческие жизни. Все медицинские газы должны поставляться с необходимыми соответствующими документами, а оборудование соответствовать назначению.
Кислород — один из самых важных газов на земле, составляет около 21% в природном воздухе. Активно применяется в качестве медицинского газа для поддержания жизни. Кроме того, он используется при управлении аппаратами для наркоза и в аппаратах искусственной вентиляции легких (ИВЛ), которые в современных условиях пандемии особенно актуальны и жизненно необходимы при тяжелом протекании коронавируса (COVID 19).
Обычно в клиниках используют три источника для подачи кислорода:
Криогенное хранилище
1. Криогенное хранилище (газификатор кислорода) с системой регазификации сжиженного кислорода
Кислородный газификатор или криогенное хранилище могут быть любого объема и реализованы как стационарное или мобильное решение. В любом случае медицинский кислород поставляется автотранспортом и переливается в хранилище. Далее он газифицируется в атмосферном испарителе и подается по трубопроводам в клинику. В технических помещениях устанавливают узлы контроля и управления. После сети трубопроводов он попадает в медицинскую (кислородную) консоль.
Баллоны с кислородом, подключенные к рампе
2. Баллоны или моноблоки с кислородом, подключенные к рампе
Рампа для кислорода с баллонами или моноблоками может быть основным или резервным источником медицинского кислорода для больницы. Кислородные баллоны поставляются автотранспортом и подключаются к рампе. Медицинские рампы имеют в составе систему резервирования и безопасности. После снижения давления с 200 бар до требуемых медицинский кислород попадает в узел контроля и управления, а затем по сети трубопроводов попадает в кислородную консоль.
3. Кислородный генератор (PSA)
Кислородный генератор — это система производства кислорода на месте путем его отделения из воздуха за счет адсорбции. Генератор сразу производит медицинский кислород требуемого давления, но при этом требует большого количества электроэнергии и регулярного обслуживания.
Кислородный генератор в процессе монтажа
Все три способа снабжения медицинских объектов кислородом отвечают требованиям безопасности и надежности. Но абсолютно всегда необходимо наличие резервной системы подачи газа, что предусмотрено работой по принципу total gas management.
Закись азота представляет собой медицинский газ, вводимый с помощью аппарата для анестезии. Смешивается с кислородом и различными анестетиками. Поэтому операционные залы являются единственным местом применения закиси азота.
Система подачи закиси азота выглядит следующим образом: баллоны подключаются к автоматической рампе и через подогреватель, а чаще всего через две ступени редуцирования, подаются в общебольничную магистраль для закиси азота. Далее — через ряд узлов контроля и управления газ подается в операционные. В России крайне редко встречается поставка жидкой закиси азота в криогенные хранилища. Общемировая тенденция показывает, что использование закиси азота для легкой анестезии, облегчения состояния и смежных применений набирает обороты. Поэтому во многих средних и крупных клиниках в мире закись азота поставляется в сжиженном виде в криогенные хранилища. Этот способ позволяет снизить затраты, автоматизировать поставки и увеличить надежность.
В общем медицинский воздух используется для респираторных применений. Источником питания может быть:
Так же воздух в больничных комплексах используют для поддержания избыточного давления в боксах, камерах и т.п. В хирургии воздух может быть применен как источник энергии для хирургических инструментов.
При получении медицинского воздуха на месте от компрессорной станции необходимо воздух очистить, осушить и подготовить для транспортировки по трубам. Также часто используют системы стерилизации медицинского воздуха перед подачей в магистрали. Баллоны или моноблоки для подачи сжатого медицинского воздуха используются чаще в качестве резервного источника.
При наличии у больницы разнообразных газовых систем возможно использовать станции смешения для получения синтетического стерильного медицинского воздуха на месте. При данном способе медицинский воздух всегда получается сухим, стерильным и с постоянным составом.
Кислородный газификатор Perma Cyl в составе станции приготовления синтетического воздуха
Двуокись углерода или углекислый газ — это медицинский газ, используемый для инсуффляции в операциях на открытом сердце и лапароскопии. Обычно в крупных больничных комплексах источник медицинской углекислоты – криогенная емкость, но для небольших лечебных заведений чаще всего достаточно медицинской рампы для углекислого газа.
Азот используется для хирургических инструментов в газообразном виде. И еще одно применение азота в сжиженном состоянии – это охлаждение. Сжиженный азот является отличным источником низкой температуры.
