CC BY
110
ОРИГИНАЛЬНЫЕ СТАТЬИ
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017 УДК 616.24-001-02:615.816]-07
Ярошецкий А.И.1, 2, Резепов Н.А.2, Мандель И.А.3, Гельфанд Б.Р.1
ОЦЕНКА ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛЕГКИХ, БИОМЕХАНИКИ ДЫХАНИЯ И РЕКРУТАБЕЛЬНОСТИ АЛЬВЕОЛ ПРИ ВЕНТИЛЯЦИИ ЛЕГКИХ В РЕЖИМЕ PRESSURE SUPPORT VENTILATION НА ОСНОВЕ МОНИТОРИНГА ТРАХЕАЛЬНОГО И ПИЩЕВОДНОГО ДАВЛЕНИЙ
1ГБОУ ВПО Российский национальный исследовательский медицинский университет им. Н.И. Пирогова Минздрава России, г. Москва, Россия;
2Городская клиническая больница № 67 им. Л.А. Ворохобова Департамента здравоохранения
г. Москвы, г. Москва, Россия;
3Федеральный научно-клинический центр специализированных методов медицинской помощи и медицинских технологий ФМБА России, 115682, г. Москва, Россия
Цель исследования: изучение биомеханики респираторной системы, работы дыхания и вентиляторассоцииро-ванного повреждения легких и их динамики при изменении уровней поддержки инспираторного давления (PS) и положительного конечно-экспираторного давления (PEEP) на основании мониторинга давления в дыхательных путях, трахее и пищеводе при Pressure Support Ventilation (PSV).
Материал и методы. В исследование включили 59 пациентов (28 (47,4%) мужчин) в возрасте 60 (46-72) лет хирургического отделения реанимации и интенсивной терапии, которым проводили респираторную поддержку в режиме PSVчерез трахеостомическую трубку. Проводили мониторинг давления в дыхательных путях, трахее, пищеводе, транспульмонального давления, оценивали динамические петли трахеальное давление-объем (Ptr/ Vt) и пищеводное давление-объем (Pes/Vt). Измеряли следующие параметры: дыхательный объем (V), частоту дыхания (RR), работу дыхания пациента (WOBJ, работу дыхания вентилятора (WOBJ, дельту пищеводного давления на вдохе (APes), давление плато (Ppla), транспульмональное давление плато (P plat), транспульмо-нальное давление на уровне PEEP (Ptp PEEP), динамическую податливость респираторной системы (CdyJ, динамическую податливость легких (Clung dyn), динамическую податливость грудной стенки (Ccw dyn), рассчитывали дельту транспульмонального давления (APtp = Ppp plat - Pp PEEP), давление в трахее на уровне PEEP (PEEPtr), минимальное давление в трахее во время триггирования (Ptrig tr), рассчитывали разницу PEEPtr и Ptr trig. После этого строили динамические петли трахеальное давление-объем и пищеводное давление-объем, оценивали их форму. Измерения проводили в несколько этапов: исходно, при увеличении уровня PS на 4 мбар, при уменьшении уровня PS на 4 мбар от исходного, увеличение PEEP на 4 мбар от исходного, установка PEEP на уровне Ptp PEEP = 0 и последний этап уменьшение PEEP на 4 мбар от исходного. Измерения физиологических параметров и построение петель повторяли на каждом этапе исследования.
Результаты. Выявлены 3 основные формы инспираторной части кривой трахеальное давление-время, встречающиеся при П-образной инспираторной части кривой давление в дыхательных путях-время: треугольная, П- и S-образная. Достоверные различия между формами инспираторной части кривой трахеальное давление-время достигнуты по работе дыхания пациента (p < 0,0001), APes (p < 0,0001), PEEPtr-Ptrig tr (p < 0,0001), а также PS-APtp (p = 0,002), отличия по величине APtp недостоверны. Оказалось возможно оценивать работу дыхания пациента на основании только формы инспираторной части кривой трахеальное давление-время. Для треугольной формы кривой Ptr-t (n = 31) характерны оптимальная работа дыхания пациента [(0,20 (0,13-0,34)Дж/л)], умеренная APes [(5,0 (3,5-6,1) мбар)], умеренная разница PS-APtp [(-2,4 (-4,5—0,2) мбар)] и умеренный провал давления при триггировании [(2,1 (1,5-2,5) мбар)]. Для П-образной формы кривой Ptr-t (n = 8) характерны низкая работа дыхания пациента [(0,11 (0,09-0,15) Дж/л)], умеренная APes [(6,6 (4,7-6,9) мбар)], умеренная разница PS-APtp [(-2,0 (-4,8-2,8) мбар)] и небольшой провал давления при триггировании [(1,8 (1,3-2,2) мбар)]. Для S-образной формы кривой Ptr-t (n = 17) характерны высокая работа дыхания пациента [(0,39 (0, 26-0,73) Дж/л)], высокая APes [(7,4 (6,2-11,7) мбар)], высокая разница PS-APtp [(-5,6 (-10,8-(-4,1)) мбар)] и глубокий провал давления при триггировании [(4,1 (3,0-4,8) мбар)]. При изменении уровня PEEP и PS физиологические параметры в целом менялись в соответствии с формой инспираторной части крови кривой Ptr-t. При анализе петель Ptr/Vt были установлены 4 типичные формы петли: инвертированная (n = 41), классическая (n = 7), линия (n = 7) и S-образная (n = 4). Достоверные отличия между формами петли Ptr/Vt получены по APtp (p = 0,05) и Clung dyn (p = 0,020), что позволяет оценивать транспульмональное давление без мониторинга пищеводного давления. Для инвертированной петли Ptr/Vt характерны: наименьшая APtp [(13,6 (11,4-18,2) мбар)] и наибольшая Clung dyn [(32,7 (26,2-45,3) мл/мбар)], при этом увеличение PEEP не приводит к рекрутированию альвеол. Для классической петли Ptr/Vt характерны: средняя APtp [(16,5 (16,0-19,0) мбар)] и сниженная Clung dyn [(27,1 (20,6-31,8) мл/мбар)] - более тяжелое повреждение легких, при увеличении PEEP происходит увеличение Clung dyn и снижение APtp (рекрутирование альвеол). Для S-образной и линейной петель Ptr/Vt характерны низкая Clung dyn [(23,8 (19,6-28,5) мл/мбар)], высокая APtp [(19,4 (16,5-22,2) мбар)] и низкая рекрутабельность. Выявлены 4 формы инспираторной части кривой пищеводное давление-время (Pes-t): v-образная (n = 8), u-образная (n = 21), w-образная (n = 21) и v+-образная (n = 8). Достоверные различия между формами инспираторной части кривой Pes-t достигнуты по работе дыхания пациента (p = 0,002), PEEPtr-Ptrig tr (p = 0,05), PS-APtp (p = 0,034), а также Ccw dyn (p = 0,014), отличия по величине APtp не достигли достоверности. Для V-формы кривой Pes-t характерны высокая работа дыхания пациента
92
АНЕСТЕЗИОЛОГИЯ И РЕАНИМАТОЛОГИЯ. 2017; 62(2)
[(0,43 (0,31-0,76) Дж/л)], высокая разница PS-APtp [(-8,7 (-12,9—(-2,2)) мбар)] и низкая Ccw dyn 50,9 (27,0-82,6) мл/мбар)] (сильное повреждение легких). Для U-формы кривой Pes-t характерны умеренная работа дыхания пациента [(0,29 (0,16—0,40) Дж/л)], умеренная разница PS-APtp [(-4,3 (-5,6—(-2,8) мбар)] и умеренно-сниженная Ccw dyn [(78,6 (54,8—118,0) мл/мбар)]. Для W-формы кривой Pes-t характерны умеренная работа дыхания пациента [(0,22 (0,12—0,34) Дж/л)], небольшая разница PS-APtp [(-2,8 (-7,4—(-0,5) мбар)] и умеренно-сниженная Ccw dyn [(70,4 (59,1—105,6) мл/мбар)]. Для У+-формы кривой Pes-t характерны низкая работа дыхания пациента [(0,11 (0,06—0,17) Дж/л)], минимальная разница PS-APtp [(-0,9 (-3,3—2,1) мбар)] и нормальная Ccw dyn [(90,0 (70,2—123,5) мл/мбар)] (высокие риск атрофии диафрагмы и угнетения венозного возврата). У 88,1% изначальная величина дыхательного объема превосходила 6 мл/кг ИМТ и составила 7,8 (6,9—9,1)мл/кг ИМТ, при этом APtp составила 16,3 (12,1—19,7) мбар, а безопасный Vt, при котором APtp < 15 мбар, отмечен у 46,2% пациентов. При увеличении PS на 4 мбар V превышал 6 мл/кг ИМТ у всех пациентов и составил 9,5 (8,6—11,9) мл/кг ИМТ, при этом у 37,9% пациентов APtp был менее 15 мбар.
Заключение. Мониторинг трахеального и пищеводного давления позволяет оценить безопасность проведения вспомогательной вентиляции в режиме PSV. Мониторинг трахеального давления и динамической петли трахе-альное давление—объем позволяет оценить повреждение легких и работу дыхания пациента без мониторинга пищеводного и транспульмонального давления.
