Trojhladinová ventilácia pľúc (3LV^® – 3 level ventilation) – prvé klinické skúsenosti

Cieľ práce:
Vyskúšať, či pri výrazne nehomogénnej distribúcii plynov v ťažko patologicky postihnutých pľúcach je možné trojhladinovou UVP zlepšiť distribúciu plynov do tzv. pomalých bronchoalveolárnych kompartmentov pri znížení objemového zaťaženia tzv. rýchlych kompartmentov a zlepšiť výmenu plynov v pľúcach pri zachovaní zásad „netraumatizujúcej ventilácie“.

Názov a sídlo pracoviska:
Oddelenie anestéziológie a intenzívnej medicíny.

Materiál a metóda:
Autori aplikovali v skupine 12 pacientov s nehomogénnym pľúcnym postihnutím trojhladinovú umelú ventiláciu pľúc. Trojhladinovú ventiláciu definujú ako spôsob (modifikáciu) UVP, pričom základnú hladinu ventilácie tvorí ventilačný režim CMV, PCV alebo PS (ASB) a nadstavbu, tzv. ventiláciu na pozadí tvoria dve hladiny PEEP. PEEP (konštantný) a PEEPh (PEEP high) s meniteľnou frekvenciou a trvaním (striedaním) prechodu medzi jednotlivými hladinami PEEP.

Výsledky:
U 12 pacientov s ťažkým nehomogénnym poškodením pľúc (atypická pneumónia a ARDS/ALI) zaviedli po málo úspešnej ventilácii v režime PCV, po recruitment manévri (PaO₂/FiO₂ = 5–6 kPa), trojhladinovú ventiláciu pľúc (3LV). Po zavedení 3LV s frekvenciou fPCV = 26 ± 4 d . min⁻¹ a PEEPh s frekvenciou fpeeph = 7 ± 2 d . min⁻¹ pri dosiahnutej minútovej ventilácii MV = 12 ± 4 l . min⁻¹ nastali počas 1–4 hodín výrazne pozitívne zmeny vo výmene plynov v pľúcach. Pri porovnaní zmien po zavedení 3LV došlo k zníženiu pľúcneho skratu z 50 ± 5 % na hodnoty okolo 30 ± 5 %. Zvýšila sa eliminácia CO₂ s poklesom PaCO₂ na hodnoty pod 6 ± 0,3 kPa oproti pôvodnej hodnote 7,8 ± 0,5 kPa a stúplo PaO₂ na hodnoty 7,5 ± 1,2 kPa oproti pôvodnej hodnote 5,4 ± 0,4 kPa, pri znížení FiO₂ na 0,8–0,4.(PaO₂/FiO₂ = 5,5 vs. 13 kPa). Recruitment pľúc pôsobením PEEP = 1,2 ± 0,4 kPa, prejavujúci sa aj zvýšením statickej poddajnosti Cst z hodnôt 0,18 ± 0,02 l/kPa na 0,3 ± 0,02 l/kPa a neskôr až 0,38 ± 0,05 l/kPa, prispel k zlepšeniu výmeny plynov. Odpor dýchacích ciest (Raw) klesol o viac ako 30 %. Zlepšenú aeráciu pľúc hodnotia autori ako prejav aj zlepšenej distribúcie plynov do oblastí s dlhou časovou konštantou. Pacienti boli prevedení po 5 ± 1 dňoch na ventilačný režim PS, s postupným znižovaním ventilačnej podpory boli odpojení od ventilátora a preložení na základné oddelenie.

Záver:
Napriek malému súboru klinické výsledky prinajmenšom podporujú výsledky teoretickej matematickej simulácie 3LV v matematickom a fyzikálnom modeli. 3LV zlepšila výmenu plynov v pľúcach v porovnaní s PCV aplikovanej počas prvých 2–4 hodín UVP a môže tak byť nádejným spôsobom pre ventiláciu pľúc postihnutých difúznym nehomogénnym patologickým procesom.

