Valutazione dell'alterazione della microcircolazione con microcircolazione sublinguale e spettroscopia nel vicino infrarosso su ARDS

La microcircolazione è costituita da una rete ramificata di piccoli vasi sanguigni (<100 μm di diametro) che include le arteriole, i capillari e le venule e svolge un ruolo fondamentale nella fornitura di ossigeno alle cellule dei tessuti. Le alterazioni del microcircolo sono frequentemente osservate nei pazienti critici, e specialmente nei pazienti con sepsi grave. Queste alterazioni sono caratterizzate da una diminuzione della densità capillare che determina un aumento della distanza di diffusione dell'ossigeno ai tessuti e un aumento dell'eterogeneità della perfusione. Questi squilibri microcircolatori comportano la conseguente presenza di capillari poco o perfusi in prossimità di capillari ben perfusi. Pertanto, queste aree microcircolatorie funzionalmente vulnerabili possono diventare ipossiche, con conseguente deficit di estrazione di ossigeno. Questo fenomeno è stato definito "shunt microcircolatorio" e svolge un ruolo importante nella fisiopatologia della sepsi e dell'insufficienza multiorgano.

L'inversione persistente e incompleta dell'ipossia microcircolatoria e regionale è considerata un fattore importante che contribuisce allo sviluppo e al mantenimento dell'insufficienza multiorgano. Sfortunatamente, le alterazioni della perfusione microvascolare spesso persistono dopo la correzione delle anomalie emodinamiche sistemiche e la loro gravità è associata a un esito sfavorevole. Tale perdita di coerenza emodinamica tra la macro e la microcircolazione è stata descritta in numerosi studi clinici e sperimentali ed è stata trovata come un predittore indipendente di esito avverso e disfunzione d'organo. La microcircolazione è stata suggerita per essere il motore della sepsi.

Concettualmente, le attuali tecniche che consentono il monitoraggio del microcircolo possono essere classificate in due gruppi principali: (1) Metodi che consentono la valutazione dell'ossigenazione locale dei tessuti come surrogato del flusso sanguigno microcircolatorio. (2) Metodi che consentono la visualizzazione diretta della rete microvascolare e del flusso sanguigno microcircolatorio.

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è stata utilizzata come strumento per monitorare la saturazione di ossigeno tissutale (StO2) in pazienti con patologie acute ed è stata proposta come strumento per quantificare la disfunzione microvascolare nei pazienti con sepsi. Secondo la legge di Beer, il segnale NIRS è limitato ai vasi che hanno un diametro inferiore a 1 mm (arteriole, capillari e venule), ma, poiché il 75% del sangue in un muscolo scheletrico è venoso, le misurazioni NIRS StO2 rappresentano per lo più locali saturazione dell'emoglobina venosa O2. Il NIRS è stato utilizzato in diverse condizioni cliniche come traumi gravi, shock emorragico, shock settico e shock cardiogeno o insufficienza cardiaca grave. L'utilità e l'applicazione del NIRS in terapia intensiva ha comportato principalmente tre misurazioni NIRS principali: (1) misurazione continua della saturazione dell'ossigeno nei tessuti (StO2); 2) rampa di deossigenazione StO2 (DecStO2 slope) in risposta al test di occlusione vascolare (test VOT); e 3) pendenza di recupero di StO2 (pendenza di RincStO2) in risposta al VOT.

La saturazione di ossigeno tissutale (StO2) è stata proposta come indicatore della perfusione tissutale a seconda del dispositivo utilizzato e della posizione della misurazione. Una revisione sistemica e un'analisi mea avevano mostrato che i pazienti con sepsi grave o shock settico hanno livelli più bassi di StO2 e pendenza RincStO2. Inoltre, i sopravvissuti a sepsi grave o shock settico presentano livelli più elevati di StO2 e RincStO2 rispetto ai non sopravvissuti. Il VOT è un test di provocazione in cui la StO2 viene misurata in un sito distale (come l'eminenza tenare o l'avambraccio) mentre viene eseguita un'occlusione vascolare rapida transitoria, utilizzando uno sfigmomanometro, per un intervallo di tempo definito (ad esempio, 3 minuti) o finché la StO2 non scende a una soglia minima definita. Il tessuto ischemico induce quindi la vasodilatazione delle arteriole circostanti, metarteriole e sfinteri precapillari per diminuire la resistenza vascolare locale e riguadagnare il flusso sanguigno. Una volta raggiunta questa soglia, il laccio emostatico viene rilasciato e il flusso sanguigno viene ripristinato. C'è una risposta iperemica reattiva che rappresenta la capacità del tessuto di autoregolare il flusso sanguigno e l'ossigenazione. Diversi parametri derivano da questa tecnica, tra cui: 1. il tasso di deossigenazione (RdecStO2), pensato per riflettere il tasso metabolico locale, 2. il tasso di riossigenazione (RincStO2), pensato per riflettere il tempo necessario per eliminare il sangue stagnante ed è pensato per essere determinato dalla riserva cardiovascolare locale e dal flusso microcircolatorio e dalla risposta iperemica post-ostruttiva.

