Katétrová vysokofrekvenčná ventilácia pľúc pri tracheostómii podľa Fantoniho

Cieľ práce:
Cieľom práce bola aplikácia katétrovej vysokofrekvenčnej ventilácie pľúc (K-VFDV) pri translaryngeálnej (retrográdnej) tracheostómii podľa Fantoniho a nahradenie konvenčnej ventilácie endotracheálnou (ET) kanylou s balónikom majúcou vysoký prietočný odpor, ako aj zlepšenie techniky tracheostómie. Autori v práci opisujú použitie katétrovej vysokofrekvenčnej ventilácie pľúc pri translaryngeálnej (retrográdnej) tracheostómii podľa Fantoniho (TLT).

Typ štúdie:
Prospektívna observačná štúdia.

Materiál a metodika:
K TLT autori použili flexibilný a Translaryngeal Tracheostomy Kit (Malincrodt Medical GmbH, Hennef, Germany). Zaistenie účinnej ventilácie počas TLT zabezpečili katétrovou vysokofrekvenčnou ventiláciou pľúc (K-VFDV) dvojcestným ventilačným katétrom (prototyp). V skupine 10 pacientov sledovali parametre výmeny plynov, ako aj zmeny v technike tracheostómie.

Výsledky:
Pri sledovaní základných vitálnych funkcií žiadne významnejšie zmeny neregistrovali ani v jednom prípade. Pri porovnaní zmien pH , SpO₂, PaO₂ a PaCO₂ pred pripojením na K-VFDV a tesne po odpojení z K-VFDV, štatisticky významné rozdiely medzi výsledkami nezistili. PEEPi, ktorý vznikal bol cca 4–5 cm H₂O oproti PEEPi 15–17 cm H₂O, ktorý vznikal pri aplikácii originálnej ET kanyly. Z hľadiska techniky tracheostómie zistili zjednodušenie výkonu a jeho skrátenie oproti technike využívajúcej dlhú ET kanylu dodávanú v sete.

Záver:
Autori konštatujú, že vylepšenie Fantoniho metódy tracheostómie je efektívne nielen z hľadiska UVP, ale aj z hľadiska zlepšenia a zrýchlenia technológie vlastnej operačnej procedúry.

Kľúčové slová:
translaryngeálna tracheostómia – katétrová vysokofrekvenčná ventilácia pľúc

Úvod

Translaryngeálna tracheostómia (TLT) bola prvýkrát prezentovaná v roku 1993, po niekoľkých úpravách prvýkrát publikovaná v roku 1995 [1, 2]. Je založená na princípe translaryngeálnej (retrográdnej) dilatácie priedušnice dilatačnou špičkou zabudovanou do vlastnej tracheostomickej kanyly a zavedení tracheostomickej kanyly z vnútra trachey transkutánne smerom von [2, 3, 4]. Výhodou techniky TLT je minimálna invazívnosť výkonu a minimálne poškodenie trachey, čo je problémom chirurgickej a punkčnej dilatačnej tracheostómie [5]. Využitím techniky opačne pôsobiacich tlakov tracheoskopu a prstov zvonka nastáva redukcia lokálnej traumy na tkanivo. Na rozdiel od punkčnej dilatačnej tracheostómie nie je nutné používať dilatačné forcepsy alebo iné dilatačné inštrumentárium, ktoré môže spôsobovať ďalšie poškodzovanie okolitého tkaniva. Využitím jedného integrovaného dilatátora, za ktorým nasleduje s ním spojená kanyla je zabezpečená kontinuita priľnavosti tkaniva pri vytváraní stómie [3]. Nerobí sa žiadna inštrumentálna dilatácia tracheálnej steny a tým sa minimalizuje krvácanie a zápal [5, 9]. Pri tejto procedúre je pravdepodobnosť poškodenia ciev minimálna, lebo cievy sú odtláčané dilatačnou špičkou kanyly nabok. Prípadné drobné krvácanie sa zastaví tlakom tkaniva na stenu kanyly. Pri vykonávaní TLT sa v originálnom sete používa na ventiláciu pľúc dlhá relatívne úzka (ID/ED = 5/7,5–8 mm) ET kanyla s balónikom, ktorú zavádzame tesne nad carinu, viď obrázok 1.