Kľúčové slová:
UVP – trojhladinová UVP – ARDS – ALI

Úvod

Po matematickom a fyzikálnom modelovaní viachladinovej umelej ventilácia pľúc (MLV –multilvel ventilation) [1] bola trojhladinová ventilácia (3LV) integrovaná do servoventilátora Chirolog SV Alfa+C (Chirana) a po technických skúškach v súlade s normami EN STN, pripravená na klinické použitie [2].

Trojhladinovú ventiláciu môžeme definovať ako režim umelej ventilácie pľúc (UVP) na troch programovateľných hladinách tlaku ( PEEP, PEEPh, Ppc, respektive Pps) [1, 2], pričom aj striedanie tlakových hladín a trvanie pôsobenia tlakových hladín v pľúcach je po nastavení obsluhou riadené softvérom ventilátora. Programované parametre sú kompatibilné aj so spontánnym dychovým úsilím pacienta.

Materiál a metodika

Po prvých skúsenostiach s ventiláciou nepostihnutých pľúc sme aplikovali 3LV u 4 pacientov s výraznou nehomogenitou distribúcie plynov pri obojstrannom pľúcnom poškodení závažného charakteru. Všetci štyria pacienti mali na RTG pľúc splývavé, viac či menej homogénne zatienenie dolných 2/3–3/4 oboch pľúcnych polí, spojené s respiračnou insuficienciou, až zlyhaním, vyžadujúcim okamžité riešenie zavedením UVP. U dvoch pacientov sa jednalo o atypickú pneumóniu, u jedného o masívny edém pľúc spojený s hypostatickou pneumóniou a u jedného ALI/ARDS po polytraume so závažným hemoragicko-traumatickým šokom. Demografické údaje a údaje o diagnózach sú v tabuľkách 1 a 2.

Dvaja pacienti boli už intubovaní a privezení na OAIM, u dvoch sme indikovali orotracheálnu intubáciu a UVP ihneď pri prijatí. Všetci pacienti boli prvých 48–72 hodín sedovaní (GCS 5–6) midazolamom v dávke 0,025–0,085 mg . kg^-1. hod^-1 a fentanylom v dávke 0,3–0,75 ug . kg^-1. hod^-1 kontinuálnou aplikáciou a pripojení na ventilátor Chirolog SV alfa+C (Chirana) v režime PCV. Nastavenie ventilačných parametrov sme robili podľa princípov „netraumatizujúcej ventilácie“ (VT < 6,5 ml . kg^-1, f ≥ 18 d . min^-1, PEEP 0,08– 0,1 kPa/10 kg hmotnosti, Ti% = 40). FiO₂ = 1,0 vynútené hodnotou PaO₂ < 5–6 kPa, PaO₂/FiO₂ = 5–6 kPa. Odporúčané maximálne tlaky v dýchacích cestách Paw (3–3,5 kPa) nebolo možné vždy dodržať.

Počas prvých hodín sme sa snažili urobiť „recruitment pľúc“, ktorý je hlavne u pacientov s pneumóniou vždy dosť problematický. Cestou zvyšovania PEEP a kontinuálnym monitorovaním hodnôt statickej poddajnosti pľúc Cst, krivky Cst a V/P sľučky, ako aj ETCO₂, respektive produkcie CO₂ (VECO₂) sme sa snažili dosiahnuť čo najvyššiu poddajnosť a zlepšenie difúznej kapacity alveolokapilárnej membrány. Adverzné účinky na hemodynamiku nám dovolili vystúpiť s PEEP len na hodnoty 1,2 ± 0,4 kPa. Pre pretrvávajúce problémy s oxygenáciou (pri FiO₂ = 1,0) a elimináciou CO₂ sme sa rozhodli po 2–4 hodinách UVP v režime PCV aplikovať ventilačný režim 3LV.

Parametre 3LV sme nastavovali na teoreticky modelované hodnoty matematickým modelom vyhodnocujúcim dynamickú exspiračnú časovú konštantu (τ_edyn), ktorá je na ventilátore kontinuálne monitorovaná [3]. Grafická podoba odporúčania vygenerovaná matematickým modelom bola k dispozícii pri ventilátore, viď obr. 1.

