Respiration liquide
OCright Le de respiration liquide est une forme de la respiration dans laquelle une organization normalement aérobie respire un oxygène - le liquide riche (habituellement un Perfluorocarbon ) de de , plutôt que l'air de respiration . Il est employé pour le traitement médical et pourrait une certaine utilisation de trouvaille de jour dans la plongée profonde et le voyage dans l'espace . Le liquide respirant s'appelle parfois le fluide de respirant , mais ceci peut être embrouillant parce que des liquides et les gaz peuvent s'appeler les fluides
Méthodes d'application
En dépit des avances récentes dans la ventilation liquide, un mode d'application standard du perfluorocarbon (PFC) n'a pas été établi encore.
Ventilation liquide totale
Bien que la ventilation liquide totale (TLV) avec complètement les poumons remplis par liquide soit salutaire, la nécessité pour un système rempli liquide de tube qui contient les pompes et l'oxygénateur de réchauffeur et de membrane pour fournir et enlever les parties aliquotes du volume de marée de perfluorocarbon conditionné sur les poumons est de grand inconvénient.
Ventilation liquide partielle
En revanche, la ventilation liquide partielle (PLV) est une technique dans laquelle un PFC est inculqué dans le poumon à un volume rapprochant la capacité résiduelle fonctionnelle (approximativement 40% de de chromatographie sur couche mince (capacité pulmonaire totale)). La ventilation mécanique conventionnelle fournit des souffles du volume de marée sur ceci. Ce mode de ventilation liquide est techniquement plus viable que la ventilation liquide totale car il peut utiliser la technologie actuellement en place dans les unités néonatales de soins intensifs ( NICU ) dans le monde entier.L'influence de PLV sur l'oxygénation, l'enlèvement d'anhydride carbonique et la mécanique de poumon a été étudiée dans plusieurs études des animaux using différents modèles de la lésion pulmonaire des applications que cliniques de PLV ont été rapportées dans les patients présentant le syndrome de détresse respiratoire aigu ( ARD ), du syndrome d'aspiration de meconium, de l'hernie diaphragmatique congénitale et du syndrome de détresse respiratoire (RDS) des nouveau-nés.
Des modes de nouvelle application pour PFC ont été développés.
Vapeur de PFC
La vaporisation du Perfluorohexane avec deux vaporisateurs anesthésiques calibrés pour le perfluorohexane a été montrée pour améliorer l'échange de gaz de la lésion pulmonaire induite d'acide oléique chez les moutons. Principalement PFCs avec de la pression de vapeur élevée conviennent à la vaporisation.
Aérosol-PFC
Avec le aerosolized Perfluorooctane , amélioration d'oxygénation et pulmonaire significatifs la mécanique a été montrée dans les moutons adultes avec de l'acide oléique - lésion pulmonaire induite de . En agent tensio-actif - l'amélioration persistante épuisée des porcelets de l'échange de gaz et de la mécanique de poumon a été démontrée avec du l'Aérosol-PFC . Le dispositif d'aérosol est d'importance décisive pour l'efficacité de la nébulisation de PFC, car la nébulisation du PF5080 (un moins épuré FC77 ) s'est avérée inefficace using un dispositif différent d'aérosol chez les lapins agent-épuisés (Kelly). La ventilation liquide partielle et l'Aérosol-PFC ont réduit la réponse inflammatoire pulmonaire.
Résumé des utilités cliniques
Actuellement tous les modes de ventilation liquide demeurent expérimentaux. PLV a été employé dans le monde entier dans seulement un nombre restreint de patients. La technique actuellement est seulement utilisée aux centres de spécialiste habituellement en tant qu'élément d'une épreuve commandée randomisée par . Avec l'accumulation de l'évidence soutenant la sûreté et de l'efficacité de la ventilation liquide il est probable que ce deviendra une technologie importante pour le futur traitement des patients dans la détresse respiratoire.
