في الطب التنفس الصناعي أوالتنفس الأصطناعي: بالإنجليزية: Mechanical ventilation هي طريقة ميكانيكيه لمساعدة أواستبدال التنفس التلقائي طالما حدوث توقف للتنفس الطبيعي أوحدوث فشل في وظائف التنفس.

ويعتبر تطور مفهوم وتكنولوجيا التنفس الصناعي حجر الأساس في تطور فهم طب الحالات الحرجة الحديت.

نظرة عامة

يتم التنفس الصناعي من خلال جهاز ميكانيكي يسمى (Mechanical ventilator) أوفي الحالات الطارئة من خلال بالون مطاطي متصل بصمام وقناع (Bag Valve Mask) يستخدمه يدويا الطبيب أوأي إنسان مناسب لضخ الهواء لفم أولقصبة المريض الهوائيه لإحداث عملية شهيق اصطناعية والسماح بالزفير (غالبا يتم ذلك من خلال عملية الأنعاش القلبي الرئوي CPR ) وذلك لحين توافر جهاز التنفس الصناعي أوتحسن حالة المريض.

تقليديا ينقسم مفهوم التنفس الصناعي إلي:

• التنفس الصناعي سلبي الضغط ، ويتم من خلال جهاز يساعد علي إمتصاص الهواء إلى الرئتين(وهذا الشكل من مساعدة التنفس لم يعد يستخدم حالياً).

• التنفس الصناعي إيجابي الضغط ،وهوالمستخد حاليا بشكل حصري.

ويوجد أشكال كثيرة لتوفير المساعد التنفسية إيجابيه الضغط، يعتمد اختيار أنسبها لحالة المريض علي عوامل كثيرة وأهمها التالي:

1- التكوين الطبيعي(التشريح) الخاص بالجهاز النفسي الأعلي في الأنسان والذي يتضمن الفم والأنف والحنجرة إلي جانب وجود مدخل البلعوم والمرئ خلف مدخل الحنجرة مباشرةً.

2- ضرورة ضمان دخول الهواء (المدفوع بضغط عالي) عبرالحنجرة إلي القصبة الهوائية ومن ثم إلي الرئة. وعدم دخوله عبر البلعوم للمريء.

3- ضرورة ضمان عدم حدوث إستنشاق المريض لمواد ضارة (مثل القيء أواللعاب) ويحتاج جميع ذلك تأمين لمجري الهواء وبخاصة في السقمي ذوي الوعي المضطرب (الغيبوبة أوالمخدرين).

4- ضرورة عدم حدوث تسرب للهواء لضمان حدوث تنفس مجدي.

وبناء علي العوامل السابقة ينقسم التنفس الصناعي إيجابي الضغط الي:

تنفس صناعي غير إختراقي

حيث الهواء (أومزيج من الهواء الجوي والأكسجين النقي) يتم دفعه إلي الفم عن طريق قناع مثبت بإحكام علي وجه المريض.ويستخدم فقط في حالة المريض الواعي والقادر علي حماية مجري الهواء الخاص به.

تنفس صناعي إختراقي

وهوالأكثر شيوعا، حيث الهواء(أومزيج من الهواء الجوي والأكسجين النقي) يتم دفعه إلي القصبة الهوائية عن طريق أنابيب بلاستيكيه تدعيأنبوب حنجري (endotracheal tube) يتم إدخالها إلي القصبة الهوائية. وهذه الأنبوبة تدخل إما عبر الفم أوعبر فتحة الأنف أويتم عمل فتحة جراحية مباشره إلي القصبة الهوائية.

كما يمكن إستخدام أنابيب خاصه تدعي القناع الحنجري (laryngeal mask) يتم إدخالها عبر الفم وتثبيتها علي مدخل الحنجرة بدون إدخال، وتستخدم بشكل محدود في العمليات قصيرة المدي وايضا عندماقد يكون إدخال الأنبوب الحنجري متعذراً.

ويمكن استعمال التنفس الصناعي كتدبير على المدى القصير ، على سبيل المثال، خلال العمليات الجراحية (في غرفة العمليات) أوالسقم الحرج (في أغلب الأحيان داخل وحدة العناية المركزة).

