Результат интеллектуальной деятельности: Способ оценки потенциала рекрутабельности альвеол при проведении искусственной вентиляции легких после кардиохирургических вмешательств

Изобретение относится к медицине, а именно к анестезиологии и реаниматологии, сердечно-сосудистой хирургии, к технологиям проведения интенсивной терапии после кардиохирургических вмешательств.

Несмотря на значительные успехи в области анестезиолого-перфузиологического обеспечения кардиохирургических вмешательств, частота послеоперационных осложнений в сердечно-сосудистой хирургии остается высокой. Этому способствует большое количество факторов как интраоперационного, так и ближайшего послеоперационного периодов. Для кардиохирургических вмешательств, сопровождающихся искусственным кровообращением (ИК), характерно развитие системной воспалительной реакции в ответ на контакт крови с чужеродной поверхностью контура экстракорпоральной циркуляции и непульсирующий характер кровотока, кровопотеря и массивные гемотрансфузии [1, 2]. Микроциркуляторно-митохондриальный дистресс на фоне ишемически-реперфузионных повреждений органов и тканей ведет к распространенной адгезии лейкоцитов на эндотелии с последующей дегрануляцией и миграцией их во внесосудистое пространство и развитием полиорганной недостаточности [3].

Значимая роль в структуре мультиорганных компликаций в послеоперационном периоде кардиохирургических вмешательств принадлежит острому респираторному дистресс-синдрому (ОРДС) как причине дыхательной недостаточности [4, 5]. ОРДС - воспалительное поражение паренхимы легких, развивающееся как неспецифическая реакция на различные повреждающие факторы и приводящее к формированию острой дыхательной недостаточности вследствие нарушения структуры и уменьшения массы аэрированной легочной ткани. Патогенез данного состояния в кардиохирургической когорте больных полиэтиологичен. Основные факторы риска развития ОРДС в кардиохирургии могут быть разделены на две группы: 1 прямые повреждающие факторы (нераспознанная легочная инфекция в дооперационном периоде, вентилятор - ассоциированное ателектатическое повреждение, пневмония, обострение сопутствующей патологии респираторной системы); 2 непрямые повреждающие факторы (искусственное кровообращение, циркуляторный шок при синдроме малого сердечного выброса, системное воспаление и сепсис, кровопотеря, гемотрансфузии) [6]. Развитие ОРДС существенно утяжеляет течение послеоперационного периода, приводит к увеличению срока госпитализации пациентов, стоимости проводимого лечения и росту инвалидизации и летальности у данного контингента больных [7].

При ОРДС, развившемся вследствие воздействия прямых повреждающих факторов, происходит повреждение бронхиального и альвеолярного эпителия, что ведет к обтурации бронхов, появлению ателектазов, развитию альвеолярного и интерстициального отека. При воздействии прямых повреждающих факторов поражение легких преимущественно представлено в виде очаговых уплотнений, которые часто локализуются в «зависимых» областях легких. При воздействии непрямых повреждающих факторов патологические изменения легких в большей степени диффузны и однородны, распространен коллапс альвеол [8].

Развитие ОРДС в подавляющем большинстве случаев требует проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ). Основными методами поддержания адекватной оксигенации и газообмена при проведении респираторной поддержки являются маневры рекрутирования альвеол и настройка адекватного конечно-экспираторного давления (PEEP), перед применением которых необходимо оценить потенциальную рекрутабельность альвеол [9]. При низком потенциале рекрутирования (гомогенное повреждение легких - ателектаз, пневмония) применение маневров мобилизации альвеол и установка высокого уровня PEEP, показанные у пациентов с высокой рекрутабельностью, не только неэффективно, но и опасно развитием серьезных осложнений (пневмоторакс, снижение венозного возврата с выраженными расстройствами гемодинамики, динамическая гиперинфляция с нарушением газообмена, десинхронизация аппарата ИВЛ при проведении респираторной поддержки и др.) [10, 11]. Ранняя диагностика и скрининг потенциала рекрутабельности легких имеет решающее значение в адекватной респираторной терапии пациентов с расстройствами газообмена, особенно в кардиохирургии, где вероятны различные механизмы развития ОРДС, а также их сочетание.