Ключевые слова: искусственная вентиляция легких; РЕЕР; PS; трахеальное давление; пищеводное давление; транс-
пульмональное давление; работа дыхания. Для цитирования: Ярошецкий А.И., Резепов Н.А., Мандель И.А., Гельфанд Б.Р. Оценка повреждения легких, биомеханики дыхания и рекрутабельности альвеол при вентиляции легких в режиме pressure support ventilation на основе мониторинга трахеального и пищеводного давлений. Анестезиология и реаниматология. 2017; 62(2): 92-101. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0201-7563-2017-62-2-92-101
Yaroshetskiy A.I.12, Rezepov N.A2, Mandel I.A3, Gel'fand B.R.1
EVALUATION OF VENTILATION-ASSOCIATED LUNG INJURY, RESPIRATORY MECHANICS AND WORK OF BREATHING BY TRACHEAL AND ESOPHAGEAL PRESSURE MONITORING IN PRESSURE SUPPORT VENTILATION
1Pirogov Russian National Research Medical University, Moscow, Russia; 2Vorokhobov City Hospital № 67, Moscow, Russia; 3Federal research and clinical center for special methods of healthcare and medical technology of FMBA, Moscow, Russia
Aim of the study: studying of respiratory mechanics, work of breathing and ventilation-associated lung injury and its dynamic at different levels of Pressure Support (PS) and Positive End-Expiratory Pressure (PEEP) based on combined monitoring of airway pressure, tracheal pressure and esophageal pressure in Pressure Support Ventilation (PSV) mode. Methods. We included 59 mechanically ventilated tracheostomized patients (28 males) in SICU with PSV mode. We used monitoring of airway pressure, tracheal pressure, esophageal and transpulmonary pressure, plotted dynamic "tracheal pressure-volume" (Ptr-Vt) and "esophageal pressure-volume" (Pes-Vt) loops. We measured tidal volume (V), respiratory rate (RR), patient's work of breathing (WOBp), work of breathing of ventilator (WOBJ, delta esophageal pressure (APes), plateau pressure (P at), transpulmonary plateau pressure (Pp plat), transpulmonary pressure at PEEP (Pp PEEP), dynamic compliance of respiratory system (Cdyn), dynamic lung compliance (Clung dyn), dynamic chest wall compliance (Ccw dyn), delta transpulmonary pressure (APtp = Ppp plat - Ppp PEEP), tracheal pressure at PEEP level (PEEPtr), minimal tracheal pressure during triggering (Ptrig tr), and calculated difference between PEEP tr and Ptrig tr. After that we plotted loops and estimated its shape. We collected data at 6 steps: (1) at baseline PS and PEEP level, (2) at PS+4 mbar level and baseline PEEP, (3) at PS-4 mbar level and baseline PEEP, (4) at PEEP+4 mbar level and baseline PS, (5) at PEEP set by end-expiratory transpulmonary pressure level (PEEPtp0) and baseline PS, and then (6) at PEEP-4 mbar level and baseline PS. Results. We discovered 3 typical shapes of inspiratory part of tracheal pressure—time ("Ptr-t") curve: triangle, square and S-shape. We found significant differences between different shapes of inspiratory part of "Ptr-t" curve in WOBp (p < 0,0001), APes (p < 0,0001), PEEPtr-Ptrig tr (p < 0,0001), and PS-APtp (p = 0,002), though APtp didn't reach statistical significance. We found that WOBp can be estimated based on "Ptr-t" curve shape. Triangle-shaped type of inspiratory part of "Ptr-t" curve (n = 31) associated with optimal WOBp [(0,20 (0,13—0,34) J/l)], moderate APes [(5,0 (3,5—6,1) mbar)], moderate PS-APtp difference [(-2,4 (-4,5—(-0,2) mbar)], and moderate drop of the pressure during triggering [(2,1 (1,5—2,5) mbar)]. Square-shaped type of inspiratory part of "Ptr-t" curve (n = 8) associated with low WOBp [(0,11 (0,09—0,15) mbar)], moderate APes [(6,6 (4,7—6,9) mbar)], moderate PS-APtp difference [(-2,0 (-4,8—2,8) mbar)], and small drop of the pressure during triggering [(1,8 (1,3—2,2) mbar)]. S-shaped type of inspiratory part of Ptr—t curve (n = 17) had high WOBp [(0,39 (0,26—0,73) J/l)], high APes [(7,4 (6,2—11,7) mbar)], high PS-APtp difference [(-5,6 (-10,8— (-4,1)) mbar)], and deep drop of the pressure during triggering [(4,1 (3,0—4,8) mbar)]. PS and PEEP shift led to changes in these parameters according to the shape type of inspiratory part of "Ptr-t" curve. We discovered 4 types of dynamic "Ptr/Vt" loops: inverted (n = 41), classical (n = 7), linear (n = 7), and S-shaped (n = 4). We found significant differences between different shapes of dynamic "Ptr/Vt" loops in APtp (p = 0,05) и Clung dyn (p = 0,020), which allowed to estimate delta transpulmonary pressure (lung stress) without esophageal pressure monitoring. Inverted dynamic "Ptr/Vt" loop associated with the less APtp [(13,6 (11,4—18,2) mbar)] and the biggest Clung dyn [(32,7 (26,2—45,3) мл/мбар)], PEEP increase didn't led to alveolar recruitment (no drop in APtp or increase of Clung dyn). Classical dynamic «Ptr/Vt» loop associated with moderate APtp [(16,5 (16,0—19,0) mbar)] and low Clung dyn [(27,1 (20,6—31,8) ml/mbar)] — which can be a signs of more severe lung injury, PEEP increase led to increase of Clung dyn and decrease of APtp (alveolar recruitment). S-shaped and linear «Ptr/Vt» loops associated with the lowest Clung dyn [(23,8 (19,6—28,5) ml/mbar)], the highest APtp [(19,4 (16,5—22,2) mbar)], and low recruitability. Also we discovered 4 types of inspiratory part of esophageal pressure—time («Pes-t») curve: v-shaped (n = 8), u-shaped (n = 21), w-shaped (n = 21) and v+-shaped (n = 8). We found significant differences between different shapes of inspiratory part of "Pes-t" curve in WOBp (p = 0,002), PEEPtr-Ptrig tr (p = 0,05), PS-APtp (p = 0,034), and Ccw dyn (p = 0,014), though APtp differences didn't reach statistical significance. V-shaped inspiratory part of "Pes-t" curve associated with high WOBp [(0,43 (0,31—0,76) J/l)], high
RUSSIAN JOURNAL of ANAESTHESIOLOGY and REANIMATOLOGY. 2017; 62(2)
93
PS-APtp difference [(-8,7 (-12,9—(-2,2)) mbar)], and low Ccw dyn [(50,9 (27,0-82,6) ml/mbar) (severe lung injury)]. U-shaped inspiratory part of "Pes-t" curve associated with moderate WOBp [(0,29 (0,16-0,40) J/l)], moderate PS-APtp difference [(-4,3 (-5,6-(-2,8) mbar)], and moderately decreased Ccw dyn [(78,6 (54,8-118,0) ml/mbar)]. W-shaped inspiratory part of "Pes-t" curve associated with moderate WOBp [(0,22 (0,12-0,34) J/l)], low PS-APtp difference [(-2,8 (-7,4-(-0,5) mbar)], and moderately decreased Ccw dyn [(70,4 (59,1-105,6) ml/mbar)]. V+-shaped inspiratory part of "Pes-t" curve associated with the lowest WOBp [(0,11 (0,06-0,17) J/l)], minimal PS-APtp difference [(-0,9 (-3,3-2,1) mbar)], and normal or close to normal Ccw dyn [(90,0 (70,2-123,5) ml/mbar)] (high risk of diaphragmatic dysfunction and venous return depression). Vt was more than 6 ml/kg of ideal body weight (IBW) [(7,8 (6,9-9,1) ml/kg)] in 88,1% ofpatients at baseline while APtp was 16,3 (12,1-19,7) mbar, and "safe" Vt (in which APtp < 15 mbar) had 46,2% of patients. PS level increase by 4 mbar led to Vt more than 6 ml/kg IBW in all patients and was 9,5 (8,6-11,9) ml/kg IBW, but 37,9% of these patients had APtp less than 15 mbar ("safe" Vt).
Conclusion. Tracheal and esophageal pressure monitoring can estimate safety of PSV. Monitoring of "Ptr-t" curve and dynamic "Ptr/Vt" loop allow for estimation of the lung injury and WOBp without Pes an Ptp monitoring.
Keywords: mechanical ventilaton, PEEP, PS, tracheal pressure, esophageal pressure, transpulmonary pressure, lung injury, work of breathing.
