Ossigenazione del muscolo scheletrico in condizioni critiche

introduzione

La durata e la gravità dell'ipossia tissutale sono state correlate all'aumento della mortalità. Il mantenimento di un'adeguata erogazione di ossigeno (DO2) è essenziale per preservare la funzione dell'organo, poiché un DO2 basso e sostenuto è un percorso verso l'insufficienza d'organo e la morte. Il DO2 non ha influenza sul consumo di ossigeno (VO2) finché non raggiunge valori criticamente bassi (DO2crit), quando il VO2 inizia a scendere. Gli stati di bassa gittata cardiaca (shock cardiogeno, ipovolemico e ostruttivo), l'ipossiemia anemica e ipossica sono caratterizzati da una riduzione del DO2 ma dal rapporto di estrazione dell'ossigeno conservato (OER=rapporto tra DO2 e VO2, VO2/DO2) in modo che il DO2crit rimanga normale. Nello shock distributivo, la capacità di estrazione dell'ossigeno è alterata in modo che il rapporto critico di estrazione dell'ossigeno sia tipicamente diminuito. Queste situazioni sono tipicamente associate a un aumento del DO2crit e il VO2 può diventare dipendente dal DO2 anche quando quest'ultimo è normale o elevato. Queste osservazioni aiutano a caratterizzare i quattro tipi principali di shock circolatorio, tuttavia questa classificazione è alquanto semplicistica in quanto possono coesistere diversi tipi di alternanze, in particolare nello shock cardiogeno. Rodi et al. hanno riferito che l'esito era più favorevole nei pazienti settici il cui VO2 aumentava dopo la somministrazione di dobutamina. Anche il DO2 è aumentato nei sopravvissuti. D'altra parte il DO2 non è aumentato nei pazienti il ​​cui VO2 non è aumentato. Nel test della dobutamina proposto da Rhodes et al. la risposta emodinamica è stata influenzata dalla riserva cardiovascolare e dal grado di stimolazione degli adrenorecettori al basale. Sfortunatamente le misurazioni globali di DO2 e VO2 potrebbero non essere abbastanza sensibili da essere clinicamente rilevanti. Possono non riuscire a rilevare le anomalie della perfusione regionale come nella circolazione splancnica.

La misurazione della saturazione di ossigeno venoso misto (SvO2) dall'arteria polmonare viene utilizzata per i calcoli del VO2 ed è stata sostenuta come indice indiretto del tessuto di ossigenazione del tessuto e predittore prognostico nei pazienti critici. Il cateterismo dell'arteria polmonare è costoso, presenta rischi intrinseci e la sua utilità rimane oggetto di discussione. Non sorprende che il monitoraggio della saturazione dell'ossigeno venoso centrale (ScvO2) sia stato suggerito come una valutazione più semplice e intelligente del rapporto globale DO2/VO2.

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è una tecnica per il monitoraggio continuo, non invasivo, al letto del paziente della saturazione di ossigeno nei tessuti (StO2). Come la pulsossimetria, il NIRS utilizza i principi della trasmissione e dell'assorbimento della luce per misurare in modo non invasivo le concentrazioni di emoglobina ossigenata e di emoglobina ridotta nei tessuti. NIRS offre una maggiore penetrazione nei tessuti e non discrimina tra i compartimenti. Pertanto fornisce una valutazione globale dell'ossigenazione in tutti i compartimenti vascolari (arterioso, venoso e capillare) nel volume del campione di tessuto sottostante. Abbiamo precedentemente dimostrato che la saturazione di ossigeno del tessuto muscolare tenare durante l'ischemia stagnante diminuisce più lentamente nei pazienti con shock settico rispetto ai pazienti con sepsi grave, infezione localizzata e volontari sani. Ciò può essere dovuto a cambiamenti microcircolatori o metabolici e probabilmente è correlato al consumo di ossigeno del tessuto muscolare. Il tasso di diminuzione di StO2 era correlato al punteggio SOFA, al fabbisogno di norepinefrina e alla concentrazione plasmatica di lattato. Come recentemente descritto, la StO2 nel volume del campione di tessuto sottostante dipende in vivo da 3 determinanti principali: la concentrazione di ossiemoglobina, il reclutamento capillare e la dimensione vascolare (vasodilatazione o costrizione). La StO2 durante l'ischemia stagnante deve quindi essere vista alla luce di questi fattori determinanti. La graduale diminuzione (pendenza) di StO2 dopo l'occlusione vascolare indotta dal gonfiaggio della cuffia dipende principalmente dall'aumento della concentrazione di deossiemoglobina e stima il consumo di ossigeno tissutale e, in misura minore, dal dereclutamento del vaso. L'upslope di StO2 durante la riperfusione (sgonfiaggio della cuffia) può essere analizzato alla luce delle carte di flusso durante il test di ischemia/riperfusione. La vasodilatazione dopo l'ischemia porta al reclutamento di più vasi e all'aumento del flusso sanguigno locale, che a sua volta si traduce in un aumento di StO2. Non è chiaro quale dei cambiamenti descritti sia più influente, tuttavia questo aumento di StO2 rispecchia il DO2 locale massimo al momento della misurazione. Lo sviluppo dell'elaborazione del segnale NIRS potrebbe essere in grado di fornire un indice di concentrazione di emoglobina tissutale clinicamente importante e il consumo locale di ossigeno, come mostrato da De Blasi et al., tale indice può aiutare a chiarire i meccanismi con cui varia il segnale StO2.