Медицинский вакуум — фактически это не газ, отрицательное давление, используемое для отсасывания веществ и для системы удаления анестезирующего газа. Медицинский вакуум обеспечивается с помощью вакуумной центральной установки. Вакуумная система всегда должна использоваться в сочетании с устройствами контроля вакуума, которые включают вакуумные банки. Как правило, вакуум используется при давлении 400 мм рт.ст. (53 кПа) ниже атмосферного давления. Чаще всего необходим при работе в хирургических отделениях, стоматологических кабинетах и отделениях интенсивной терапии.
Какие газы используются в медицине
Применение промышленных газов в медицине
Способы применения промышленных газов в медицине (азот, гелий, кислород, углекислота).
Применение промышленных газов в медицине
Газы уже много лет служат медицине и используются в сферах, связанных с медициной — но все равно каждый год открываются новые и успешные применения.
Газы оказывают помощь в дыхании и анестезии, позволяет специалистам изучать функционирование легких и сердечно-сосудистой системы, являются важнейшими инструментами в диагностике и криохирургии, используются для управления и калибровки медицинской измерительной аппаратуры. Жидкий азот и гелий уже доказали свою ценность в области резонансной томографии, иными словами, газы являются неотъемлемой частью современной медицины.
Газы в анестезии (закись азота)
Цель анестетиков – ослабить или нейтрализовать болевые ощущения, если же пациент при их применении также теряет сознание, то это называется общей анестезией или наркозом. Газообразные анестетики добавляют в дыхательные газы (кислород, воздух), при этом современная аппаратура позволяет очень точно и легко дозировать подачу в зависимости от каждого конкретного случая.
Из всего набора различных газов (или паров летучих жидкостей), которые когда-то использовали для ингаляционной анестезии ( закись азота, циклопропан, хлороформ и эфир), только закись азота (также известная как веселящий газ, N 2 O) все еще находится в использовании.
Жидкий гелий для МРТ
Магнитно-резонансная томография (МРТ) стала хорошим инструментом для медицинской диагностики. Она может быть использована для создания послойных фотографии человеческого тела, а также — с помощью спектроскопии в естественных условиях для наблюдения метаболических процессов в живой ткани.
В отличие от других процедур получения изображений, используемых для диагностики, МРТ позволяет с высокой контрастностью изобразить мягкие ткани без использования ионизирующего излучения. гелий для получения эффекта сверхпроводимости.
Углекислый газ в хирургии и для лекарственных ванн
Минимально инвазивная хирургия является неотъемлемой частью современной медицины. Применение двуокиси углерода позволяет существенно легче выполнять эндоскопические процедуры.
В ванне, насыщенной двуокисью углерода, создается ощущение тепла, газ действует как сосудорасширяющее средство для кожи, стимулируя ее рецепторы.
Криомедицина
Благодаря прогрессу в низкотемпературной технике, криомедицина стала настоящим прорывом в медицинской и биологической науке.
Этот метод используется для криоконсервации клеток и тканей и в криохирургии для уничтожения больной ткани с минимальным воздействием на организм.
Популярные сейчас криосауны используют низкотемпературные возможности жидкого азота для лечения и профилактики различных болезней
Калибровочные газы
Калибровочные газы и газовые смеси представляют собой высокотехнологичный продукт и используются для калибровки измерительного оборудования в лабораториях, например, для калибровки газоанализаторов, которые работают на различных физических или физико-химических принципах, а также служат для точного определения атмосферы для проверки газовых систем сигнализации.
Применение медицинской рампы и различных видов газов в медицине
Применение медицинской рампы и различных видов газов в медицине
В медицине (особенно критических состояний) широко распространено использование медицинских газов. Для облегчения их подачи и регулирования существуют различные виды медицинских рамп: баллонная, перепускная, разрядная, наполнительная, кислородная, азотная, пропановая, ацетиленовая, углекислотная, гелиевая, для закиси азота, аммиачная, для сероводорода, для чистых газов, в шкафном исполнении, для кислородной резки, рампа с блоком автоматического переключения.
Принципы работы медицинской рампы: газ, после открытия вентилей на баллонах ветви, подается через змеевики на вентили, через вентили подается в коллектор, далее поступает в редуктор. Затем после редуцирования поступает к потребителю. Вентили на коллекторе позволяют отключать или заменять отдельные баллоны во время работы медицинской рампы.
Рампа перепускная предназначена для непрерывного централизованного снабжения потребителей техническими газами (азот, аргон, кислород, воздух, углекислота) из баллонов под давлением до 20 МПа (200 кгс/см2) требующих большого расхода газа давлением от 3 до 16 кгс/см2. Основные преимущества: применение облегченных стеллажей и уголков крепления позволило снизить общий вес рамп; использование импортной молотковой эмали позволило получить высококачественное, а главное прочное покрытие; в базовый комплект поставки уже включены крепежные изделия.
