Vurdering av mikrosirkulasjonsendring med både sublingual mikrosirkulasjon og nær-infrarød spektroskopi på ARDS

Mikrosirkulasjonen består av et forgrenet nettverk av små blodkar (<100 μm diameter) som inkluderer arteriolene, kapillærene og venulene, og spiller en sentral rolle i leveringen av oksygen til vevsceller. Mikrosirkulatoriske endringer er hyppig observert hos kritisk syke pasienter, og spesielt hos pasienter med alvorlig sepsis. Disse endringene er preget av en reduksjon i kapillærtetthet som bestemmer en økning i diffusjonsavstanden av oksygen til vev og en økning i heterogenitet av perfusjon. Disse mikrosirkulasjonsforstyrrelsene involverer den påfølgende tilstedeværelsen av under eller ikke perfuserte kapillærer i umiddelbar nærhet til godt perfuserte kapillærer. Derfor kan disse funksjonelt sårbare mikrosirkulasjonsområdene bli hypoksiske, noe som resulterer i et oksygenutvinningsunderskudd. Dette fenomenet har blitt kalt "mikrosirkulatorisk shunting" og spiller en stor rolle i patofysiologien til sepsis og multiorgansvikt.

Vedvarende og ufullstendig reversering av mikrosirkulatorisk og regional hypoksi anses å være en viktig faktor som bidrar til utvikling og vedlikehold av multippel organsvikt. Dessverre vedvarer endringer i mikrovaskulær perfusjon ofte etter korrigering av systemiske hemodynamiske abnormiteter, og deres alvorlighetsgrad er assosiert med et dårlig resultat. Et slikt tap av hemodynamisk koherens mellom makro- og mikrosirkulasjonen har blitt beskrevet i flere kliniske og eksperimentelle studier og har vist seg å være en uavhengig prediktor for uønsket utfall og organdysfunksjon. Mikrosirkulasjonen har blitt foreslått å være motoren til sepsis.

Konseptuelt kan nåværende teknikker som tillater overvåking av mikrosirkulasjonen klassifiseres i to hovedgrupper: (1) Metoder som tillater evaluering av lokal vevsoksygenering som et surrogat av mikrosirkulatorisk blodstrøm. (2) Metoder som tillater direkte visualisering av det mikrovaskulære nettverket og mikrosirkulatorisk blodstrøm.

Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) har blitt brukt som et verktøy for å overvåke vevsoksygenmetning (StO2) hos akutt syke pasienter og har blitt foreslått som et verktøy for å kvantifisere mikrovaskulær dysfunksjon hos pasienter med sepsis. I følge Beers lov er NIRS-signalet begrenset til kar som har en diameter mindre enn 1 mm (arterioler, kapillærer og venuler), men siden 75 % av blodet i en skjelettmuskel er venøs, representerer NIRS StO2-målinger stort sett lokale venøs hemoglobin O2 metning. NIRS har blitt brukt ved forskjellige kliniske tilstander som alvorlige traumer, hemorragisk sjokk, septisk sjokk og kardiogent sjokk eller alvorlig hjertesvikt. Nytten av og anvendelsen av NIRS i intensivbehandling involverte hovedsakelig tre hovedmålinger av NIRS: (1) måling av kontinuerlig vevsoksygenmetning (StO2); 2) StO2-deoksygeneringshelling (DecStO2-helling) som respons på vaskulær okklusjonstest (VOT-test); og 3) StO2-utvinningshelling (RincStO2-helling) som respons på VOT.

