Hemodynamické účinky PEEP u ARDS

Úvod

Syndrom akutní respirační tísně (ARDS) je klinický syndrom definovaný asociací akutního nástupu hypoxémie a bilaterálních plicních infiltrátů po inzultu spouštěče; je charakterizován zánětem plicní tkáně s následným rozvojem nekardiogenního edému. Rozsah edému může být takový, že hmotnost plic se může zvýšit až na 2-3násobek původní hmotnosti. V důsledku toho má plíce tendenci se samy zhroutit, více v závislých oblastech, tj. v zadních/dorzálních oblastech, když pacient leží na zádech, s následným rozvojem zón atelektázy.

Tyto oblasti jsou při prokrvení hlavní příčinou rozvoje těžké formy hypoxémie, která se u tohoto stavu běžně vyskytuje. Hypoxémie, pokud je dostatečně závažná, může sama o sobě způsobit smrt pacienta. Je třeba poznamenat, že navzdory pokrokům v léčbě kriticky nemocných pacientů je v současnosti úmrtnost na ARDS asi 50 %, s rozmezím mezi 30–70 %.

Už od prvního popisu syndromu bylo hlášeno použití pozitivního end-exspiračního tlaku (PEEP) jako nástroje k řízení a nápravě hypoxémie. PEEP se tedy používá již 40 let a je nezbytnou součástí léčby syndromu. Zatímco účinnost PEEP při zlepšování oxygenace široké části kriticky nemocných pacientů s ARDS je nepochybná, její účinnost s ohledem na výsledky, jako je mortalita, nebyla dosud prokázána. Otázka je tedy stále otevřená s ohledem na nastavení optimální úrovně PEEP u ARDS.

ARDS je často spojena s rozvojem hemodynamické nestability a šoku do té míry, že až 2/3 pacientů trpících syndromem vyžadují infuzi katecholaminů nebo vykazují známky hypoperfuze; oběhové selhání se zdá být faktorem silněji spojeným s mortalitou u těchto pacientů a síla tohoto spojení je vyšší ve srovnání se stupněm hypoxémie. U ARDS je šok sekundární ke třem hlavním faktorům: 1) akutní cor pulmonale v důsledku plicní hypertenze sekundární k mikrovaskulární okluzi tromby nebo arteriolární remodelací a/nebo hypoxickou plicní vazokonstrikcí; 2) škodlivé hemodynamické účinky mechanické ventilace, zejména na správnou srdeční funkci; a 3) možný rozvoj septické deprese myokardu.

Akutní poškození ledvin (AKI) je běžné u kriticky nemocných pacientů a je spojeno se špatnými výsledky. Rostoucí množství důkazů ukazuje na existenci škodlivých interakcí mezi dysfunkcí ledvin a plic v začarovaném křížovém rozhovoru. Zdá se, že několik studií naznačuje, že mechanická ventilace a ARDS mohou mít nepříznivé účinky na funkci ledvin prostřednictvím tří hlavních mechanismů: 1) ventilace pozitivním tlakem může vést ke snížení srdečního výdeje a zvýšení centrálního venózního tlaku, čímž se sníží průtok krve ledvinami. clearance vody a rychlost glomerulární filtrace; 2) změny kyslíku (O2) nebo oxidu uhličitého (CO2) v arteriální krvi mohou ovlivnit renální vaskulární rezistenci, renální perfuzi nebo diurézu; a konečně 3) nově vznikající údaje naznačují, že poškození plic způsobené ventilátorem může nejen ovlivnit plíce, ale může také vést k dalšímu systémovému zánětu prostřednictvím systémového uvolňování zánětlivých cytokinů.

Hemodynamický účinek PEEP skutečně závisí na tom, jak velká část pozitivního tlaku aplikovaného na alveoly se přenese do mediastinálních struktur (srdce a velké cévy) a účinek na renální funkce závisí na tom, jak moc to interferuje s renální hemodynamikou. Přenos tlaku v dýchacích cestách zase závisí na mechanických vlastnostech plic a hrudní stěny, o kterých je známo, že jsou u ARDS různě a nepředvídatelně ovlivněny.

Hlavní otázka tohoto výzkumného projektu se zabývá hemodynamickým dopadem PEEP u pacientů s ARDS, pokud jde o účinky na kardiocirkulační systém.