Per il tasso di aumento di StO2 (RincStO2), o denominato pendenza di recupero di StO2, si presume che quando la pendenza di recupero di StO2 è ridotta, le capacità di reclutamento di microvasi in risposta a uno stimolo ipossico siano inferiori. Molti articoli hanno dimostrato che il RincStO2 è diminuito nei pazienti settici. La pendenza del recupero di StO2 si era dimostrata inferiore nei pazienti settici e la presenza di questa alterazione nelle prime 24 ore di sepsi e la sua persistenza erano associate a un esito peggiore. Tra i pazienti settici, il RincStO2 era più alto nei sopravvissuti rispetto ai non sopravvissuti ed era più fortemente associato a disfunzione d'organo e mortalità.

Tuttavia, StO2 non è una misura diretta del flusso sanguigno microvascolare, ma un indice di ossigenazione tissutale che dipende dall'equilibrio tra apporto di O2 (DO2) e consumo di ossigeno (VO2). Qualsiasi variazione di StO2 può riflettere una variazione del flusso nella stessa direzione e/o una variazione del metabolismo nella direzione opposta. Ancora più importante, i cambiamenti proporzionali nel flusso e nel metabolismo possono essere associati a StO2 invariato. Il test di vasoreattività valuta la riserva microvascolare più della reale perfusione microvascolare. Infatti, anche se StO2 è leggermente inferiore nei pazienti settici rispetto ai volontari sani, c'è un'enorme sovrapposizione tra i gruppi. Non è stata riscontrata alcuna differenza significativa nella StO2 tra pazienti feriti e volontari sani tra soggetti in shock settico, postoperatori e sani; tra shock settico e volontari normali; e tra pazienti traumatizzati e soggetti sani, o è stata segnalata una tensione di ossigeno tissutale ancora più elevata nei pazienti con sepsi.

Di conseguenza, è stato proposto un test di occlusione vascolare (VOT) combinato con la misurazione di StO2 per aumentare il potere discriminatorio e valutare meglio la micro-ossigenazione tissutale nello shock settico. È stato dimostrato che l'uso della VOT migliora ed espande la capacità predittiva di StO2 a scenari quali trauma, sepsi grave e shock settico.

Le tecniche micro-videoscopiche sono considerate il gold standard per lo studio del microcircolo in quanto consentono la visualizzazione diretta della perfusione microvascolare e la caratterizzazione delle sue alterazioni. Recentemente, è stato sviluppato un microscopio vitale portatile leggero di terza generazione (CytoCam) basato sull'imaging in campo oscuro incidente. La visualizzazione diretta della microcircolazione sublinguale consente la determinazione quantitativa della densità capillare, della morfologia dei microvasi e della dinamica del flusso sanguigno microcircolatorio.

Le variabili di flusso inclusi l'indice di flusso microvascolare (MFI) e la proporzione di vasi perfusi (PPV), nonché la densità capillare inclusa la densità totale dei vasi (TVD) e la densità dei vasi perfusi (PVD) e l'indice di eterogeneità della distribuzione del flusso (HI) sono stati calcolati secondo ai criteri internazionali. Le alterazioni osservate nella sepsi sono spesso caratterizzate da una perfusione altamente eterogenea, con capillari a flusso interrotto accanto a vasi con cellule fluenti.

