Efekt časného nasazení vysokofrekvenční oscilace v léčbě dětí s respiračním selháním

Overview

Cíl studie:
Demonstrovat efekt vysokofrekvenční oscilace (HFOV) na výměnu plynů u dětí s ARDS. Porovnat v jednotlivých parametrech skupinu časného a pozdního nasazení HFOV.

Typ studie:
Retrospektivní analýza souboru pacientů v období leden 1994 až prosinec 2006.

Název a sídlo pracoviště:
Klinika dětské anesteziologie a resuscitace fakultní nemocnice.

Materiál a metoda:
Do souboru bylo zařazeno 50 pacientů se závažným hypoxemickým respiračním selháním. Pacienti byl zařazeni do skupiny „časné“, pokud byli napojen na HFOV do 24 hodin po napojení na konvenční UPV (n = 30, 60 %); pokud byli napojen později, byli zařazeni do skupiny „pozdní“. Sledovali jsme demografické údaje, PRISM skóre, primární diagnózu, dobu ventilace, hodnoty ABR, indexované parametry (AaDO₂, OI, PaO₂/FiO₂) a hodnoty nastavení oscilátoru (Paw, FiO₂). Byla srovnána mortalita skupin.

Výsledky:
V obou skupinách se normalizovaly hodnoty pH i PaCO₂. U časně napojených pacientů se signifikantně zlepšily hodnoty AaDO₂, PaO₂/FiO₂ i OI. U pozdně napojených pacientů nebyly signifikantní rozdíly proti hodině 0 pozorovány. Mezi skupinami byly signifikantní rozdíly v hodnotách Paw a nutnost vyššího nastavení Paw u pozdně napojených. FiO₂ je možno snižovat u časně napojených oproti skupině pozdního nasazení rychleji. Časně napojení vykazují mortalitu 53%, pozdně napojení 75%.

Závěr:
Časné napojení na HFOV mělo pozitivní vliv na ventilační i oxygenační parametry. Signifikantní rozdíly ve prospěch časně napojených byly sledovány zejména u parametrů AaDO₂, PaO₂/FiO₂ a OI. Velký rozdíl v mortalitě nebyl statisticky významný, přesto by mohl poukázat na ideální načasování napojení pacienta na HFOV.

Klíčová slova:
respirační selhání – ARDS – děti – vysokofrekvenční oscilační ventilace

Úvod

HFOV je v poslední době studována jako „rescue“ terapie u pacientů s ARDS, u kterých selhala konvenční mechanická ventilace a kde lze jen s obtížemi zajistit adekvátní ventilaci a oxygenaci v mezích protektivní ventilace. Refrakterní hypoxémie může být velkým problémem v péči o pacienty s ARDS, velmi často je příčinou úmrtí multiorgánové selhání, kdy jako jeho spouštěč může působit biotrauma [6].

HFOV produkuje velmi malé dechové objemy (nejedná se o skutečné dechové objemy, ale o amplitudu – obvykle označujeme jako ΔP) v rychlé frekvenci. Frekvence se pohybuje od 3 Hz u dospělých až po 25 Hz u novorozenců. Nízké objemy ve velmi rychlé frekvenci tak zajišťují minutový dechový objem [1]. Alveoly jsou udržovány otevřené za pomoci konstantního tlaku v plicích, který nemá velkých výchylek. HFOV účinně odděluje oxygenaci a ventilaci, což umožňuje klinikovi manipulovat s výhodou zvlášť s oxygenací a zvlášť s ventilací. Další odlišností od konvenční ventilace je to, že i exspirium je u HFOV aktivním procesem, což je za použití již zmíněných vysokých frekvencí v podstatě nutností [1, 3].

Cílem naší práce bylo podpořit předpoklad, že jakákoliv ventilační strategie, která může být efektivní v ovlivnění mortality, musí být aplikována časně v průběhu nemoci a předtím než je způsobeno biotrauma. 

Soubor pacientů a metoda

Do souboru bylo zařazeno 50 pacientů, kteří byli na naši kliniku přijati se závažným hypoxemickým respiračním selháním a splňovali kritéria ARDS podle ACCP Consensus Conference z roku 1994 [4].

