Hodnocení změn mikrocirkulace jak pomocí sublingvální mikrocirkulace, tak pomocí blízké infračervené spektroskopie na ARDS

Mikrocirkulace sestává z rozvětvené sítě malých krevních cév (průměr < 100 μm), která zahrnuje arterioly, kapiláry a venuly a hraje klíčovou roli při dodávání kyslíku do tkáňových buněk. Změny mikrocirkulace jsou často pozorovány u kriticky nemocných pacientů a zvláště u pacientů s těžkou sepsí. Tyto změny jsou charakterizovány snížením hustoty kapilár, které určuje zvýšení difúzní vzdálenosti kyslíku do tkání a zvýšení heterogenity perfuze. Tyto poruchy mikrocirkulace zahrnují následnou přítomnost podperfundovaných nebo neperfundovaných kapilár v těsné blízkosti dobře prokrvených kapilár. Proto se tyto funkčně zranitelné mikrocirkulační oblasti mohou stát hypoxickými, což má za následek deficit extrakce kyslíku. Tento jev byl nazván „mikrocirkulační zkrat“ a hraje hlavní roli v patofyziologii sepse a multiorgánového selhání.

Trvalá a neúplná reverze mikrocirkulační a regionální hypoxie je považována za hlavní faktor přispívající k rozvoji a udržování mnohočetného orgánového selhání. Bohužel změny v mikrovaskulární perfuzi často přetrvávají i po úpravě systémových hemodynamických abnormalit a jejich závažnost je spojena se špatným výsledkem. Taková ztráta hemodynamické koherence mezi makro- a mikrocirkulací byla popsána v několika klinických a experimentálních studiích a bylo zjištěno, že je nezávislým prediktorem nepříznivého výsledku a orgánové dysfunkce. Mikrocirkulace byla považována za motor sepse.

Koncepčně lze současné techniky, které umožňují monitorování mikrocirkulace, rozdělit do dvou hlavních skupin: (1) Metody, které umožňují hodnocení lokální okysličení tkání jako náhrady mikrocirkulačního průtoku krve. (2) Metody, které umožňují přímou vizualizaci mikrovaskulární sítě a mikrocirkulačního průtoku krve.

Blízká infračervená spektroskopie (NIRS) byla použita jako nástroj pro monitorování saturace tkání kyslíkem (StO2) u akutně nemocných pacientů a byla navržena jako nástroj pro kvantifikaci mikrovaskulární dysfunkce u pacientů se sepsí. Podle Beerova zákona je signál NIRS omezen na cévy, které mají průměr menší než 1 mm (arterioly, kapiláry a venuly), ale protože 75 % krve v kosterním svalu je venózních, měření NIRS StO2 většinou představuje lokální saturace žilního hemoglobinu O2. NIRS se používá u různých klinických stavů, jako je těžké trauma, hemoragický šok, septický šok a kardiogenní šok nebo těžké srdeční selhání. Užitečnost a aplikace NIRS v intenzivní péči zahrnovala především tři hlavní měření NIRS: (1) kontinuální měření saturace tkání kyslíkem (StO2); 2) StO2 deoxygenační sklon (DecStO2 sklon) v reakci na test vaskulární okluze (VOT test); a 3) strmost obnovy StO2 (strmost RincStO2) v reakci na VOT.

Nasycení tkání kyslíkem (StO2) bylo navrženo jako marker perfuze tkáně v závislosti na použitém zařízení a místě měření. Systémový přehled a analýza střední hodnoty ukázaly, že pacienti s těžkou sepsí nebo septickým šokem mají nižší hladiny StO2 a sklon RincStO2. Navíc osoby, které přežily těžkou sepsi nebo septický šok, vykazují vyšší hladiny StO2 a RincStO2 ve srovnání s těmi, kteří nepřežili. VOT je provokativní test, při kterém se StO2 měří na distálním místě (jako je thenar eminence nebo předloktí), zatímco se pomocí sfygmomanometru provádí přechodná rychlá vaskulární okluze buď po definovaný časový interval (například 3 minuty). nebo dokud StO2 neklesne na definovaný minimální práh. Ischemická tkáň pak indukuje vazodilataci okolních arteriol, metarteriol a pre-kapilárních svěračů ke snížení lokální vaskulární rezistence a obnovení průtoku krve. Jakmile je dosaženo tohoto prahu, turniket se uvolní a průtok krve se obnoví. Existuje reaktivní hyperemická odpověď, která představuje schopnost tkáně autoregulovat průtok krve a okysličení. Z této techniky vyplývá několik parametrů, včetně: 1. rychlosti deoxygenace (RdecStO2), o níž se předpokládá, že odráží místní rychlost metabolismu, 2. rychlosti reoxygenace (RincStO2), o níž se předpokládá, že odráží čas potřebný k vymytí stagnující krve a je Předpokládá se, že je určena místní kardiovaskulární rezervou a mikrocirkulačním průtokem a postobstrukční hyperemickou odpovědí.