For citation: Yaroshetskiy A.I., Rezepov N.A., Mandel I.A., Gel'fand B.R. Evaluation of ventilation-associated lung injury, respiratory mechanics and work of breathing by tracheal and esophageal pressure monitoring in Pressure Support ventilation. Anesteziologiya i Reanima-tologiya (Russian Journal of Anaesthesiology and Reanimatology). 2017; 62(2): 92-101. (In Russ.). DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0201-7563-2017-62-2-92-101
Acknowledgments. The study had no sponsorship. Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Received 08.11.16 Accepted 07.12.16
Введение. В настоящее время существуют рекомендации по настройке основных параметров безопасной вентиляции легких (дыхательного объема и положительного конечно-экспираторного давления) при так называемых управляемых режимах [1-3], основанные на проведенных экспериментальных [4, 5] и рандомизированных клинических исследованиях [6, 7, 24-27]. В этих исследованиях убедительно показано, что безопасным уровнем дыхательного объема как при остром респираторном дистресс-синдроме, так и при отсутствии патологии легких является 6 мл на 1 кг идеальной массы тела - ИМТ [6-9]. Известно, что при сум-мации спонтанного вдоха пациента и аппаратного потока газа градиент повреждающего (транспульмонального) давления иной за счет отрицательного давления при спонтанном вдохе [11]. Несмотря на это, исследования безопасного уровня дыхательного объема при спонтанном вдохе пациента с поддержкой инспираторного давления отсутствуют. В последние годы стало очевидно, что повреждение легких при ИВЛ зависит не от абсолютной величины давления и дыхательного объема, а от дельты транспульмонального давления и величины соотношения дыхательного объема к функциональной остаточной емкости [12]. Полученные данные позволили также установить, что повреждающим эффектом обладает так называемое driving pressure (DP), т. е. разница между давлением плато и положительным конечно-экспираторным давлением, которое не должно превышать 15 мбар [13]. Кроме факторов, повреждающих легкие, существуют и другие, вызывающие повреждение дыхательных мышц или атрофию диафрагмы (при недостаточной или избыточной работе дыхания пациента) и нарушающие легочное и системное кровообращения [14, 15]. Кроме повреждения легких при вспомогательной вентиляции, суще-
Для корреспонденции:
Ярошецкий Андрей Игоревич, канд. мед. наук, зав. отд. анестезиологии и реаниматологии НИИ клинической хирургии Российского национального исследовательского медицинского университета им. Н.И. Пирогова. E-mail: dr.intensivist@gmail.com For correspondence:
Andrey I. Yaroshetskiy, MD, PhD, the Head of anesthesiology and critical care Department of Research institute for Clinical Surgery at Pirogov Russian National Research Medical University, 117997, Moscow, Russia, E-mail: dr.intensivist@gmail.com Information about authors: Yaroshetskiy A.I. 0000-0002-1484-092X; Rezepov N.A. 0000-0002-3689-1701; Mandel I.A. 0000-0001-9437-6591;
Gel'fand B.R. 0000-0003-3902-9233._
94
ствует еще целый ряд измеряемых факторов, которые необходимо знать для правильной настройки параметров вентиляции, например рекрутабельность альвеол (т. е. способно ли давление в дыхательных путях относительно безопасно открыть невентилируемые альвеолы), жесткость грудной стенки, альвеолярное мертвое пространство и т. д.
Для оценки этих параметров в динамике необходим комбинированный мониторинг пищеводного и трахеально-го давления. Мониторинг пищеводного давления используют для оценки податливости грудной стенки, измерения транспульмонального давления и работы дыхания [16-19]. Исследования по оценке податливости грудной стенки и транспульмонального давления затрагивают в основном пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом при полностью управляемой вентиляции [18, 19]. Исследования по оценке работы дыхания при вспомогательной вентиляции у пациентов без хронической обструктивной болезни легких крайне ограничены [20-22].
Мониторинг трахеального давления имеет преимущество перед мониторингом давления в дыхательных путях, так как при динамической оценке давления "убирает" ошибку измерения, связанную с изменением скорости и профиля потока при переходе от узкой интубационной трубки к относительно широкой трахее. Исследования по использованию трахеального давления крайне скудны [23, 28-30], а при проведении вспомогательной вентиляции практически отсутствуют.
Отсутствие в мировой литературе ответов на эти неразрешенные проблемы и послужили побудительной причиной для начала исследования и определили его цель и задачи.
Цель работы - изучение биомеханики респираторной системы, работы дыхания и вентиляторассоциированного повреждения легких и их динамики при изменении уровней поддержки инспираторного давления (PS) и положительного конечно-экспираторного давления (PEEP) на основании мониторинга давления в дыхательных путях, трахее и пищеводе при Pressure Support Ventilation (PSV).
Материал и методы. В исследование включили 59 пациентов (28 (47,4%) мужчин) в возрасте 60 (46-72) лет хирургического отделения реанимации и интенсивной терапии, которым проводили респираторную поддержку через трахеостомическую трубку в режиме вентиляции с поддержкой инспираторного давления (Pressure Support Ventilation - PSV) аппаратом Avea Comprehensive (CareFusion, США) с января 2015 по май 2016 г. Критериями включения в исследование были вентиляция легких через трахеосто-мическую трубку в режиме PSV, стабильные показатели частоты дыхания (RR) и дыхательного объема. Критерии исключения: беременность, психомоторное возбуждение, бронхиальная аст-
АНЕСТЕЗИОЛОГИЯ И РЕАНИМАТОЛОГИЯ. 2017; 62(2)
DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0201-7563-2017-62-2-92-101 Оригинальная статья
ма или хроническая обструктивная болезнь легких в анамнезе, сопротивления дыхательных путей более 12 мбар/л/с, соотношение парциального давления кислорода в артериальной крови к инспираторной фракции кислорода (paO2/FiO2) менее 150 мм рт. ст., нестабильные показатели гемодинамики (систолическое АД менее 90 мм рт. ст., несмотря на объемную нагрузку и инфузию норадреналина или дозу норадреналина более 2 мкг/кг в 1 мин), признаки гипоперфузии (мраморность конечностей, сосудистое пятно более 3 с, лактат в артериальной или венозной крови выше 3 ммоль/л), пневмоторакс и/или пневмомедиастинум, видимые на фронтальной рентгенограмме органов грудной клетки, атоническая кома, патологические ритмы дыхания. Нозологическая структура пациентов была следующая: злокачественные новообразования желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) (у 11), панкреатит (у 11), мезентериальный тромбоз (у 5), инфекции кожи и мягких тканей (у 5), язва желудка (у 5), уросепсис (у 3), отогенный менингит (у 3), травма органов брюшной полости (у 3), спаечная кишечная непроходимость (у 3), алкогольная поливисцеропатия (у 3), массивная кровопотеря вследствие кровотечения из верхних отделов ЖКТ (у 2), острый калькулезный холецистит (у 1), рак простаты (у 1), рак матки (у 1), цирроз печени (у 1) и болезнь Крона с перфорацией кишки (у 1).
Перед началом исследования всем пациентам в трахею на 2 см ниже дистального конца трахеостомической трубки устанавливали катетер для измерения трахеального давления (внутренний диаметр 1,5 мм) через тройник, установленный на трахеостомическую трубку, и специальный желудочный зонд со встроенным баллоном для измерения пищеводного давления (Avea SmartCath Nasogastric Pressure Monitoring Tube Set, CareFusion, США) с таким расчетом, чтобы баллон находился на уровне нижней трети пищевода. Правильность положения баллона проверяли по наличию кардиаль-ных осцилляций на кривой давления в пищеводе. После установки трахеального катетера и зонда для измерения пищеводного давления в течение 5 мин ожидали устойчивого состояния психики пациента и стабильной частоты дыхания и дыхательного объема.
Затем фиксировали исходные установки вентилятора, настроенные эмпирически, исходя из обеспечения дыхательного объема 6-8 мл/кг ИМТ и комфорта пациента: уровень поддержки (pressure support, PS), уровень положительного конечно-экспираторного давления (positive end-expiratory pressure, PEEP), чувствительность потокового триггера. В процессе исследования инспиратор-ную фракцию кислорода и чувствительность триггера не меняли.
Затем измеряли следующие параметры: дыхательный объем (Vt), частоту дыхания (RR), работу дыхания пациента (WOB ), работу дыхания вентилятора (WOB ), дельту пищеводного давления на вдохе (APes), давление плато (Pplat), транспульмональное давление плато (P plat), транспульмональное давление на уровне PEEP (P PEEP), динамическую податливость респираторной системы (C ), динамическую податливость легких (Clung dyn), динамическую податливость грудной стенки (Ccw dyn), рассчитывали дельту транспульмонального давления (APtp = P plat - P PEEP), давление в трахее на уровне PEEP (PEEP ), минимальное давление в трахее во время триггирования (Ptrig tr), рассчитывали разницу PEEPtr и Ptr trig. После этого строили динамические петли трахе-альное давление-объем и пищеводное давление-объем, оценивали их форму и мерили максимальную ширину трахеальной петли.
Измерения проводили в 5 этапов: увеличение уровня PS на 4 мбар при исходном PEEP, уменьшение уровня PS на 4 мбар при исходном PEEP, увеличение PEEP на 4 мбар при исходном PS, установка PEEP на уровне Ptp PEEP = 0 при исходном PS и последний этап уменьшение PEEP на 4 мбар от исходного при исходном PS. Измерения физиологических параметров и построение петель повторяли на каждом этапе исследования. При переходе к следующему этапу измерений дожидались стабилизации параметров респираторной физиологии (не менее 5 мин) и только затем проводили измерение и построение петель.
Статистическую обработку данных осуществляли при помощи программы SPSS 19 for Mac (IBM Company) на компьютере MacBook Pro (Apple Inc). Оценивали описательную статистику (частоты, медианы, 95% доверительные интервалы, 25 и 75 про-центили), расчет частот для сравнения распределений измеряемых величин использовали критерий Фридмана, для сравнения распределений в подгруппах - критерий Краскалла-Уоллиса, нулевую гипотезу отклоняли при р < 0,05.