Vevsoksygenmetning (StO2) har blitt foreslått som en markør for vevsperfusjon avhengig av enheten som brukes og plasseringen av målingen. En systemisk oversikt og mea-analyse hadde vist at pasienter med alvorlig sepsis eller septisk sjokk har lavere nivåer av StO2 og RincStO2-helling. Videre viser overlevende fra alvorlig sepsis eller septisk sjokk høyere nivåer av StO2 og RincStO2 sammenlignet med ikke-overlevende. VOT er en provoserende test der StO2 måles på et distalt sted (for eksempel thenar eminens eller underarm) mens en forbigående rask vaskulær okklusjon utføres ved bruk av et sfygmomanometer, enten i et definert tidsintervall (for eksempel 3 minutter) eller til StO2 synker til en definert minimal terskel. Det iskemiske vevet induserer deretter vasodilatasjon av omkringliggende arterioler, metarterioler og pre-kapillære sphincter for å redusere lokal vaskulær motstand og gjenvinne blodstrømmen. Når denne terskelen er nådd, frigjøres tourniqueten og blodstrømmen gjenopprettes. Det er en reaktiv hyperemisk respons som representerer vevets evne til å autoregulere blodstrøm og oksygenering. Flere parametere oppstår fra denne teknikken, inkludert: 1. hastigheten for deoksygenering (RdecStO2), antatt å reflektere den lokale metabolske hastigheten, 2. hastigheten for reoksygenering (RincStO2), antatt å reflektere tiden som kreves for å vaske ut stillestående blod og er antas å være bestemt av lokal kardiovaskulær reserve og mikrosirkulasjonsstrøm, og den postobstruktive hyperemiske responsen.

For hastigheten på StO2-økning (RincStO2), eller kalt StO2-utvinningshelling, antas det at når StO2-utvinningshellingen reduseres, er kapasiteten til å rekruttere mikrokar som respons på en hypoksisk stimulus lavere. Mange artikler har vist at RincStO2 er redusert hos septiske pasienter. StO2-restitusjonshellingen hadde vist seg å være lavere hos septiske pasienter, og at tilstedeværelsen av denne endringen i de første 24 timene av sepsis og dens vedvarende var assosiert med et dårligere resultat. Blant de septiske pasientene var RincStO2 høyere hos overlevende enn hos ikke-overlevende og var sterkest assosiert med organdysfunksjon og dødelighet.

StO2 er imidlertid ikke en direkte måling av mikrovaskulær blodstrøm, men en indeks for oksygenering av vev som er avhengig av balansen mellom O2-tilførsel (DO2) og oksygenforbruk (VO2). Enhver endring i StO2 kan reflektere en endring i strømning i samme retning og/eller en endring i metabolisme i motsatt retning. Enda viktigere, proporsjonale endringer i flyt og metabolisme kan være assosiert med uendret StO2. Vasoreaktivitetstesten evaluerer mikrovaskulær reserve mer enn faktisk mikrovaskulær perfusjon. Faktisk, selv om StO2 er litt lavere hos septiske pasienter sammenlignet med friske frivillige, er det en enorm overlapping mellom gruppene. Det er ikke funnet noen signifikant forskjell i StO2 mellom skadde pasienter og friske frivillige blant septisk sjokk, etter kirurgi og friske personer; mellom septisk sjokk og normale frivillige; og mellom traumepasienter og friske forsøkspersoner, eller enda høyere oksygenspenning i vev hos pasienter med sepsis er rapportert.

Som en konsekvens har en vaskulær okklusjonstest (VOT) kombinert med StO2-måling blitt foreslått for å øke den diskriminerende kraften og for bedre å evaluere vevsmikrooksygeneringen ved septisk sjokk. Bruk av VOT har vist seg å forbedre og utvide den prediktive evnen til StO2 til scenarier som traumer, alvorlig sepsis og septisk sjokk.

Mikro-videoskopiske teknikker antas å være gullstandarden for studiet av mikrosirkulasjonen, da disse tillater direkte visualisering av mikrovaskulær perfusjon og karakterisering av dens endringer. Nylig ble et tredjegenerasjons lettvekts håndholdte vitale mikroskoper (CytoCam) utviklet basert på innfallende mørkefeltsavbildning. Direkte visualisering av den sublinguale mikrosirkulasjonen tillater kvantitativ bestemmelse av kapillærtetthet, mikrokarmorfologi og dynamikk i mikrosirkulatorisk blodstrøm.

Variabler av strømning inkludert mikrovaskulær strømningsindeks (MFI) og andel av perfuserte kar (PPV), samt kapillærtetthet inkludert total kartetthet (TVD) og perfusert kartetthet (PVD), og strømningsfordeling Heterogenitetsindeks (HI) ble beregnet iht. til internasjonale kriterier. Endringene som sees ved sepsis er ofte preget av en svært heterogen perfusjon, med stoppet strømningskapillærer ved siden av kar med flytende celler.