Táto ET kanyla má niekoľko zásadných nevýhod. Pri otáčaní tracheostomickej kanyly v relatívne úzkej trachei môže tvoriť prekážku znemožňujúcu otočenie tracheostomickej kanyly. Podstatne väčším problémom je ale odpor ET kanyly (Rt), ktorý za štandardných podmienok predstavuje 40–65 cm H₂O . l^-1 . s^-1 (4–6,5 kPa . l^-1 . s^-1). Odpor (Rt) klasickej ET kanyly č. 7 (7 mm) meraný za štandardných podmienok podľa ISO normy je Rt = 12 cm H₂O . l^-1 . s^-1 – graf 1.

Pri relatívne normálnej pľúcnej mechanike (poddajnosť Cst = 40–80 ml . cm H₂O-1 a rezistencia dýchacích ciest Raw = 2–4 cm H₂O . l^-1 . s-¹) vzniká počas UVP konvenčnými frekvenciami (14–18 d . min^-1 a Vt = 400–700 ml) PEEPi, ktorého veľkosť dosahuje 12–16 cm H₂O (1,6 kPa), čo nie je zďaleka zanedbateľná hodnota a môže výrazne negatívne vplývať na ventiláciu i obeh pacienta. Z vyššie uvedených dôvodov sme po prvých skúsenostiach a problémoch vyskúšali na modeli pľúc umelú ventiláciu pomocou originálnej ET kanyly. Po prvých skúsenostiach a zhodnotení na modeli zistených potenciálnych rizík sme opustili používanie originálnej ET kanyly. Začali sme aplikovať UVP počas výkonu pomocou katétrovej vysokofrekvenčnej ventilácie (K-VFDV).

Princíp konštrukcie dýzového generátora pri K-VFDV vychádza zo všeobecnej konštrukcie a fyzikálnej charakteristiky dýzového generátora, viď obr. 2 [6].

Dýzový generátor v tejto forme je daný tracheou (valcová dutina prijímacieho kanála) a katétrom (dýza), ktorá je umiestnená v trachei.

Katétrová forma VFDV alebo dýzová ventilácia konvenčnými frekvenciami, vyhovuje požiadavkám ventilácie, je jednoznačne uprednostňovaná v rekonštrukčnej tracheobronchiálnej chirurgii, v laryngeálnej chirurgii, aj pri otvorených veľkých dýchacích cestách pretože okrem iného:

• zabezpečí adekvátnu výmenu krvných plynov pri chirurgickom výkone na dýchacích cestách. Sprievodný dynamický malý (do 5 cm H₂O) PEEPi efekt zvyšuje FRC a stabilizuje geometriu alveolárneho kompartmentu [6];
• pri ventilácii zabezpečenej tenkým katétrom (nie je potrebná intubačná kanyla) je pre operatéra voľné operačné pole, čo umožňuje lepšiu manipuláciu s inštrumentáriom použitým pri tom ktorom výkone;
• je redukovaný pohyb dýchacích ciest a mediastína;
• sprievodný efekt „prevencie aspirácie“ (Klainov efekt) bráni zatečeniu krvi, hlienov i slín do dýchacích ciest. Počas celého dýchacieho cyklu je v priestore pod špičkou katétra (distálne) pozitívny tlak oproti atmosférickému a prúd plynov je počas inspíria i exspíria kontinuálny smerom z dýchacích ciest do atmosféry, čo bráni zatekaniu prípadných sekrétov či krvi do distálnych partií dýchacích ciest [6, 7, 8].

Využitie vyššie uvedených výhodných vlastností     K-VFDV nás viedlo k aplikácii tohto spôsobu UVP pri TLT podľa Fantoniho. 

Materiál a metodika

K TLT sme použili flexibilný bronchoskop a Translaryngeal Tracheostomy Kit (Malincrodt Medical GmbH, Hennef, Germany). Zaistenie účinnej ventilácie počas TLT sme zabezpečili katétrovou vysokofrekvenčnou dýzovou ventiláciou (K-VFDV). Indikácia K-VFDV je daná špecifickými výhodami, ktoré sú odvodené od konštrukcie a fyzikálnej charakteristiky dýzového generátora.