Результаты. Кривая трахеальное давление-время
Мониторируемое в рутинной практике давление в дыхательных путях не отражает давления внутри дыхательных путей пациента, так как измеряется до сопротивления эндо-трахеальной трубки. Переход потока газа из узкой (8-9 мм в диаметре) и длинной (до 30 см) эндотрахеальной трубки с
высоким аэродинамическим сопротивлением к относительно широкой (около 20-22 мм) трахее формирует целый ряд феноменов, ошибочно принимаемых за маркеры биомеханики дыхания пациента. Для исключения этой системной ошибки мы установили датчик измерения давления ниже дистального конца эндотрахеальной (трахеостомической) трубки на уровень карины трахеи. Мы оценили форму ин-спираторной части кривой трахеального давления при проведении респираторной поддержки в режиме PSV, а также измерили давление в трахее в конце выдоха (PEEPtr), разницу PEEPtr и PEEP, а также степень провала кривой трахеального давления при триггировании (PEEPtr - Ptrig tr). У всех пациентов при мониторинге кривой давление в дыхательных путях-время форма кривой инспираторного давления носила привычный для врача П-образный характер (как график давления в дыхательных путях). Однако нами были выявлены 3 основные формы кривой трахеальное давление-время встречающиеся при П-образной инспираторной части кривой давление в дыхательных путях-время: треугольную, П- и S-образную (с отсутствием подъема ин-спираторного давления на протяжении практически всего вдоха или даже провалом кривой) (рис. 1).
Исходно преобладающей формой инспираторной части кривой трахеальное давление-время была треугольная, отмеченная нами более чем у половины (55,3%) пациентов, S-образная - у 30,4%, а привычная нам П-образная только -у 14,3% пациентов. Увеличение давления поддержки привело к преобладанию П-образной формы (51,8%), которая похожа на кривую давление в дыхательных путях-время, уменьшению треугольной формы (до 35,7%) и S-образной формы до 12,5% (p < 0,0001). Уменьшение давления поддержки сделало преобладающей S-образную форму ин-спираторной части кривой трахеальное давление-время с провалом инспираторного давления (69,6%), треугольная форма отмечена у 26,8% пациентов, П-образная - только у 3,6% (p < 0,0001). Изменение уровня РЕЕР достоверно не изменило форму инспираторной части кривой трахеальное давление-время (p > 0,05). Для оценки значимости формы инспираторной части исходной кривой трахеальное давление-время для физиологии и патофизиологии дыхания пациента во время вентиляции в режиме PSV мы оценили различия между распределениями установленных параметров (давление поддержки и PEEP), которые достоверно не различались (p > 0,05), и различных измеряемых величин в зависимости от формы (табл. 1).
При изменении уровня PEEP и PS физиологические параметры в целом менялись в соответствии с формой инспи-раторной части крови трахеальное давление-время.
При оценке полученных физиологических величин выявлено следующее. Во-первых, уровень давления в трахее в конце выдоха (PEEPtr) во всех случаях превышает установленный РЕЕР, при этом измеренный в дыхательном контуре РЕЕР полностью соответствует установленному. Во-вторых, разница между установленным и измеренным в трахее РЕЕР растет по мере отклонения формы инспираторной части кривой трахеальное давление-время от П-образной формы - изменения достигают наибольшей выраженности у пациентов с S-образной кривой (до 6,2 мбар). В-третьих, аналогичная картина отмечена при триггировании вдохов -чем больше кривая отклоняется от П-образной формы, тем больше «провал» давления во время триггирования вдоха, достигая 4,8 мбар при S-образной форме кривой. Все эти отличия высокодостоверны (р < 0,0001). В соответствии с увеличением разницы давлений по мере отклонения от П-образной формы растет и дельта пищеводного давления, а соответственно и работа дыхания пациента. Кроме этого, нарастают различия между установленным уровнем PS и РЕЕР и измеренными различиями между транспульмо-нальным давлением на вдохе и выдохе (APtp), достигая -11 мбар. Как известно, разница между инспираторным давлением и давлением РЕЕР, превышающая 15 мбар, приводит
95
RUSSIAN JOURNAL of ANAESTHESIOLOGY and REANIMATOLOGY. 2017; 62(2)
Значимость различных параметров респираторной физиологии в зависимости от формы инспираторной части кривой трахеальное давление-время
Показатель Треугольник (n = 31) П-образная (n = 8) S-образная (n = 17) Р
WOBp, Дж/л 0,20 0,11 0,39 < 0,0001
(0,13-0,34) (0,09-0,15) (0,26-0,73)
PEEPtr, мбар 12,2 11,1 14,4 0,020
(11,3-15,3) (10,6-13,7) (12,4-18,75)
PEEPtr-PEEP, мбар 3,5 2,3 4,2 < 0,0001
(3,1-4,1) (2,0-2,8) (3,3-5,6)
PEEPtr-Ptrig tr, мбар 2,1 1,8 4,1 < 0,0001
(1,5-2,5) (1,3-2,2) (3,0-4,8)
APes, мбар 5,0 6,6 7,4 < 0,0001
(3,5-6,1) (4,7-6,9) (6,2-11,7)
AP^, мбар 14,7 15,5 16,8 0,297
(11,7-18,3) (9,7-18,1) (12,9-22,4)
C мл/мбар 37,0 35,0 47,4 0,011
(30,7-52,1) (25,8-40,1) (40,8-56,8)
Clung dyn, мл/мбар 31,5 28,1 29,3 0,787
(23,8-44,5 (22,2-45,6) (23,6-38,3)
PS-APtp, мбар -2,4 -2,0 -5,6 0,002
(-4,5-(-0,2)) (-4,8-2,8) (-10,8-(-4,1))
Примечание. Здесь и в табл. 2, 4: критерий Краскела-Уол-лиса представлен медианой и 25%-75% процентиля в скобках.
к увеличению степени вентиляторассоциированного повреждения легких и увеличению летальности [13]. В итоге разница транспульмонального давления в случае наличия у пациента S-образной кривой трахеального давления может достигать 22 мбар даже при установке «безопасного» (в соответствии с так называемым driving pressure) уровня PS в 15 мбар. Межгрупповые различия по разнице транспульмо-нального давления между группами оказались недостоверны, т. е., к сожалению, оценка дельты транспульмонального давления при проведении вспомогательной вентиляции на основании графика трахеальное давление-время невозможно. Но оценка повреждения легких при анализе формы ин-спираторной части кривой трахеальное давление-время возможна, так как есть соответствие между формой и разницей (PS-APtp), которое в большей степени свидетельствует о повреждении легких. Наибольшее повреждение легких отмечено при S-образной форме, появления которой следует избегать. Достаточно важным наблюдением оказалась возможность оценивать работу дыхания пациента без установки датчика пищеводного давления (редко доступного для практики) на основании только формы инспираторной части кривой трахеальное давление-время (рис. 2).
Можно условно выделить пациентов с низкой работой дыхания, соответствующей П-образной форме инспиратор-ной части кривой трахеальное давление-время (условия для прогрессирования атрофии диафрагмы), нормальной работой дыхания, соответствующей треугольной форме кривой, и высокой работой дыхания пациента, соответствующей S-образной кривой (условия для истощения дыхательных мышц).
Петля трахеальное давление-объем
Как известно, при анализе петель давление в дыхательных путях-объем выделяют динамическую петлю, которую аппарат ИВЛ рисует в течение каждого дыхательного цикла, и (квази)статическую петлю, которую вентилятор строит методом малого потока для предотвращения влияния аэродинамического сопротивления на форму петли (см.вы-ше). Одной из главной причин появления точек перегиба на динамической петле давление в дыхательных путях-объем является изменение скорости потока при переходе от узкой
0,80-
1 0,60-о.
m
§ 0,40
0,200,00-
54
о
28
о
ijl
Треугольник П-образная S-образная
Рис. 2. Работа дыхания пациента (WOBp ini, Дж/л) и форма инспираторной части кривой трахеальное давление-время. Ящики представляют 25%-75% процентили, жирные линии - медианы, усы - максимальное и минимальное значение, кружочки - выскакивающие значения, цифрами представлены номера пациентов.
эндотрахеальной трубки к относительно широкой трахее. Чтобы избежать ошибки измерения давления, связанной с изменением скорости потока при этом переходе, датчик давления устанавливают ниже дистального конца инту-бационной трубки. Мы построили динамические петли трахеальное давление-объем пациентам при проведении респираторной поддержки в режиме PSV и проанализировали форму петли при изменении основных параметров настройки PSV. Обычной («классической») формой петли давление-объем (точнее давление в дыхательных путях-объем) является замкнутая петля, в которой инспираторная часть находится правее и ниже экспираторной ее части, т. е. на выдохе объем выше при меньшем давлении (гистерезис) и ее графическое построение идет против часовой стрелки (рис. 3, см. вклейку). При анализе петель трахеальное давление-объем были установлены 4 типичные формы петли (см. рис. 3), из которых 3 не соответствуют принятым представлениям о петле давление-объем при проведении ИВЛ. Наиболее часто встречающаяся форма - инвертированная петля, которая была отмечена у 41 (69,5%) из 59 пациентов, при которой инспираторная часть петли находится выше и левее экспираторной, а ее графическое построение идет по часовой стрелке. При изначальных настройках гораздо реже фиксировали классическую петлю (у 7, или 11,9%), петлю в форме линии (у 7, или 11,9%), у которой инспи- и экспираторная часть практически накладывалась друг на друга в форме, близкой к прямой линии, и S-образную форму (у 4, или 6,8%), у которой инспираторная и экспираторная части накладывались друг на друга в виде S-образной формы (см. рис. 3).