Odůvodnění

Hemodynamické účinky mechanické ventilace Hemodynamické účinky mechanické ventilace jsou především sekundární k cyklickým oscilacím pleurálního tlaku (Ppl) a transpulmonálního tlaku (Ptp). Změny pleurálního tlaku narušují především přítok krve do pravé komory a vypuzování krve z levé komory. Na druhé straně změny transpulmonálního tlaku ovlivňují především přítok krve do levé komory a vypuzování krve z pravé komory. Zatímco velké cévy systémové cirkulace jsou obklopeny konstantním atmosférickým tlakem, centrální cévy plicní cirkulace jsou obklopeny pleurálním tlakem, který se zase může výrazně lišit v porovnání s atmosférickým tlakem během celého dýchacího cyklu. Přetlaková mechanická ventilace má účinek, který je v protikladu k fyziologické inspirační negativizaci pleurálního tlaku. Zvýšení pleurálního tlaku sekundárního k pozitivnímu tlaku v dýchacích cestách skutečně snižuje dotížení levé komory, zatímco současně snižuje předtížení pravé komory. Protože normální tlakový gradient, který žene krev z periferie do pravého srdce, leží v rozmezí 4-8 mmHg, i malé zvýšení pleurálního tlaku může mít významný dopad na žilní návrat. Kromě toho má přítomnost PEEP hemodynamický účinek během celého dýchacího cyklu. Obecně se odhaduje, že až asi 50 % změn tlaku v dýchacích cestách je přenášeno jako změna pleurálního tlaku u pacientů s normálně fungujícími plícemi. Tento účinek je však pravděpodobně snížen v případě zvýšené elastance plic (tj. přítomnost ztuhlých plic, jako u pacientů s ARDS), vzhledem k tomu, že snížené množství tlaku v dýchacích cestách je přenášeno na pleurální úrovni. To však závisí na poměru mezi elastancí plic a elastancí dýchacího systému, který se může u ARDS značně lišit. Navíc, protože pravá komora obecně vykazuje vysokou úroveň poddajnosti navzdory omezené tloušťce myokardu a snížené kontrakční síle, může to být více ovlivněno zvýšením dotížení spíše než změnami v předběžné zátěži.

Na druhé straně zvýšení středního tlaku v dýchacích cestách jako důsledek aplikace PEEP vede ke zvětšení velikosti plic (zvětšení objemu plic na konci výdechu), a to především díky náboru dříve uzavřených a derecruitovaných zón. Aplikace PEEP však může vést i k nadměrné distenzi již otevřených a ventilovaných plicních jednotek, což vede k určitému stupni cévní okluze, kdy je dosaženo a překonáno kritického uzavíracího tlaku těchto cév (jako v případě západní zóny I a II , ve kterém je alveolární tlak vyšší než arteriální a venózní plicní tlak).

Hemodynamický účinek PEEP se pak může lišit v závislosti na množství plicních jednotek, které lze získat. Závěrem lze říci, že znalost vlivu aplikace vysoké nebo nízké hladiny PEEP na kardiocirkulační systém může vyžadovat měření nebo alespoň odhad potenciálu pro plicní nábor.

Měření a odhad potenciálu náboru plic Zlatým standardem pro měření potenciálu náboru plic je plicní CT sken. Tato technika je používána společně s kvantitativní analýzou regionální a globální plicní aerace naší skupinou od roku 1987 pro analýzu parenchymální odpovědi na PEEP u pacientů s ARDS. Odhad potenciálu pro nábor plic lze odvodit u lůžka hodnocením účinku PEEP na úroveň okysličení, fyziologický mrtvý prostor a rozdělenou plicní poddajnost, aby bylo možné odlišit nábor od nadměrného roztažení.

Hlavní hypotéza Hlavní hypotézou tohoto výzkumného projektu je, že kriticky nemocní pacienti s ARDS a zvýšeným potenciálem plicního náboru budou méně ovlivněni hemodynamickými účinky PEEP než pacienti s nižším potenciálem náboru plic. Pokud by se tato hypotéza potvrdila, byla by aplikace PEEP méně obtížná, alespoň z důvodu obav z hemodynamického kompromisu, u pacientů s ARDS a vyšším potenciálem náboru plic. Tato problematika nebyla dosud nikdy zkoumána a současný výzkum by mohl významně rozšířit naše znalosti na toto téma.