كما يمكن إستخدامه علي المدي الطويل في المنزل أوفي مؤسسات التمريض أوإعادة التأهيل في حالة السقمى الذين يعانون من أمراض مزمنة تتطلب على المدى الطويل مساعدة أجهزة التنفس الصناعي.

التنفس الصناعي غالبا ماقد يكون تدخل لإنقاذ الحياة ، ولكنه يحمل الكثير من المضاعفات المحتملة بما في ذلك إسترواح الصدر (Pneumothorax)، وإصابة المجري الهوائي، والأضرار بالحويصلات الهوائية ونسيج الرئة وألالتهاب الرئوي المرتبط بالتنفس الصناعي.

في الكثير من أنظمة الرعاية الصحية إستخدام أجهزة التنفس الصناعي كجزء من وحدة العناية المركزة محدود من حيث أعداد الأجهزة(غالية الثمن) وطواقم الأطباء والتمريض والفنيين المدربين علي التعامل علي هذة الأجهزة . كما حتى بعض السقمي يمضون فترات طويلة علي جهاز التنفس مما يقلل عدد الأجهزة المتوافرة للأستخدام الطارئ بالمستشفيات.

ويحدث في بعض الأحيان حتىقد يكون هناك مريض في حالة عاجلة لجهاز تنفس صناعي (ولمكان بالعناية المركزة) مع عدم توافر جهاز في المستشفي الذي يعالج بها، مما يؤدي الي تأخر العلاج أومحاولة نقل المريض إلي مستشفي أخري، مما يعرض المريض الحرج للمزيد من الأخطار.

وهذه المحدودية في الموارد تستلزم في بعض الأحيان إتخاذ قرارات صعبة تتضمن عدم وضع المريض الذي يعاني من سقم شديد ميئوس الشفاء منه (مثل السرطان المتقدم وموت جزع المخ) علي جهاز التنفس، وأيضاً هناك الكثير من الجدال الأخلاقي حول مسألة فصل المريض عن جهاز التنفس الصناعي وجدوي إستمرار المريض علي جهاز التنفس لفترات طويلة إذا لم يكن هناك أي تحسن مأمول علي المدى القريب أوالبعيد.

التاريخ

أول من تحدث عن التنفس الصناعي كان الطبيب العلامة الروماني جالينوس ( Galen )، حيث تحدث عن أمكانية تمدد رئة الحيوان الميت إذا ما نفخ في قصبته الهوائية، أما العلامة أندرياس ڤساليوس فكان أول من وصف إمكانية هجريب قصبة داخل حنجرة الحيوانات ونفخ رئتهم بهذه الطريقة. كما كان العالم جورج پو، الأصغر ( George Poe, Jr ولد عام 1846 وتوفي عام 1914) أول من صمم جهاز تنفس صناعي لمعالجة الكلاب التي قام بخنقها معملياً.

التنفس الصناعي سلبي الضغط

الرئة الحديدية : طورت عام 1929 ،وأستخدمت بكثافة خصوصاً مع وباء شلل الأطفال الذي أصاب العالم في الأربعينات من القرن الماضي. ,هي مكونة من صندوق طويل يوضع فيه جسم المريض كله ما عدا رأسه ورقبته تخرج من فتحة مطاطية تحيط بالرقبة لمنع تسريب الهواء.

ثم يغلق هذا الصندوق بإحكام ويشفط الهواء من حول جسم المريض بواسطة مضخة ميكانيكية فيتمدد قفصه الصدري وتمتلئ رئته بالهواء. إلى غير ذلك يحدث الشهيق وبعد ذلك يضخ الهواء داخلا مرة أخري فتعود الرئة لحجمها الأصلي ويحدث الزفير وهذة المراحل تمثل دورة تنفسية واحدة تحدث عدد من المرات جميع دقيقة. وبينما الجسم مطمور داخل الصندوق فإن رأس المريض حر الحركة ويستطيع حتى يأكل ويتحدث . ويوجد بجانب الصندوق فتحات تسمح للمسقمات برعاية جسد المريض.

الرئة الحديدية مازالت مستخدمة بشكل نادر وبالذات في عنابر شلل الأطفال في إنجلترا وفي بعض البيوت، وتوجد محاولات لصناعة بديل عصري يشبة الدرع ليستخدم من قبل سقمي شلل عضلات التنفس.