Od roku 1997 jsou všichni pacienti léčeni podle protokolu ALI/ARDS používaného na našem pracovišti. Protokol zahrnuje protektivní konvenční mechanickou ventilaci (tlakově řízenou CMV s PEEP a recruitment manévry) s permisivní hyperkapnií, sigh ventilaci, polohování pacienta do pronační polohy, aplikaci inhalovaného oxidu dusnatého, tracheální insuflaci plynu (TGI), vysokofrekvenční oscilační ventilaci, parciální kapalinovou ventilaci a extrakorporální membranózní oxygenaci [5]. Strategie konvenční ventilace je založena na principech protektivní plicní ventilace a vychází z doporučení ACCP (American College of Chest Physicians) z roku 1994 [4].

Indikací pro přepojení pacienta z konvenční UPV na HFOV byla nutnost použití FiO₂ > 0,6 a středního tlaku v dýchacích cestách (Paw) > 15 cm H₂O pro SpO₂ minimálně 90 % nebo přetrvávající hyperkapnie a/nebo acidóza při konvenční UPV s TGI.

Základní strategií HFOV je „High Volume Strategy“ – recruitment alveolů a dosažení optimálního plicního objemu (nad alveolárním zavíracím objemem). Po přepojení z konvenční UPV na HFOV bylo základní nastavení středního tlaku v dýchacích cestách (Paw) o 2–5 cm H₂O vyšší než Paw na UPV bezprostředně před HFOV. Dalším krokem bylo zvyšování Paw o 1–2 cm H₂O do okamžiku, kdy se výrazně zlepšila SpO₂ (> 97 %) a bylo možné snížit FiO₂ z úvodní hodnoty 1,0 na 0,6 a méně při SpO₂ > 90 % nebo do známek hyperinflace plic (deprese kardiovaskulárního systému nebo rozepnutí plic nad 9. žebro podle RTG obrazu). Pokud byl přítomen air-leak syndrom (pneumotorax, pneumomediastinum, pneumoperikard, intersticiální plicní emfyzém), byla manipulace s Paw mírně odlišná: po dosažení optimálního plicního objemu jsme snížili o 1–2 cm H₂O Paw a tolerovali zvýšení FiO₂ nad 0,6 pro SpO₂ periferní krve > 85 % po přechodnou dobu (12–24 hodin), eventuálně do resorpce air-leak [2, 5].

Frekvence (f) je nepřímo úměrná hmotnosti pacienta, proto u malých kojenců bylo nastavení blízké neonatální aplikaci (10 Hz), u batolat a větších dětí byla frekvence nastavena mezi 10 a 5 Hz, pacienty s tělesnou hmotností nad 30 kg jsme ventilovali frekvencí pod 5 Hz [2, 5].

Amplituda tlaku (ΔP) byla při napojení na HFOV nastavena empiricky a upravena podle PaCO₂ s maximem 7 kPa. Pokud nebyla ΔP dostatečná, zvyšovali jsme ji o 2–5 cm H₂O, dalším krokem bylo snižování f o 1–2 Hz. U žádného pacienta nebylo nutné prodloužení inspiračního času (T_insp) z 33 % na 50 % [2, 5].

Po úvodním zvýšení Paw, a tím nitrohrudního tlaku, byla u všech pacientů nutná expanze intravaskulárního objemu k zajištění adekvátního předtížení (preloadu). Po stabilizaci HFOV nebyli pacienti relaxováni, odsávání z dýchacích cest v prvních hodinách HFOV nebylo nutné (dokonce není doporučováno, protože náhlý pokles Paw při rozpojení okruhu vede k rychlé ztrátě plicního objemu [5] ).

Pokud bylo nutné pacienty odsávat, byl použit zavřený systém TrachCare^®. V případech, kde to bylo možné a indikované, jsme použili pronační polohu i na HFOV. Ostatní péče a léčba se nelišily od postupů používaných při konvenční ventilaci.