Lo scopo del nostro studio era studiare la cinetica dell'ossigeno nei muscoli scheletrici in condizioni di basso flusso dovute a insufficienza circolatoria cardiogena e settica combinata, correlarla con variabili emodinamiche centrali e risultati. Abbiamo ipotizzato che la StO2 basale possa essere correlata alla ScvO2, perché il sangue che scorre attraverso i muscoli degli arti superiori contribuisce in modo importante al flusso attraverso la vena cava superiore. La seconda ipotesi era che la diminuzione dell'OER del muscolo scheletrico e il minor consumo di ossigeno muscolare fossero più pronunciati nei pazienti con componente settica dell'insufficienza circolatoria a causa dei cambiamenti microcircolatori e metabolici osservati nella sepsi, il che si traduce in una maggiore mortalità.

MATERIALI E METODI

Il protocollo dello studio sui pazienti è stato approvato dal Comitato etico nazionale della Slovenia, il consenso informato è stato ottenuto da tutti i pazienti o dai loro parenti. Lo studio è stato condotto nell'ottobre 2004 e nel gennaio 2006. Dopo la rianimazione emodinamica iniziale, in tutti i pazienti ricoverati nella nostra terapia intensiva è stato eseguito un esame cardiaco ecografico transtoracico. Nei pazienti con cardiopatia primaria, bassa gittata cardiaca e nessun segno di ipovolemia, è stato eseguito un cateterismo del cuore destro con un catetere galleggiante dell'arteria polmonare (PAFC) (Swan-Ganz CCOmboV CCO/SvO2/CEDV, Edwars Life Sciences, USA) dopo decisione del medico curante. Il sito di inserimento è stato confermato dalla forma d'onda del trasduttore, dalla lunghezza dell'inserimento del catetere e dalla radiografia del torace. In tutti i pazienti la pressione arteriosa sistemica è stata misurata in modo invasivo mediante cateterismo arterioso radiale o femorale. Nel nostro studio sono stati inclusi pazienti con PAFC inserito e segni di stato di basso flusso (indice cardiaco inferiore a 3,0 L/min/m2). I dati PAFC venivano calcolati utilizzando la formula standard.

Infezione localizzata, sepsi grave e shock settico sono stati definiti secondo le definizioni della conferenza di consenso ACCP/SCCM (1992). Tutti i pazienti hanno ricevuto un trattamento standard di infezione localizzata, sepsi grave e shock settico, tra cui: controllo della fonte, infusione di fluidi, infusione di catecolamine, sostituzione dell'insufficienza d'organo e/o terapia di supporto, controllo intensivo della glicemia e terapia sostitutiva con corticosteroidi. I pazienti ventilati meccanicamente sono stati sedati con infusione di midazolam e/o propofol e non sono stati utilizzati agenti paralizzanti.

Misure

Cinetica dell'ossigeno del muscolo scheletrico

La StO2 del muscolo tenare è stata misurata in modo non invasivo mediante NIRS (sonda da 15 mm, InSpectra™, Hutchinson Technology Inc., USA). I valori sono stati continuamente monitorati e memorizzati in un computer utilizzando il software InSpectra™. La StO2 è stata monitorata prima, durante e dopo il test di ischemia-riperfusione del braccio superiore (UIRT) che è stato standardizzato come segue: gonfiaggio rapido del bracciale sopra il gomito verso 260 mmHg per arrestare il flusso e indurre una diminuzione della StO2 per 90 secondi, sgonfiaggio del bracciale con misurazione continua dell'aumento, dell'overshooting e della stabilizzazione di StO2. Le misurazioni sono state eseguite immediatamente dopo l'inserimento del PAFC (nelle prime 24-72 ore dopo il ricovero), la seconda misurazione è stata eseguita 12-24 ore dopo la prima misurazione, la terza misurazione è stata eseguita (solo se il paziente era ancora vivo e aveva ancora il PAFC inserito) entro 48 ore dalla prima misurazione. Nei pazienti con respiro spontaneo e nei volontari sani le misurazioni sono state eseguite dopo 15 minuti di riposo a letto, evitando qualsiasi contrazione muscolare.

