Bedömning av mikrocirkulationsförändring med både sublingual mikrocirkulation och nära-infraröd spektroskopi på ARDS

Mikrocirkulationen består av ett förgrenat nätverk av små blodkärl (<100 μm diameter) som inkluderar arterioler, kapillärer och venoler, och spelar en central roll i leveransen av syre till vävnadsceller. Mikrocirkulationsförändringar observeras ofta hos kritiskt sjuka patienter, och särskilt hos patienter med svår sepsis. Dessa förändringar kännetecknas av en minskning av kapillärdensiteten som bestämmer en ökning av diffusionsavståndet för syre till vävnader och en ökning av perfusionens heterogenitet. Dessa mikrocirkulationsstörningar involverar den åtföljande närvaron av under eller inte perfunderade kapillärer i omedelbar närhet av väl perfunderade kapillärer. Därför kan dessa funktionellt sårbara mikrocirkulatoriska områden bli hypoxiska, vilket resulterar i ett underskott av syreextraktion. Detta fenomen har kallats "mikrocirkulatorisk shunting" och spelar en stor roll i patofysiologin för sepsis och multiorgansvikt.

Ihållande och ofullständig reversering av mikrocirkulatorisk och regional hypoxi anses vara en viktig faktor som bidrar till utveckling och underhåll av multipel organsvikt. Tyvärr kvarstår förändringar i mikrovaskulär perfusion ofta efter korrigering av systemiska hemodynamiska abnormiteter, och deras svårighetsgrad är förknippad med ett dåligt resultat. En sådan förlust av hemodynamisk koherens mellan makro- och mikrocirkulationen har beskrivits i flera kliniska och experimentella studier och har visat sig vara en oberoende prediktor för negativt utfall och organdysfunktion. Mikrocirkulationen har föreslagits vara motorn för sepsis.

Begreppsmässigt kan nuvarande tekniker som tillåter övervakning av mikrocirkulationen klassificeras i två huvudgrupper: (1) Metoder som tillåter utvärdering av lokal vävnadssyresättning som ett surrogat av mikrocirkulatoriskt blodflöde. (2) Metoder som möjliggör direkt visualisering av det mikrovaskulära nätverket och mikrocirkulationsblodflödet.

Nära-infraröd spektroskopi (NIRS) har använts som ett verktyg för att övervaka vävnadssyremättnad (StO2) hos akut sjuka patienter och har föreslagits som ett verktyg för att kvantifiera mikrovaskulär dysfunktion hos patienter med sepsis. Enligt Beers lag är NIRS-signalen begränsad till kärl som har en diameter mindre än 1 mm (arterioler, kapillärer och venoler), men eftersom 75 % av blodet i en skelettmuskel är venöst representerar NIRS StO2-mätningar mestadels lokala venös hemoglobin O2-mättnad. NIRS har använts vid olika kliniska tillstånd såsom allvarligt trauma, hemorragisk chock, septisk chock och kardiogen chock eller allvarlig hjärtsvikt. Användbarheten och tillämpningen av NIRS inom intensivvården involverade huvudsakligen tre huvudsakliga NIRS-mätningar: (1) mätning av kontinuerlig vävnadssyremättnad (StO2); 2) StO2-deoxygeneringslutning (DecStO2-lutning) som svar på vaskulärt ocklusionstest (VOT-test); och 3) StO2-återvinningslutning (RincStO2-lutning) som svar på VOT.