Utilisations de potentiel
Plongée
Dans la plongée, la pression à l'intérieur des poumons doit effectivement égaler la pression en dehors du corps, autrement de l'effondrement de poumons. Mathématiquement parler, si le plongeur est des pieds du f (ou des mètres de m ) profondément, et la pression atmosphérique sur la surface de l'eau est la barre (habituellement p de du p = 1, mais moins aux lacs à haute altitude tels que lac Titicaca ), il doivent respirer le fluide à une pression du f /33 + le p = barre du m /10 + du p .Depuis des pressions externes et internes doit être l'égale, les augmentations required de pression de gaz avec la profondeur d'assortir la pression d'eau externe accrue, montant à la barre environ 13 à 400 pieds (120m), et la barre environ 500 sur les plaines abyssales du des océans ces pressions peut avoir des effets nuisibles sur le corps, particulièrement une fois rapidement libérée (comme dans un retour trop-rapide à la surface), y compris les emboles d'air et la maladie des caissons (familièrement connue sous le nom de " ; le bends" ;). (Les mammifères de plongée, aussi bien que les humains de libre-plongée qui plongent à de grandes profondeurs sur un souffle unique, ont peu ou pas de problème avec la maladie des caissons en dépit de leur retour rapide à la surface, puisqu'un souffle unique du gaz ne contient pas assez d'azote total pour causer des bulles de tissu sur la décompression. Dans les mammifères très deep-diving et les humains profonds de libre-plongée, l'effondrement de poumons presque totalement).
Une solution est un costume de plongée articulé rigide , mais ce sont encombrantes et maladroites. Une option plus modérée à traiter la narcose est de respirer le Heliox ou le Trimix , dans lesquels une partie ou tout les azote est remplacée par l'hélium . Cependant, cette option ne traite pas le problème des bulles et la maladie des caissons , parce que l'hélium se dissout dans les tissus et cause des bulles quand des pressions sont libérées, juste comme l'azote fait.
Le liquide respirant fournit une troisième option. Avec le liquide dans les poumons, la pression dans les poumons du plongeur pourrait adapter à des changements de la pression de l'eau environnante sans expositions énormes de pression partielle de gaz exigées quand les poumons sont remplis de gaz. Le liquide respirant n'aurait pas comme conséquence la saturation des tissus de corps avec de l'azote ou l'hélium à haute pression qui se produisent avec l'utilisation des non-liquides, ainsi réduirait ou enlèverait le besoin de décompression lente . (Cette technologie a été dramatisée dans le de film de s 1989 de Cameron James 'l'abîme .)
Un problème significatif, cependant, résulte de la densité required du liquide et de la réduction correspondante de sa capacité d'enlever CO2. Toutes les utilisations de liquide respirant pour la plongée doivent comporter la ventilation liquide totale (voir ci-dessus). Se monter à la ventilation liquide, cependant, a la difficulté déplacer assez de fluide pour emporter CO2, parce que n'importe comment grand toute la pression est, la quantité de pression de gaz partielle de CO2 disponible pour dissoudre CO2 dans le liquide de respiration peut ne jamais être beaucoup plus que la pression à laquelle CO2 existe dans le sang (environ 40 millimètres de mercure (torr)).
À ces pressions, la plupart des liquides de fluorocarbone exigent d'environ 70 volumes de minute-ventilation de mL/kg de liquide (environ 5 l/min pour un adulte de 70 kilogrammes) d'enlever assez de CO2 pour le métabolisme de repos normal. C'est beaucoup de fluide à déplacer, en particulier car il est environ 1.8 temps plus dense que l'eau ; n'importe quelle activité de la part du plongeur qui augmente la production de CO2 augmenterait cette figure, qui est aux limites des débits réalistes dans la respiration liquide. Il semble peu probable qu'une personne déplacerait 10 litres/minute de liquide de fluorocarbone sans aide d'un ventilateur mécanique, ainsi " ; breathing" libre ; peut être peu probable.