Insuflačný katéter spolu s meracím katétrom slúžiacim na meranie tlaku v trachei a kovovým stabilizátorom tvaru v jednom „obale“ majú spolu vonkajší priemer cca 4,5 mm, čo je približne polovičný priemer originálnej ET kanyly. Katéter je originálnej konštrukcie. Dĺžka katétra je 27–28 cm. Vnútorný priemer insuflačného katétra (dýzy) pre aplikáciu insuflovaného plynu (Pin) je 2,5 mm. Paralelný katéter o hrúbke 1,5 mm je určený pre merací systém monitorovania tlaku v trachei. Celý systém je vyrobený z PVC venóznych katétrov o menovitom priemere, ktoré sú vlepené spolu s kovovým stabilizátorom do polypropylénového obalu o priemere 4,5 mm. Katétre boli sterilizované chemicky. Schéma katétra je na obrázku 3.

Fotografia katétra pripraveného na použitie, je na obrázku 4.

Zavedenie katétra do priedušnice je znázornené na obrázku 5.

Metodiku tracheotómie podľa Fantoniho sme aplikovali pomocou K-VFDV u 10 pacientov, u ktorých sme sledovali niektoré rozhodujúce parametre z hľadiska možných negatívnych vplyvov na výmenu plynov, ako aj vlastnú techniku TLT.

Demografické údaje a keďže sa jednalo o kardiochirurgických pacientov aj „Euroscore“ (standard) sú v tabuľke 1.

Anestéziu, pri použití K-VFDV, sme zabezpečili totálnou i. v. anestéziou s myorelaxáciou.

Aplikovali sme bolusovú dávku Propofolu (Fresenius) priemerne 1,5 ± 0,8 mg . kg^-1 a potom sme pokračovali kontinuálne Propofolom v dávke 2 ± 1 mg . kg^-1 . hod^-1, Tracrium (GlaxoSmithKline) v dávke 0,5 mg . kg^-1, Sufentanil (Torrex) v dávke  0,5 µg . kg^-1.

Monitorovali sme kontinuálne TK, P, Paw, SpO₂, z laboratórnych meraní ABR pred ukončením K-VFDV a tesne po ukončení K-VFDV. Sledovali sme a porovnali problémy pri otáčaní Fantoniho kanyly ako aj vznik PEEPi, aplikované Paw, zatekanie cez larynx, prípadne krvácanie po zavedení kanyly.

Jednoznačnou kontraindikáciou K-VFDV je status asthmaticus, stavy s veľmi vysokou rezistenciou dýchacích ciest a akútne dekompenzovaná obštrukčná bronchopulmonálna choroba nereagujúca na liečbu. Pri hraničných ventilačných zlyhaniach s potrebou FiO₂ nad 0,65–0,8 a minútovej ventilácie nad 190–200 ml . kg^-1 . min^-1, sme K-VFDV nepoužili pre možnosť vzniku relatívnej hypoventilácie, prípadne hypoxémie, pretože generátor tlaku tvorený dýzou – katétrom a prijímacím kanálom – tracheou vytvára zmes plynov s obsahom cca 55–60 % O₂. Použili sme ventilátor PARAVENT PATe (Kalas), ktorý je konštrukčne riešený ako elektronicky riadený vysokofrekvenčný dýzový ventilátor s optimálnou frekvenciou VFDV 120 c . min^-1 (resp. 20 a 40 c . min^-1), s voliteľnou dobou inspíria Ti% 33, 50, 66 %, s voliteľnou insuflačnou energiou (PIN) od 0 do 300 kPa, s alarmami neventilácie, hypoventilácie a prekročenia limitných tlakov (PIP – peak inspiratory pressure) v dýchacích cestách. Pri prekročení limitného PIP (Pt) = 40–45 cm H₂O₂ prístroj ventiláciu preruší. Počas K-VFDV je špičkový tracheálny tlak Pt = 15–35 cm H₂O, pri PEEPi = 3–4 cm H₂O.

Vzhľadom na skutočnosť, že katétrová VFDV je vyše 17 rokov v rutinnej praxi aplikovaná metóda ventilácie, súhlas Etickej komisie sme nepovažovali za potrebný. Informovaný súhlas pacienta aj na takýto výkon je vždy vyžadovaný predoperačne.