Рампа разрядная предназначена для подачи потребителю небольшого количества газа из баллонов под давлением до 20 МПа (200 кгс/см2). Рампа кислородная может быть использована для выдачи азота и аргона. Рампа баллонная используются в промышленности для проведения работ по сварке, резке, пайке металлов, а также других работ, связанных с использованием технических газов, в том числе и для медицинских работ.
Рампа наполнительная предназначена для наполнения газом потребителей от баллонов давлением до 20 МПа (200 кгс/см2).Рампа
Для чего нужен азот в медицине
Малые концентрации закиси азота вызывают лёгкое опьянение (отсюда название — «веселящий газ»). Закись азота обладает слабой наркотической активностью, в связи с чем в медицине её применяют в больших концентрациях. В смеси с кислородом при правильном дозировании (до 80% закиси азота) вызывает хирургический наркоз. Часто применяют комбинированный наркоз, при котором закись азота сочетают с другими средствами для наркоза, анальгетиками, миорелаксантами и т.п. Закись азота, предназначенная для медицинских нужд (высокой степени очистки от примесей), не вызывает раздражения дыхательных путей.
До второй половины ХХ века в медицинской практике кислород использовался крайне редко, во многом из-за проблем, связанных с его получением. Схема применения кислорода в лечебных целях вначале носила исключительно респираторный характер и применялась, в основном, для реанимации пациентов. Специально для проведения кислородных ингаляций были разработаны кислородные подушки и транспортные баллоны. Значительно позже кислородная терапия стала применяться для лечения и профилактикигипоксии, инфаркта миокарда, а также заболеваний сердечнососудистой системы и верхних дыхательных путей. Спустя много лет после феноменального открытия в области промышленной генерации кислорода были созданы более совершенные технические устройства (кислородные генераторы), которые позволили проводить кислородную терапию в комплексе с медикаментозным лечением. В настоящее время кислородные концентраторы вполне могут претендовать на звание универсальных технических приборов, так как их функциональный потенциал позволяет не только проводить обогащение воздуха кислородом, но и продуцировать чистый О2 для приготовления настоящих кислородных коктейлей.
Технический растворенный ацетилен марки «А» предназначается для питания осветительных установок;
технический растворенный ацетилен марки «Б» и технический газообразный ацетилен предназначаются для использования в качестве горючего газа при газопламенной обработке металлов.
Области применения аргона
В аргоновых лазерах; в лампах накаливания и при заполнении внутреннего пространства стеклопакетов; в качестве защитной среды при сварке (дуговой, лазерной, контактной и т. п.) как металлов (например, титана), так и неметаллов;в пищевой промышленности аргон зарегистрирован в качестве пищевой добавки E938, в качестве пропеллента и упаковочного газа;в качестве огнетушащего вещества в газовых установках пожаротушения;в медицине во время операций для очистки воздуха и разрезов, так как аргон почти не образует химических соединений; из-за низкой теплопроводности аргон применяется в дайвинге для поддува сухих гидрокостюмов; в химическом синтезе для создания инертной атмосферы при работе с нестабильными на воздухе соединениями.
Компания Вестмедгрупп занимается проектированием, установкой и последующим техобслуживанием медицинских рамп для всех видов газов.
Оксигенотерапия. Цели, методы и механизм воздействия.
Оксигенотерапия (кислородотерапия) – это применение кислорода в целях лечения и профилактики заболеваний – прежде всего, дыхательной и сердечнососудистой систем. Что также положительно влияет на остальные органы человека.
Кислородотерапия относится к наиболее важным, жизнеспасающим методам лечения угрожающих и тяжелых состояний. Как и всякое лекарственное средство, O2 требует соблюдения правильного дозирования, четких показаний к назначению. Важное значение имеют методы доставки O2. Неадекватное дозирование O2 и отсутствие мониторинга кислородотерапии могут привести к серьезным последствиям.