Pro rychlost nárůstu StO2 (RincStO2), nebo označovanou jako strmost obnovy StO2, se předpokládá, že když se strmost obnovy StO2 sníží, kapacity náboru mikrocév v reakci na hypoxický stimul jsou nižší. Mnoho prací prokázalo, že RincStO2 je snížen u septických pacientů. Sklon obnovy StO2 se ukázal být nižší u septických pacientů a že přítomnost této změny v prvních 24 hodinách sepse a její přetrvávání byly spojeny s horším výsledkem. U septických pacientů byl RincStO2 vyšší u přeživších než u nepřeživších a byl nejsilněji spojen s orgánovou dysfunkcí a mortalitou.

StO2 však není přímým měřením mikrovaskulárního průtoku krve, ale indexem okysličení tkání, který je závislý na rovnováze mezi dodáním O2 (DO2) a spotřebou kyslíku (VO2). Jakákoli změna StO2 může odrážet změnu průtoku ve stejném směru a/nebo změnu metabolismu v opačném směru. Ještě důležitější je, že proporcionální změny v průtoku a metabolismu mohou být spojeny s nezměněným StO2. Test vazoreaktivity hodnotí mikrovaskulární rezervu více než skutečná mikrovaskulární perfuze. I když je StO2 u septických pacientů ve srovnání se zdravými dobrovolníky o něco nižší, mezi skupinami existuje obrovské překrývání. Nebyl nalezen žádný významný rozdíl v StO2 mezi zraněnými pacienty a zdravými dobrovolníky mezi septickým šokem, po operaci a zdravými subjekty; mezi septickým šokem a normálními dobrovolníky; a mezi pacienty s traumatem a zdravými subjekty, nebo dokonce vyšší tkáňové napětí kyslíku u pacientů se sepsí.

V důsledku toho byl navržen test vaskulární okluze (VOT) kombinovaný s měřením StO2, aby se zvýšila rozlišovací schopnost a lépe vyhodnotila mikrooxygenace tkáně při septickém šoku. Ukázalo se, že použití VOT zlepšuje a rozšiřuje prediktivní schopnost StO2 na scénáře, jako je trauma, těžká sepse a septický šok.

Mikrovideoskopické techniky jsou považovány za zlatý standard pro studium mikrocirkulace, protože umožňují přímou vizualizaci mikrovaskulární perfuze a charakterizaci jejích změn. Nedávno byla vyvinuta třetí generace lehkých ručních vitálních mikroskopů (CytoCam) na základě dopadajícího zobrazování v tmavém poli. Přímá vizualizace sublingvální mikrocirkulace umožňuje kvantitativní stanovení hustoty kapilár, morfologie mikrocév a dynamiky mikrocirkulačního průtoku krve.

Proměnné průtoku včetně mikrovaskulárního indexu průtoku (MFI) a podílu perfundovaných cév (PPV), jakož i hustoty kapilár včetně celkové hustoty cév (TVD) a hustoty perfundovaných cév (PVD) a distribuce průtoku Index heterogenity (HI) byly vypočteny podle podle mezinárodních kritérií. Změny pozorované u sepse jsou často charakterizovány vysoce heterogenní perfuzí, se zastaveným průtokem kapilár vedle cév s proudícími buňkami.