Vävnadssyremättnad (StO2) har föreslagits som en markör för vävnadsperfusion beroende på vilken enhet som används och platsen för mätningen. En systemöversikt och mea-analys hade visat att patienter med svår sepsis eller septisk chock har lägre nivåer av StO2 och RincStO2-lutning. Dessutom uppvisar överlevande från svår sepsis eller septisk chock högre nivåer av StO2 och RincStO2 jämfört med icke-överlevande. VOT är ett provokativt test där StO2 mäts på ett distalt ställe (såsom thenar eminens eller underarm) medan en övergående snabb vaskulär ocklusion utförs med hjälp av en sfygmomanometer, antingen under ett definierat tidsintervall (till exempel 3 minuter) eller tills StO2 minskar till ett definierat minimalt tröskelvärde. Den ischemiska vävnaden inducerar sedan vasodilatation av omgivande arterioler, metarterioler och pre-kapillära sfinktrar för att minska lokalt vaskulärt motstånd och återfå blodflödet. När denna tröskel har nåtts släpps tourniqueten och blodflödet återställs. Det finns ett reaktivt hyperemiskt svar som representerar vävnadens förmåga att autoreglera blodflödet och syresättningen. Flera parametrar härrör från denna teknik, inklusive: 1. hastigheten för deoxygenering (RdecStO2), som anses återspegla den lokala metaboliska hastigheten, 2. hastigheten för återsyresättning (RincStO2), som anses återspegla den tid som krävs för att tvätta ut stillastående blod och är tros bestämmas av lokal kardiovaskulär reserv och mikrocirkulationsflöde, och det postobstruktiva hyperemiska svaret.

För hastigheten för StO2-ökning (RincStO2), eller kallad StO2-återvinningslutning, antas det att när StO2-återvinningslutningen minskas, är kapaciteten att rekrytera mikrokärl som svar på en hypoxisk stimulans lägre. Många artiklar har visat att RincStO2 minskar hos septiska patienter. StO2-återhämtningslutningen hade visat sig vara lägre hos septiska patienter och att närvaron av denna förändring under de första 24 timmarna av sepsis och dess ihållande var associerad med ett sämre resultat. Bland de septiska patienterna var RincStO2 högre hos överlevande än hos icke-överlevande och var starkast associerat med organdysfunktion och dödlighet.

StO2 är dock inte ett direkt mått på mikrovaskulärt blodflöde, utan ett index för vävnadssyresättning som är beroende av balansen mellan O2-tillförsel (DO2) och syreförbrukning (VO2). Varje förändring i StO2 kan återspegla en förändring i flöde i samma riktning och/eller en förändring i metabolism i motsatt riktning. Ännu viktigare är att proportionella förändringar i flöde och metabolism kan vara associerade med oförändrad StO2. Vasoreaktivitetstestet utvärderar mikrovaskulär reserv mer än faktisk mikrovaskulär perfusion. Faktum är att även om StO2 är något lägre hos septiska patienter jämfört med friska frivilliga, finns det en enorm överlappning mellan grupperna. Ingen signifikant skillnad i StO2 mellan skadade patienter och friska frivilliga har hittats bland septisk chock, efter operation och friska försökspersoner; mellan septisk chock och normala frivilliga; och mellan traumapatienter och friska försökspersoner, eller till och med högre vävnadssyrespänning hos patienter med sepsis har rapporterats.

Som en konsekvens har ett vaskulärt ocklusionstest (VOT) i kombination med StO2-mätning föreslagits för att förbättra den diskriminerande kraften och för att bättre utvärdera vävnadens mikrosyresättning vid septisk chock. Användningen av VOT har visat sig förbättra och utöka den prediktiva förmågan hos StO2 till scenarier som trauma, svår sepsis och septisk chock.

Mikro-videoskopiska tekniker antas vara guldstandarden för studier av mikrocirkulationen eftersom dessa möjliggör direkt visualisering av mikrovaskulär perfusion och karakterisering av dess förändringar. Nyligen utvecklades en tredje generationens lätta handhållna vitala mikroskop (CytoCam) baserat på infallande mörkfältsavbildning. Direkt visualisering av den sublinguala mikrocirkulationen möjliggör kvantitativ bestämning av kapillärdensitet, mikrokärlsmorfologi och dynamiken i mikrocirkulatoriskt blodflöde.

Flödesvariabler inklusive mikrovaskulärt flödesindex (MFI) och andel perfunderade kärl (PPV), såväl som kapillärdensitet inklusive total kärldensitet (TVD) och perfuserad kärldensitet (PVD), och flödesfördelning Heterogenitetsindex (HI) beräknades enligt internationella kriterier. De förändringar som ses vid sepsis kännetecknas ofta av en mycket heterogen perfusion, med stoppade flödeskapillärer bredvid kärl med strömmande celler.

