Mikroverenkierron muutosten arviointi sekä sublingvaalisella mikroverenkierrolla että lähi-infrapunaspektroskopialla ARDS:lla

Mikroverenkierto koostuu haarautuneesta pienten verisuonten verkostosta (halkaisija <100 μm), joka sisältää valtimot, hiussuonet ja laskimot, ja sillä on keskeinen rooli hapen toimittamisessa kudossoluihin. Mikroverenkierron muutoksia havaitaan usein kriittisesti sairailla potilailla ja erityisesti potilailla, joilla on vaikea sepsis. Näille muutoksille on ominaista kapillaaritiheyden pieneneminen, joka määrää hapen diffuusioetäisyyden lisääntymisen kudoksiin ja perfuusion heterogeenisyyden lisääntymisen. Näihin mikroverenkiertohäiriöihin liittyy seurauksena ali- tai perfusoimattomien kapillaarien läsnäolo hyvin perfusoitujen kapillaarien välittömässä läheisyydessä. Tästä syystä nämä toiminnallisesti haavoittuvat mikroverenkierron alueet voivat muuttua hypoksiseksi, mikä johtaa hapenpoiston puutteeseen. Tätä ilmiötä on kutsuttu "mikroverenkierron shuntingiksi" ja sillä on tärkeä rooli sepsiksen ja monielinten vajaatoiminnan patofysiologiassa.

Mikroverenkierron ja alueellisen hypoksian jatkuvan ja epätäydellisen palautumisen katsotaan olevan tärkeä tekijä, joka edistää monielinten vajaatoiminnan kehittymistä ja säilymistä. Valitettavasti muutokset mikrovaskulaarisessa perfuusiossa säilyvät usein systeemisten hemodynaamisten poikkeavuuksien korjaamisen jälkeen, ja niiden vakavuus liittyy huonoon lopputulokseen. Tällainen hemodynaamisen koherenssin menetys makro- ja mikroverenkierron välillä on kuvattu useissa kliinisissä ja kokeellisissa tutkimuksissa, ja sen on havaittu olevan riippumaton haitallisten tulosten ja elinten toimintahäiriöiden ennustaja. Mikroverenkierron on ehdotettu olevan sepsiksen moottori.

Käsitteellisesti nykyiset tekniikat, jotka mahdollistavat mikroverenkierron seurannan, voidaan luokitella kahteen pääryhmään: (1) Menetelmät, jotka mahdollistavat paikallisen kudosten hapetuksen arvioinnin mikroverenkierron korvikkeena. (2) Menetelmät, jotka mahdollistavat mikrovaskulaarisen verkon ja mikroverenkierron suoran visualisoinnin.

Lähi-infrapunaspektroskopiaa (NIRS) on käytetty työkaluna kudosten happisaturaation (StO2) seurantaan akuutisti sairailla potilailla, ja sitä on ehdotettu välineeksi mikrovaskulaarisen toimintahäiriön kvantifiointiin sepsispotilailla. Beerin lain mukaan NIRS-signaali rajoittuu verisuoniin, joiden halkaisija on alle 1 mm (arteriolit, kapillaarit ja laskimot), mutta koska 75 % luurankolihaksen verestä on laskimoa, NIRS StO2 -mittaukset edustavat enimmäkseen paikallista. laskimoiden hemoglobiini O2 saturaatio. NIRS:ää on käytetty erilaisissa kliinisissä tiloissa, kuten vakavassa traumassa, verenvuotosokissa, septisessä sokissa ja kardiogeenisessä sokissa tai vakavassa sydämen vajaatoiminnassa. NIRS:n hyödyllisyys ja soveltaminen tehohoidossa käsitti pääasiassa kolme NIRS-mittausta: (1) jatkuva kudosten happisaturaation (StO2) mittaus; 2) StO2:n hapenpoiston kaltevuus (DecStO2-kaltevuus) vasteena verisuonten okkluusiotestiin (VOT-testi); ja 3) StO2:n talteenottokaltevuus (RincStO2-kaltevuus) vasteena VOT:lle.

Kudosten happisaturaatiota (StO2) on ehdotettu kudosten perfuusion markkeriksi käytetystä laitteesta ja mittauspaikasta riippuen. Systeeminen katsaus ja keskimääräinen analyysi olivat osoittaneet, että potilailla, joilla on vaikea sepsis tai septinen shokki, on alhaisemmat StO2-tasot ja RincStO2-kaltevuus. Lisäksi vakavasta sepsiksestä tai septisesta shokista selviytyneillä on korkeammat StO2- ja RincStO2-tasot verrattuna ei-eloonjääneisiin. VOT on provosoiva testi, jossa StO2 mitataan distaalisesta kohdasta (kuten sitten eminentiosta tai kyynärvarresta) samalla kun suoritetaan ohimenevä nopea verisuonten tukos verenpainemittarilla joko tietyn ajanjakson ajan (esimerkiksi 3 minuuttia). tai kunnes StO2 laskee määriteltyyn minimikynnykseen. Ikeeminen kudos indusoi sitten ympäröivien arteriolien, metarteriolien ja esikapillaarisulkijalihasten verisuonten laajenemista paikallisen verisuonten vastuksen vähentämiseksi ja verenkierron palauttamiseksi. Kun tämä kynnys saavutetaan, kiristysside vapautetaan ja verenkierto palautuu. On reaktiivinen hyperemia, joka edustaa kudoksen kykyä säädellä automaattisesti verenkiertoa ja hapetusta. Tästä tekniikasta syntyy useita parametreja, mukaan lukien: 1. hapenpoistonopeus (RdecStO2), jonka uskotaan heijastavan paikallista aineenvaihdunnan nopeutta, 2. uudelleenhapettumisen nopeus (RincStO2), jonka uskotaan heijastavan aikaa, joka tarvitaan pysähtyneen veren pesemiseen. sen uskotaan määräytyvän paikallisen kardiovaskulaarisen varauksen ja mikroverenkierron sekä obstruktiivisen hyperemisen jälkeisen vasteen perusteella.