Известен способ оценки потенциала рекрутабельности альвеол при проведении искусственной вентиляции легких, заключающийся в увеличении объема легких более чем на 500 мл при построении статической петли «давление-объем» с удержанием заданного давления (около 40 см вод.ст.) в течение 10-40 секунд [12].

Данный способ является наиболее близким к заявляемому по технической сущности и достигаемому результату и выбран в качестве прототипа.

Недостатком данного способа является отсутствие четкого диапазона увеличения объема легких в зависимости от антропометрических параметров пациентов. Данный способ не учитывает кардиореспираторные взаимодействия и влияние маневров рекрутмента и PEEP на гемодинамику. Также для построения статической петли «давление-объем» необходимо наличие аппаратов респираторной поддержки экспертного уровня и дорогостоящего расходного оборудования, что не всегда доступно даже в крупных высокотехнологичных центрах.

Задачей изобретения является создание способа, позволяющего оценивать потенциал рекрутабельности альвеол при проведении искусственной вентиляции легких у пациентов, перенесших кардиохирургическое вмешательство в условиях искусственного кровообращения, учитывающего патофизиологию кардиореспираторных взаимодействий при ИВЛ, с отсутствием ограничений к применению, минимальными техническими требованиями и финансовыми затратами.

Поставленная задача решается путем одновременного увеличение PEEP до 20 см вод.ст. и инспираторного давления до 40 см вод.ст. с созданием конечно-инспираторной паузы на 10 секунд и одновременной оценкой величины среднего системного артериального давления (АД_ср). Стабильные цифры АД_ср означают высокий потенциан рекрутирования, а снижение АД_ср на 10% и более от исходного значения указывает на низкую рекрутабельность альвеол.

Новым в предлагаемом изобретении является оценка потенциала рекрутабельности альвеол при проведении искусственной вентиляции легких после кардиохирургических вмешательств путем оценки динамики АД_ср на фоне конечно-инспираторной паузы.

Техническим результатом данного изобретения является сокращение числа кардиореспираторных послеоперационных осложнений у пациентов, оперированных в условиях искусственного кровообращения, снижение финансовых затрат на лечение и улучшение результатов кардиохирургических вмешательств.

Оценка потенциала рекрутабельности альвеол на основании динамики показателей АД_ср является патогенетически обоснованной. Выраженность вариаций АД_ср при создании положительного давления в дыхательных путях коррелирует со степенью повреждения легочной паренхимы. Увеличение альвеолярного давления сопровождается колебаниями трансмурального давления, обеспечивающего кардиореспираторные взаимодействия. В условиях локального повреждения легких (низкий потенциал для рекрутирования) рост плеврального и трансмурального давлений на фоне инспираторной паузы сопровождается разнонаправленным влиянием на левый и правый желудочки: снижением преднагрузки и ростом постнагрузки правого желудочка, ростом преднагрузки и снижением постнагрузки левого желудочка сердца. Результирующим эффектом данных взаимодействий будет снижение ударного объема правого, а затем и левого желудочка со снижением АД_ср. При диффузном легочном повреждении (высокая рекрутабельность альвеол) увеличение альвеолярного давления не сопровождается колебаниями трансмурального давления за счет генерализованного интерстициального отека легочной паренхимы, соответственно отсутствуют разнонаправленные колебания пре- и постнагрузки желудочков сердца. Создание постоянного положительного давления в дыхательных путях на фоне инспираторной паузы в этих случаях не сопровождается снижением АД_ср.

Отличительные признаки проявили в заявляемой совокупности новые свойства, явным образом не вытекающие из уровня техники в данной области и не очевидные для специалиста. Идентичной совокупности признаков не обнаружено в проанализированной патентной и научно-медицинской литературе. Предлагаемый в качестве изобретения способ может быть использован в практическом здравоохранении для повышения качества и эффективности лечения.

Исходя из вышеизложенного, следует считать данное техническое решение соответствующим условиям патентоспособности: «новизна», «изобретательский уровень», «промышленная применимость».

