Ocena zmian mikrokrążenia za pomocą mikrokrążenia podjęzykowego i spektroskopii w bliskiej podczerwieni na ARDS

Mikrokrążenie składa się z rozgałęzionej sieci małych naczyń krwionośnych (średnica <100 μm), która obejmuje tętniczki, naczynia włosowate i żyłki i odgrywa kluczową rolę w dostarczaniu tlenu do komórek tkanek. Zmiany w mikrokrążeniu są często obserwowane u pacjentów w stanie krytycznym, a zwłaszcza u pacjentów z ciężką sepsą. Zmiany te charakteryzują się zmniejszeniem gęstości naczyń włosowatych, co warunkuje zwiększenie odległości dyfuzji tlenu do tkanek oraz zwiększenie niejednorodności perfuzji. Te zaburzenia mikrokrążenia obejmują w konsekwencji obecność niedokrwionych lub niedokrwionych naczyń włosowatych w pobliżu dobrze ukrwionych naczyń włosowatych. Dlatego te funkcjonalnie wrażliwe obszary mikrokrążenia mogą ulec niedotlenieniu, co skutkuje deficytem ekstrakcji tlenu. Zjawisko to zostało nazwane „przetaczaniem mikrokrążenia” i odgrywa główną rolę w patofizjologii posocznicy i niewydolności wielonarządowej.

Trwałe i niecałkowite odwrócenie mikrokrążenia i regionalnego niedotlenienia jest uważane za główny czynnik przyczyniający się do rozwoju i utrzymywania się niewydolności wielonarządowej. Niestety, zmiany w perfuzji mikrokrążenia często utrzymują się po korekcji ogólnoustrojowych nieprawidłowości hemodynamicznych, a ich nasilenie wiąże się ze złym rokowaniem. Taka utrata spójności hemodynamicznej między makro- i mikrokrążeniem została opisana w kilku badaniach klinicznych i eksperymentalnych i okazała się niezależnym predyktorem niekorzystnego wyniku i dysfunkcji narządu. Sugeruje się, że mikrokrążenie jest motorem sepsy.

Koncepcyjnie, obecne techniki, które pozwalają na monitorowanie mikrokrążenia, można podzielić na dwie główne grupy: (1) Metody, które pozwalają na ocenę miejscowego utlenowania tkanek jako substytutu przepływu krwi w mikrokrążeniu. (2) Metody umożliwiające bezpośrednią wizualizację sieci mikrokrążenia i przepływu krwi w mikrokrążeniu.

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) została wykorzystana jako narzędzie do monitorowania wysycenia tkanek tlenem (StO2) u pacjentów z ostrymi chorobami i została zaproponowana jako narzędzie do ilościowego określenia dysfunkcji mikrokrążenia u pacjentów z posocznicą. Zgodnie z prawem Beera sygnał NIRS jest ograniczony do naczyń o średnicy mniejszej niż 1 mm (tętniczki, naczynia włosowate i żyłki), ale ponieważ 75% krwi w mięśniach szkieletowych to krew żylna, pomiary NIRS StO2 reprezentują głównie lokalne wysycenie hemoglobiny żylnej O2. NIRS był stosowany w różnych stanach klinicznych, takich jak ciężki uraz, wstrząs krwotoczny, wstrząs septyczny i wstrząs kardiogenny lub ciężka niewydolność serca. Użyteczność i zastosowanie NIRS w intensywnej terapii obejmowało głównie trzy główne pomiary NIRS: (1) ciągły pomiar nasycenia tlenem tkanek (StO2); 2) nachylenie deoksygenacji StO2 (nachylenie DecStO2) w odpowiedzi na test okluzji naczyń (test VOT); i 3) nachylenie odzyskiwania StO2 (nachylenie RincStO2) w odpowiedzi na VOT.

Zaproponowano wysycenie tkankowe tlenem (StO2) jako marker perfuzji tkankowej w zależności od użytego urządzenia i miejsca pomiaru. Przegląd systemowy i analiza pomiarów wykazały, że pacjenci z ciężką sepsą lub wstrząsem septycznym mają niższe poziomy StO2 i nachylenia RincStO2. Ponadto osoby, które przeżyły ciężką sepsę lub wstrząs septyczny, mają wyższy poziom StO2 i RincStO2 w porównaniu z osobami, które nie przeżyły. VOT jest testem prowokacyjnym, w którym StO2 mierzy się w dystalnym miejscu (takim jak wyniosłość kłębu lub przedramię), podczas gdy wykonywana jest przejściowa szybka niedrożność naczyń za pomocą sfigmomanometru przez określony czas (na przykład 3 minuty) lub do momentu, gdy StO2 spadnie do zdefiniowanego minimalnego progu. Niedokrwiona tkanka indukuje następnie rozszerzenie naczyń otaczających tętniczek, metarterioli i zwieraczy przedwłośniczkowych w celu zmniejszenia miejscowego oporu naczyniowego i przywrócenia przepływu krwi. Po osiągnięciu tego progu opaska uciskowa jest zwalniana i przywracany jest przepływ krwi. Występuje reaktywna reakcja przekrwienia, która reprezentuje zdolność tkanki do autoregulacji przepływu krwi i natlenienia. Z tej techniki wynika kilka parametrów, w tym: 1. szybkość deoksygenacji (RdecStO2), uważa się, że odzwierciedla lokalną szybkość metabolizmu, 2. szybkość ponownego natlenienia (RincStO2), uważa się, że odzwierciedla czas potrzebny do wypłukania zastałej krwi i jest uważa się, że jest determinowana przez lokalną rezerwę sercowo-naczyniową i przepływ w mikrokrążeniu oraz poobturacyjną reakcję przekrwienia.

