Неинвазивный динамический мониторинг с управляемой осцилляцией и экспансией лёгких для очистки дыхательных путей при тяжёлой тупой травме грудной клетки: клиническое исследование

Травма входит в десятку основных причин смерти во всех возрастных группах, а среди молодых людей до 45 лет она остаётся ведущей причиной смерти уже почти четыре десятилетия. Как мегаполис, Пекин отличается сложными дорожными условиями и высокой плотностью населения, что приводит к высокой частоте множественных травм, таких как дорожно-транспортные происшествия и падения с высоты. Такая травма часто сопровождается повреждениями нескольких органов, что не только затрудняет лечение и повышает его стоимость, но и значительно увеличивает финансовое бремя на семьи и приводит к потерям в социальной производительности из-за длительной реабилитации и утраты трудоспособности. Усовершенствование протоколов лечения и внедрение передовых технологий могут повысить выживаемость пациентов и снизить потребность в длительном уходе. Создание эффективной системы профилактики и лечения помогает сократить избыточное потребление медицинских ресурсов, снизить нагрузку на фонды медицинского страхования и тем самым высвободить больше ресурсов для поддержки экономического развития и улучшения условий жизни. Таким образом, снижение смертности от травм среди молодых и людей среднего возраста играет ключевую роль в стабилизации предложения рабочей силы, содействии модернизации города и реализации стратегии «Здоровый Китай».

Более четверти пациентов с травмами в конечном итоге умирают от травмы грудной клетки и связанных с ней осложнений. Риск лёгочной инфекции у пациентов с травмами в четыре раза выше, чем у пациентов без травм. Переломы рёбер, ушиб лёгкого, гемоторакс и такие процедуры, как закрытое дренирование грудной клетки и эндотрахеальная интубация, являются важными факторами риска развития лёгочной инфекции. У пациентов с тяжёлой закрытой травмой грудной клетки доля переломов, затрагивающих стабильные структуры грудной клетки, такие как рёбра и грудина, может достигать 36,1%. Такие переломы не только вызывают сильную боль, но, что более важно, примерно у 10% пациентов может развиться флотирующая грудная клетка с парадоксальным дыханием, что серьёзно нарушает нормальную механику дыхания и ухудшает способность пациента очищать дыхательные пути посредством активного кашля.

Частота ушиба лёгкого превышает 70% у тяжело пострадавших пациентов и составляет более 50% всех травм грудной клетки, особенно при травмах, связанных с высокоскоростными автотранспортными средствами — преобладающем механизме травм в Китае. Ушиб лёгкого не только непосредственно повреждает паренхиму лёгкого, но, что более критично, значительно увеличивает риск ателектаза при сосуществовании с флотирующей грудной клеткой. Ателектаз приводит к локальному коллапсу альвеол, нарушению газообмена и дальнейшему ухудшению способности к самоочищению дыхательных путей. Рестриктивные вентиляционные нарушения, вызванные ателектазом и флотирующей грудной клеткой, вместе с кровоизлиянием и экссудацией при ушибе лёгкого, создают весьма благоприятную среду для лёгочной инфекции. Исследования сообщают, что частота лёгочной инфекции у таких пациентов может превышать 21%. Инфекция не только непосредственно усугубляет дыхательную недостаточность, но и является ключевым триггером сепсиса, острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) и даже полиорганной недостаточности. Эти тяжёлые осложнения прогрессируют последовательно, образуя фатальный патологический каскад, значительно повышающий риск смерти.

Следовательно, углублённое исследование и разработка протокола очистки дыхательных путей для пациентов с тяжёлой закрытой травмой грудной клетки чрезвычайно важны. Его основная цель — прервать фатальную цепь от перелома ребра, ушиба лёгкого и ателектаза до тяжёлой инфекции и органной недостаточности. Улучшая дыхательную недостаточность, обеспечивая системное снабжение кислородом, поддерживая пациентов в острой фазе и эффективно предотвращая или леча такие осложнения, как лёгочная инфекция, можно значительно улучшить прогноз, снизить смертность и уменьшить избыточное потребление медицинских ресурсов. Закрытая травма грудной клетки в основном вызвана высокоскоростными автомобильными авариями, производственными травмами и падениями с высоты. Травма часто немедленно повреждает костные структуры, включая рёбра, грудину, лопатку и позвоночник. Частота переломов рёбер среди поступлений с травмами достигает 10%. Подавляющее большинство пациентов с переломами рёбер склонны к различной степени ателектаза из-за боли и ограничения движений грудной клетки. Более 30% развивают вторичные осложнения, такие как лёгочная инфекция, которая становится важной причиной смерти. Переломы рёбер не только вызывают сильную боль — особенно при глубоком дыхании и кашле — но и серьёзно ухудшают механическую стабильность грудной стенки, ограничивают дыхательную экскурсию, уменьшают дыхательный объём и ослабляют эффективную способность к кашлю. Эта механическая дисфункция в сочетании с болью подавляет вентиляцию, ухудшает очистку дыхательных путей, приводит к задержке мокроты и значительно увеличивает риск лёгочной инфекции и дыхательной недостаточности.