Способ осуществляют следующим образом: увеличивают PEEP до 20 см вод.ст. и инспираторное давление до 40 см вод.ст. с созданием конечно-инспираторной паузы на 10 секунд и одновременной оценкой величины среднего системного артериального давления (АД_ср). Стабильные цифры АД_ср означают высокий потенциал рекрутирования, а снижение АД_ср на 10% и более от исходного значения указывает на низкую рекрутабельность альвеол.

Клинический пример №1

Пациент Г., 58 лет, вес 98 кг, рост 170 см.

Основной диагноз: ревматическая болезнь сердца: порок аортального клапана с преобладание стеноза, сложный порок митрального клапана с преобладанием стеноза, недостаточность трикуспидального клапана 1-2 ст.

Сопутствующие заболевания: сахарный диабет 2 типа, дислипидемия.

Пациенту выполнено протезирование аортального клапана и протезирование митрального клапана в условиях ИК и фармако-холодовой кардиоплегии «Кустодиолом» на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. Продолжительность ИК составила 238 мин, время тотальной ишемии миокарда 182 мин. В раннем послеоперационном периоде пациент не требовал массивных доз инотропной поддержки. С целью коррекции анемии, тромбоцитопении и восполнения дефицита факторов свертывания была проведена трансфузия в совокупности 1300 мл одногрупной эритроцитарной массы, 3000 мл одногруппной свежезамороженной плазмы, 460 мл тромбоцитарного концентрата.

На протяжении первых 48 ч кумулятивная инфузионная нагрузка составила 13000 мл, диурез составил 9700 мл, объем дренажных потерь 850 мл, расчетные перспирационные потери - 900 мл. Средний гемоглобин составил 94 г/л. Пациенту потребовалось проведение продленной ИВЛ, при этом P/F индекс при поступлении в отделение реанимации составил 320, снижаясь на протяжении следующих 24 ч до 185 на фоне PEEP 8 см вод.ст. Пациенту проведена оценка рекрутабельности альвеол, при этом снижение АД_ср не отмечалось и составляло 72 мм рт.ст. исходно и 70 мм рт.ст. на фоне увеличенного до 20 см вод.ст. PEEP и инспираторного давления 40 см вод.ст. в условиях конечно-инспираторной паузы. Выявлена высокая потенциальная рекрутабельность альвеол, на основании полученных данных были пересмотрены параметры ИВЛ: проведен маневр мобилизации альвеол, установлен PEEP 12 см вод.ст., начата активная деэскалационная терапия маннитолом 1 гр/кг/сут, фуросемидом 0,1 мг/кг/ч. На фоне проводимой терапии ко вторым суткам послеоперационного периода P/F индекс составил 360, пациент был экстубирован. Общее время ИВЛ составило 39 ч.

Клинический пример №2

Пациент Р., 28 лет, вес 90 кг, рост 189 см.

Основной диагноз: подострая диссекция аорты тип А по Стэнфорду. Дисплазия соединительной ткани. Бикуспидальный клапан аорты, недостаточность 3-4 ст. НК 1, ФК 2 (NYHA).

Сопутствующие заболевания: ХОБЛ тяжелой степени, стадия неполной ремиссии, ДН 0-1. Остеохондроз поясничного отдела позвоночника, ремиссия.