Dla tempa wzrostu StO2 (RincStO2) lub krzywej regeneracji StO2 przyjmuje się, że gdy krzywa regeneracji StO2 jest zmniejszona, zdolności rekrutacji mikronaczyń w odpowiedzi na bodziec hipoksyjny są niższe. Wiele prac wykazało, że RincStO2 jest obniżone u pacjentów z sepsą. Wykazano, że nachylenie powrotu StO2 jest niższe u pacjentów z sepsą i że obecność tej zmiany w ciągu pierwszych 24 godzin posocznicy i jej utrzymywanie się wiązały się z gorszym wynikiem. Wśród pacjentów z sepsą RincStO2 był wyższy u osób, które przeżyły niż u osób, które nie przeżyły i był najsilniej związany z dysfunkcją narządów i śmiertelnością.

Jednak StO2 nie jest bezpośrednim pomiarem przepływu krwi w mikrokrążeniu, ale wskaźnikiem natlenienia tkanek, który jest zależny od równowagi między dostarczaniem O2 (DO2) a zużyciem tlenu (VO2). Każda zmiana StO2 może odzwierciedlać zmianę przepływu w tym samym kierunku i/lub zmianę metabolizmu w przeciwnym kierunku. Co ważniejsze, proporcjonalne zmiany w przepływie i metabolizmie mogą być związane z niezmienionym StO2. Test wazoreaktywności ocenia rezerwę mikrokrążenia bardziej niż rzeczywistą perfuzję mikrokrążenia. Rzeczywiście, chociaż StO2 jest nieco niższe u pacjentów z sepsą w porównaniu ze zdrowymi ochotnikami, grupy te w dużym stopniu się pokrywają. Nie stwierdzono istotnej różnicy StO2 między pacjentami z urazami a zdrowymi ochotnikami wśród osób we wstrząsie septycznym, pooperacyjnym i zdrowych; między wstrząsem septycznym a normalnymi ochotnikami; i między pacjentami urazowymi a zdrowymi, lub nawet wyższe ciśnienie tlenu w tkankach u pacjentów z sepsą.

W konsekwencji zaproponowano test okluzji naczyń (VOT) połączony z pomiarem StO2 w celu zwiększenia mocy dyskryminacyjnej i lepszej oceny mikrooksygenacji tkanek we wstrząsie septycznym. Wykazano, że zastosowanie VOT poprawia i rozszerza zdolność predykcyjną StO2 do scenariuszy takich jak uraz, ciężka posocznica i wstrząs septyczny.

Uważa się, że techniki mikrowideoskopowe są złotym standardem w badaniu mikrokrążenia, ponieważ umożliwiają bezpośrednią wizualizację perfuzji mikrokrążenia i charakterystykę jej zmian. Niedawno opracowano lekkie podręczne mikroskopy życiowe trzeciej generacji (CytoCam) w oparciu o obrazowanie incydentalnego ciemnego pola. Bezpośrednia wizualizacja mikrokrążenia podjęzykowego pozwala na ilościowe określenie gęstości naczyń włosowatych, morfologii mikronaczyń oraz dynamiki przepływu krwi w mikrokrążeniu.

Zmienne przepływu, w tym wskaźnik przepływu mikronaczyniowego (MFI) i odsetek naczyń poddanych perfuzji (PPV), a także gęstość naczyń włosowatych, w tym całkowitą gęstość naczyń (TVD) i gęstość naczyń perfundowanych (PVD), oraz wskaźnik heterogeniczności rozkładu przepływu (HI) obliczono zgodnie z według kryteriów międzynarodowych. Zmiany obserwowane w sepsie często charakteryzują się wysoce niejednorodną perfuzją, z zatrzymanym przepływem naczyń włosowatych obok naczyń z płynącymi komórkami.