Кратковременное дыхание концентрированным медицинским кислородом положительно влияет на весь организм и может использоваться в прафилактических целях ежедневно, без наблюдения врача. Рекомендуется дышать не более 2 минут за сеанс и не более 3-х раз в день с интервалами в несколько часов. Для профилактики достаточно одного раза в день по 2 минуты. При соблюдении дозирования, ежедневная кратковременная оксигенотерапия даёт сильное укрепление иммунной системы и оказывает воздействие на все жизненноважные органы. Обладает антисептическим действием, поэтому при дыхании происходит обеззараживание слизистой. Кислород способствует расщеплению жировых клеток. Из за чего воздействует положительно на всю сердечнососудистую систему и способствует похуданию. Увеличивает кровоток к мозгу, что даёт не мало положительных эффектов: снятие головных болей, уменьшение стресса, ясность ума, концентрация внимания, лёгкое пробуждение утром и крепкий сон ночью. Кислород способствует интоксикации организма, выводит шлаки и вытесняет вредные газы, например угарный газ.
При кратковременной профилактической оксигенотерапии противопоказаний нет!
ВАЖНО — все положительные эффекты кратковременного дыхания концентрированным кислородом можно получить используя только чистый медицинский кислород в баллонах.
Концентраторы кислорода не дают нужной концентрации и чистоты кислорода, а также недостаточный поток также будет снижать его концентрацию. Концентраторы кислорода хорошо подходят для длительной Оксигенотерапии и только по рекомендации врача. Можно использовать кислородные баллончики, но у них есть ряд существенных недостатов: стоимость процедуры дыхания существенно выше, и не всегда в маленьких баллончиках с кислородом находится медицинский кислород, зачастую его получают при помощи концентраторов, после чего сжимают и заправляют в баллон. Обязательно и необходимо проверять сертификаты на продукцию и уточнять какой кислород и какой концентрации заправлен в маленький кислородный баллончик.
Способ получения высоко очищенного Медицинского кислорода.
Медицинский кислород получается путем низкотемпературной(криогенной) ректификации, когда перерабатываемый воздух сжимается и благодаря разности температур кипения кислорода (–183 °C), азота (–195,8 °C) и аргона (–185,8°C) разделяется. В настоящее время криогенные технологии значительно усовершенствованы. Внедрение в установку низкотемпературной(криогенной) ректификации дополнительного модуля очистки – адсорбера с цеолитом позволяет не только получить кислород высокой степени очистки и объемной концентрации, но и другие газы, в частности азот и аргон.
При получении кислорода низкотемпературной(криогенной) ректификацией, атмосферный воздух, проходя через фильтры, очищается от пыли и механических примесей, а затем компримируется и последовательно подается в масловлагоотделитель, теплообменникожижитель и блок осушки. Влага, содержащаяся в воздухе, конденсируется и периодически отводится в атмосферу. Далее воздух проходит через молекулярные сита из цеолита, которые адсорбируют оставшуюся влагу, углекислый газ, ацетилен и другие примеси. Очищенный от примесей воздух подается в предварительный теплообменник для предварительного охлаждения, а затем одна часть воздуха подается в теплообменник, а вторая – турбодекантер. После этого они объединяются и поступают в нижнюю ректификационную колонну. В нижней части ректификационной колонны происходит предварительное разделение газов воздуха на обогащенную кислородом (кубовую) жидкость и азотную флегму с кислородом. Далее обогащенная кислородом жидкость разделяется на жидкий кислород (в поддоне) и чистый азот (в верхней части колонны), которые в последствие разделяется на жидкий и газообразный азот и газообразный кислород. В то время, когда насыщенная аргоном жидкость в средней части колонны поступает на следующую криогенную ректификационную колонну, газообразный кислород проходит в кислородный теплообменник и подается на участок наполнения баллонов, а жидкий кислород из нижней части ректификационной колонны сливается в резервуар (конструктивно – «сосуд Дьюара»2). Насыщенная аргоном жидкость из средней части колонны поступает на дополнительную криогенную ректификацию для получения жидкого аргона или, проходя через газификатор, превращается в газообразный аргон.
Способ низкотемпературной(криогенной) ректификацией получения медицинского кислорода является наиболее распространенным, а современное криогенное оборудование обеспечивает необходимое качество готового продукта и полное отсутствие в нем таких примесей как ацетилен, масло, газообразные кислоты и основания, а также газы-окислители. Качество медицинского кислорода регламентируется ГОСТами 6331-78 «Кислород жидкий медицинский. Технические условия» и 5583-78 «Кислород газообразный медицинский. Технические условия».
Применение O2 является наиболее патофизиологически обоснованным методом терапии гипоксемии. Кроме того, кислородотерапия примененяется при некоторых состояниях, не сопровождающихся снижением РаO2: при легочной гипертензии, отравлении угарным газом, пневмотораксе и т.п.