Mikrovaskulære endringer, som er karakterisert ved redusert funksjonell kapillærtetthet, økt perfusjonsheterogenitet og økt andel stoppede og intermitterende perfuserte kapillærer, bidrar til defekten i oksygenekstraksjon observert ved sepsis, og kan være involvert i utviklingen av organsvikt. Mikrosirkulatoriske endringer er mer alvorlige hos ikke-overlevende enn hos overlevende. Overlevelsesraten avtok gradvis med kvartiler av alvorlighetsgrad i endring av mikrosirkulasjonen. I tillegg var endringer i mikrovaskulær perfusjon en av de sterkeste prediktorene for utfall og forble uavhengig assosiert med utfall i multivariat analyse. Tidsforløpet for mikrovaskulære endringer er også forskjellig mellom overlevende og ikke-overlevende. Mikrovaskulære endringer ble bedre over tid som respons på terapi hos overlevende, men ikke hos ikke-overlevende. Motsatt var vedvarende av disse mikrosirkulasjonsendringene etter de første 24 timene sterkt og uavhengig korrelert med dødelighet sekundært til sirkulasjonssvikt i den tidlige fasen og til multiorgansvikt i den sene fasen. For strømningsparameteren, i 2009, identifiserte en internasjonal multisenter observasjonsprevalensstudie i ICU-pasienter som involverte 36 ICU-er over hele verden, inkludert 501 pasienter, mikrosirkulatoriske endringer MFI < 2,6 i kombinasjon med takykardi (hjertefrekvens > 90) som en uavhengig risikofaktor for økt sykehusdødelighet.

Blant mikrosirkulatoriske variabler er det ingen klar konsensus om hvilken mikrosirkulatorisk perfusjonsparameter som er viktigst. Den reduserte mikrosirkulatoriske perfusjonen målt ved PPV, PVD og MFI var assosiert med dødelighet. De rapporterte at PPV-parameteren var den sterkeste prediktoren for dødelighet og at denne assosiasjonen ble opprettholdt i flere logistiske regresjonsmodeller for både tidlige (< 24 timer) og sene (≥ 24 timer) tidspunkter. I en lignende studie var svekket flyt og økt heterogenitet av flyt signifikant forstyrrede trekk ved mikrosirkulasjonen hos ikke-overlevende sammenlignet med overlevende. Videre, i en studie av 49 ICU-pasienter med septisk sjokk, var det ingen forskjell i mikrosirkulatoriske perfusjonsparametre ved begynnelsen av sjokk, men overlevende var i stand til å gjenopprette sin mikrosirkulatoriske perfusjon som indikert av signifikante forskjeller i PPV. I ProCESS-forsøket vil imidlertid tetthetsmålene, nemlig TVD, PVD og De Backer-score (et estimat av total tetthet), være assosiert med dødelighet på alle tidspunkter i en enkelt modell og på 72-timers tid. periode. Derfor, hvilke mikrosirkulatoriske parametere som har den mest signifikante patofysiologiske innvirkningen venter fortsatt på å avgrense ytterligere studier.

Akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS) er den alvorligste formen for akutt lungeskade på intensivavdelingen. Kjennetegnet på ARDS-patogenesen er markert økt permeabilitet fra endotel- og epitelskade [58]. Vedvarende og markert vevshypoksi og multippel organsvikt er hovedårsaken til dødsfall. Den tilskrivbare dødeligheten av ARDS er fortsatt høy uten oppnåelse de siste ti årene. Nylig viste The Large Observational Study to Understand the Global Impact of Severe Acute Respiratory Failure (LUNG SAFE) studie at hos de 29 144 pasientene som ble innlagt på deltakende intensivavdelinger, var sykehusdødeligheten 34,9 % for de med mild, 40,3 % for moderat og 46,1 % for alvorlig ARDS.

Derfor, fra den nevnte diskusjonen for de to store vurderingene NIRS og sublingual mikrosirkulasjon, er målene for vår studie følgende:

1. For å sammenligne den prediktive kraften til NIRS og sublingual mikrosirkulasjon for prognosen for ARDS. Videre, om prognosen for ARDS kan forutsies mer presist hvis etterforskere samtidig vurderer mikrosirkulasjonsendring med NIRS og sublingual mikrosirkulasjon?
2. For å avgrense hvilke parametere for mikrosirkulatorisk endring, variabler for strømning eller tetthet har den mest signifikante patofysiologiske innvirkningen for prognosen for ARDS?