Metodický postup

Pri katétrovej VFDV sa po extubácii orotracheálnej kanyly zavedie direktnou laryngoskopiou do trachey, ventilačný katéter pre K-VFDV (insuflačný katéter, merací katéter a vodič v jednom obale) do hĺbky 6–8 cm pod hlasivky, viď obrázok 4.

Po zapnutí ventilátora, ktorého ventilačné parametre boli nastavené ako je uvedené v tabuľke 4 na s. 328, sa auskultačne skontroluje ventilácia, obehové parametre a SpO₂ na monitore. Zavedieme flexibilný fibrooptický bronchoskop (FFB) až k miestu plánovanej tracheostómie. Bežnou úrovňou je druhý inter-anulárny priestor, možný je aj vyšší, resp. nižší prístup. U pacientov po sternotómii vyberáme vyšší prístup, aby punkčný otvor bol čo najviac vzdialený od operačnej rany. Výber je podmienený anatomickými pomermi, podľa ktorých sa riadime aj pri identifikácii optimálneho miesta punkcie. Ak je to potrebné, vybraná zóna je tlačená FFB hore, čím sa stenčí tkanivo a zlepší presvietenie (transluminácia). U hrubších krkov, kde je presvietenie obtiažné využívame prst k nahmataniu konca FFB. Tracheálna punkčná ihla vedená cez kožu a prednú stenu trachey smeruje kraniálne a po identifikácii správneho zavedenia pomocou FFB sa zavedie vodič, ktorý je vytiahnutý ústami. Jeden koniec vodiča je zavedený do kužeľovitej kanyly a zabezpečený uzlom, druhý koniec je natočený na držiak, pomocou ktorého vykonávame trakciu – vťahujeme kužeľovitú kanylu do ústnej dutiny, medzi hlasivkové väzy, až na stenu trachey. Prstami druhej ruky okolo drôtu tlačíme na tracheu zvonku (counterballance), čím znižujeme tlak na stenu trachey, a druhou rukou pomalým krúživým pohybom ťaháme kanylu von. Keď sa objaví kovová špička kanyly, vykonáme asi 1–1,2 cm incíziu na uľahčenie prieniku kanyly. Po vytiahnutí asi polovice kanyly, odstrihneme kužeľovitú prednú časť. Potom vytiahneme aj zvyšnú časť kanyly, aby bola vo vyrovnanom postavení, pomocou bronchoskopickej kontroly by sme mali vidieť zadnú stenu trachey. Pomocou špeciálneho obturátora, ktorým by sme mali voľne zasunúť kanylu, otáčame o 180 stupňov, aby koniec kanyly smeroval distálne. Katétrová VFV počas tracheostómie je riešená definovaným katétrom (dýza) zasunutým spolu s meracou linkou do trachey (valcová dutina). Pred nafúknutím balónika TT kanyly, sa po vypnutí ventilátora, ventilačný katéter K-VFDV extrahuje z trachey. Nafúkne sa balónik TT kanyly, upevníme kanylu a pripojíme pacienta na konvenčný ventilátor.

Výmenu kanyly robíme až 5. pooperačný deň, kedy sa vytvorí už dostatočne stabilizovaný kanál v okolitom tkanive, ktorý umožní zavedenie novej kanyly bez nutnosti použitia inštrumentária a FFB.

Tracheostómiu pomocou K-VFDV sme v 90 % robili z titulu malého, ale možného rizika vzniku infekčného aerosolu v „septickom“ boxe. 

Výsledky

Pri sledovaní základných vitálnych funkcií sme žiadne významnejšie zmeny neregistrovali ani v jednom prípade. Mierny pokles systolického TK o 15 ± 5 torr po podaní  anestézie považujeme za jav normálny. Pacienti boli pred zavedením K-VFDV ventilovaní na riadenej ventilácii v režime CPV (pressure controlled ventilation) s VT 6,3 ± 0,8 ml . kg^-1 hmotnosti, s frekvenciou dýchania 17 ± 3,2 d . min^-1, PEEP = 7 ± 2 cm H₂O, FiO₂ = 0,45 ± 0,05.

