Vliv kombinace pronační polohy a vysokofrekvenční oscilační ventilace na výměnu krevních plynů u experimentálního modelu syndromu akutní respirační tísně


Effect of combination of prone position and high-frequency oscillatory ventilation on blood gas exchange in experimental model of acute respiratory distress syndrome

Objective:
The aim of the study was verification of the effect of combination of high-frequency oscillatory ventilation and prone position in an experimental model of acute respiratory distress syndrome.

Design:
Experimental study. Setting: Department of Anaesthesiology and Intensive Care Medicine, University Hospital.

Materials and Methods:
The study included 40 experimental piglets. Lung damage was induced by repeated bilateral lung lavage with saline to achieve PaO2/FiO2 < 100 mm Hg. The experimental animals were randomized into 5 groups - control group (PCV in supine position throughout the experiment), PP (PCV in prone position and then in supine position), HFOV (HFOV in supine position throughout the experiment), HFOV + PP (HFOV in supine position, after 6 hours of prone position and then supine position), PP + HFOV (PCV in prone position, after 6 hours HFOV, further rotation of supine and prone positions, as the PP group).

Results:
In terms of oxygenation (PaO2) there was no difference between the PP and HFOV groups, higher values of PaO2 were achieved in the PP+HFOV group than in the HFOV+PP group. CO2 elimination was better in the HFOV+PP group than in the PP+HFOV group. There was no difference between the PP and HFOV groups. There was no difference in oxygenation index between the PP and HFOV groups, the PP+HFOV group had a lower oxygenation index than the HFOV + PP group.

Conclusion:
There were no differences in oxygenation and CO2 elimination between the prone position and high-frequency oscillation groups. The combination of PP + HFOV is more efficient in terms of oxygenation.

Keywords:
acute respiratory distress syndrome – experiment – oxygenation – ventilation – prone position – HFO


Autoři: Žurek Jiří ;  Košut Petr ;  Dominik Petr ;  Šeda Miroslav ;  Klimovič Michal ;  Fedora Michal
Působiště autorů: Klinika dětské anesteziologie a resuscitace LF MU a FN Brno
Vyšlo v časopise: Anest. intenziv. Med., 24, 2013, č. 1, s. 33-39
Kategorie: Intenzivní medicína - Původní práce

Souhrn

Cíl studie:
Pronační poloha i vysokofrekvenční oscilační ventilace jsou považovány za metody zlepšující výměnu krevních plynů u pacientů se závažným respiračním selháním, Cílem studie je ověřit vliv jejich kombinace u experimentálního modelu syndromu akutní respirační tísně.

Typ studie:
Experimentální.

Typ pracoviště:
Anesteziologicko-resuscitační klinika fakultní nemocnice.

Materiál a metoda:
Do studie bylo zařazeno 40 experimentálních zvířat – selat. Po premedikaci a instrumentaci byla zvířata ventilována PCV (PEEP 5 cm H2O, FiO2 1,0, I:E 1:2, Vt 5 ml/kg, RR pro normokapnii), plicní postižení bylo vyvoláno opakovanou bilaterální laváží plic fyziologickým roztokem (38 °C, 30 ml/kg) do dosažení PaO2/FiO2 < 100 mm Hg. Po navození experimentálního ARDS byla zvířata randomizována do 5 skupin – kontrolní skupina (PCV v supinní poloze po celou dobu experimentu); PP (PCV v pronační poloze a následně v supinní poloze); HFOV (HFOV v supinní poloze po celou dobu experimentu); HFOV+PP (HFOV v supinní poloze, po 6 hodinách pronační poloha a následně supinní poloha); PP+HFOV (PCV v pronační poloze, po hodinách HFOV, dále střídání supinní a pronační polohy jako u skupiny PP). Nastavení PCV a HFOV bylo stejné u všech zvířat a neměnilo se v průběhu experimentu. Sledované parametry [pH, PaO2, PaCO2 a oxygenační index (OI = 100 x Paw x FiO2/PaO2)] byly zaznamenávány po instrumentaci (baseline), po vyvolání plicního postižení (čas 0 h) a vždy těsně před a 60 minut po změně polohy nebo ventilačního režimu – čas 1, 3, 6, 7, 9, 12, 18, 19, 24 hod a byly porovnány mezi jednotlivými skupinami. Po 24 hodinách byla zvířata utracena předepsaným způsobem. Pro statistické hodnocení byla použita ANOVA test pro opakovaná měření, statistická významnost p < 0,05.