Для оценки значимости формы петли трахеальное давление-объем для патофизиологии дыхания пациента во время вентиляции в режиме PSV мы оценивали различия между распределениями установленных параметров (давление поддержки и РЕЕР), которые достоверно не различались между формами петель, и различных измеряемых величин физиологи дыхания в зависимости от формы (табл. 2).
Если физиологические изменения при изменении уровня PS достаточно легко прогнозируемы, то настройка PEEP при вспомогательной вентиляции является непростой задачей, так как при самостоятельных вдохах пациента в режиме PSV трудно оценить открытие и коллапс альвеол, autoPEEP, перераздувание альвеол, изменения работы дыхания, а также транспульмонального давления и податливости (легких и грудной стенки) в отсутствии расширенного физиологического мониторинга. В этой связи мониторинг трахеального давления и динамической петли трахеальное давление-объем, измерение которых доступно на любом современном вентиляторе, может помочь в настройке PEEP при изучении физиологических параметров при разных ти-
96
АНЕСТЕЗИОЛОГИЯ И РЕАНИМАТОЛОГИЯ. 2017; 62(2)
пах динамическом петли трахеальное давление-объем (табл. 3).
Так, при инвертированной петле увеличение PEEP не приводит к открытию альвеол (не увеличивается податливость легких, не снижается дельта транспульмонального давления), при этом увеличение PEEP приводит к ухудшению триггирования - растет «провал» трахеального давления при триг-гировании (вероятно, за счет возникающего ограничения экспираторного потока). При классической форме петли трахеаль-ное давление-объем при увеличении PEEP отмечено рекрутирование альвеол - снижение транспульмонального давления и увеличение податливости легких, при этом «провал» при триггировании уменьшается (к сожалению, статистически недостоверно), а при уменьшении PEEP растет работа дыхания (вероятно, вследствие затраты энергии при открытии коллабированных альвеол). Из рис. 4 видно, что наименьшее повреждение легких (т. е. наименьшая дельта транспульмонального давления) характерно для наиболее часто встречающейся инвертированной петли, в средней степени - для классической и линейной петли, наибольшее повреждение легких отмечено при S-образной форме динамической петли трахеальное давление-объем. Для линейной и S-образной петли характерна низкая рекрутабельность (при увеличении PEEP не увеличивается податливость легких и не снижается дельта транспульмонального давления). Как видно на рис. 4, увеличение PEEP приводит к уменьшению дельты транс-пульмонального давления при классической форме петли, также для этой формы петли характерно увеличение податливости легких (рис. 5) при увеличении PEEP до величины PEEPtpO, что является показателем рекрутабельности альвеол при наличии данного типа петли.
На основании представленных данных можно найти подходы к практическим рекомендациям по выбору ин-спираторного давления (PS) и PEEP: инвертированная динамическая петля трахеальное давление-объем соот-
Значимость различных параметров респираторной физиологии в зависимости от формы петли трахеальное давление-объем
Показатель Линия (n = 7) S-образная (n = 4) Классическая (n = 7) Инвертированная (n = 41) P
WOBp, Дж/л 0,22 (0,10-0,35) 0,36 (0,09-0,70) 0,13 (0,11-0,57) 0,24 (0,15-0,40) 0,585
WOBv, Дж/л 1,16 (1,15-1,22) 1,24 (1,21-1,41) 1,18 (0,84-1,27) 0,91 (0,80-1,15) 0,014
PEEPtr-PEEP, мбар 2,3 (1,9-3,8) 3,4 (0,7-5,6) 3,5 (3,0-5,0) 3,5 (3,1-4,3) 0,260
PEEP(r-Ptrig tr, мбар 1,1 (0,5-2,5) 2,1 (1,0-4,1) 2,0 (1,2-2,5) 2,5 (1,9-4,0) 0,045
AP , мбар es' r 7,9 (5,3-10,9) 6,3 (5,2-15,5) 6,1 (4,2-7,8) 6,0 (3,8-7,8) 0,673
AP , мбар 17,8 (13,0-22,2) 19,7 (19,3-28,2) 16,5 (16,0-19,0) 13,6 (11,4-18,2) 0,052
Cdyn, мл/мбар 30,8 (22,9-37,3) 35,0 (33,1-36,9) 34,0 (29,3-46,0) 47,1 (36,3-54,7) 0,003
Clung dyn, мл/мбар 20,0 (19,5-31,4) 25,3 (18,3-27,0) 27,1 (20,6-31,8) 32,7 (26,2-45,3) 0,020
PS-AP^, мбар -2,8 (-8,2-(-1,0)) -5,4 (-13,4-(-5,0)) -5,0 (-6,5-(-2,4)) -3,2 (-5,4-(-0,5)) 0,238
ветствует наименьшему повреждению легких, низкой ре-крутабельности и работе дыхания пациента и не требует изменения параметров PSV; классическая динамическая петля трахеальное давление-объем соответствует более тяжелой степени повреждения легких с высокой рекрута-бельностью и выраженным положительным эффектом от увеличения PEEP, таким пациентам рекомендовано увеличение PEEP (возможно, до PEEPtp0) для рекрутирования альвеол и уменьшения вентиляторассоциированного повреждения легких; S-образная динамическая петля трахе-альное давление-объем соответствует наиболее тяжелому повреждению легких с низкой рекрутабельностью, высокой работой дыхания, следует обсудить возможность глубокой седации с переходом на управляемую вентиляцию легких; линейная динамическая петля трахеальное давле-
Т а б л и ц а 3
Изменение параметров биомеханики и работы дыхания при увеличении и уменьшении PEEP у пациентов с разными исходными
формами динамической петли трахеальное давление-объем
Динамическая петля PEEPinl PEEP + 4 мбар P PEEP - 4 мбар P PEEPtp0 P
Инвертированная (n = 41):
dPtp, мбар 13,6 (11,4-18,2) 13,8 (10,9-17,0) 0,873 14,7 (12,1-20,0) 0,631 13,7 (10,3-17,0) 0,480
Clung, мл/мбар 32,7 (26,3-45,3) 34,0 (28,2-48,5) 0,516 31,5 (24,6-44,0) 0,873 35,0 (28,2-50,6) 0,724
WOBp, Дж/л 0,24 (0,15-0,40) 0,29 (0,15-0,45) 0,873 0,25 (0,12-0,58) 0,516 0,25 (0,15-0,45) 0,223
PEEPtr-Ptrig tr, мбар 2,5 (1,9-4,0) 3,1 (4,1-7,6) 0,014 3,4 (2,1-4,7) 0,516 2,9 (2,3-3,9) 0,170
Классическая (n = 7):
dPtp, мбар 16,5 (16,0-19,0) 14,0 (10,0-20,6) 0,059 17,0 (14,0-24,9) 0,705 14,8 (10,3-19,0) 0,102
Clung, мл/мбар 27,1 (20,5-31,8) 34,8 (19,4-50,0) 0,257 27,2 (16,3-37,9) 0,705 35,8 (24,6-47,3) 0,014
WOBp, Дж/л 0,13 (0,11-0,57) 0,15 (0,04-0,39) 0,257 0,36 (0,17-0,64) 0,059 0,16 (0,04-0,39) 0,414
PEEPtr-Ptrig tr, мбар 2,0 (1,2-2,5) 1,3 (0,8-2,0) 0,655 2,0 (1,5-3,0) 0,655 1,5 (0,9-2,2) 0,655
Линейная или S-образная (n = 11):
dPtp, мбар 19,4 (16,5-22,2) 18,0 (13,0-23,5) 0,763 18,8 (15,0-22,1) 0,132 16,0 (13,0-17,6) 0,366
Clung, мл/мбар 23,8 (19,6-28,5) 23,9 (19,0-43,1) 0,366 21,9 (17,0-39,8) 0,366 23,8 (19,0-43,1) 0,132
WOBp, Дж/л 0,25 (0,10-0,37) 0,13 (0,02-0,58) 0,050 0,24 (0,04-0,46) 0,739 0,10 (0,05-0,39) 0,096
PEEPtr-Ptrig tr, мбар 1,3 (0,7-3,1) 1,5 (0,6-2,1) 1,000 1,8 (0,8-3,2) 0,206 1,4 (0,7-2,1) 0,527
Примечание. Здесь и в табл. 5: критерий Фридмана, представлены медианой и 25%-75% процентиля в скобках.
RUSSIAN JOURNAL of ANAESTHESIOLOGY and REANIMATOLOGY. 2017; 62(2)
97
30 25 20 15 10 5
31
Линия S-образная Классическая Инвертированная
петля петля
рщ deltaPtp ini
Hi delta Ptp PEEP - 4 мбар
I delta Ptp PEEP + 4 мбар | delta Ptp PEEPtpO
Рис. 4. Исходные величины (ini) и изменение дельты транспульмо-нального давления (deltaPtp) у пациентов в зависимости от исходной формы динамической петли трахеальное давление-объем при изменении PEEP.