Základnými veličinami, ktoré nás zaujímali, boli zmeny v krvných plynoch počas a po aplikácii K-VFDV. Pri porovnaní zmien pH sme žiadne podstatné zmeny nezistili. Výmena plynov prebiehala dobre a SpO₂ sa pohybovalo od 95 do 99 %, bez výraznejších výchyliek.

Porovnali sme krvné plyny pred pripojením na K-VFDV a tesne po odpojení z K-VFDV. FiO₂ pred napojením na K-VFDV sa pohybovalo v priemere 0,45 ± 0,05. Hodnoty FiO₂ vznikajúce pri funkcii dýzového generátora sa pohybujú od 0,55 do 0,6 v závislosti od charakteristiky mechanických vlastností pľúc a pomeru priemeru trachey k priemeru ventilačného katétra.

Hodnoty krvných plynov sú v tabuľke 2.

Výsledky sme porovnali Studentovým párovým t-testom, ktorý nepotvrdil signifikantné rozdiely v hodnotách krvných plynov pred ukončením TT s aplikáciou K-VFDV a po jeho ukončení.

Trvanie intubácie a UVP pred tracheotómiou ako aj dĺžky výkonov (zaokrúhlene) sú v tabuľke 3.

Výkon trval v priemere cca 27,5 ± 6 minút. Do výkonu sme zaratávali čas od extubácie klasickej ET kanyly a zavedenia katétra na K-VFDV, po fixáciu zavedenej tracheostomickej kanyly a nasledovnej kontroly jej uloženia bronchoskopom.

Pri porovnaní s 5 pacientmi ventilovanými originálnou ET kanylou, kedy tracheotómia trvala 36 ± 6 minút, sa výkon skrátil v priemere o 9 minút.

Výraznejšie problémy, okrem stúpnutia tlaku v trachei pri otáčaní tracheostomickej kanyly, ktorá parciálne obturovala jej lúmen, kedy došlo k prerušeniu ventilácie z titulu prekročenia limitného tlaku (PIP = Pt) > 40 cm H₂O na dobu maximálne 10 ± 7 sek., sme nezistili. Závažnejšie komplikácie vyžadujúce si intervenciu sa nevyskytli.

Špičkové tlaky a PEEPi, ktoré sme namerali, sú v tabuľke 4.

Okrem drobného krvácania z miesta vpichu ihly do trachey o objeme rádovo 1–2 ml krvi v dvoch prípadoch a prasknutia balónika TT kanyly v jednom prípade, čo považujeme za skôr technické komplikácie, sa medicínsky závažné komplikácie nevyskytli. Ani v jednom prípade nedošlo k zatečeniu prípadného drobného krvácania z okolia vpichu alebo slín z dutiny ústnej, do dýchacích ciest. Tomuto procesu bezpečne bránil tzv. Klainov efekt.

Po zavedení TT kanyly pri bronchoskopickej kontrole na konci výkonu sme v 4 prípadoch robili aj toaletu dýchacích ciest s odstránením drobnejších hlienových zátok. 

Diskusia

Umelá ventilácia počas tracheotómie predstavuje jeden z problémov, ktorý je možné riešiť rôznymi spôsobmi, ktoré sú viac či menej vyhovujúce, či komfortnejšie. Riešenie, ktoré sa odporúča v návode umiestnenom v originálnom balení „tracheostomického setu podľa Fantoniho“, predstavuje jednu variantu [1, 2, 3]. Použitie tenkej a dlhej endotracheálnej kanyly s balónikom ale predstavuje niekoľko problémov. V prvom rade negatívne vplýva na samotnú umelú ventiláciu pľúc tým, že má vysoký prietočný odpor (Rt). Z vysokého odporu vyplývajú problémy so samotnou UVP, a to nevyhnutnosťou použitia vysokých inflačných tlakov a hlavne so vznikom PEEPi, ktorého hodnota môže presahovať aj 15–17 cm H₂O.

Vysoký PEEPi pri nevyhnutnosti adekvátnej objemovej výmeny plynov (VT, MV) zvyšuje sekundárne špičkový alveolárny tlak nad hodnoty vyše 35–45 cm H₂O, v závislosti od poddajnosti pľúc (Cst) a dychového objemu. Tieto hodnoty sú už ale nebezpečné aj z hľadiska barotraumy. Vysoký PEEPi je sám o sebe rizikom limitácie pľúcnej perfúzie, ako aj zníženia preloadu pravého srdca pri vysokom strednom vnútrohrudnom tlaku.