Пациенту выполнена операция Бентала-Де Боно, протезирование дуги аорты и стентирование нисходящей аорты гибридным стент-графтом «Evita open plus» в условиях ИК, циркуляторного ареста и фармако-холодовой кардиоплегии «Кустодиолом» на фоне комбинированной анестезии и ИВЛ. Продолжительность ИК составила 245 мин, время циркуляторного ареста 63 мин при температуре 25°С, время тотальной ишемии миокарда 205 мин. В раннем послеоперационном периоде пациент требовал инопрессорную поддержку в течение 12 ч: допамин 6 мкг/кг/мин, норадреналин 0,3 мкг/кг/мин. С целью коррекции анемии, тромбоцитопении и восполнения дефицита факторов свертывания была проведена трансфузия в совокупности 2300 мл одногрупной эритроцитарной массы, 3300 мл одногрупной свежезамороженной плазмы, 450 мл тромбоцитарного концентрата. На протяжении первых 48 ч кумулятивная инфузионная нагрузка составила 16000 мл, диурез составил 11050 мл, объем дренажных потерь 950 мл, расчетные перспирационные потери - 800 мл. Средний гемоглобин составил 96 г/л. Пациенту потребовалось проведение продленной ИВЛ, при этом P/F индекс при поступлении в отделение реанимации составил 340, снижаясь на протяжении следующих 24 ч до 225 на фоне PEEP 8 см вод.ст. Пациенту проведена оценка рекрутабельности альвеол, при этом отмечалось снижение АД_ср с 84 мм рт.ст. исходно до 70 мм.рт.ст. на фоне увеличенного до 20 см вод.ст. PEEP и инспираторного давления 40 см вод.ст. в условиях конечно-инспираторной паузы. Выявлена низкая потенциальная рекрутабельность альвеол, снижение оксигенирующей функции легких расценено как обострение ХОБЛ. На основании полученных данных выполнена конверсия ИВЛ в неинвазивную вентиляцию легких, произведена коррекция режима антибиотикотерапии. Общее время ИВЛ составило 30 ч, время неинвазивной вентиляции легких составило 14 ч. При повышении P/F индексе более 300 пациент был переведен на спонтанное дыхание.

Предлагаемый авторами способ апробирован у 36 пациентов и позволяет оценивать рекрутабельность альвеол при проведении искусственной вентиляции легких пациентам после кардиохирургических вмешательств с отсутствием ограничений к применению, минимальными техническими требованиями и финансовыми затратами, что ведет к сокращению числа послеоперационных осложнений и улучшению результатов кардиохирургических вмешательств.

Литература

1. Laffey J, Boylan J, Cheng D: The Systemic Inflammatory Response to Cardiac Surgery. Anesthesiology 2002, 97:215-252.

2. Локшин Л.С., Лурье Г.О., Дементьева И.И. Искусственное и вспомогательное кровообращение в сердечно-сосудистой хирургии. - М., 1998.

3. Menasche Р, Edmunds LHJ: The inflammatory response, Cardiac Surgery in the Adult. McGraw HillCohn LH, Edmunds LH, 2 2003, 349-60.

4. Rubenfeld GD, Cadwell E, Peabody E, et al. Incidence and outcomes of acute lung injury. N Engl J Med 2005; 353:1685-1693.

5. Ware LB, Matthay MA. The Acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2000; 342: 1301-1308.

6. Власенко A.B., Голубев A.M., Мороз B.B., Яковлев B.H,. Алексеев В.Г., Булатов Н.Н., Смелая А.М. Патогенез и дифференциальная диагностика острого респираторного дистресс-синдрома, обусловленного прямыми и непрямыми этиологическими факторами. Общая реаниматология 2011; VII (3): 5-13.

7. Groeneveld AJ, Jansen EK, Verheij J: Mechanisms of pulmonary dysfunction after on-pump and off-pump cardiac surgery: a prospective cohort study. J Cardiothorac Surg 2007, 2(11):11.

8. Viera S et al. A scanographic assessment of pulmonary morphology in acute lung injury: significance of the lower inflection point detected on the pressure-volume curve. Am J Respir Crit Care Med 1999; 159:1612-23.

9. Lapinsky SE et al. Safety and efficacy of a sustained inflation for alveolar recruitment in adults with respiratory failure. Intensive Care Med 1999, 25:1297-1301.

10. Goodman et al. ARDS due to pulmonary and extrapulmonary causes: CT, clinical and functional correlations: Radiology 1999; 213:545-552.

11. Gattinoni L et al. ARDS caused by pulmonary and extrapulmonary disease: different syndromes. Am J Respir Crit Care Med 1998; 158: 3-11.

12. Ярошецкий А.И, Проценко Д.Н., Ларин E.C, Гельфанд Б.Р. Роль оценки статической петли «давлениеобъем» в дифференциальной диагностике и оптимизации параметров респираторной поддержки при паренхиматозной дыхательной недостаточности. Анестезиология и реаниматология, 2014, №2, с. 21-26.