التنفس الصناعي إيجابي الضغط

تطور التنفس الصناعي إيجابي الضغط يعود إلي التكنولوجيا التي أستخدمت في تزويد الطيارين بالأكسجين في الحرب العالمية الثانية. وبدأ أستخدامها بشكل واسع مع وباء شلل الأطفال في الخمسينات الذي أصاب المنطقة الأسكندنافية والولايات المتحدة، مما أدي إنخفاض كبير في وفيات السقمي بفشل التنفس.

ويعتمد هذا الشكل من التنفس الصناعي علي هجريب انابيب بلاستيكية في القصبة الهوائية للمريض وتقوم ماكبنة بضخ الهواء مختلطا بالأوكسجين لداخل رئة المريض فتنتفخ الرئة الشهيق، ثم السماح بعد ذلك للهواء بالخروج فتعود الرئة لحجمها السابق الزفير .

دواعي إستخدام التنفس الصناعي

يستخدم التنفس الصناعي عموما في حالتين:

الحالة الأولي : خلال العمليات الجراحية الكبرى التي تتطلب تخديرا كليا وربما شل متعمد للعضلات ، وبالتاليقد يكون المريض غير قادر علي القيام بوظائف التنفس مما يستلزم إستخدام التنفس الصناعي خلال العملية الجراحية وفي بعض لحالات (عمليات القلب والصدر والعمليات الكبرى مثل زراعة الكبد) بعد خروج المريض من غرفة العمليات في وحدة العناية المركزة وذلك لحين إسترداد المريض لوعيه بالكامل واستطاعته القيام بوظائف التنفس بدون صعوبة.

الحالة الثانية : فشل وظائف التنفس أي عندماقد يكون التنفس الطبيعي غير كافي للإستمرار الحياة، وفي هذه الحالةقد يكون جهاز التنفس الصناعي مساندا للتنفس وليس علاجا ويستمر هذا السند مادمت هناك حاجة له وذلك حتى شفاء السقم الذي أدي إلي فشل وظائف الرئة.

الأسباب الشائعة لإستخدام التنفس الصناعي

1- متلازمة الضائقة التنفسية الحادة: هي حالة خطرة تهدد الحياة، حيث يحدث التهاب بنسيج الرئة وتجمع لسائل في الأسناخ الرئوية (الحويصلات الهوائية) مما يؤدي إلى انخفاض خطير مستوى الأكسجين بالدم.

2- إنقطاع التنفس: يحدث عندما يقف تنفس المريض بسبب أنواع معينة من السموم أوبسبب سقم عصبي اوعضلي مثل الغيبوبة العميقه.

3- إنسداد الشعب الهوائية المزمن: هوسقم رائج للغاية ينتج غالباً عن التدخين المزمن، والذي يؤدى إلى رد عمل إلتهابي للشعب الهوائية الصغيرة نتيجة التعرض لغازات وجزيئات سامة (مثل دخان السجائر)، ينتج عنه ضيق هذه الشعب وحبس الهواء داخل الحويصلات الهوائية، مما يؤدي إلي تعطلها.

وكل هذا يؤدي إلي قصور تدفق الهواء في الرئتين وقصور في وظائف التنفس ( فشل تنفسي من النوع الثاني). وهذا القصور يتزايد تدريجيا وهوغير قابل للرجوع كلياً بواسطة الأدوية الموسعة للشعب الهوائية.

4-حالات عوز الأكسجين: أي إنخفاض نسبة (ضغط) الأكسجين بالدم أقل من 55 ملم زئبق برغم إعطاء أكسجين عبر الأستنشاق من الفم والأنف.

وتحدث هذة المشكلة كمضاعفة خطيرة جداً للكثير منأمراض الجهاز التنفسي (مثل الأتهاب الرئوي الحاد ورضوح الرئة والأنصمام الرئوي ) وأيضاً نتيجة فشل عضلة القلب أوالأرتشاح الرئوي .

وهذه الحالة المهدده للحياة (يطلق عليها فشل تنفسي من النوع الأول)، ينتج عنها قصور في إيصال الأكسجين لأعضاء الجسد المتنوعة ( مثل المخ والقلب والكلي والكبد) مما يؤدي إلي إختلال وظائف الأعضاء وربما تلفها لولم يتم علاج هذا النقص بالشكل والسرعة الملائمين.