Hodnoty frekvencie ventilácie v cykle PCV sme nastavili na f_pcv = 26 ± 4 d . min^-1, hodnoty frekvencie striedania PEEPh (PEEP high) f_peph = 7 ± 2 d . min^-1, so striedaním tlakov PEEP: PEEPh = 1 : 1. Tlaky Ppc a PEEPh na hodnoty nevyhnutné pre dostatočnú výmenu plynov, t. j. udržanie zvolenej minútovej ventilácie. Tlak – pressure control (Ppc) = 1,6 ± 0,9 kPa, a PEEPh = 0,9 ± 0,3 kPa. Pomer časov inspíria a exspíria v cykloch PCV bol nastavený Ti : Te = 1 : 1,5 (Ti% = 40).

Priebehy tlakovej a prietokovej krivky zobrazovanej na obrazovke ventilátora sú na obrázku 2.

U všetkých pacientov bola kanylovaná centrálna véna. Bolo zavedené monitorovanie centrálneho venózneho tlaku (CVT), EKG, SpO₂, ETCO₂, VECO₂, TK, pulzovej frekvencie, teploty diurézy, pľúcnej mechaniky, časovej konštanty (τ_edyn), statickej poddajnosti (Cst), odporu dýchacích ciest (Raw), parametrov UVP a krvných plynov. Farmakoterapia a terapia ATB bola vedená podľa základného ochorenia (obr. 3, 4, 5). Dobutamin kvôli zvýšeniu inotropie sme aplikovali v 3 prípadoch, počas prvých 48 ± 10 hodín liečby, v dávke 4,1 ± 1,5 ∝g . kg^-1. hod^-1 tak, aby sme udržali stredný arteriálny tlak (MAP) nad 75–80 mm Hg.

Výsledky sme štatisticky nehodnotili, pretože sa jedná o prvé skúsenosti s ventilačným režimom 3LV a malý súbor pacientov. Priemerné hodnoty vyhodnocovaných veličín sú v grafoch.

Výsledky

V režime 3LV sme pacientov ventilovali 5 ± 1 deň a postupne sme – po zlepšení klinického stavu a RTG i laboratórnych parametrov a po znížení sedácie – prechádzali na režim pressure support (PS) až do času odpojenia pacienta od ventilátora. Celková dĺžka UVP bola 6–10 dní. Všetci pacienti boli úspešne odpojení od UVP a preložení na základné oddelenie. Veličiny, ktoré považujeme za rozhodujúce, sme monitorovali, sú znázornené na nasledujúcich grafoch a zobrazujú prvých 5 dní 3LV až do prechodu na režim pressure support (PS), kedy bol stav pacientov stabilizovaný a boli pripravovaní na odpojenie od UVP.

Po pripojení na UVP sa pohybovali hodnoty pľúcneho shuntu (Qs/Qt) okolo 50 ± 5 %, ktoré klesli po 6 hodinách na 35 ± 5 % a po ďalších 6–12 hodinách pod 30 %, čo sme považovali za dobrý výsledok.

Monitorovali sme aplikované tlaky v okruhu ventilátora, ktoré sú znázornené na grafe 1.

Z grafu je zrejmé, že ak sme na začiatku UVP aplikovali relatívne vysoké špičkové tlaky (Paw okolo 4 kPa) pre dosiahnutie nevyhnutnej výmeny plynov, po niekoľkých hodinách 3LV sme mohli tlakové pomery podstatne viac optimalizovať na hodnoty okolo 3,5 kPa a nižšie.

Hodnoty výmeny plynov, pH a potrebnej FiO₂ v dýchacej zmesi pre primeranú oxygenáciu s PaO₂ > 7 kPa, sú na grafe 2.