Zmiany mikronaczyniowe, które charakteryzują się zmniejszoną czynnościową gęstością naczyń włosowatych, zwiększoną niejednorodnością perfuzji oraz zwiększonym odsetkiem zatrzymanych i przerywanych perfuzji naczyń włosowatych, przyczyniają się do defektu ekstrakcji tlenu obserwowanego w sepsie i mogą być zaangażowane w rozwój niewydolności narządowej. Zmiany mikrokrążenia są poważniejsze u osób, które nie przeżyły, niż u osób, które przeżyły. Wskaźnik przeżycia stopniowo zmniejszał się wraz z kwartylami nasilenia zmian mikrokrążenia. Ponadto zmiany w perfuzji mikronaczyniowej były jednym z najsilniejszych predyktorów wyniku i pozostawały niezależnie związane z wynikiem w analizie wieloczynnikowej. Przebieg czasowy zmian mikronaczyniowych różni się również u osób, które przeżyły i które nie przeżyły. Zmiany mikronaczyniowe poprawiały się z czasem w odpowiedzi na terapię u osób, które przeżyły, ale nie u osób, które nie przeżyły. I odwrotnie, utrzymywanie się tych zmian mikrokrążenia po pierwszych 24 godzinach było silnie i niezależnie skorelowane ze śmiertelnością wtórną do niewydolności krążenia we wczesnej fazie i niewydolności wielonarządowej w późnej fazie. W przypadku parametru przepływu w 2009 r. w międzynarodowym wieloośrodkowym badaniu obserwacyjnym dotyczącym częstości występowania u pacjentów OIOM obejmującym 36 oddziałów intensywnej terapii na całym świecie, obejmującym 501 pacjentów, zidentyfikowano zmiany w mikrokrążeniu MFI < 2,6 w połączeniu z tachykardią (tętno > 90) jako niezależny czynnik ryzyka zwiększonej śmiertelności szpitalnej.

Wśród zmiennych mikrokrążenia nie ma jednoznacznej zgody co do tego, który parametr perfuzji mikrokrążenia jest najważniejszy. Zmniejszona perfuzja mikrokrążenia mierzona za pomocą PPV, PVD i MFI była związana ze śmiertelnością. Poinformowali, że parametr PPV był najsilniejszym predyktorem śmiertelności i że związek ten utrzymywał się w modelach wielokrotnej regresji logistycznej zarówno dla wczesnych (<24 h), jak i późnych (≥ 24 h) punktów czasowych. W podobnym badaniu upośledzony przepływ i zwiększona niejednorodność przepływu były istotnie zaburzonymi cechami mikrokrążenia u osób, które nie przeżyły, w porównaniu z osobami, które przeżyły. Ponadto w badaniu 49 pacjentów OIOM we wstrząsie septycznym nie było różnicy w parametrach perfuzji mikrokrążenia na początku wstrząsu, ale osoby, które przeżyły, były w stanie przywrócić perfuzję mikrokrążenia, na co wskazują istotne różnice w PPV. Jednak w badaniu ProCESS miary gęstości, a mianowicie wynik TVD, PVD i De Backer (oszacowanie całkowitej gęstości), należy powiązać ze śmiertelnością we wszystkich punktach czasowych w jednym modelu i po 72 godzinach okres. W związku z tym, które parametry mikrokrążenia mające najbardziej znaczący wpływ patofizjologiczny wciąż czekają na określenie w dalszych badaniach.

Zespół ostrej niewydolności oddechowej (ARDS) jest najcięższą postacią ostrego uszkodzenia płuc na OIT. Cechą charakterystyczną patogenezy ARDS jest zaznaczona zwiększona przepuszczalność spowodowana uszkodzeniem śródbłonka i nabłonka [58]. Utrzymujące się i wyraźne niedotlenienie tkanek oraz niewydolność wielonarządowa są główną przyczyną śmierci. Przypisana śmiertelność ARDS pozostaje wysoka bez osiągnięcia w ciągu ostatnich dziesięciu lat. Niedawno przeprowadzone badanie The Large Observational Study to Understand the Global Impact of Severe Acute Respiratory Failure (LUNG SAFE) ujawniło, że wśród 29 144 pacjentów przyjętych na uczestniczące OIOM śmiertelność szpitalna wyniosła 34,9% w przypadku osób z łagodną, ​​40,3% w przypadku umiarkowanej i 46,1% w przypadku ciężkich ARDS.

Dlatego z powyższej dyskusji dotyczącej dwóch głównych ocen NIRS i mikrokrążenia podjęzykowego, cele naszego badania są następujące:

1. Porównanie mocy predykcyjnej NIRS i mikrokrążenia podjęzykowego w prognozowaniu ARDS. Ponadto, czy rokowanie ARDS można przewidzieć dokładniej, jeśli badacze jednocześnie oceniają zmiany mikrokrążenia za pomocą NIRS i mikrokrążenia podjęzykowego?
2. Aby określić, które parametry zmian mikrokrążenia, zmienne przepływu lub gęstości mają najbardziej znaczący wpływ patofizjologiczny na rokowanie ARDS?