Le alterazioni microvascolari, che sono caratterizzate da una ridotta densità capillare funzionale, una maggiore eterogeneità della perfusione e una maggiore proporzione di capillari interrotti e perfusi in modo intermittente, contribuiscono al difetto nell'estrazione di ossigeno osservato nella sepsi e possono essere coinvolte nello sviluppo dell'insufficienza d'organo. Le alterazioni del microcircolo sono più gravi nei non sopravvissuti che nei sopravvissuti. Il tasso di sopravvivenza diminuiva progressivamente con quartili di gravità nell'alterazione del microcircolo. Inoltre, le alterazioni della perfusione microvascolare sono state uno dei più forti predittori di esito e sono rimaste indipendentemente associate all'esito nell'analisi multivariata. Anche il decorso temporale delle alterazioni microvascolari differisce tra sopravvissuti e non sopravvissuti. Le alterazioni microvascolari sono migliorate nel tempo in risposta alla terapia nei sopravvissuti ma non nei non sopravvissuti. Al contrario, la persistenza di queste alterazioni microcircolatorie dopo le prime 24 ore era fortemente e indipendentemente correlata con la mortalità secondaria a insufficienza circolatoria nella fase iniziale ea insufficienza multiorgano nella fase tardiva. Per il parametro di flusso, nel 2009, uno studio osservazionale multicentrico internazionale di prevalenza su pazienti in terapia intensiva che ha coinvolto 36 unità di terapia intensiva in tutto il mondo, arruolando 501 pazienti, ha identificato le alterazioni microcircolatorie MFI < 2,6 in combinazione con la tachicardia (frequenza cardiaca > 90) come un fattore di rischio indipendente per l'aumento della mortalità ospedaliera.

Tra le variabili microcircolatorie, non c'è un chiaro consenso su quale sia il parametro di perfusione microcircolatoria più importante. La ridotta perfusione microcircolatoria misurata da PPV, PVD e MFI era associata alla mortalità. Hanno riferito che il parametro PPV era il più forte predittore di mortalità e che questa associazione è stata mantenuta in più modelli di regressione logistica sia per i punti temporali precoci (<24 h) che tardivi (≥ 24 h). In uno studio simile, il flusso alterato e la maggiore eterogeneità del flusso erano caratteristiche significativamente disturbate della microcircolazione nei non sopravvissuti rispetto ai sopravvissuti. Inoltre, in uno studio su 49 pazienti in terapia intensiva in shock settico, non vi era alcuna differenza nei parametri di perfusione microcircolatoria all'inizio dello shock, ma i sopravvissuti sono stati in grado di ripristinare la loro perfusione microcircolatoria come indicato da differenze significative nel PPV. Tuttavia, nello studio ProCESS, le misure di densità, vale a dire TVD, PVD e punteggio De Backer (una stima della densità totale), da associare alla mortalità in tutti i punti temporali in un singolo modello e al tempo di 72 ore periodo. Pertanto, quali parametri microcircolatori con l'impatto fisiopatologico più significativo attendono ancora di essere delineati da ulteriori studi.

La sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS) è la forma più grave di danno polmonare acuto in terapia intensiva. Il segno distintivo della patogenesi dell'ARDS è un marcato aumento della permeabilità da lesioni endoteliali ed epiteliali [58]. L'ipossia tissutale persistente e marcata e l'insufficienza multiorgano sono la principale causa di morte. La mortalità attribuibile di ARDS rimane elevata senza risultati negli ultimi dieci anni. Recentemente, lo studio The Large Observational Study to Understand the Global Impact of Severe Acute Respiratory Failure (LUNG SAFE) ha rivelato che nei 29.144 pazienti ricoverati nelle unità di terapia intensiva partecipanti, la mortalità ospedaliera era del 34,9% per quelli con lieve, del 40,3% per quelli moderati e 46,1% per ARDS grave.

Pertanto, dalla discussione di cui sopra per le due principali valutazioni NIRS e microcircolazione sublinguale, gli obiettivi del nostro studio sono i seguenti:

1. Confrontare il potere predittivo del NIRS e della microcircolazione sublinguale per la prognosi dell'ARDS. Inoltre, se la prognosi dell'ARDS può essere prevista in modo più preciso se i ricercatori valutassero simultaneamente l'alterazione del microcircolo con NIRS e la microcircolazione sublinguale?
2. Delineare quali parametri di alterazione microcircolatoria, variabili di flusso o densità hanno l'impatto fisiopatologico più significativo per la prognosi dell'ARDS?