Výsledky:
Z pohledu oxygenace (PaO2) nebyl rozdíl mezi PP a HFOV, vyšší PaO2 dosahovala PP+HFOV než HFOV+PP. Eliminace CO2 byla lepší u HFOV+PP než u PP+HFOV, nebyl rozdíl mezi PP a HFOV. Nebyl zaznamenán rozdíl v OI mezi PP a HFOV, PP+HFOV měla nižší OI než HFOV+PP.

Závěr:
Mezi PP a HFOV nebyly rozdíly v oxygenaci a eliminaci CO2, kombinace PP+HFOV je z pohledu oxygenace účinnější.

Klíčová slova:
ARDS – experiment – oxygenace – ventilace – pronační poloha – vysokofrekvenční oscilace

Úvod

Vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation – HFOV) má své místo v léčbě respiračního selhání nezralých novorozenců i nehomogenní plicní patologie při syndromu akutní respirační tísně (ARDS). Podstatou metody je dosažení homogenizace postižení plicní tkáně z hlediska poměru ventilace a perfuze, tedy dosažení co možná největšího počtu otevřených a ventilovaných alveolů. HFOV je řazena mezi nekonvenční způsoby umělé plicní ventilace, patří mezi protektivní ventilační režimy, které využívají suprafyziologické dechové frekvence a subfyziologické hodnoty dechového objemu – tím je sníženo riziko ventilátorem indukovaného plicního postižení (VILI). Studie prokazují zlepšení oxygenace a nižší výskyt air-leaku u nezralých i zralých novorozenců ve srovnání s konvenční umělou plicní ventilací [1–3], a přestože počet publikovaných studií o použití HFOV u pediatrických nebo dospělých pacientů je menší (4–6), zdá se být logický a prokázaný vliv na znovuotevření alveolů a snížení výskytu air-leak i u těchto věkových kategorií.

Pronační poloha (PP) vede ke zlepšení ventilace dorzálních plicních partií, které byly doposud gravitačně dependentní. Tak dojde ke zvětšení plochy pro výměnu krevních plynů a ke zmenšení ventilačně-perfuzních poměrů. V dorzálních oblastech dochází k otevření kolabovaných alveolů.

Metaanalýza randomizovaných klinických studií o pronační poloze zahrnující 1372 pacientů dospěla k závěru, že pronační poloha vede k významnému zlepšení oxygenačních parametrů, ale významně nesnižuje mortalitu pacientů ani délku hospitalizace [7]. Kriticky se k závěrům metaanalýzy staví práce autorů Gattinoni Let al., která upozorňuje na její základní nedostatek: průměrnou, spíše nízkou závažnost plicního postižení zařazených pacientů, protože pronační poloha vykazuje nejlepší efekt u těžkých forem ARDS [8].

Kombinace obou uvedených metod by mohly být logickým postupem pro zlepšení oxygenace a ventilace u ARDS. Cílem předkládané práce je ověřit vliv kombinace HFOV a pronační polohy a pořadí aplikace obou metod na výměnu krevních plynů u experimentálního modelu ARDS.