Z výsledkov je zrejmé, že už po 2 hodinách 3LV sme zistili výrazné zlepšenie výmeny plynov a asi po 4–6 hodinách sme postupne mohli znížiť FiO₂ na 0,8–0,4, (PaO₂/FiO₂ = 7,6–13 kPa), čo považujeme z hľadiska rizík UVP s vysokým FiO₂ za zásadné. Hodnoty vitálnych funkcií sú zobrazené na grafe 3. Po zmene TK pri iniciálnom recruitmente, kedy výraznejšie poklesol, sa tlak krvi stabilizoval, určite aj zásluhou objemového doplnenia cievneho riečišťa a katecholamínov.

Priebeh ventilácie a zmeny pľúcnej mechaniky sú znázornené na grafe 4.

Z výsledkov je zrejmé, že zásadným problémom bola aj veľmi nízka poddajnosť pľúc, ktorá sa začala upravovať po prvej fáze recruitmentu a potom postupne po 4–12 hodinách, kedy došlo aj k zmenšeniu rezistencie dýchacích ciest (Raw). Po zavedení režimu 3LV, aj napriek veľmi nízkej Cst a relatívne veľmi vysokému odporu Raw, došlo pomerne rýchlo k výraznému zlepšeniu výmeny plynov v pľúcach do niekoľkých desiatok minút až hodín.

Diskusia

Hľadanie spôsobov ventilácie pacientov s difúznym nehomogénnym poškodením pľúc pri zachovaní zásad „netraumatizujúcej ventilácie“ predstavuje problém, ktorý nebol doposiaľ adekvátne vyriešený [4]. Nehomogenita distribúcie plynov do oblastí rôzne postihnutých patologickým procesom s rozdielnymi časovými konštantami (τ_dyn) nemôže byť optimalizovaná konvenčnými ventilačnými postupmi [1, 5].

Aplikáciou 3LV môžeme dosiahnuť redistribúcu alebo zlepšenú distribúciu plynov z kompartmentov s krátkou časovou konštantou do oblastí s dlhšou časovou konštantou. Aj pri minimálnom alebo žiadnom zvýšením minútovej ventilácie sa 3LV prejavila znížením skratov a zlepšením oxygenácie i eliminácie CO₂ [1, 2].

Distribúcia ventilácie do oblastí s dlhou časovou konštantou, zvyčajne obštrukčných oblastí, môže viesť k zlepšeniu aerácie týchto partií, čo vedie k zlepšeniu výmeny plynov, ale môže podporovať recruitment pľúc práve v takto postihnutých kompartmentoch. Podobne pozitívny vplyv sa prejavil aj na znížení pľúcnych skratov, čo je pri zlepšení distribúcie plynov pochopiteľné [6].

Záver

Prvé klinické skúsenosti s trojhladinovou ventiláciou (3LV) predstavujú, aj to len do určitej miery, možnosti uvedeného spôsobu UVP, ktoré sme doposiaľ riešili v teoretickej rovine. Napriek tomu, že pre minimálny súbor pacientov sme štatistické vyhodnocovanie nerobili, trendy parametrov, ktoré sme merali a prezentujeme vo výsledkoch prinajmenšom podporujú výsledky teoretickej matematickej simulácie 3LV v matematickom a fyzikálnom modeli. Môžeme povedať, že 3LV zlepšila výmenu plynov v pľúcach v porovnaní s PCV aplikovanej počas prvých 2–4 hodín UVP a že môže byť nádejným spôsobom pre ventiláciu pľúc postihnutých difúznym nehomogénnym patologickým procesom. Je zrejmé, že až širšie klinické skúsenosti s vyšším počtom pacientov, ich porovnanie s klasickými spôsobmi UVP a štatistické hodnotenie môže priniesť potvrdenie výsledkov, ktoré boli naznačené.

Došlo 14. 2. 2007.

Přijato 6. 1. 2008.

Adresa pro korespondenci:

h. Doc. MUDr. Pavol Török, CSc.

E. Urxa 14

093 01 Vranov n/Topľou

Slovensko

e-mail: torokp@t-zones.sk