Ящики представляют 25%-75% процентили, жирные линии - медианы, усы - максимальное и минимальное значение, кружочки - выскакивающие значения, цифрами представлены номера пациентов.
ние-объем соответствует тяжелому повреждению легких с низкой рекрутабельностью, повышенным повреждением легких, которое может уменьшаться при увеличении PEEP, нормальной работой дыхания; таким пациентам не следует значительно менять параметры PSV, возможно увеличение PEEP.
Кривая пищеводное давление-время
График пищеводного давления несет несколько важных функций - изменение давления на выдохе, которое свидетельствует об изменениях давления в дорсальных отделах плевральной полости и отражает условия для коллапса альвеол, изменение давления на вдохе, которое отражает ин-спираторную попытку пациента и его работы дыхания, также возможна оценка задержек триггирования (в том числе и связанных с autoPEEP). В процессе исследования выявлены 4 типичные формы инспираторной части кривой пищеводное давление-время: v-образная, u-образная, w-образная и V-образная (v+^бразная) (рис. 6).
62 52 42 32 22 12
Линия S-образная Классическая Инвертированная
петля петля
CLini
CL PEEP - 4 мбар
| CL PEEP + 4 мбар I CL PEEPtpO
Рис. 5. Исходные величины (ini) и изменение податливости легких (CL) у пациентов в зависимости от исходной формы динамической петли трахеальное давление-объем при изменении PEEP. Ящики представляют 25%-75% процентили, жирные линии - медианы, усы - максимальное и минимальное значение, кружочки - выскакивающие значения, цифрами представлены номера пациентов.
о. ш ю г
а.
К
iS о
■о ■
(П О.
7,00 5,00 3,00 1,00 -1,00 -3,00 -5,00 -7,00 -9,00 -11,00 -13,00 -15,00
6
°22
т
УШ
У/////,
1
о 31
У/А
1 J
J8
V и \Л/ V*
Форма инспираторной части кривой пищеводное давление - время
Рис. 6. Разница между дельтой давления аппарата ИВЛ (уровнем PS) и дельтой транспульмонального давления в зависимости от формы инспираторной части кривой пищеводное давление-время. Ящики представляют 25%-75% процентили, жирные линии - медианы, усы - максимальное и минимальное значение, кружочки - выскакивающие значения, цифрами представлены номера пациентов.
Следует отметить, что исходно (гш) преобладающей формой инспираторной части кривой пищеводное давление-время были и- и w-образные (по 36,2%), встретившиеся в большинстве случаев, V- и у+- образные по 13,8%. Увеличение давления поддержки привело к преобладанию v+-образной формы (55,2%; р < 0,0001), которая, по-видимому, свидетельствует о передаче избыточного давления в плевральную полость. Уменьшение давления поддержки увеличило долю w- и v-образных форм инспираторной части кривой пищеводное давление-время и практически свело к минимуму избыток давления ^+-образную форму, 3,4%; р = 0,029). Влияние изменения уровня РЕЕР показало, что увеличение РЕЕР до PEEPtp0 приводит к увеличению доли v+-образной кривой (вероятно, из-за избыточной передачи давления в плевральную полость) (р = 0,044). Для оценки значимости формы инспираторной части исходной кривой пищеводное давление-время для патофизиологии дыхания пациента во время вентиляции в режиме PSV мы оценили различия между распределениями установленных параметров (давление поддержки и РЕЕР) и различными измеряемыми параметрами физиологии дыхания в зависимости от формы (табл. 4).
Различия между типами кривых выявлены по нескольким принципиально важным позициям с точки зрения работы дыхания, задержки триггирования и повреждения легких. Так, для биомеханики дыхания пациентов с v-образной кривой пищеводное давление-время характерны более низкая податливость респираторной системы за счет низкой податливости грудной стенки, более высокая (избыточная) работа дыхания (и большая амплитуда пищеводного давления на вдохе) и большее повреждение легких - высокая разница между установленным градиентом давлений и реальной разницей давлений (транспульмональное давление), которая достигает 13 мбар (рис. 6). При этом высок градиент транспульмонального давления, которое не достигало статистической достоверности. Такие условия биомеханики приводят к более короткому вдоху и большому «провалу» инспираторного давления при триггировании. Другой «крайностью» биомеханики во время PSV можно считать v+-форму инспираторной части кривой пищеводное давление-время. Для нее характерна слишком низкая работа дыхания пациента (ниже 0,2 Дж/л), высокая работа вентилятора (выше 1,1 Дж/л), что приводит к передаче давления из альвеол в плевральную полость в виде положительной волны во время инспираторной попытки пациента и может приводить к значительному угнетению венозного возврата. У пациентов с v+-образной формой кривой самое низкое
98
АНЕСТЕЗИОЛОГИЯ И РЕАНИМАТОЛОГИЯ. 2017; 62(2)
повреждение легких (низкая дельта транс-пульмонального давления и градиент между PS и дельтой транспульмонального давления) и нормальная податливость грудной стенки. При такой низкой работе дыхания пациента высок риск развития атрофии диафрагмы, а высокая работа дыхания вентилятора может угнетать венозный возврат и приводить к повреждению легких за счет переизбытка доставленной вентилятором энергии. u- и w-образные формы занимают промежуточное положение по всем вышеперечисленным показателям (нормальная работа дыхания пациента, умеренно выраженное повреждение легких, умеренно сниженная податливость грудной стенки).
Несмотря на то что изменения формы инспираторной части кривой пищеводное давление-время вследствие изменения PEEP были статистически незначимы в группе, индивидуальные изменения физиологических параметров часто были значительными. Поскольку изменение давления поддержки в первую очередь влияет на работу дыхания пациента, которую и отражает пищеводное давление, мы оценили изменения параметров физиологии дыхания у пациентов с разными исходными формами инспираторной части кривой пищеводное давление-время при изменении PS (табл. 5).
На основании представленной таблицы можно дать простые практические рекомендации по выбору инспираторного давления (PS) и PEEP: v-образная форма: увеличение PS может уменьшить работу дыхания, но не уменьшает повреждение легких, а снижение PS увеличивает работу дыхания до очень высоких значений; u-образная форма: не менять уровень PS: увеличение PS приводит к уменьшению работы дыхания до минимальных значений, что может увеличивать степень диафрагмальной дисфункции, а также у большинства пациентов приводит к избыточной передаче инспираторного давления в плевральную полость (т. е. переходу в у+-форму), снижение PS значимо увеличивает работу дыхания и может увеличивать повреждение легких и снижать венозный возврат; w-образная форма: в целом, аналогично U-форме, возможно снижение PS; v+-образная форма: снизить уровень PS для нормализации работы дыхания пациента и уменьшения повреждения легких и уменьшения степени диафраг-мальной дисфункции.