Mikrovaskulära förändringar, som kännetecknas av minskad funktionell kapillärtäthet, ökad perfusionsheterogenitet och ökad andel stoppade och intermittent perfunderade kapillärer, bidrar till defekten i syreextraktion som observeras vid sepsis och kan vara involverad i utvecklingen av organsvikt. Mikrocirkulationsförändringar är allvarligare hos icke-överlevande än hos överlevande. Överlevnaden minskade progressivt med kvartiler av svårighetsgrad i förändring av mikrocirkulationen. Dessutom var förändringar i mikrovaskulär perfusion en av de starkaste prediktorerna för utfall och förblev oberoende associerade med utfallet i multivariat analys. Tidsförloppet för mikrovaskulära förändringar skiljer sig också mellan överlevande och icke-överlevande. Mikrovaskulära förändringar förbättrades med tiden som svar på terapi hos överlevande men inte hos icke-överlevande. Omvänt var ihållandet av dessa mikrocirkulationsförändringar efter de första 24 timmarna starkt och oberoende korrelerat med dödlighet sekundärt till cirkulationssvikt i den tidiga fasen och till multiorgansvikt i den sena fasen. För flödesparametern, 2009, identifierade en internationell multicenter observationsprevalensstudie på intensivvårdspatienter som involverade 36 intensivvårdsavdelningar världen över med 501 patienter mikrocirkulatoriska förändringar MFI < 2,6 i kombination med takykardi (hjärtfrekvens > 90) som en oberoende riskfaktor för ökad sjukhusmortalitet.

Bland mikrocirkulatoriska variabler finns det ingen tydlig konsensus om vilken mikrocirkulatorisk perfusionsparameter som är viktigast. Den minskade mikrocirkulatoriska perfusionen mätt med PPV, PVD och MFI var associerad med dödlighet. De rapporterade att PPV-parametern var den starkaste prediktorn för dödlighet och att denna association bibehölls i flera logistiska regressionsmodeller för både tidiga (< 24 timmar) och sena (≥ 24 timmar) tidpunkter. I en liknande studie var nedsatt flöde och ökad heterogenitet i flödet signifikant störda egenskaper hos mikrocirkulationen hos icke-överlevande jämfört med överlevande. Vidare, i en studie av 49 intensivvårdspatienter i septisk chock, fanns det ingen skillnad i mikrocirkulatoriska perfusionsparametrar vid början av chock, men överlevande kunde återställa sin mikrocirkulatoriska perfusion, vilket indikeras av signifikanta skillnader i PPV. Men i ProCESS-försöket associeras mätningarna av densitet, nämligen TVD, PVD och De Backer-poäng (en uppskattning av total densitet), med dödlighet vid alla tidpunkter i en enskild modell och vid 72-timmarstiden. period. Därför väntar fortfarande på vilka mikrocirkulationsparametrar som har den mest betydande patofysiologiska effekten för ytterligare studier att avgränsa.

Acute respiratory distress syndrome (ARDS) är den allvarligaste formen av akut lungskada på intensivvårdsavdelningen. Kännetecknet för ARDS-patogenes är markant ökad permeabilitet från endotel- och epitelskada [58]. Ihållande och markant vävnadshypoxi och multipel organsvikt är den främsta dödsorsaken. Den hänförbara dödligheten av ARDS är fortfarande hög utan att ha uppnåtts under de senaste tio åren. Nyligen visade The Large Observational Study to Understand the Global Impact of Severe Acute Respiratory Failure (LUNG SAFE) studien att hos de 29 144 patienter som togs in på deltagande intensivvårdsavdelningar var sjukhusdödligheten 34,9 % för de med mild, 40,3 % för måttlig och 46,1 % för svår ARDS.

Därför, från den tidigare nämnda diskussionen för de två stora bedömningarna NIRS och sublingual mikrocirkulation, är syftena med vår studie följande:

1. Att jämföra NIRS:s prediktiva kraft och sublingual mikrocirkulation för prognosen för ARDS. Dessutom, om prognosen för ARDS kan förutsägas mer exakt om utredare samtidigt bedömer mikrocirkulationsförändringar med NIRS och sublingual mikrocirkulation?
2. För att avgränsa vilka parametrar för mikrocirkulationsförändringar, flödes- eller densitetsvariabler har den mest signifikanta patofysiologiska inverkan på prognosen för ARDS?