Η επίδραση τριών διαφορετικών χειρισμών έκπτυξης κυψελίδων (recruitment maneuvers) στην ανταλλαγή αερίων αρτηριακού αίματος ασθενών με πρώιμο ARDS

Abstract

IntroductionAcute respiratory distress syndrome (ARDS) is characterized by severeimpairment of oxygenation caused by an inhomogeneous ventilation-perfusiondistribution and an increase in shunt fraction. The amount of aerated lung is markedlyreduced due to alveolar collapse and flooding. The only intervention found to reducemortality from ARDS is an approach to mechanical ventilation that uses relatively smalltidal volumes and low airway pressures. However, alveolar derecruitment may occurduring the use of a lung-protective ventilatory strategy.Current suggestions for the management of ARDS patients propose, amongothers, recruitment of these atelectatic areas through an intentional transient increase inairway pressure. The rationale for the use of recruitment maneuvers (RMs) in ARDS is togain patency of refractory lung units, leading to increased end-expiratory lung volume,while allowing acceptable peak tidal pressures and hemodynamic impairment. In severalstudies diverse methods have been described for recruiting the lung, such as sustainedinflation, intermittent or extended sighs, and pressure controlled ventilation with higherairway pressures. The effect of different RMs can be monitored at the bedside using gasexchange or physiological parameters, such as respiratory system compliance.Several studies have demonstrated beneficial but not consistent RM effects onoxygenation and/or respiratory mechanics. This may reflect: a) patients’ heterogeneity,etiology, and phase of ARDS; b) the characteristics of the recruiting technique, i.e., theway a recruiting pressure is applied plus the duration of its application; and c) themagnitude of the effective recruiting pressure, that is the generated transpulmonarypressure, but not the applied airway pressure. The transpulmonary pressure (appliedairway pressure -pleural pressure) is a function of both the applied pressure and changesoccurring in the pleural pressure. Consequently, conditions that affect pleural pressuremay substantially and unpredictably play a role on the effectiveness of RMs. AimWe sought to investigate the effect of three different RM techniques on bloodgases, static elastance of the respiratory system, and hemodynamics, in patients withearly ARDS. Since body mass index (BMI) has been shown to correlate with pleuralpressure carrying a potential impact on the effective transpulmonary pressure, anadditional specific objective was to determine the impact of patients’ BMI on RMeffectiveness.MethodsThis was a prospective clinical trial conducted in a general intensive care unit.The study was approved by the institutional Ethical Committee of our hospital, andinformed consent was obtained from the patients’ next of kin. In 25 consecutive earlyARDS patients arterial blood gases, respiratory system elastance (Est,rs) andhemodynamics were monitored before (T0), and at 3, 15, and 30 min (T3, T15, T30,respectively) after each of three different RMs techniques with same airway pressures (45cmH2O), randomly applied in each patient; Recruitment maneuver-1 (RM-1) consisted ofpressure controlled ventilation for 1 min with inspiratory pressure of 40 cmH2O, PEEP of5 cmH2O, and inspiration to expiration time 1:1. Recruitment maneuver-2 (RM-2)consisted of two hyperinflations using the continuous positive airway pressure functionof the ventilator to an airway pressure of 45 cmH2O for 20 sec, with an interval of 1 minin between. Recruitment maneuver-3 (RM-3) consisted of three consecutive sighs withtidal volumes needed to reach a plateau pressure of 45 cmH2O. The effect of the RMswas judged by the changes in arterial blood gases, Est,rs and hemodynamic status of thepatients. ResultsAll RMs improved oxygenation and Est,rs shortly (T3) after their application, butonly RM-2 had a prolonged beneficial effect on oxygenation (T30). Patients were furtherdivided according to their BMI: in the low BMI group (< 27.3 Kg/m2) the effectiveness ofRMs was similar to the whole study population, while in the high BMI group (> 27.3Kg/m2) no sustained effect followed any RM. The recorded hemodynamic parametersamong the 3 maneuvers and among the different time points were not significantlydifferent.ConclusionsIn patients suffering from early ARDS, recruitment by two sustained inflationsresults in a more sustained improvement of oxygenation as compared with recruitment bypressure controlled ventilation or consecutive sighs with the same airway pressure. Bodymass index seems to have an impact on RMs effectiveness, most probably by altering theeffective transpulmonary pressure. Further studies that would include investigation oflung mechanics partitioning and more detailed hemodymanics are needed to fullyelucidate the mechanisms underlying our clinical findings.