5- حالات قصور الدورة الدموية والصدمة : مثل الصدمة النزفية والصدمة الإنتانية والصدمة القلبية .

6-حالات الأرتفاع في نسبة ثاني أكسيد الكربون : عادةً ما يصاحبها إنخفاض في نسبة الأكسجين ( يطلق عليها فشل تنفسي من النوع الثاني). وتحدث نتيجة قصور في تدفق الهواء خلال التنفس أما لضيق الشعب الهوائية (مثل إنسداد الشعب الهوائية المزمن أوالربوالشعبي الحاد أوالأنسداد المزمن لمجرى الهواء العلوي) أولضعف عضلات التنفس أوالأعصاب المتحكمة في هذه العضلات.

انظر أيضاً

• جهاز التنفس الصناعي
• تنبيب (طب)
• ثقب القصبة الهوائية

الهامش

للاستزادة

• Irwin R, Rippe J, "Intensive care medicine", 5th Edition, 2003 Lippincott Williams & Wilkins
• Irwin R, Rippe J, "Procedures and Techniques in Intensive care medicine", 3rd Edition, 2003 Lippincott Williams & Wilkins
• Marino P, "The ICU Book", 3rd Edition, 2006 Lippincott Williams & Wilkins
• Tehrani, F. T., “Automatic Control of an Artificial Respirator,” Proceedings of the International Conference of IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, Volume 13: 1738-9, November 1991.
• Tehrani, F. T., Roum, J. H., "Closed-loop Control of Artificial Respiration," Proceedings of WESCON , pp 253–8, October 1996.
• Tehrani, F. T., "A Dual Automatic Control System for Ventilatory Treatment of Premature Infants," Proceedings of the World Multiconference on systemics, Cybernetics and Informatics (SCI 99), Volume 8:232-6, August 1999.
• Tehrani, F. T., "The Combined Effects of Closed-Loop Mechanical Ventilation and Automatic Control of Oxygen on Ventilatory Therapy: A Simulation Study," Proceedings of IASTED International Conference on Applied Modelling & Simulation, Volume 1:395-9, September 1999.
• Tehrani, F. T., "Automatic Control of Mechanical Ventilation and the Inspired Fraction of Oxygen in the Premature Infant: A Simulation Study," Proceedings of the International Conference of IEEE Engineering in Medicine & Biology Society,Volume 21:339, October 1999.
• Lo, T., Tehrani, F. T., Rogers, M., Lum, M., Malinowski, T., Afuwape, S., Terry, M., Grundl, B., “A Dual Closed-Loop Controller for Mechanical Ventilation,” American Journal of Respiratory and Critical Care Medicine, Volume 165: A376, April 2002.
• Tehrani, F. T., Rogers, M., Lo, T., Malinowski, T., Afuwape, S., Lum, M., Grundl, B., Terry, M., “A Dual Closed-Loop Control System for Mechanical Ventilation,” Journal of Clinical Monitoring and Computing, Volume 18, No. 2: 111-29, April 2004.
• Tehrani, F. T., “The origin of adaptive support ventilation,” the International Journal of Artificial Organs, Volume 28, No. 10: 1051-2, 2005.
• Tehrani, F. T., “A New Decision Support System for Mechanical Ventilation,” Proceedings of the International Conference of IEEE Engineering in Medicine & Biology Society, Volume 29: 3569-3572, August 2007 .
• Tehrani, F. T., Roum, J. H., “FLEX: A New Computerized System for Mechanical Ventilation,” Journal of Clinical Monitoring and Computing, Volume 22: 121- 130, 2008.

وصلات خارجية

• e-Medicine, article on mechanical ventilation along with technical information.
• Dr. Bach, a doctor experienced in use of noninvasive ventilation for patients with neuromuscular diseases (note: site is written by a third-party).
• International Ventilator Users Network (IVUN), Resource of information for users of home mechanical ventilation.
• Read more about NAVA, Neurally Adjusted Ventilatory Assist
• Experience of Neurally Adjusted Ventilatory Assist