Odpojování od HFOV probíhalo standardně – postupně jsme snižovali Paw o 1–2 cm H₂O podle SpO₂ nebo PaO₂ a ΔP o 2–5 cm H₂O podle PaCO₂. Přepojení zpět na CMV jsme zvažovali u pacienta, který splňoval následující kritéria: Paw 15–20 cm H₂O, FiO₂ < 0,6, bez air-leak a/nebo zlepšení RTG nálezu, bez desaturace při odsávání dýchacích cest. Pokud při Paw 15 ± 2 cm H₂O toleroval pacient odsávání z dýchacích cest bez poklesu saturace, byl přepojen na konvenční ventilátor (Siemens Servo 300), Volume Support, FiO₂ a Paw stejné jako poslední na HFOV. Pacient byl považován za odpojeného při splnění těchto kritérií: SpO₂ > 90 %, FiO₂ < 0,4, Paw < 15 cm H₂O, normální pH při počtu dechů (RR) < 30/min a PIP < 35 cm H₂O [5].

Pacienti byli rozděleni do skupin „časného“ (E – early) a „pozdního“ (L – late) nasazení HFOV. Časnost nasazení HFOV jsme rozdělili intervalem 24 hodin, pokud byl pacient napojen na HFOV do 24 hodin po konvenční UPV (umělá plicní ventilace), řadili jsme jej do skupiny „časné“, pokud později, řadili jsme jej do skupiny „pozdní“. U každého pacienta jsme sledovali: demografické údaje (věk, hmotnost, pohlaví, PRISM skóre), primární diagnózu (interní, chirurgická, traumatologická, onkologická), dobu ventilace (dobu konvenční UPV před napojením na HFOV (preCMV), dobu HFOV, dobu konvenční UPV po odpojení z HFOV (postCMV), celkovou dobu UPV, hodnoty acidobazické rovnováhy (pH, PaO₂ (kPa), PaCO₂ (kPa)), indexované parametry: AaDO₂ (alveolo-arteriální diference parciální tenze kyslíku, kPa), oxygenační index (OI = Paw . FiO₂ . 100/PaO₂), hypoxemia skóre PaO₂/FiO₂ (mm Hg), hodnoty nastavení oscilátoru: Paw (pressure airways – střední tlak v dýchacích cestách), FiO₂ (inspirační frakce kyslíku). Hodnoty ABR a indexované parametry jsme hodnotili v 0. hodině (tzn. čase napojení na HFOV) a dále v 1., 2., 3., 6., 12., 18., 24., 30., 36., 42. a 48. hodině.

Ke statistickému zhodnocení rozdílů mezi skupinami pacientů i uvnitř nich jsme použili Fisherův přesný test k hodnocení pohlaví, primární diagnózy a mortality, Mannův-Whitneyův U test k hodnocení věku, hmotnosti a  PRISM skóre a Wilcoxonův párový test k hodnocení ABR, AaDO₂, indexovaných parametrů a nastavení oscilátoru. Za statisticky významnou byla považována hodnota p ≤ 0,05. 

Výsledky

Celý soubor tvořilo 50 pacientů s průměrným věkem 46 měsíců a průměrnou hmotností 15 kg. Průměrné příjmové PRISM skóre bylo 18. Průměrná délka preCMV byla 64 hodin, průměrná délka HFOV 111 hodin, průměrná délka postCMV 86 hodin. Průměrná délka celkové doby UPV byla 260 hodin.

V souboru pacientů bylo více pacientek ženského pohlaví (63 %), 38 % pacientů přežilo, nejvíce pacientů mělo primární diagnózu interní povahy (68 %).

Ve skupině časného nasazení HFOV bylo 30 pacientů, ve skupině pozdního nasazení 20 pacientů. Základní údaje celého souboru pacientů i obou skupin ukazuje tabulka 1.

Vstupní hodnoty u obou skupin pacientů ABR, indexovaných parametrů, Paw a FiO₂ ukazuje tabulka 2.

Graf 1 ukazuje, že pH se ve skupině časného nasazení HFOV signifikantně zlepšovalo po celých 48 hodin. Obdobně ve skupině pozdního nasazení byly významné rozdíly ve všech časech kromě 2. hodiny. Rozdíly mezi skupinami nejsou. V obou skupinách dochází k normalizaci hodnot pH velmi rychle po napojení na HFOV.

Graf 2 ukazuje, že hodnoty PaCO₂ ve skupině časného nasazení HFOV dosahují statisticky významných rozdílů oproti 0. hodině od 1. do 48. hodiny. Skupina pozdního nasazení od 3. do 48. hodiny. Rozdíly mezi skupinami nejsou. V obou skupinách se hladina PaCO₂ rychle normalizuje.

Graf 3 ukazuje, že v hodnocení paO₂ nejsou v  žádné ze skupin statisticky významné rozdíly vůči 0. hodině, zároveň nejsou ani rozdíly mezi skupinami. Ve 3. hodině se oxygenace zlepšuje v obou skupinách.

Graf 4 ukazuje, že v průběhu AaDO₂ jsou ve skupině časného nasazení HFOV statisticky významné rozdíly oproti 0. hodině od 3. do 48. hodiny, kdy hodnota AaDO₂ postupně klesá. Ve skupině pozdního nasazení je statisticky významný rozdíl pouze v hodině 1., kdy se hodnota AaDO₂ zvyšuje a od 2. hodiny se postupně snižuje. Téměř celých 48 hodin jsou hodnoty AaDO₂ ve skupině pozdního nasazení vyšší než ve skupině časného nasazení, ačkoliv v 0. hodině je tomu naopak. Rozdíly mezi skupinami nejsou.

Graf 5 ukazuje, že v průběhu PaO₂/FiO₂ byly ve skupině časného nasazení statisticky významné rozdíly oproti 0. hodině v 6., 12., 30., 42. a 48. hodině. Ačkoliv je ve skupině časného nasazení výchozí hodnota PaO₂/FiO₂ nižší než u skupiny pozdního nasazení, postupně dochází k jejímu zvyšování a tedy ke zlepšení oxygenace a možnosti snížení FiO₂. Ve skupině pozdního nasazení je výchozí hodnota PaO₂/FiO₂ vyšší, a přesto dochází nejprve k jejímu snížení a teprve od hodiny 3. k postupnému zvyšování bez statisticky významných rozdílů. Mezi skupinami se žádné rozdíly neprokázaly.

Graf 6 ukazuje v průběhu OI ve skupině časného nasazení signifikantní rozdíly mezi 30.–48. hodinou proti 0. hodině. Skupina pozdního nasazení žádné rozdíly nevykazuje. Mezi skupinami jsou rozdíly v 18. a 42. hodině. Ve skupině časného napojení HFOV bylo možno tedy dříve snižovat razantnost nastavení oscilátoru při zároveň zlepšující se oxygenaci.

Z průběhu křivek grafu 7 je zřejmé vyšší nastavení Paw ve skupině pozdního nasazení HFOV. Statisticky významné rozdíly proti 0. hodině nejsou v žádné ze skupin. Rozdíly mezi skupinami jsou ve 2. a 24.–48. hodině.

Graf 8 ukazuje, že od 12. hodiny je ve skupině časného nasazení HFOV potřeba nižšího FiO₂ než ve skupině pozdního nasazení. Mezi skupinami však statisticky významné rozdíly nejsou. Ve skupině časného nasazení jsou statisticky významné rozdíly proti 0. hodině ve 2., 6., 12., 18., 24., 30., 36., 42. a 48. hodině. Ve skupině pozdního nasazení je pouze jeden významný rozdíl proti 0. hodině, a to ve 12. hodině.

Výsledná mortalita ve skupině časného nasazení HFOV je 53% a ve skupině pozdního nasazení HFOV 75%. Rozdíl mezi mortalitami není statisticky významný. 

Diskuse

Hlavním zjištěním studie bylo, že časné napojení pacientů na HFOV má pozitivní účinek jak na ventilační, tak na oxygenační parametry. Hlavní rozdíly ve prospěch časně napojených byly v parametrech PaO₂/FiO₂, AaDO₂ a OI. Dalším zjištěním byla nutnost vyššího nastavení Paw a FiO₂ ve skupině pozdně napojených. Předpokládané ovlivnění mortality ve prospěch skupiny časně napojených nebylo statisticky prokázáno, přesto bylo pozorováno nesignifikantní snížení mortality v této skupině.

Naše závěry jsou obdobné závěrům 2 prospektivních observačních studií, které ukázaly, že HFOV je bezpečným a efektivním způsobem ventilace v léčbě dospělých [7, 8]. Tyto studie referovaly o zlepšení oxygenace i ventilace u dospělých s těžkým ARDS léčených HFOV. Taktéž obě studie poukázaly na fakt, že vyšší počet dnů na konvenční UPV před napojením na HFOV je signifikantně spojen s vyšší mortalitou. Mortalita v obou studiích byla poměrně vysoká (Fort et al. 53% [7], Mehta et al. 67% [8]), podobně jako v naší práci (62%). HFOV však byla aplikována jako rescue terapie u pacientů v závažném stavu a příčinou jejich úmrtí bylo většinou multiorgánové selhání, nikoliv selhání respirační (Fort et al. 33% exitus na podkladě respiračního selhání [7], Mehta et al. 6% [8], v naší práci nehodnoceno vzhledem k tomu, že většina pacientů se nacházela ve vážném stavu komplikovaném multiorgánovým selháním a nebylo možné odlišit jednoznačnou příčinu úmrtí.

V randomizované studii Derdaka et al. bylo zahrnuto 148 dospělých s ARDS [9]. Byli randomizováni do skupiny konvenční UPV nebo do skupiny HFOV. Skupina HFOV vykazovala rychlé zlepšení PaO₂/FiO₂ v porovnání se skupinou na konvenční UPV, ale tento rozdíl netrval déle než 24 hodin. V naší studii tento rozdíl přetrvával ve skupině časně napojených i po 24. hodině. Přesto byla mortalita v Derdakově studii ve skupině HFOV 37%, kdežto v naší studii 62%. Jelikož se v naší studii jedná o dětské pacienty, u nichž byl použit jiný skórovací systém než u dospělých, nelze přesně porovnat, v kterých parametrech se pacienti lišili a jejichž závažnost by mohla být příčinou rozdílných mortalit. V Derdakově studii rovněž identifikovali multivariantní analýzou 4 parametry, které signifikantně predikovaly 30denní mortalitu. Kromě APACHE II skóre, výchozího pH a OI v 16. hodině to také bylo více než 5 dnů na konvenční ventilaci před napojením na HFOV. To je shodné i s naším závěrem, že více dnů na konvenční UPV před napojením na HFOV je spojeno s vyšší mortalitou.

Do prospektivní tuniské studie z roku 2005 bylo zařazeno 10 pediatrických pacientů, u kterých byla HFOV užita jako časná „rescue“ terapie [10]. Průměrná délka konvenční ventilace byla pouhé 4 hodiny. Bylo prokázáno signifikantní zlepšení průběhu PaCO₂, signifikantní pokles OI a AaDO₂ a vzestup PaO₂/FiO₂ a těchto výsledků bylo dosaženo v průběhu 4 hodin po napojení na HFOV. Osm pacientů přežilo. Užití HFOV jako časné „rescue“ terapie zde prokázalo rychlé a trvalé zlepšení výměny plynů a nízkou mortalitu. Obdobné výsledky měla i naše studie ve skupině časně napojených, ale mortalita byla vyšší. Počet pacientů v tuniské studii je však nízký. 

Závěr

Z naší studie je zřejmé, že časné napojení na HFOV má pozitivní vliv jak na ventilační, tak i na oxygenační parametry. Signifikantní rozdíly ve prospěch skupiny časného nasazení HFOV byly sledovány zejména v hodnocení parametrů AaDO₂, paO₂/FiO₂ a OI.

Zajímavý je velký rozdíl v mortalitách obou skupin. Ačkoliv rozdíl mezi mortalitami nebyl statisticky významný, přesto by mohl poukázat na ideální načasování, kdy napojit pacienta na HFOV.  

Došlo dne 4. 3. 2010.

Přijato dne 14. 7. 2010.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Ludmila Koudelková

Palackého 19

678 01 Blansko

e-mail: lkoudelkova@fnbrno.cz