Pre vyššie uvedené problémy vyplývajúce z aplikácie originálnej metódy, hlavne u našich pacientov, ktoré sú zvyčajne kardiálne hendikepovaní po operáciách na srdci alebo aj na veľkých cievach, sme hľadali iné riešenie, ktoré by sa zďaleka vyhlo vyššie opísaným problémom.

Existujú veľké skúsenosti s vysokofrekvenčnou ventiláciou, a to aj s tzv. katétrovou VFDV, aplikovanou vyše 17 rokov v oblasti rekonštrukčnej chirurgie tracheobronchiálneho stromu a pri pľúcnych operáciách. Práve túto metódu sme zvolili pre pľúcnu ventiláciu pri tracheostómii podľa Fantoniho [6, 7, 8].

Hlavným nebezpečenstvom pri katétrovej VFV je barotrauma. Najčastejšie vzniká obštrukciou dýchacích ciest proximálne od konca katétra v exspíriu. Jediná možná prevencia je primerané technické vybavenie s vyhodnocovaním tlaku v dýchacích cestách s automatickým odpojením ventilátora pri prekročení limitného tlaku. Z hľadiska bezpečnosti pacienta túto požiadavku – vzhľadom na technické vybavenie VF ventilátora – plníme.

Monitorovanie tracheálneho tlaku a jeho kontinuálne vyhodnocovanie ventilátorom je zásadným bezpečnostným prvkom, ktorý musí byť aplikovaný pri akejkoľvek K-VFDV. Okrem tracheotómie podľa Fantoniho používame identický systém K-VFDV pri bronchoskopickej toalete dýchacích ciest ako aj v niektorých prípadoch pri bronchoskópii.

Aplikácia UVP pomocou tenkého (biluminálneho) katétra predstavuje bezpečný spôsob ventilácie s primeranou výmenu plynov počas tracheotómie, bez zbytočného zvyšovania vnútropľúcneho i vnútrohrudného tlaku. Malý priemer katétra nepredstavuje prakticky nijakú prekážku pri otáčaní tracheostomickej kanyly smerom distálnym a v prípade obštrukcie proximálnej časti trachei otáčajúcou sa kanylou dôjde pre prekročenie Pt > 40 cm H₂O k zastaveniu ventilácie (tzv. total stop). Po dobrých skúsenostiach v K-VFDV pri tracheostómii podľa Fantoniho originálnu ET kanylu pre UVP počas výkonu nepoužívame. Sú práce preferujúce aj iné spôsoby perkutánnej dilatačnej tracheostómie podľa Riggsa či Cagliu [4], ale výsledky nie sú úplne jednoznačné v prospech tej ktorej metodiky. Naopak niektorí autori preferujú tracheotómiu podľa Fantoniho [3, 9]. 

Záver

Podľa našich skúsenosti považujeme použitie katétrovej VFDV u tracheostómie podľa Fantoniho za veľmi efektívnu, bezpečnú. Výmena plynov v pľúcach je adekvátna a mierny pokles, alebo vzostup PaCO₂ nepovažujeme za podstatný. Oxygenácia, meraná v krvných plynoch, alebo ako SpO₂ bola vo všetkých prípadoch primeraná. Špičkové alveolárne tlaky, ako aj PEEPi sú v primeraných bezpečnostných hraniciach a aktivácia „total stop“ systému pri prekročení Pt nad 40 cm H₂O, je tiež vyhovujúca. Myslíme si, že vylepšenie Fantoniho metódy tracheotómie je efektívne nielen z hľadiska UVP, ale aj z hľadiska zlepšenia a zrýchlenia technológie vlastnej operačnej procedúry.

Došlo dne 13. 5. 2010.

Přijato dne 21. 9. 2010.

Adresa pro korespondenci:

MUDr. Peter Čandík

KAIM

VÚSCH, a. s.

Ondavská 8

040 01 Košice

Slovenská republika

e-mail: pcandik@vusch.sk