Петля пищеводное давление-объем
Классическую петлю пищеводное давление-объем используют для точной оценки работы дыхания (диаграмма Кэмпбелла) [31]. Нами были выявлены 4 формы петли пищеводное давление-объем: «огурец» (n = 27), «стручок» (n = 22), «груша» (n = 5) и «помидор» (n = 2) - похожие по форме на соответствующие плоды. Известно, что чем больше площадь петли, тем больше работа дыхания пациента, в нашем исследовании работа дыхания значительно отличалась в зависимости от формы петли Pes/Vt (p < 0,0001): «помидор», 0,76 (0,64-0,76), «груша» 0,47 (0,25-0,76) Дж/л, «огурец» 0,30 (0,16-0,40) Дж/л и «стручок» 0,16 (0,09-0,22) Дж/л. Также значимо отличались дельта транспульмонального дав-
Значимость различных параметров респираторной физиологии в зависимости от формы инспираторной части кривой пищеводное давление-время
Показатель
WOBp, Дж/л PEEPtr-Ptrig tr, мбар AP , мбар
es' г
APtp, мбар
PS-APtp, мбар
C , мл/мбар
Clung dyn P мл/мбар
Ccw dyn, мл/мбар
v (n = 8) u (n = 21) w (n = 21) v+ (n = 8) P
0,43 0,29 0,22 0,11 0,002
(0,31-0,76) (0,16-0,40) (0,12-0,34) (0,06-0,17)
3,9 2,0 2,5 2,1 0,051
(2,3-8,1) (1,5-3,7) (1,8-3,1) (1,0-2,6)
10,8 6,2 5,4 5,0 0,097
(5,8-18,9) (4,9-7,4) (3,6-9,5) (3,8-6,4)
21,2 16,4 13,7 15,8 0,450
(11,2-26,4) (12,6-19,1) (11,4-20,0) (11,9-16,7)
-8,7 -4,3 -2,8 -0,9 0,034
(-12,9-(-2,2)) (-5,6-(-2,8)) (-7,4-(-0,5)) (-3,3-2,1)
37,4 46,0 45,0 32,5 0,039
(34,3-52,1) (32,1-52,2) (35,0-54,5) (24,6-36,1)
25,5 31,8 31,5 28,9 0,487
(18,7-36,3) (23,9-42,6) (23,2-48,8) (24,2-33,7)
50,9 78,6 70,4 90,0 0,014
(27,0-82,6) (54,8-118,0) (59,1-105,6) (70,2-123,5)
Т а б л и ц а 5
Изменение параметров биомеханики и работы дыхания при увеличении и уменьшении PS у пациентов с разными исходными формами инспираторной части кривой пищеводное давление-время
Показатель PSini PS + 4 мбар P PS - 4 мбар P
v (n = 8):
WOBp, Дж/л 0,43 (0,31-0,76) 0,20 (0,13-0,49) 0,005 0,68 (0,46-1,02) 0,005
APtp, мбар 21,2 (11,2-26,4) 20,0 (14,8-26,8) 1,000 17,0 (12,2-23,9) 0,034
PS-APtp, мбар -8,7 (-12,9-(-2,2)) -3,6 (-9,6-(-0,3)) 0,005 -10,0 (-14,6-(-5,1)) 0,480
Ccw dyn, мл/мбар 50,9 (27,0-82,6) 84,5 (42,8-206,3) 0,005 46,5 (27,6-63,2) 0,480
u (n = 21):
WOBp, Дж/л 0,29 (0,16-0,40) 0,05 (0,03-0,22) < 0,0001 0,47 (0,25-0,65) < 0,0001
APtp, мбар 16,4 (12,6-19,2) 17,0 (13,8-20,5) 0,180 14,1 (10,7-17,9) 0,050
PS-APtp, мбар -4,3 (-5,6-(-2,8)) 0,2 (-5,6-2,3) 0,005 -6,3 (-9,5-(-3,0)) 0,275
Ccw dyn, мл/мбар 78,6 (54,8-118,0) 170,7 (79,2-273,7) < 0,0001 45,2 (35,6-93,5) 0,003
w (n = 21):
WOBp, Дж/л 0,22 (0,12-0,34) 0,11 (0,04-0,25) < 0,0001 0,41 (0,22-0,59) 0,003
APtp, мбар 13,7 (11,4-20,0) 14,9 (12,3-21,2) 0,346 12,7 (7,4-17,9) 0,016
PS-APtp, мбар -2,8 (-7,4-(-0,5)) -0,5 (-4,4-2,6) 0,005 -4,9 (-7,1-(-1,7)) 0,275
Ccw dyn, мл/мбар 70,4 (59,1-105,6) 122,2 (76,4-194,1) 0,001 56,4 (43,0-66,7) 0,039
v+ (n = 8):
WOBp, Дж/л 0,11 (0,06-0,17) 0,04 (0,00-0,05) 0,008 0,26 (0,19-0,31) 0,005
APtp, мбар 15,8 (11,9-16,7) 17,7 (14,4-20,1) 0,005 13,0 (10,6-14,0) 0,257
PS-APtp, мбар -0,9 (-3,3-2,1) 0,9 (-2,4-3,5) 0,034 -0,9 (-2,3-3,5) 0,157
Ccw dyn, мл/мбар 90,0 (70,2-123,5) 194,0 (93,7-304,5) 0,034 82,0 (71,5-93,2) 0,480
RUSSIAN JOURNAL of ANAESTHESIOLOGY and REANIMATOLOGY. 2017; 62(2)
99
ления (p = 0,039) и разница PS-APtp (p = 0,010): «помидор» 26,8 (24,8-26,8) мбар и -14,3 (-15,8-(-14,3)) мбар; «груша» 20,7 (14,3-26,3) мбар и -5,7 (-13,8-(-1,3)) мбар; «огурец» 15,2 (12,0-18,6) мбар и -4,0 (-6,5-(-1,5)) мбар; «стручок» 14,1 (11,6-17,3) мбар и -2,6 (-4,1-0,0) мбар соответственно. Эти различия можно объяснить различной жесткостью грудной стенки (p = 0,010): «помидор» 30,8 (23,8-30,8) мл/мбар, «груша» 56,4 (36,7-80,3) мл/мбар, «огурец» 73,4 (54,8-103,7) мл/мбар и «стручок» 95,9 (69,1-123,2) мл/ мбар. Форма петли Pes/Vt лучше всех исследованных нами методов позволяет оценить податливость грудной стенки.
К сожалению, нам не удалось прогнозировать изменение работы дыхания в зависимости от формы при изменении уровня PEEP (p > 0,05). Нас интересовала возможность оценки рекрутабельности грудной стенки в зависимости от типа петли: улучшение податливости грудной стенки при увеличении PEEP отмечено только у пациентов с исходной формой петли Pes/Vt типа «огурец».
Дыхательный объем и транспульмональное давление
При вентиляции в режиме PSV комфортный для пациента дыхательный объем часто превосходит рекомендуемые для управляемой вентиляции 6 мл/кг ИМТ, поэтому врачи оставляют его вместе рекомендованного малого дыхательного объема. Для оценки безопасности дыхательного объема при PSV мы оценили взаимосвязь дыхательного объема и дельты транспульмонального давления и не обнаружили корреляции между этими параметрами (p > 0,05). У 53 (88,1%) пациентов изначальная величина дыхательного объема превосходила 6 мл/кг ИМТ и составила 7,8 (6,9-9,1) мл/кг ИМТ (510 (445-565) мл), при этом величина дельты транспульмонального давления составила 16,3 (12,1-19,7) мбар, а безопасный Vt (при котором deltaPtp < 15 мбар) отмечен у 46,2% пациентов. У 6 пациентов с изначально «правильным» дыхательным объемом дельта транспульмональ-ного давления составила 13,6 (11,3-17,9) мбар, при этом у трети пациентов (n = 2) dPtp была больше 15 мбар.
При увеличении PS на 4 мбар от исходно установленного эмпирически дыхательный объем превышал 6 мл/кг ИМТ у всех пациентов и составил 9,5 (8,6-11,9) мл/кг ИМТ, при этом 37,9% пациентов имели безопасный уровень dPtp менее 15 мбар. При уменьшении PS на 4 мбар дыхательный объем более 6 мл/кг ИМТ отмечен у 41 (69,5%) пациента и составил 6,6 (5,8-7,9) мл/кг ИМТ, при этом величина dPtp составила 13,9 (10,7-18,3) мбар, и 39% пациентов имели «опасный» дыхательный объем (dPtp > 15 мбар).
Заключение
Мониторинг трахеального и пищеводного давления позволяет оценить безопасность проведения вспомогательной вентиляции в режиме PSV. Мониторинг трахеального давления и динамической петли трахеальное давление-объем позволяет оценить повреждение легких и работу дыхания пациента без мониторинга пищеводного и транспульмо-нального давления.
Финансирование. Исследование не имело спонсорской поддержки.
Конфликт интересов. Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ЛИТЕРАТУРА (пп. 1, 2, 4-9, 11-18, 20-31 см. REFERENCES)
3. Острый респираторный дистресс-синдром. Практическое руководство / Под ред. Б.Р. Гельфанда, В.Л. Кассиля. М.: Литтерра; 2007: 232. 10. Игнатенко О.В., Проценко Д.Н., Ярошецкий А.И., Гельфанд Б.Р. Повреждающее действие различных режимов искусственной вентиляции на функцию легких у больных с тяжелой травмой. Вестник анестезиологии и реаниматологии. 2009; 6 (4): 16-21. 19. Ярошецкий А.И., Проценко Д.Н., Ларин Е.С., Гельфанд Б.Р. Роль оценки статической петли «давление-объем» в дифференциальной диагностике и оптимизации параметров респираторной поддержки при паренхиматозной дыхательной недостаточности. Анестезиология и реаниматология. 2014; (2): 21-6.
REFERENCES
1. ardsnet.org
2. Dellinger R.P., Levy M.M., Rhodes A. et al. Surviving Sepsis Campaign: International guidelines for management of severe sepsis and septic shock: 2012. Crit. Care Med 2013; 41: 580-637.
3. Acute Respiratory Distress-syndrome. Textbook [Ostryy respira-tornyy distress-sindrom. Prakticheskoe rukovodstvo] / Eds Gel'fand B.R., Kassil' V.L.. Moscow: Literra; 2007: 232. (in Russian)
4. Kolobow T., Moretti M.P., Fumagalli R., Mascheroni D., Prato P., Chen V., Joris M. Severe impairment in lung function induced by high peak airway pressure during mechanical ventilation: an experimental study. Am. Rev. Respir. Dis. 1987; 135 (3): 312-5.
5. Dreyfuss D., Basset G., Soler P.S., Saumon G. Intermittent positive-pressure hyperventilation with high inflation pressures produces pulmonary microvascular injury in rats. Am. Rev. Respir. Dis. 1985; 132 (4): 880-4.
6. The Acute Respiratory Distress Syndrome Network. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med.. 2000; 342: 1301-8.
7. Futier E., Constantin J.-M., Paigam-Burtz C. et al. A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery. N. Engl. J. Med. 2013; 369: 428-37.
8. Sutherasan Y., Vargas M., Pelosi P. Protective ventilation in the non-injured lung: review and meta-analysis. Crit. Care. 2014; 18: 211.
9. Neto A.S., Hemmes S.N.T., Barbas C.S.V. et al. Protective versus conventional ventilation for surgery. A systematic review and individual patient meta-analysis. Anesthesiology. 2015; 123: 66-78.
10. Ignatenko O.V., Protsenko D.N., Yaroshetskiy A.I., Gel'fand B.R. Injurous effect of different modes of mechanical ventilation on lung function in severe trauma. Vestnik anesteziologii i reanima-tologii. 2009; 6 (4): 16-21. (in Russian)
11. Yoshida T. et al. Spontaneous breathing during lung-protective ventilation in an experimental acute lung injury model: high trans-pulmonary pressure associated with strong spontaneous breathing effort may worsen lung injury. Crit. Care Med. 2012; 40: 1578-85.