Traitement médical
La première utilisation médicale du liquide respirant était traitement des bébés prématurés et des adultes avec le syndrome de détresse respiratoire aigu de (ARDS) dans les années 90. Le liquide respirant a été employé dans les tests cliniques après le développement par Alliance Pharmaceuticals du bromure fluorochemical de perfluorooctyl du , ou le Perflubron pour le short. Utile comme sang émulsionné de remplacement et pour la ventilation liquide, perflubron (sous pharmaceutique LiquiVent de nom de marque d'alliance) est administré par la voie d'un tube endotrachéal ( ETT ) de directement dans les poumons des patients présentant l'échec respiratoire aigu (provoqué par l'infection, les brûlures graves, l'inhalation des substances toxiques, et la naissance prématurée), dont les alvéoles ont effondrés. Une fois qu'inculqué, le Perflubron agit de deux principales manières d'améliorer l'échange de gaz du poumon. Premièrement, l'interface gazeuse liquide actuelle dans le poumon ordinaire est remplacée par une interface liquide-liquide tenant compte d'un transfert plus efficace d'anhydride carbonique de l'oxygène et. En outre, une pression expiratoire de fin positive liquide de ou " ; PEEP" ; est exercé que les forces ouvrent des régions previosuly fermées du poumon créant un poumon plus homogenously de respiration.
En le 1996 Mike Darwin et Dr. Harris proposé using la ventilation liquide à froid avec le Perfluorocarbon rapidement plus bas la température corporelle des victimes de l'arrêt cardiaque et de tout autre trauma de cerveau pour permettre au cerveau de récupérer mieux. La technologie est venue pour s'appeler gaz/ventilation liquide (GLV), et a été montrée capable réaliser un taux de refroidissement de 0.5 degré de Celsius par minute chez de grands animaux. Elle n'a pas été encore essayée chez l'homme.
Médecine pédiatrique
Le secteur le plus prometteur pour l'usage de la ventilation liquide est dans le domaine de la médecine pédiatrique . Les méthodes courantes de la ventilation de positif-pression de peuvent contribuer au développement de l'affection pulmonaire dans les nouveau-nés avant terme, menant aux maladies telles que la dysplasie bronchopulmonaire . La ventilation liquide enlève plusieurs des gradients à haute pression responsables de ces dommages. En outre, le Perfluorocarbons ont été démontrés pour réduire l'inflammation de poumon, améliorent la disparité de Ventilation-perfusion de et pour fournir un itinéraire original pour l'administration pulmonaire de des drogues . Des tests cliniques avec les prématurés, les enfants et les adultes ont été conduits. Depuis la sûreté du procédé et de l'efficacité ressortaient d'une partie, des USA la "Food and Drug Administration" (FDA) a donné le " de produit ; track" rapide ; statut (signifiant un examen accéléré du produit, conçu pour l'obtenir au public aussi rapidement qu'est sans risque possible) dû à son potentiel de sauvetage. Les tests cliniques ont prouvé que l'utilisation du perflubron avec les ventilateurs ordinaires a amélioré des résultats autant qu'using la ventilation de oscillation à haute fréquence (HFOV) de . Mais parce que le perflubron n'était pas meilleur que HFOV, la FDA n'a pas approuvé le perflubron, et l'alliance ne poursuit plus l'application liquide partielle de ventilation. Si le perflubron améliorerait des résultats une fois utilisé avec HFOV reste une question ouverte.