StO2:n nousunopeuden (RincStO2) tai StO2:n palautumiskaltevuuden osalta oletetaan, että kun StO2:n palautumiskulmaa pienennetään, mikroverisuonien rekrytointikapasiteetit vasteena hypoksiseen ärsykkeeseen ovat alhaisemmat. Monet paperit ovat osoittaneet, että RincStO2 on alentunut septisilla potilailla. StO2:n palautumiskulman on osoitettu olevan alhaisempi septisilla potilailla ja että tämän muutoksen esiintyminen sepsiksen ensimmäisen 24 tunnin aikana ja sen pysyvyys liittyi huonompaan lopputulokseen. Septisten potilaiden joukossa RincStO2 oli korkeampi eloonjääneillä kuin ei-eloonjääneillä, ja se liittyi voimakkaimmin elinten toimintahäiriöön ja kuolleisuuteen.

StO2 ei kuitenkaan ole suora mikrovaskulaarisen verenvirtauksen mittaus, vaan kudosten hapettumisen indeksi, joka riippuu O2:n toimittamisen (DO2) ja hapenkulutuksen (VO2) välisestä tasapainosta. Mikä tahansa muutos StO2:ssa voi heijastaa muutosta virtauksessa samaan suuntaan ja/tai aineenvaihdunnan muutosta vastakkaiseen suuntaan. Vielä tärkeämpää on, että suhteelliset muutokset virtauksessa ja aineenvaihdunnassa voivat liittyä muuttumattomaan StO2:een. Vasoreaktiivisuustesti arvioi mikrovaskulaarista varausta enemmän kuin varsinaista mikrovaskulaarista perfuusiota. Itse asiassa, vaikka StO2 on hieman pienempi septisilla potilailla terveisiin vapaaehtoisiin verrattuna, ryhmien välillä on valtava päällekkäisyys. Merkittäviä eroja StO2:ssa loukkaantuneiden potilaiden ja terveiden vapaaehtoisten välillä ei ole havaittu septisen shokin, leikkauksen jälkeisten ja terveiden koehenkilöiden joukossa; septisen shokin ja normaalien vapaaehtoisten välillä; ja traumapotilaiden ja terveiden koehenkilöiden välillä tai jopa korkeampaa kudosten happijännitettä sepsispotilailla on raportoitu.

Seurauksena on, että verisuonten okkluusiotestiä (VOT) yhdistettynä StO2-mittaukseen on ehdotettu parantamaan erottelukykyä ja arvioimaan paremmin kudosten mikrohapetusta septisessä shokissa. VOT:n käytön on osoitettu parantavan ja laajentavan StO2:n ennustuskykyä sellaisiin skenaarioihin kuin trauma, vakava sepsis ja septinen shokki.

Mikrovideoskooppisten tekniikoiden oletetaan olevan kultainen standardi mikroverenkierron tutkimuksessa, koska ne mahdollistavat mikrovaskulaarisen perfuusion suoran visualisoinnin ja sen muutosten karakterisoinnin. Äskettäin kehitettiin kolmannen sukupolven kevyt kädessä pidettävät elintärkeät mikroskoopit (CytoCam), joka perustuu pimeän kentän kuvantamiseen. Sublingvaalisen mikroverenkierron suora visualisointi mahdollistaa kapillaaritiheyden, mikroverisuonien morfologian ja mikroverenkierron dynamiikan kvantitatiivisen määrittämisen.

Virtauksen muuttujat, mukaan lukien mikrovaskulaarinen virtausindeksi (MFI) ja perfusoitujen suonten osuus (PPV), sekä kapillaaritiheys, mukaan lukien suonen kokonaistiheys (TVD) ja perfusoidun suonen tiheys (PVD) ja virtausjakauman heterogeenisyysindeksi (HI) laskettiin kansainvälisiin kriteereihin. Sepsiksessä havaituille muutoksille on usein tunnusomaista erittäin heterogeeninen perfuusio, jossa virtaavia kapillaareja on virtaavien solujen vieressä.