12. Chiumello D., Carlesso E., Cadringher P. et al. Lung stress and strain during mechanical ventilation for acute respiratory distress syndrome. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2008; 178: 346-55.
13. Amato M.B.P., Meade M.O., Slutsky A.S., Brochard L., Costa E.L.V., Schoenfeld D.A. et al. Driving pressure and survival in the acute respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med. 2015; 372: 747-55.
14. Jaber S., Petrof B.J., Jung D. et al. Rapidly progressive diaphragmatic weakness and injury during mechanical ventilation in humans. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 2011; 183: 364-71.
15. Heunks L.M.A., Doordin J., van der Hoeven J.G. Monitoring and preventing diaphragm injury. Curr. Opin. Crit. Care. 2015; 21: 34-41.
16. Gattinoni L., Chiumello D., Carlesso E., Valenza F. Bench-to-bedside review: chest wall elastance in acute lung injury/acute respiratory distress syndrome patients. Crit. Care. 2004; 8: 350-5.
17. Talmor D., Sarge T., Malhotra A., O'Donnell C.R., Ritz R., Lisbon A. et al. Mechanical Ventilation guided by esophageal pressure in acute lung injury. N. Engl. J. Med. 2008; 359: 2095-104.
18. Talmor D., Sarge T., O'Donnell C.R. et al. Esophageal and trans-pulmonary pressures in acute respiratory failure. Crit. Care Med. 2006; 34: 1389-94.
19. Yaroshetskiy A.I., Protsenko D.N., Larin E.S., Gel'fand B.R. Significance of static pressure-volume loop for differential diagnostics and optimization of respiratory support in parenchimal respiratory failure. Anesteziol. i reanimatol. 2014; (2): 22-6. (in Russian)
20. Levy M., Miyasaki A., Langston D. Work of breathing as a weaning parameter in mechanically ventilated patients. Chest. 1995; 108: 1018-20.
21. Diehl J.-L., El Atrous S., Touchard D. et al. Changes in work of breathing induced by tracheotomy in ventilator-dependent patients. Am. J. Respir. Crit. Care Med. 1999; 159: 383-8.
22. Grasso S., Puntillo F., Mascia L. et al. Compensation for increase in respiratory workload during mechanical ventilation. Pressure-support versus proportional-assist ventilation. Am. J. Respir. Crit. Care Med 2000; 161: 819-26.
23. Karason S., Sondergaard S., Lundin S. et al. Evaluation of pressure/ volume loops based on intratracheal pressure measurements during dynamic conditions. ActaAnaesthesiol. Scand. 2000; 44: 571-7.
24. Amato M.B.P., Barbas C.S.V., Medeiros D.M., Magaldi R.B., Schettino G.P.P., Lorenzi-Filho G. et al. Effect of a protective-ventilation strategy on mortality in the acute respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med. 1998; 338: 347-54.
25. Brower R.G., Lanken P.N., MacIntyre N. et al. The NHLBI ARDS Network. Higher versus lower positive end-expiratory pressures in patients with the acute respiratory distress syndrome. N. Engl. J. Med. 2004; 351: 327-36.
100
АНЕСТЕЗИОЛОГИЯ И РЕАНИМАТОЛОГИЯ. 2017; 62(2)
pressure and tracheal prssure determined by a simple bedside equation. Respir. Care. 1997; 42 (12): 1179-83.
29. Sullivan M., Paliotta J., Sakland M. Endotracheal tube as a factor in measurement of respiratory mechanics. J. Appl. Physiol. 1976; 41 (4): 590-2.
30. Warters R.D., Allen S.J., Tonnesen A.S. Intratracheal pressure monitoring during synchronized intermittent mandatory ventilation and pressure-controlled-inverse ratio ventilation. Crit. Care Med. 1997; 25 (2): 227-30.
31. Campbell E.J.M. The Respiratory Muscles and the Mechanics of Breathing. Chicago, IL: Year Book; 1958.
Поступила 08.11.16 Принята к печати 07.12.16
© КОЛЛЕКТИВ АВТОРОВ, 2017 УДК 616.231-089:615.816]:001.891.573
Лавриненко В.Ю.3, Алексеев А.В.1, Выжигина М.А.1, 2, Бунятян А.А.1, 2, Паршин В.Д.1
ВОЗМОЖНОСТИ И ОГРАНИЧЕНИЯ В ПРИМЕНЕНИИ ПОТОКОВОЙ АПНОЭТИЧЕСКОЙ ОКСИГЕНАЦИИ В ХИРУРГИИ ТРАХЕИ НА ОСНОВЕ МЕТОДА МНОГОФАКТОРНОГО ПЛАНИРОВАНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА
ФГБОУ ВО Первый московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова, г. Москва, Россия; 2ФГБНУ Российский научный центр хирургии им. акад. Б.В. Петровского, г. Москва, Россия; Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана, г. Москва, Россия
В статье рассмотрены возможности и ограничения применения потоковой апноэтической оксигенации (ПАО) на основе метода многофакторного планирования эксперимента применительно к прогнозированию динамики показателей кислотно-основного баланса, газового состава и показателей метаболизма артериальной крови. Метод многофакторного планирования исследования позволяет выявить общие закономерности и прогнозировать патофизиологические зависимости в динамике параметров газового состава и КОС артериальной крови при применении методики ПАО, что обеспечивает необходимый уровень безопасности применения инновационной респираторной технологии.
Ключевые слова: метод многофакторного планирования исследования.
Для цитирования: Лавриненко В.Ю., Алексеев А.В., Выжигина М.А., Бунятян А.А., Паршин В.Д. Возможности и ограничения в применении потоковой апноэтической оксигенации в хирургии трахеи на основе метода многофакторного планирования эксперимента. Анестезиология и реаниматология. 2017; 62 (2): 101-104. DOI: http://dx.doi.org/10.18821/0201-7563-2017-62-2-101-104
Lavrinenko V.Yu.3, AlekseevA.V.1, Vyzhigina M.A.12, Bunyatyan A.A.12, Parshin V.D.1
POSSIBILITIES AND LIMITATIONS IN THE USE OF APNEIC OXYGENATION IN TRACHEAL SURGERY BASED ON THE METHOD OF MULTIFACTOR EXPERIMENT PLANNING
'Sechenov First Moscow State Medical University, 119991, Moscow, Russia; 2Petrovsky Russian Research Center of Surgery, 119991, Moscow, Russia; 3Bauman Moscow State Technical University, 105005, Moscow, Russia
The article discusses the possibilities and limitations of application of apneic oxygenation (AO) based on the method of multifactorial experiment planning applied to prediction of the dynamics of acid-base balance indicators, gas composition and metabolic indicators of arterial blood. Multifactorial experiment planning method identifies common patterns and predicts the dynamics of the parameters of the gas composition of arterial blood and acide-base balance in the application to AO, which provides the necessary level of safety of innovative respiratory technology.
Keywords: multifactorial experiment planning method.
For citation: Lavrinenko V.Yu., Alekseev A.V., Vyzhigina M.A., Bunyatyan A.A., Parshin V.D. Possibilities and limitations in the use of apneic oxygenation in tracheal surgery based on the method of multifactor experiment planning. Anesteziologiya i Reanimatologiya (Russian Journal of Anaesthesiology andReanimatology). 2017; 62(2): 101-104. (In Russ.). http://dx.doi.org/10.18821/0201-7563-2017-62-2-101-104
Conflict of interest. The authors declare no conflict of interest. Acknowledgments. The study had no sponsorship. Received 16.11.16 Accepted 07.12.16
Для корреспонденции:
Лавриненко Владислав Юрьевич, д-р тех. наук, доц., проф. каф. технологии обработки материалов ФГБОУ ВО «Московский государственный технический университет им. Н.Э. Баумана (национальный исследовательский университет)» Министерства образования и науки Российской Федерации E-mail: vlavrinenko@bmstu.ru For correspondence:
Vladislav Yu. Lavrinenko, doctor of technical Sciences, docent, Professor of chair of technology of materials working by Bauman Moscow state technical University (National research University) the Ministry of education and science of the Russian Federation. E-mail: vlavrinenko@bmstu.ru
Information about authors:
Lavrinenko V.Yu., http://orcid.org/0000-0001-9130-6299; Vyzhigina M.A., http://orcid.org/0000-0002-6024-0191; Alekseev A.V., http://orcid.org/0000-0001-9105-9224
26. Meade M.O., Cook D.J., Guyatt G.H., Slutsky A.S., Arabi Y.M., Cooper D.J. et al. Ventilation Strategy Using Low Tidal Volumes, Recruitment Maneuvers, and High Positive End-Expiratory Pressure for Acute Lung Injury and Acute Respiratory Distress Syndrome. A randomized controlled trial. J.A.M.A. 2008; 299 (6): 637-45.
27. Mercat A., Richard J.-C., Vielle B., Jaber S., Osman D., Diehl J.-L. et al. Positive end-expiratory pressure setting in adults with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. A randomized controlled trial. J.A.M.A. 2008; 299 (6): 646-55.
28. Jager K., Tweeddale M. In-vivo comparison of measured tracheal
RUSSIAN JOURNAL of ANAESTHESIOLOGY and REANIMATOLOGY. 2017; 62(2)
101