Nella figura 1 viene presentato il disegno schematico della linea di misurazione della StO2 durante l'UIRT. Sono stati ottenuti i seguenti parametri: StO2 basale (%): StO2 basale prima del gonfiaggio della cuffia (la massima StO2 del muscolo tenare è stata rilevata spostando la sonda sulla prominenza tenar); discesa di StO2 durante il cuffing (∆downStO2)%/sec); pendenza ascendente di StO2 (∆upStO2)%/sec) dopo il rilascio del polsino; overshootStO2 (%): StO2 massima dopo il rilascio del polsino. Inspectra misura il contenuto di emoglobina nel volume del campione di tessuto di sottolineatura - Indice di emoglobina tissutale (THI). È stata riportata la media del THI muscolare prima e alla fine del gonfiaggio della cuffia. Questi dati sono stati ottenuti automaticamente utilizzando Inspectra Analysis Program V2.0 (Hutchinson Technology Inc., USA) in esecuzione in MatLab 7.0 (MathWorks Inc., USA). La stima del consumo di ossigeno muscolare (mVO2Nirs) e il rapporto di estrazione di ossigeno muscolare (mOER) sono stati calcolati utilizzando le seguenti formule:

mVO2Nirs= ΔdownStO2 * THI* (-1), mOER(%)= (1- basalStO2/overshootStO2)* 100.

Gravità della malattia La valutazione dell'insufficienza d'organo correlata alla sepsi (punteggio SOFA) è stata calcolata al momento di ciascuna misurazione per valutare il livello di disfunzione d'organo. Il fabbisogno di dobutamina e norepinefrina rappresentava la dose di farmaco durante la misurazione di Sto2. Viene riportato l'uso del levosimendan se il paziente ha ricevuto il farmaco meno di una settimana prima dell'inclusione nello studio. Viene segnalato l'uso della pompa a palloncino intra-aortico durante la degenza in terapia intensiva.

Analisi di laboratorio Il sangue è stato prelevato dalla vena cava superiore a circa 2 cm sopra l'atrio destro e l'arteria polmonare è stata eseguita al momento di ogni misurazione di StO2 per determinare rispettivamente ScvO2 (%) e SvO2 (%). In considerazione dei noti problemi derivanti durante il campionamento dall'arteria polmonare, inclusa la possibilità di contaminazione del sangue arterioso con sangue capillare polmonare, tutti i campioni da questo sito sono stati prelevati oltre i 30 anni, utilizzando una tecnica a bassa pressione negativa e mai con il palloncino gonfiato. È stato ottenuto un volume standard di 1 mL di sangue da ciascun lato dopo aver prelevato il sangue dello spazio morto e il fluido di lavaggio. Tutte le misurazioni sono state effettuate utilizzando un coossimetro (RapidLab 1265, Bayer HealthCare, Germania).

La concentrazione plasmatica di lattato è stata misurata utilizzando il metodo colorimetrico enzimatico (Lactate, Roche Diagnostics, Germania) al momento di ogni misurazione di StO2.

Analisi dei dati Le curve StO2 sono state analizzate da Inspectra Analysis Program V2.0. La regressione lineare è stata utilizzata per estrapolare il tasso di Δdown- e Δup- StO2 durante l'UIRT. I dati sono stati espressi come mediana ± deviazione standard (DS). Test non parametrico: sono stati utilizzati i test esatti di Kolmogorov-Smirnov, Wilcoxon e Fisher (SPSS 10.0 per Windows™, SPSS Inc., USA). Il test di correlazione di Spearman è stato utilizzato per determinare la correlazione. Per confrontare le variabili StO2 del tessuto muscolare durante l'UIRT, sono stati calcolati ScvO2 e SvO2: bias, disaccordo sistemico tra le misurazioni (differenza media tra due misurazioni) e precisione, l'errore casuale nella misurazione (deviazione standard del bias). I limiti dell'accordo sono stati fissati arbitrariamente da Bland e Altman come bias ± 2 SD. Per determinare le variabili associate indipendentemente alla sopravvivenza è stata utilizzata la regressione logistica uni e multivariata (Forward Stepwise (Likelihood Ratio)). Il valore p di <0,05 (2 code) è stato considerato statisticamente significativo.