Voyage dans l'espace
L'immersion liquide fournit une manière de réduire l'effort physique des forces de G. Des forces appliquées aux fluides sont distribuées sous forme des pressions omnidirectionnelles. Puisque les liquides sont (pratiquement) incompressibles, ils ne changent pas la densité sous l'accélération élevée telle qu'exécuté dans des manoeuvres ou le voyage dans l'espace aériennes. Une personne immergée dans le liquide de la même densité que le tissu a des forces d'accélération distribuées autour du corps, plutôt qu'appliqué à un unique tel que des courroies d'un siège ou de harnais. Ce principe est employé dans un nouveau type de G-costume appelé le G-costume de Libelle, qui permet à des pilotes d'avions de rester conscients et fonctionnants à l'accélération plus de 10 G en les entourant avec de l'eau dans un costume rigide.La protection d'accélération par immersion liquide est limitée par la densité différentielle des tissus de corps et du fluide d'immersion, limitant l'utilité de cette méthode environ à 15 à 20 G La protection de élargissement d'accélération au delà de 20 G exige remplir poumons de fluide de densité semblable à l'eau. Un astronaute totalement immergé dans le liquide, avec le liquide à l'intérieur de toutes les cavités de corps, ressentira peu d'effet des forces extrêmes de G parce que les forces sur un liquide sont distribuées également, et en toutes les directions simultanément. Toutefois des effets seront ressentis en raison des différences de densité entre différents tissus de corps, ainsi en raison d'une limite d'accélération supérieure existe toujours.
Environ 1970, liquide respirant a réussi à pénétrer son la télévision , dans des Spacesuits étrangers de la série d'UFO de de Gerry Anderson , qui a permis à un astronaute de résister aux forces extrêmes d'accélération.
Écrire le Joe Haldeman , dans son original de la science-fiction la guerre de Forever, décrit le fluide étant présenté dans chacun des 7 orifices normaux dans le corps humain, et on chirurgical-a ajouté le raccordement, par lequel la cavité thoracique serait remplie et vidangée. Dans une telle situation, le fluide dans les poumons devrait être pompé dedans et fournir dehors un cycle d'inspiration/expiration (ventilation liquide totale). Alternativement le sang pourrait être le oxygéné extracorporeally tandis que les poumons restaient complètement du fluide passif, bien que ce ne soit pas respiration vraiment liquide.
Le liquide respirant pour la protection d'accélération peut ne jamais être pratique en raison de la difficulté de trouver un milieu de respiration approprié de densité semblable à l'eau qui est compatible avec le tissu de poumon. Les fluides de Perfluorocarbon sont deux fois plus denses que l'eau, par conséquent peu convenable pour cette application.
Remerciement
Pris, avec la permission, de : Respiration liquide, et après édité.
Fiction
Le de film de James Cameron l'abîme comporte un caractère using le liquide respirant pour plonger des milliers de pieds sans compression. Le l'abîme comporte également une scène avec un rat submergé dedans et le liquide de respiration de fluorocarbone, filmé dans la vie réelle. Dans la genèse au néon Evangelion de série de l'Anime , les pilotes d'Eva emploient la respiration liquide quand ils sont intérieur leur robotique-comme les machines, dont les habitacles sont inondés avec un liquide oxygéné désigné sous le nom du " ; " du LCL ;.
Sous la pluie du loup de de série de l'Anime , Cheza a été maintenu dans un dôme de respiration liquide.
1 de saison, l'épisode 13 du sept Chrononaut Frank Parker des jours a employé un costume de respiration liquide pour monter à bord d'un sous-marin russe.
" de roman de s 1973 de Hal clément '; Océan sur Top" ; dépeint une petite civilisation sous-marine vivant dans une « bulle » de plus dense liquide oxygéné que l'eau de mer.
Dans un épisode du Metalocalypse de série de dessin animé, les autres membres de la bande submergent le guitariste Toki dans un " ; chamber" d'isolement d'oxygène liquide ; tout en enregistrant un album aux Marianne de Trench .
Dans un épisode du Eureka , shérif Jack Carter d'exposition de la Manche de SciFi est submergé dans un réservoir de " ; " riche du plasma de l'oxygène ; pour être traité des effets d'un accident scientifique.
Dans le de film Matrix , humains semblent être immergés dans un fluide rose qui soutient leur respiration.
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