Механизм действия
Проникновение O2 через альвеоло-капиллярную мембрану осуществляется путем простой диффузии, т.е. из области высокого в область низкого парциального давления. O2 переносится к тканям в двух формах: связанный с гемоглобином и растворенный в плазме. При нормальных физиологических условиях (РаO2 = 100 мм рт. ст.) в 100 мл крови растворяется 0,31 мл O2, т.е. 0,31 об.%. Такое количество O2 не в состоянии обеспечить потребности в нем организма человека, поэтому основное значение имеет другой способ переноса — в соединении с гемоглобином в эритроцитах. 1 г гемоглобина способен связать до 1,34 мл О2. Учитывая, что нормальное содержание гемоглобина составляет 15г/дл, можно рассчитать, что в 100 мл крови максимально может содержаться 201 мл О2, связанного с гемоглобином. Наиболее важным параметром, определяющим количество О2, связанного с гемоглобином, является насыщение гемоглобина кислородом (SаO2). При РаO2, 100 мм рт. ст. SаО2 артериальной крови составляет около 97%.
В зависимости от пути введения кислорода способы оксигенотерапии разделяют на два основных вида:
Ингаляционная кислородотерапия включает все способы введения кислорода в легкие через дыхательные пути. Наиболее распространенный метод оксигенотерапии – ингаляция кислорода и кислородных смесей. Ингаляция осуществляется с помощью различной кислородно-дыхательной аппаратуры через носовые и ротовые маски, носовые катетеры, интубационные и трахеотомические трубки или одноразовые мундштуки для кратковременной кислородотерапии в домашних условиях.
Ингаляционные способы подачи кислорода
Оксигенотерапия может проводиться как в клинических, так и в домашних условиях. Дома можно использовать концентраторы, подушки или баллоны. Эти способы показаны для длительной кислородной терапии, но назначать лечение и выбирать метод может только специалист. Неправильное использование кислородных смесей может быть опасно! Для кратковременной процедуры оксигенотерапии необходимо использовать специальное оборудование подающие концентрированный медицинский кислород из баллона, при обязательном соблюдении рекомендаций по длительности и частоте процедур данного устройства.
В клинических условиях есть следующие виды подачи:
Носовые катетеры. При использовании носовых канюль или катетеров поток кислорода от 1 до 6 л/мин создает во вдыхаемом воздухе его концентрацию, равную 24—44 %. Более высокие значения FiO2 достигаются при нормальной минутной вентиляции легких (5—6 л/мин). Если минутная вентиляция превышает поток кислорода, то избыток последнего будет сбрасываться в атмосферу, а FiO2 окажется сниженной. Носовые катетеры обычно хорошо переносятся больными. Их не следует применять при высокой ЧД и гиповентиляции.
Носовые и лицевые маски. Маски снабжены клапанами, с помощью которых выдыхаемый воздух выводится в окружающую среду. Более удобны для пациента носовые маски. Последние имеют меньшее мертвое пространство и позволяют пациенту принимать пищу. Достоинством лицевых масок является их способность лучше справляться с непреднамеренной утечкой потока кислорода через рот, что является проблемой для многих больных. Они могут быть использованы даже в тех случаях, когда словесный контакт с пациентом ограничен. Оба типа масок эффективны у больных с ОДН, однако в острых ситуациях лицевые маски предпочтительнее. Лицевые маски могут быть использованы у больных с более выраженными нарушениями сознания. Стандартные лицевые маски позволяют подавать кислород до 15 л/мин и, соответственно, обеспечивать более высокую FiO2 (50—60 %). У больных с высокой минутной вентиляцией легких применение масок, как и катетеров, ограничено.
Неингаляционная кислородотерапия
Газовый состав для оксигенотерапии обычно содержит 50-60% (до 80%) кислорода, но в некоторых случаях используют другие соотношения. Показание к применению карбогена (95% кислорода и 5% углекислого газа) – отравление угарным газом. При отеке легких с выделением пенистой жидкости газовую смесь пропускают через пеногаситель (50%-й р-р этилового спирта).
Самый безопасный состав для длительной оксигенотерапии содержит 40-60% кислорода. Чистый кислород при длительной оксигенотерапии способен вызывать ожоги дыхательных путей (при процедуре более 30 минут). Он также может быть токсичным для человека, что проявляется в виде сухости во рту, боли в груди, судорог, потери сознания. Поэтому подача чистого концентрированного медицинского кислорода в домашних условиях ограничена самим аппаратом по 1-2 минуты. Хотя безопасное время процедуры считается до 15 минут. Аппараты для дыхания чистым концентрированным медицинским кислородом обязательно должны иметь увлажнитель кислородного потока.
Основные правила кислородотерапии: