Vliv kombinace pronační polohy a vysokofrekvenční oscilační ventilace na výměnu krevních plynů u experimentálního modelu syndromu akutní respirační tísně

Souhrn

Cíl studie:
Pronační poloha i vysokofrekvenční oscilační ventilace jsou považovány za metody zlepšující výměnu krevních plynů u pacientů se závažným respiračním selháním, Cílem studie je ověřit vliv jejich kombinace u experimentálního modelu syndromu akutní respirační tísně.

Typ studie:
Experimentální.

Typ pracoviště:
Anesteziologicko-resuscitační klinika fakultní nemocnice.

Materiál a metoda:
Do studie bylo zařazeno 40 experimentálních zvířat – selat. Po premedikaci a instrumentaci byla zvířata ventilována PCV (PEEP 5 cm H₂O, FiO₂ 1,0, I:E 1:2, Vt 5 ml/kg, RR pro normokapnii), plicní postižení bylo vyvoláno opakovanou bilaterální laváží plic fyziologickým roztokem (38 °C, 30 ml/kg) do dosažení PaO₂/FiO₂ < 100 mm Hg. Po navození experimentálního ARDS byla zvířata randomizována do 5 skupin – kontrolní skupina (PCV v supinní poloze po celou dobu experimentu); PP (PCV v pronační poloze a následně v supinní poloze); HFOV (HFOV v supinní poloze po celou dobu experimentu); HFOV+PP (HFOV v supinní poloze, po 6 hodinách pronační poloha a následně supinní poloha); PP+HFOV (PCV v pronační poloze, po hodinách HFOV, dále střídání supinní a pronační polohy jako u skupiny PP). Nastavení PCV a HFOV bylo stejné u všech zvířat a neměnilo se v průběhu experimentu. Sledované parametry [pH, PaO₂, PaCO₂ a oxygenační index (OI = 100 x Paw x FiO₂/PaO₂)] byly zaznamenávány po instrumentaci (baseline), po vyvolání plicního postižení (čas 0 h) a vždy těsně před a 60 minut po změně polohy nebo ventilačního režimu – čas 1, 3, 6, 7, 9, 12, 18, 19, 24 hod a byly porovnány mezi jednotlivými skupinami. Po 24 hodinách byla zvířata utracena předepsaným způsobem. Pro statistické hodnocení byla použita ANOVA test pro opakovaná měření, statistická významnost p < 0,05.

Výsledky:
Z pohledu oxygenace (PaO₂) nebyl rozdíl mezi PP a HFOV, vyšší PaO₂ dosahovala PP+HFOV než HFOV+PP. Eliminace CO₂ byla lepší u HFOV+PP než u PP+HFOV, nebyl rozdíl mezi PP a HFOV. Nebyl zaznamenán rozdíl v OI mezi PP a HFOV, PP+HFOV měla nižší OI než HFOV+PP.

Závěr:
Mezi PP a HFOV nebyly rozdíly v oxygenaci a eliminaci CO₂, kombinace PP+HFOV je z pohledu oxygenace účinnější.

Klíčová slova:
ARDS – experiment – oxygenace – ventilace – pronační poloha – vysokofrekvenční oscilace

Úvod

Vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation – HFOV) má své místo v léčbě respiračního selhání nezralých novorozenců i nehomogenní plicní patologie při syndromu akutní respirační tísně (ARDS). Podstatou metody je dosažení homogenizace postižení plicní tkáně z hlediska poměru ventilace a perfuze, tedy dosažení co možná největšího počtu otevřených a ventilovaných alveolů. HFOV je řazena mezi nekonvenční způsoby umělé plicní ventilace, patří mezi protektivní ventilační režimy, které využívají suprafyziologické dechové frekvence a subfyziologické hodnoty dechového objemu – tím je sníženo riziko ventilátorem indukovaného plicního postižení (VILI). Studie prokazují zlepšení oxygenace a nižší výskyt air-leaku u nezralých i zralých novorozenců ve srovnání s konvenční umělou plicní ventilací [1–3], a přestože počet publikovaných studií o použití HFOV u pediatrických nebo dospělých pacientů je menší (4–6), zdá se být logický a prokázaný vliv na znovuotevření alveolů a snížení výskytu air-leak i u těchto věkových kategorií.

Pronační poloha (PP) vede ke zlepšení ventilace dorzálních plicních partií, které byly doposud gravitačně dependentní. Tak dojde ke zvětšení plochy pro výměnu krevních plynů a ke zmenšení ventilačně-perfuzních poměrů. V dorzálních oblastech dochází k otevření kolabovaných alveolů.

Metaanalýza randomizovaných klinických studií o pronační poloze zahrnující 1372 pacientů dospěla k závěru, že pronační poloha vede k významnému zlepšení oxygenačních parametrů, ale významně nesnižuje mortalitu pacientů ani délku hospitalizace [7]. Kriticky se k závěrům metaanalýzy staví práce autorů Gattinoni Let al., která upozorňuje na její základní nedostatek: průměrnou, spíše nízkou závažnost plicního postižení zařazených pacientů, protože pronační poloha vykazuje nejlepší efekt u těžkých forem ARDS [8].

Kombinace obou uvedených metod by mohly být logickým postupem pro zlepšení oxygenace a ventilace u ARDS. Cílem předkládané práce je ověřit vliv kombinace HFOV a pronační polohy a pořadí aplikace obou metod na výměnu krevních plynů u experimentálního modelu ARDS.

Soubor pacientů a metoda

Do studie bylo zařazeno celkem 40 experimentálních modelů – selat, která byla uvedena do celkové anestezie kombinací tiletamin-zolazepam-xylazin-ketamin, byla intubována, napojena na kontinuální infuzi midazolamu, fentanylu a propofolu a i.v. infuzi krystaloidního roztoku. Zvířata byla napojena na umělou plicní ventilaci (PCV, PEEP 5 cm H₂O, FiO₂ 1,0, I:E 1:2, RR pro normokapnii), kontinuálně byly monitorovány EKG, pulzní oxymetrie a kakografie. Cestou a. carotis communis byl zaveden arteriální katétr ke kontinuálnímu měření arteriálního tlaku a odběrům acidobazické rovnováhy a krevních plynů. Cestou v. jugularis externa byl zaveden katétr do plicní arterie k aplikaci tekutin a léků a měření sledovaných parametrů. U všech zvířat byl opakovanou laváží plic fyziologickým roztokem ohřátým na 38 °C v dávce 30 ml/kg vyvolán experimentální ARDS tak, aby PaO₂/FiO₂ < 100 mm Hg přetrval nejméně 1 hodinu a následně byla zvířata randomizována do jedné z 5 skupin (po 8 kusech), lišících se navzájem typem použité umělé plicní ventilace (konvenční mechanická ventilace nebo HFOV) a polohou zvířete (supinnní poloha nebo režim střídání pronační a supinní polohy). Skupina 1 (kontrolní) byla po celou dobu experimentu ventilována konvenčně v supinní poloze, skupina 2 (PP) byla ventilována konvenčně v režimu střídání pronační (18 hod) a supinní polohy (6 hod), skupina 3 (HFOV) byla po celou dobu experimentu ventilována HFOV v supinní poloze, skupina 4 (HFOV + PP) byla ventilována HFOV v poloze supinní, po 6 hodinách byla do konce experimentu zařazena pronační poloha, skupina 5(PP + HFOV) byla ventilována ze začátku konvenčně v režimu střídání pronační (18 hod) a supinní polohy, po 6 hodinách byla převedena na HFOV (graf 1). U všech zvířat bylo sledováno nastavení ventilačního režimu (u CMV: vdechovaná frakce kyslíku – FiO₂, počet dechů za minutu – RR, dechový objem – VT, vrcholový tlak v dýchacích cestách – PIP, end-exspirační tlak – PEEP, střední tlak v dýchacích cestách – Paw, poměr inspiria k exspiriu – I:E; u HFOV: vdechovaná frakce kyslíku – FiO₂, frekvence oscilací – f, tlaková amplituda – ∆P). Po přepojení z PCV na HFOV byl Paw nastaven o 2 cm H₂O výše než na konvenčním ventilátoru, f = 7, tlaková amplituda – ∆P 40. Invazivně byl měřen systémový arteriální tlak (IABP), centrální venózní tlak (CVP), tlak v plicnici (PAP), tlak v zaklínění (PAWP), Nastavení PCV a HFOV bylo stejné u všech zvířat a neměnilo se v průběhu experimentu. Sledované parametry [pH, PaO₂, PaCO₂ a oxygenační index (OI = 100 x Paw x FiO₂/PaO₂)] byly zaznamenávány po instrumentaci (baseline), po vyvolání plicního postižení(čas 0 h) a vždy těsně před změnou polohy a 60 mi-nut po změně polohy nebo ventilačního režimu – čas 1, 3, 6, 7, 9, 12, 18, 19, 24 hod a byly porovnány mezi jednotlivými skupinami. Po 24 hodinách byla zvířata utracena předepsaným způsobem. Pro statistické hodnocení byl použit ANOVA test pro opakovaná měření, statistická významnost p < 0,05. Pro ozřejmění, kde jsou rozdíly hodnot významné s ohledem na korekci při opakovaném testování, byl následně proveden post-hoc test (Fisher LSD test). Dvojice hodnocených skupin byly následující – pár A: HFOV vs. PP; pár B: HFOV vs. HFOV+PP; pár C: PP vs. PP + HFOV; pár D: HFOV + PP vs. PP + HFOV.

Výsledky

Hodnoty PaO₂ jsou uvedeny v tabulce 1, průběh hodnot ukazuje graf 2.

Nejlepší oxygenace bylo dosaženo ve skupině PP + HFOV, se kterou je srovnatelná skupina PP. Použití pronační polohy u zvířat ventilovaných HFOV (HFOV + PP) mělo ve srovnání se skupinou HFOV jen mírný a přechodný efekt na zlepšení oxygenace. Skupiny PP a HFOV jsou pohledu oxygenace srovnatelné.

Tabulka 2 udává hodnoty PaCO₂ u všech skupin, průběh hodnot ukazuje graf 3.

Z pohledu eliminace CO₂ je nejvýhodnější kombinace HFOV + PP, obrácené použití obou metod (PP + HFOV) je pro eliminaci CO₂ méně účinné. Podobně jako u vlivu na oxygenaci mělo přidání pronační polohy u zvířat ventilovaných HFOV (HFOV + PP) ve srovnání se skupinou HFOV jen mírný vliv na zlepšení ventilace. Skupiny PP a HFOV jsou pro eliminaci CO₂ stejně účinné.

Hodnoty oxygenačního indexu (OI) ukazují tabulka 3 a graf 4. Vzhledem k charakteru dat byla data logaritmicky transformována, aby je bylo možno parametricky vyhodnotit ve faktoriálním designu. Tedy čím nižší hodnota OI (OI = 100 x Paw x FiO₂/PaO₂), tím lepší známky oxygenace. Nejlepších výsledků z pohledu OI dosahuje stejně jako u oxygenace pronační poloha a kombinace pronační polohy s HFOV (PP + HFOV).

Diskuse

Předkládaná práce zkoumá vliv kombinace pronační polohy a vysokofrekvenční oscilační ventilace na oxygenaci a eliminaci oxidu uhličitého. Hlavní zjištění jsou následující:

1. Pronační poloha s následnou HFOV zlepšuje oxygenaci lépe než použití pronační polohy u zvířat ventilovaných nejdříve HFOV.
2. Pro eliminaci CO₂ je výhodnější použít nejdříve HFOV.

Kombinované použití HFOV a pronační polohy u dospělých pacientů s ARDS popisuje prospektivní randomizovaná studie Papaziana et al. [9]. Pronační poloha zlepšila oxygenaci více než HFOV v supinní poloze, nicméně aditivní efekt HFOV v pronační poloze ve srovnání s PCV v pronační poloze se autorům nepodařilo prokázat. Další studie u 43 pacientů s ARDS [10] porovnávala 3 skupiny pacientů: konvenční ventilace (CV) v pronační poloze (PP) následovaná CV v supinní poloze; CV v supinní poloze následovaná HFOV v supinní poloze a CV v PP následovaná HFOV v supinní poloze. HFOV byla schopna udržet zlepšení oxygenace, kterého bylo dosaženo během CV v PP, což nedokázala CV (skupina 1).

Experimentální práce na prasečím modelu akutního plicní postižení vyvolané bronchoalveolární laváží [11] porovnávala HFOV v supinní poloze s HFOV v pronační poloze. Autoři dospěli k podobným závěrům jako předkládaná práce – HFOV v PP zlepšuje oxygenaci více než HFOV v supinní poloze. Toto zlepšení je dosaženo s nižším středním tlakem v dýchacích cestách, což také koreluje s našimi závěry – oxygenace vyjádřená OI, který počítá se středním tlakem v dýchacích cestách, byla v našem souboru nejlepší ve skupině PP + HFOV. V rozporu s citovanou prací [11], která nenašla rozdíly v eliminaci CO₂ u obou skupin, jsme na našem souboru experimentálních zvířat zjistili dobrý vliv HFOV na ventilaci, který je mírně potencován následným použitím pronační polohy (HFOV+PP). Obráceným použitím obou metod, tedy nejdříve PP a potom HFOV, jsme dosáhli menšího efektu na eliminaci CO₂.

Závěr

Na experimentálním prasečím modelu ARDS navozeném opakovanou laváží plic je nejvhodnějším postupem pro zlepšení oxygenace kombinace pronační polohy a následně použité vysokofrekvenční oscilace. Pro eliminaci CO₂ je vhodné jako první metodu požít HFOV.

Práce byla podpořena grantem IGA MZ ČR, NS/10399-3.

Do redakce došlo dne 8. 7. 2012.

Do tisku přijato dne 13. 11. 2012.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Jiří Žurek, Ph.D.

KARIM, LF, Masarykova univerzita BrnoFakultní nemocnice Brno

Černopolní 9

613 00 Brno

e-mail: jzurek@fnbrno.cz