Soubor pacientů a metoda

Do studie bylo zařazeno celkem 40 experimentálních modelů – selat, která byla uvedena do celkové anestezie kombinací tiletamin-zolazepam-xylazin-ketamin, byla intubována, napojena na kontinuální infuzi midazolamu, fentanylu a propofolu a i.v. infuzi krystaloidního roztoku. Zvířata byla napojena na umělou plicní ventilaci (PCV, PEEP 5 cm H2O, FiO2 1,0, I:E 1:2, RR pro normokapnii), kontinuálně byly monitorovány EKG, pulzní oxymetrie a kakografie. Cestou a. carotis communis byl zaveden arteriální katétr ke kontinuálnímu měření arteriálního tlaku a odběrům acidobazické rovnováhy a krevních plynů. Cestou v. jugularis externa byl zaveden katétr do plicní arterie k aplikaci tekutin a léků a měření sledovaných parametrů. U všech zvířat byl opakovanou laváží plic fyziologickým roztokem ohřátým na 38 °C v dávce 30 ml/kg vyvolán experimentální ARDS tak, aby PaO2/FiO2 < 100 mm Hg přetrval nejméně 1 hodinu a následně byla zvířata randomizována do jedné z 5 skupin (po 8 kusech), lišících se navzájem typem použité umělé plicní ventilace (konvenční mechanická ventilace nebo HFOV) a polohou zvířete (supinnní poloha nebo režim střídání pronační a supinní polohy). Skupina 1 (kontrolní) byla po celou dobu experimentu ventilována konvenčně v supinní poloze, skupina 2 (PP) byla ventilována konvenčně v režimu střídání pronační (18 hod) a supinní polohy (6 hod), skupina 3 (HFOV) byla po celou dobu experimentu ventilována HFOV v supinní poloze, skupina 4 (HFOV + PP) byla ventilována HFOV v poloze supinní, po 6 hodinách byla do konce experimentu zařazena pronační poloha, skupina 5(PP + HFOV) byla ventilována ze začátku konvenčně v režimu střídání pronační (18 hod) a supinní polohy, po 6 hodinách byla převedena na HFOV (graf 1). U všech zvířat bylo sledováno nastavení ventilačního režimu (u CMV: vdechovaná frakce kyslíku – FiO2, počet dechů za minutu – RR, dechový objem – VT, vrcholový tlak v dýchacích cestách – PIP, end-exspirační tlak – PEEP, střední tlak v dýchacích cestách – Paw, poměr inspiria k exspiriu – I:E; u HFOV: vdechovaná frakce kyslíku – FiO2, frekvence oscilací – f, tlaková amplituda – ∆P). Po přepojení z PCV na HFOV byl Paw nastaven o 2 cm H2O výše než na konvenčním ventilátoru, f = 7, tlaková amplituda – ∆P 40. Invazivně byl měřen systémový arteriální tlak (IABP), centrální venózní tlak (CVP), tlak v plicnici (PAP), tlak v zaklínění (PAWP), Nastavení PCV a HFOV bylo stejné u všech zvířat a neměnilo se v průběhu experimentu. Sledované parametry [pH, PaO2, PaCO2 a oxygenační index (OI = 100 x Paw x FiO2/PaO2)] byly zaznamenávány po instrumentaci (baseline), po vyvolání plicního postižení(čas 0 h) a vždy těsně před změnou polohy a 60 mi-nut po změně polohy nebo ventilačního režimu – čas 1, 3, 6, 7, 9, 12, 18, 19, 24 hod a byly porovnány mezi jednotlivými skupinami. Po 24 hodinách byla zvířata utracena předepsaným způsobem. Pro statistické hodnocení byl použit ANOVA test pro opakovaná měření, statistická významnost p < 0,05. Pro ozřejmění, kde jsou rozdíly hodnot významné s ohledem na korekci při opakovaném testování, byl následně proveden post-hoc test (Fisher LSD test). Dvojice hodnocených skupin byly následující – pár A: HFOV vs. PP; pár B: HFOV vs. HFOV+PP; pár C: PP vs. PP + HFOV; pár D: HFOV + PP vs. PP + HFOV.

Grafické znázornění ventilačních technik a ventilačních poloh u pěti skupin během 24hodinového experimentálního modelu ARDS
PCV – Pressure Control Ventilation; HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)
Graf 1. Grafické znázornění ventilačních technik a ventilačních poloh u pěti skupin během 24hodinového experimentálního modelu ARDS PCV – Pressure Control Ventilation; HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)

Výsledky

Hodnoty PaO2 jsou uvedeny v tabulce 1, průběh hodnot ukazuje graf 2.

Tab. 1. Hodnoty PaO2 v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
Hodnoty PaO<sub>2</sub> v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
B – hodnoty po instrumentaci modelu; HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation) PP – pronační poloha (prone position); pár A: HFOV vs. PP; pár B: HFOV vs. HFOV+PP; pár C: PP vs. PP+HFOV; pár D: HFOV+PP vs. PP+HFOV

Průběh PaO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (kPa) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation); PP – pronační poloha (prone position)
Graf 2. Průběh PaO<sub>2</sub> (kPa) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation); PP – pronační poloha (prone position)

Nejlepší oxygenace bylo dosaženo ve skupině PP + HFOV, se kterou je srovnatelná skupina PP. Použití pronační polohy u zvířat ventilovaných HFOV (HFOV + PP) mělo ve srovnání se skupinou HFOV jen mírný a přechodný efekt na zlepšení oxygenace. Skupiny PP a HFOV jsou pohledu oxygenace srovnatelné.

Tabulka 2 udává hodnoty PaCO2 u všech skupin, průběh hodnot ukazuje graf 3.