Εισαγωγή. Το Σύνδρομο Οξείας Αναπνευστικής Δυσχέρειας (ARDS) χαρακτηρίζεται από σοβαρή διαταραχή της οξυγόνωσης, που αποδίδεται σε ανομοιογενή κατανομή αερισμού/αιμάτωσης και σε αύξηση της ενδοπνευμονικής παράκαμψης. Το ποσοστό του πνεύμονα που συμμετέχει στον αερισμό είναι σημαντικά ελαττωμένο εξαιτίας της σύμπτωσης των κυψελίδων και της παρουσίας υγρού εντός αυτών. Η μόνη τεκμηριωμένη παρέμβαση, η οποία μειώνει την θνητότητα των ασθενών με ARDS είναι ο μηχανικός αερισμός που χρησιμοποιεί σχετικά μικρούς αναπνεόμενους όγκους και χαμηλές πιέσεις αεραγωγών. Ωστόσο, αυτή η προστατευτική για τους πνεύμονες μέθοδος μηχανικού αερισμού δύναται να προάγει το σχηματισμό ατελεκτασιών. Σύμφωνα με πρόσφατες οδηγίες σχετικά με το χειρισμό ασθενών με ARDS, η στράτευση αυτών των ατελεκτατικών περιοχών δύναται να επιτευχθεί μέσω σκόπιμης και παροδικής αύξησης της πίεσης των αεραγωγών. Η λογική της χρήσης των χειρισμών στράτευσης του πνεύμονα (recruitment maneuvers, RMs) στο ARDS είναι η ανάκτηση της βατότητας των κλειστών πνευμονικών τμημάτων, οδηγώντας τοιουτοτρόπως σεαυξημένο τελο-εκπνευστικό όγκο των πνευμόνων. Ωστόσο, η μέγιστη πίεση των αεραγωγών δεν πρέπει να ξεπερνάει ένα αποδεκτό όριο και παράλληλα πρέπει να αποφεύγεται, κατά το δυνατόν, η αιμοδυναμική επιβάρυνση των ασθενών. Στη βιβλιογραφία έχουν περιγραφεί διάφορες μέθοδοι στράτευσης των πνευμόνων, όπως η σταθερή διάταση, η διαλείπουσα ή παρατεταμένη εφαρμογή αναστεναγμών και ο αερισμός ελεγχόμενης πίεσης (με εφαρμογή όμως υψηλών πιέσεων στους αεραγωγούς).Η αποτελεσματικότητα των διαφορετικών RMs δύναται να εκτιμηθεί εύκολα παρά την κλίνη του ασθενούς, αξιολογώντας τις μεταβολές των αερίων αρτηριακού αίματος και της ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος.Αρκετές μελέτες έχουν αναδείξει όφελος από την εφαρμογή των RMs. Ωστόσο,τα αποτελέσματα των μελετών αυτών αναφορικά με την επίδραση των RMs στην οξυγόνωση και τις μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος ποικίλλουν. Το γεγονός αυτό ίσως αντανακλά: α) την ανομοιογένεια των ασθενών, σχετικά με την αιτιολογία και τη φάση του ARDS, β) τα χαρακτηριστικά της κάθε μεθόδου στράτευσης, δηλ τον τρόπο με τον οποίο εφαρμόζεται η πίεση στράτευσης, αλλά και η διάρκεια αυτής, και γ) το μέγεθος της δραστικής πίεσης στράτευσης, η οποία είναι η διαπνευμονική πίεση και όχι η εφαρμοζόμενη στους αεραγωγούς πίεση. Η διαπνευμονική πίεση (που ισούται με τη διαφορά της υπεζωκοτικής πίεσης από την εφαρμοζόμενη πίεση στους αεραγωγούς) επηρεάζεται από δύο διαφορετικές συνιστώσες, ήτοι την εφαρμοζόμενη πίεση και τις μεταβολές της υπεζωκοτικής πίεσης. Συνεπώς, οι καταστάσεις που επηρεάζουν την υπεζωκοτική πίεση δύνανται να επιδράσουν με ουσιαστικό, αλλά και απρόβλεπτο τρόπο στην αποτελεσματικότητα των RMs. Σκοπός της μελέτης. Σκοπός της μελέτης μας ήταν η διερεύνηση της επίδρασης τριών διαφορετικών χειρισμών στράτευσης του πνεύμονα