В настоящее время переломы рёбер в основном лечатся консервативно. Мультимодальная анальгезия (например, опиоиды или регионарные блокады) обычно применяется у пожилых пациентов; хотя боль облегчается, дыхательный драйв и кашлевой рефлекс могут быть дополнительно подавлены. Хирургическая фиксация может рассматриваться у пациентов с флотирующей грудной клеткой или в возрасте до 65 лет для повышения стабильности грудной стенки и снижения смертности. Однако послеоперационная непрерывная терапия по очистке дыхательных путей всё ещё требуется; в противном случае могут возникнуть такие осложнения, как вентилятор-ассоциированная пневмония, незапланированная интубация и продлённое пребывание в ОИТ.

Ушиб лёгкого относится к патологическому состоянию, при котором травма грудной клетки вызывает прямое или косвенное повреждение паренхимы лёгкого, приводящее к отёку или альвеолярному кровоизлиянию, что влечёт структурное и функциональное повреждение лёгкого. Механизмы повреждения включают сдавление грудной клетки, инерционные эффекты и имплозионные эффекты, которые могут вызвать отслоение альвеол и лёгочного интерстиция, разрыв мелких сосудов и разрушение клеточных структур. Увеличенное внутриальвеолярное кровоизлияние и экссудация, бронхиолоспазм и обширное повреждение также могут привести к консолидации и некрозу лёгкого. Кроме того, повреждение может запустить воспалительный дисбаланс и иммунную дисфункцию, приводя к синдрому системного воспалительного ответа, апоптозу и некрозу иммунных клеток, а также лёгочному отёку из-за повышенной проницаемости лёгочных капилляров, что может прогрессировать до ОРДС через 24-48 часов после травмы. Пациенты впоследствии входят в посттравматическое иммуносупрессивное состояние с рецидивирующими инфекциями и осложнённым клиническим течением.

Некротическая ткань, экссудат и кровь накапливаются внутри альвеол, формируя идеальную среду для инфекции. Множественные исследования подтвердили, что ушиб лёгкого является независимым фактором риска лёгочной инфекции у пациентов с травмами. Поэтому разработка эффективных, низкорисковых техник очистки дыхательных путей, не нарушающих дыхательную функцию, стала критически важной для улучшения прогноза у таких пациентов.

Механические техники очистки дыхательных путей относятся к терапевтическим методам, которые удаляют секреты дыхательных путей и поддерживают их проходимость с помощью механических средств. Исследования показали, что эти техники эффективно устраняют секреты, регулируют поток воздуха для облегчения одышки, предотвращают и снижают респираторные инфекции, а также способствуют восстановлению дыхательной функции, с значительными преимуществами в замедлении прогрессирования заболевания, облегчении симптомов и улучшении переносимости физической нагрузки и качества жизни. Однако их эффективность значительно варьируется среди индивидуумов, находясь под влиянием возраста, тяжести заболевания, патофизиологии дыхательных путей, удобства использования устройства и комфорта. В настоящее время литература по применению таких техник у пациентов с тяжёлой закрытой травмой грудной клетки остаётся относительно скудной.

Механические техники очистки дыхательных путей включают расширение дыхательных путей и рекрутирование лёгких, внутрилёгочную/грудную стенку осцилляцию и другие вспомогательные методы. После закрытой травмы грудной клетки часто происходит коллапс трахеи, а гиперсекреция слизи приводит к обструкции мелких дыхательных путей и альвеол слизистыми пробками, вызывая локализованную эмфизему или ателектаз. Задержанные слизистые пробки дополнительно усугубляют обструкцию дыхательных путей. Техники расширения лёгких увеличивают внутрипросветное давление для содействия дилатации дыхательных путей, повышают альвеолярное давление и объём вентиляции, помогают вновь открыть окклюзированные мелкие дыхательные пути, рекрутировать альвеолы и способствовать дренированию секретов. Осцилляционные техники классифицируются на внутрилёгочную осцилляцию и осцилляцию грудной стенки. Внутрилёгочная осцилляция доставляет высокочастотные осцилляторные волны в центральные дыхательные пути, распространяясь на мелкие и средние дыхательные пути, что разрыхляет и разжижает слизь и метаболические остатки. Силы сдвига, генерируемые изменениями воздушного потока, помогают отделить секреты от стенки дыхательных путей, одновременно усиливая движение ресничек для содействия отхаркиванию. В отличие от этого, осцилляция грудной стенки явно непригодна для пациентов с травмой грудной клетки, особенно с сопутствующими переломами рёбер.

В нашем предыдущем исследовании исследователи проанализировали более 30 000 случаев из Национальной базы данных травматологических центров и обнаружили, что 66,4% пациентов с тяжёлой закрытой травмой грудной клетки имели сопутствующие переломы рёбер, 55,87% имели множественные переломы (≥4 рёбер), и 37,4% имели сочетанный ушиб лёгкого. В дальнейшем проспективном обсервационном когортном исследовании, оценивающем эффективность OLE под контролем EIT у таких пациентов, результаты продемонстрировали, что этот протокол улучшил соотношение вентиляции-перфузии и индекс оксигенации, а также сократил общую продолжительность механической вентиляции. На основе обзора литературы и предварительных результатов исследователи выдвигают следующую гипотезу: применение OLE очистки дыхательных путей с неинвазивным мониторингом EIT у пациентов с тяжёлой закрытой травмой грудной клетки может улучшить соотношение вентиляции-перфузии, сократить время механической вентиляции, снизить частоту таких осложнений, как лёгочная инфекция и смертность, а также уменьшить потребление медицинских ресурсов.