Mikrovaskulární alterace, které se vyznačují sníženou funkční hustotou kapilár, zvýšenou heterogenitou perfuze a zvýšeným podílem zastavených a intermitentně perfundovaných kapilár, přispívají k defektu extrakce kyslíku pozorovanému u sepse a mohou se podílet na rozvoji orgánového selhání. Mikrocirkulační změny jsou závažnější u nepřeživších než u přeživších. Míra přežití se progresivně snižovala s kvartily závažnosti změny mikrocirkulace. Kromě toho byly změny v mikrovaskulární perfuzi jedním z nejsilnějších prediktorů výsledku a zůstaly nezávisle spojeny s výsledkem v multivariační analýze. Časový průběh mikrovaskulárních změn se také liší mezi přeživšími a nepřeživšími. Mikrovaskulární změny se postupem času zlepšily v reakci na terapii u přeživších, ale ne u nepřeživších. Naopak přetrvávání těchto změn mikrocirkulace po prvních 24 hodinách silně a nezávisle korelovalo s mortalitou sekundární k oběhovému selhání v časné fázi a multiorgánovému selhání v pozdní fázi. U parametru průtoku v roce 2009 mezinárodní multicentrická observační prevalenční studie u pacientů na JIP zahrnující 36 JIP po celém světě zahrnujících 501 pacientů identifikovala mikrocirkulační alterace MFI < 2,6 v kombinaci s tachykardií (srdeční frekvence > 90) jako nezávislý rizikový faktor pro zvýšenou nemocniční mortalitu.

Mezi mikrocirkulačními proměnnými neexistuje jasný konsenzus o tom, který parametr mikrocirkulační perfuze je nejdůležitější. Snížená mikrocirkulační perfuze měřená pomocí PPV, PVD a MFI byla spojena s mortalitou. Uvedli, že parametr PPV byl nejsilnějším prediktorem úmrtnosti a že tato asociace byla zachována ve vícenásobných logistických regresních modelech pro časné (< 24 h) i pozdní (≥ 24 h) časové body. V podobné studii byly zhoršený průtok a zvýšená heterogenita průtoku významně narušenými rysy mikrocirkulace u nepřeživších ve srovnání s přeživšími. Kromě toho ve studii 49 pacientů na JIP v septickém šoku nebyl žádný rozdíl v parametrech mikrocirkulační perfuze na počátku šoku, ale přeživší byli schopni obnovit svou mikrocirkulační perfuzi, jak naznačují významné rozdíly v PPV. Ve studii ProCESS však míry hustoty, jmenovitě TVD, PVD a De Backerovo skóre (odhad celkové hustoty), které mají být spojeny s mortalitou ve všech časových bodech v jediném modelu a v čase 72 hodin doba. Proto, které mikrocirkulační parametry mají nejvýznamnější patofyziologický dopad, stále čekají na další studie.

Syndrom akutní respirační tísně (ARDS) je nejzávažnější formou akutního poškození plic na JIP. Charakteristickým znakem patogeneze ARDS je výrazná zvýšená permeabilita z poškození endotelu a epitelu [58]. Hlavní příčinou smrti je přetrvávající a výrazná tkáňová hypoxie a mnohočetné orgánové selhání. Úmrtnost na ARDS, kterou lze přičíst, zůstává v posledních deseti letech vysoká, aniž by se jí dosáhlo. Nedávno studie Velká observační studie k pochopení globálního dopadu těžkého akutního respiračního selhání (LUNG SAFE) odhalila, že z 29 144 pacientů přijatých na zúčastněné JIP byla nemocniční mortalita 34,9 % u pacientů s mírným a 40,3 % u pacientů se středně závažným a 46,1 % u těžkého ARDS.

Z výše uvedené diskuse pro dvě hlavní hodnocení NIRS a sublingvální mikrocirkulace jsou proto cíle naší studie následující:

1. Porovnat prediktivní sílu NIRS a sublingvální mikrocirkulace pro prognózu ARDS. Dále, zda lze prognózu ARDS předvídat přesněji, pokud vyšetřovatelé současně hodnotí mikrocirkulační alteraci s NIRS a sublingvální mikrocirkulaci?
2. Abychom nastínili, které parametry mikrocirkulačních změn, proměnné průtoku nebo hustoty mají nejvýznamnější patofyziologický dopad na prognózu ARDS?