Tab. 2. Hodnoty PaCO2 v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
Hodnoty PaCO<sub>2</sub> v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
B – hodnoty po instrumentaci modelu; HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation) PP – pronační poloha (prone position); pár A: HFOV vs. PP; pár B: HFOV vs. HFOV+PP; pár C: PP vs. PP+HFOV; pár D: HFOV+PP vs. PP+HFOV

Průběh PaCO&lt;sub&gt;2&lt;/sub&gt; (kPa) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)
Graf 3. Průběh PaCO<sub>2</sub> (kPa) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)

Z pohledu eliminace CO2 je nejvýhodnější kombinace HFOV + PP, obrácené použití obou metod (PP + HFOV) je pro eliminaci CO2 méně účinné. Podobně jako u vlivu na oxygenaci mělo přidání pronační polohy u zvířat ventilovaných HFOV (HFOV + PP) ve srovnání se skupinou HFOV jen mírný vliv na zlepšení ventilace. Skupiny PP a HFOV jsou pro eliminaci CO2 stejně účinné.

Hodnoty oxygenačního indexu (OI) ukazují tabulka 3 a graf 4. Vzhledem k charakteru dat byla data logaritmicky transformována, aby je bylo možno parametricky vyhodnotit ve faktoriálním designu. Tedy čím nižší hodnota OI (OI = 100 x Paw x FiO2/PaO2), tím lepší známky oxygenace. Nejlepších výsledků z pohledu OI dosahuje stejně jako u oxygenace pronační poloha a kombinace pronační polohy s HFOV (PP + HFOV).

Tab. 3. Hodnoty oxygenačního indexu (OI) v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
Hodnoty oxygenačního indexu (OI) v jednotlivých skupinách experimentálních modelů
B – hodnoty po instrumentaci modelu; HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation) PP – pronační poloha (prone position); pár A: HFOV vs. PP; pár B: HFOV vs. HFOV+PP; pár C: PP vs. PP+HFOV; pár D: HFOV+PP vs. PP+HFOV

Průběh OI (log10 OI) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)
Graf 4. Průběh OI (log10 OI) v jednotlivých skupinách HFOV – vysokofrekvenční oscilační ventilace (High Frequency Oscillatory Ventilation; PP – pronační poloha (prone position)

Diskuse

Předkládaná práce zkoumá vliv kombinace pronační polohy a vysokofrekvenční oscilační ventilace na oxygenaci a eliminaci oxidu uhličitého. Hlavní zjištění jsou následující:

  1. Pronační poloha s následnou HFOV zlepšuje oxygenaci lépe než použití pronační polohy u zvířat ventilovaných nejdříve HFOV.
  2. Pro eliminaci CO2 je výhodnější použít nejdříve HFOV.

Kombinované použití HFOV a pronační polohy u dospělých pacientů s ARDS popisuje prospektivní randomizovaná studie Papaziana et al. [9]. Pronační poloha zlepšila oxygenaci více než HFOV v supinní poloze, nicméně aditivní efekt HFOV v pronační poloze ve srovnání s PCV v pronační poloze se autorům nepodařilo prokázat. Další studie u 43 pacientů s ARDS [10] porovnávala 3 skupiny pacientů: konvenční ventilace (CV) v pronační poloze (PP) následovaná CV v supinní poloze; CV v supinní poloze následovaná HFOV v supinní poloze a CV v PP následovaná HFOV v supinní poloze. HFOV byla schopna udržet zlepšení oxygenace, kterého bylo dosaženo během CV v PP, což nedokázala CV (skupina 1).

Experimentální práce na prasečím modelu akutního plicní postižení vyvolané bronchoalveolární laváží [11] porovnávala HFOV v supinní poloze s HFOV v pronační poloze. Autoři dospěli k podobným závěrům jako předkládaná práce – HFOV v PP zlepšuje oxygenaci více než HFOV v supinní poloze. Toto zlepšení je dosaženo s nižším středním tlakem v dýchacích cestách, což také koreluje s našimi závěry – oxygenace vyjádřená OI, který počítá se středním tlakem v dýchacích cestách, byla v našem souboru nejlepší ve skupině PP + HFOV. V rozporu s citovanou prací [11], která nenašla rozdíly v eliminaci CO2 u obou skupin, jsme na našem souboru experimentálních zvířat zjistili dobrý vliv HFOV na ventilaci, který je mírně potencován následným použitím pronační polohy (HFOV+PP). Obráceným použitím obou metod, tedy nejdříve PP a potom HFOV, jsme dosáhli menšího efektu na eliminaci CO2.