Mikrovaskulaariset muutokset, joille on ominaista vähentynyt toiminnallinen kapillaaritiheys, lisääntynyt perfuusion heterogeenisyys ja lisääntynyt pysähtyneiden ja ajoittain perfusoitujen kapillaarien osuus, myötävaikuttavat sepsiksessä havaittuun hapenpoistovirheeseen ja voivat olla mukana elinten vajaatoiminnan kehittymisessä. Mikroverenkierron muutokset ovat vakavampia ei-eloon jääneillä kuin selviytyneillä. Eloonjäämisprosentti pieneni asteittain mikroverenkierron muutoksen vakavuuden kvartiileilla. Lisäksi muutokset mikrovaskulaarisessa perfuusiossa olivat yksi vahvimmista lopputuloksen ennustajista ja pysyivät riippumattomasti yhteydessä tulokseen monimuuttujaanalyysissä. Myös mikrovaskulaaristen muutosten aikaväli vaihtelee eloonjääneiden ja ei-eloon jääneiden välillä. Mikrovaskulaariset muutokset paranivat ajan myötä hoidon seurauksena eloonjääneillä, mutta eivät selviytymättömillä. Sitä vastoin näiden mikroverenkierron muutosten pysyvyys ensimmäisen 24 tunnin jälkeen korreloi voimakkaasti ja itsenäisesti kuolleisuuden kanssa, joka aiheutui verenkierron vajaatoiminnasta alkuvaiheessa ja monielimen vajaatoiminnasta myöhäisessä vaiheessa. Virtausparametrin osalta vuonna 2009 tehdyssä kansainvälisessä monikeskustutkimuksessa tehohoitopotilailla, joihin osallistui 36 tehoosastoa maailmanlaajuisesti ja johon osallistui 501 potilasta, havaittiin mikroverenkierron muutokset MFI < 2,6 yhdistettynä takykardiaan (syke > 90) itsenäiseksi riskitekijäksi lisääntyneelle sairaalakuolleisuuteen.

Mikroverenkierron muuttujista ei ole selvää yksimielisyyttä siitä, mikä mikroverenkierron perfuusioparametri on tärkein. Pienentynyt mikroverenkierto PPV:llä, PVD:llä ja MFI:llä mitattuna liittyi kuolleisuuteen. He raportoivat, että PPV-parametri oli vahvin kuolleisuuden ennustaja ja että tämä yhteys säilyi useissa logistisissa regressiomalleissa sekä aikaisin (< 24 h) että myöhään (≥ 24 h) ajankohtina. Samankaltaisessa tutkimuksessa heikentynyt virtaus ja lisääntynyt virtauksen heterogeenisuus olivat merkittävästi häiriintyneitä piirteitä ei-eloonjääneiden mikroverenkierrossa verrattuna eloonjääneisiin. Lisäksi tutkimuksessa, jossa oli 49 tehohoitopotilasta septisessä sokissa, mikroverenkierron perfuusioparametreissa ei ollut eroa sokin alkaessa, mutta eloonjääneet pystyivät palauttamaan mikroverenkiertonsa, kuten merkittävät erot PPV:ssä osoittavat. Kuitenkin ProCESS-tutkimuksessa tiheysmitat, nimittäin TVD, PVD ja De Backer -pisteet (arvio kokonaistiheydestä), yhdistetään kuolleisuuteen kaikkina aikoina yhdessä mallissa ja 72 tunnin ajan. ajanjaksoa. Sen vuoksi mitkä mikroverenkiertoparametrit, joilla on merkittävin patofysiologinen vaikutus, odottavat vielä lisätutkimuksia määritettäviä.

Akuutti hengitysvaikeusoireyhtymä (ARDS) on vakavin akuutin keuhkovaurion muoto teho-osastolla. ARDS-patogeneesin tunnusmerkki on endoteelin ja epiteelin vaurioiden lisääntynyt permeabiliteetti [58]. Jatkuva ja merkittävä kudosten hypoksia ja useiden elinten vajaatoiminta ovat pääasiallinen kuolinsyy. ARDS-kuolleisuus on edelleen korkea ilman saavutuksia viimeisen kymmenen vuoden aikana. Äskettäin The Large Observational Study to Understand the Global Impact of Severe Acute Respiratory Failure (LUNG SAFE) -tutkimus paljasti, että 29 144 potilaasta, jotka otettiin osallistuvaan teho-osastolle, sairaalakuolleisuus oli 34,9 % potilailla, joilla oli lievä, 40,3 % keskivaikea ja 40,3 %. 46,1 % vaikeasta ARDS:sta.

Siksi edellä mainitun kahden suuren arvioinnin, NIRS:n ja sublingvaalisen mikroverenkierron, keskustelun perusteella tutkimuksemme tavoitteet ovat seuraavat:

1. Vertaa NIRS:n ja sublingvaalisen mikroverenkierron ennustusvoimaa ARDS:n ennustamiseksi. Lisäksi voidaanko ARDS:n ennustetta ennustaa tarkemmin, jos tutkijat arvioivat samanaikaisesti mikroverenkierron muutoksia NIRS:n kanssa ja sublingvaalista mikroverenkiertoa?
2. Rajataksesi mitkä mikroverenkierron muutoksen parametrit, virtaus- tai tiheysmuuttujat ovat merkittävin patofysiologinen vaikutus ARDS:n ennusteeseen?