Závěr

Na experimentálním prasečím modelu ARDS navozeném opakovanou laváží plic je nejvhodnějším postupem pro zlepšení oxygenace kombinace pronační polohy a následně použité vysokofrekvenční oscilace. Pro eliminaci CO2 je vhodné jako první metodu požít HFOV.

Práce byla podpořena grantem IGA MZ ČR, NS/10399-3.

Do redakce došlo dne 8. 7. 2012.

Do tisku přijato dne 13. 11. 2012.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Jiří Žurek, Ph.D.

KARIM, LF, Masarykova univerzita BrnoFakultní nemocnice Brno

Černopolní 9

613 00 Brno

e-mail: jzurek@fnbrno.cz


Zdroje

1. HiFO Study Group: Randomized study of high-frequency oscillatory ventilation in infants with severe respiratory distress syndrome. J. Pediatr., 1993, 122, p. 609–619.

2. Clark, R. H., Gerstmann, D. R., Null, D. M. et al. Prospective Randomized Comparison of High-Frequency Oscillatory and Conventional Ventilation in Respiratory Distress Syndrome. Pediatrics, 1992, 89, 1, p. 5–12.

3. Gerstmann, D. R., Minton, S. D., Stoddard, R. A. et al. The Provo multicenter early high frequency oscillatory ventilation trial: improved pulmonary and clinical outcome in respiratory distress syndrome. Pediatrics, 1996, 98, p. 1044–1057.

4. Arnold, J. H., Hanson, J. H., Toro-Figuero, L. O. et al. Prospective, randomized comparison of high-frequency oscillatory ventilation and conventional mechanical ventilation in pediatric respiratory failure. Crit. Care Med., 1994, 22, 10, p. 1530–1539.

5. Fort, P., Farmer, C., Westerman, J. et al. High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress syndrome – a pilot study. Crit. Care Med., 1997, 25, p. 937–947.

6. Derdak, S. High-frequency oscillatory ventilation for adult acute respiratory distress syndrome: A decade of progress. Crit. Care Med., 2005, 33, 3, p. S113–S114.

7. Abroug, F., Ouanes-Besbes, L., Elatrous, S. et al. The effect of prone positioning in acute respiratory distress syndrome or acute lung injury: a meta-analysis. Areas of uncertainty and recommendations for research. Intensive Care Med., 2008, 34, p. 1002–1011.

8. Gattinoni, L., Protti, A. Ventilation in the prone position: for some but not for all? CMAJ, 2008, 178, p. 1174–1176.

9. Papazian, L., Gainnier, M., Marin, V. et al. Comparison of prone positioning and high-frequency oscillatory ventilation in patients with acute respiratory distress syndrome. Crit. Care Med., 2005, 33, p. 2162–2171.,

10. Demory, D., Michelet, P., Arna, J. M. et al. High-frequency oscillatory ventilation following prone positioning prevents a further impairment in oxygenation. Crit. Care Med., 2007, 35, p. 106–111.

11. Brederlau, J., Muellenbach, R., Kredel, M. et al. High frequency oscillatory ventilation and prone positioning in a porcine model of lavage-induced acute lung Indry. BMC Anesthesiology, 2006, 6, 4, doi:10,1186/1471-2253-6-4.

Štítky
Anesteziologie a resuscitace Intenzivní medicína

Článek vyšel v časopise

Anesteziologie a intenzivní medicína

Číslo 1

2013 Číslo 1

Nejčtenější v tomto čísle

Tomuto tématu se dále věnují…


Kurzy

Zvyšte si kvalifikaci online z pohodlí domova

Proč v prevenci zubního kazu kartáček nestačí?
nový kurz
Autoři: doc. MUDr. Romana Koberová – Ivančaková, CSc.

Hypersenzitivita dentinu jako příznak poškození tvrdých zubních tkání
Autoři: MUDr. Erika Lenčová, Ph.D.

Cesta pacienta s CHOPN
Autoři: doc. MUDr. Vladimír Koblížek, Ph.D.

Arteriální hypertenze ve světle nových evropských guidelines
Autoři: MUDr. Libor Jelínek

Precizní medicína v onkologii
Autoři:

Všechny kurzy
Kurzy Doporučená témata Časopisy
Přihlášení
Zapomenuté heslo

Nemáte účet?  Registrujte se

Zapomenuté heslo

Zadejte e-mailovou adresu se kterou jste vytvářel(a) účet, budou Vám na ni zaslány informace k nastavení nového hesla.

Přihlášení

Nemáte účet?  Registrujte se