στα αέρια αρτηριακού αίματος, στην ελαστικότητα του αναπνευστικού συστήματος και στις αιμοδυναμικές παραμέτρους ασθενών με πρώιμο ARDS. Σύμφωνα με σχετικές μελέτες, έχει αναδειχθεί η συσχέτιση μεταξύ του δείκτη μάζας σώματος (ΒΜΙ) με την υπεζωκοτική πίεση, με αποτέλεσμα να επηρεάζεται δυνητικά η δραστική διαπνευμονική πίεση. Επομένως, ένας πρόσθετος στόχος της μελέτης μας ήταν να διερευνήσουμε την επίδραση του ΒΜΙ στην αποτελεσματικότητα των RMs. Μέθοδος. Πρόκειται για μία προοπτική κλινική μελέτη, η οποία πραγματοποιήθηκε σε μία γενική Μονάδα Εντατικής Θεραπείας. Στη μελέτη συμμετείχαν συνολικά 25 διαδοχικοί ασθενείς με πρώιμο ARDS. Η διεξαγωγή της μελέτης εγκρίθηκε από την Επιστημονική Επιτροπή του νοσοκομείου και ελήφθη γραπτή συναίνεση από τον πλησιέστερο συγγενή εκάστου ασθενή. Στους ασθενείς αυτούς μετρήσαμε αέρια αρτηριακού αίματος,ελαστικότητα αναπνευστικού συστήματος (Est,rs) και αιμοδυναμικές παραμέτρους στις κάτωθι χρονικές στιγμές: πριν (T0), 3, 15, και 30 min (T3, T15, T30, αντίστοιχα) μετά από την εφαρμογή κάθε ενός εκ των τριών διαφορετικών χειρισμών στράτευσης. Οι τρεις RMs εφαρμόσθηκαν με τυχαία σειρά σε κάθε ασθενή βάσει ενός προκαθορισμένου διαγράμματος τυχαιοποίησης. Οι RMs σχεδιάσθηκαν έτσι ώστε να εφαρμόζεται η ίδια πίεση στους αεραγωγούς (45 cmH2O).Ο πρώτος χειρισμός (RM-1) συνίστατο σε αερισμό ελεγχόμενης πίεσης για 1 minμε τις εξής παραμέτρους: εισπνευστική πίεση = 40cmH2O, PEEP = 5 cmH2O και σχέση χρόνου εισπνοής προς εκπνοή = 1:1.Ο δεύτερος χειρισμός (RM-2) συνίστατο σε δύο σταθερές διατάσεις, με πίεση διάτασης 45 cmH2O και διάρκεια 20 sec η καθεμία. Μεταξύ των δύο διατάσεων εφαρμόσθηκε αερισμός ελεγχόμενου όγκου με τις βασικές ρυθμίσεις για 1 min.Κατά τη διάρκεια του τρίτου χειρισμού (RM-3) χορηγήθηκαν τρεις διαδοχικοί αναστεναγμοί με τέτοιον αναπνεόμενο όγκο (όπως αυτός υπολογίσθηκε βάσει της Est,rsκάθε ασθενούς πριν την εφαρμογή των RMs), ώστε η στατική τελο-εισπνευστική πίεση των αεραγωγών να φθάσει 45 cmH2O.Η αποτελεσματικότητα των RMs εκτιμήθηκε βάσει των μεταβολών που επέφεραν στα αέρια αρτηριακού αίματος, την Est,rs και τις αιμοδυναμικές παραμέτρους των ασθενών. Αποτελέσματα. Όλοι οι χειρισμοί στράτευσης βελτίωσαν την οξυγόνωση και την Est,rs άμεσα μετά την εφαρμογή τους (T3), αλλά μόνο η RM-2 είχε παρατεταμένη διάρκεια του ευνοϊκού αυτού αποτελέσματος στην οξυγόνωση (T30). Στη συνέχεια χωρίσαμε τους ασθενείς σε δύο ομάδες (Α και Β) σύμφωνα με το ΒΜΙ, χρησιμοποιώντας ως διχοτόμο την διάμεση τιμή αυτού (27,3 kg/m2). Στην ομάδα Α, που περιελάμβανε τους ασθενείς μετο χαμηλότερο ΒΜΙ, η αποτελεσματικότητα των RMs ήταν παρόμοια με του συνόλου του πληθυσμού της μελέτης. Αντιθέτως, στην ομάδα Β, με το υψηλότερο ΒΜΙ, καμίαRM δεν επέφερε παρατεταμένη βελτίωση της οξυγόνωσης.Οι αιμοδυναμικές παράμετροι που κατεγράφησαν δεν διέφεραν σημαντικά μεταξύ των τριών χειρισμών και των διαφορετικών χρονικών στιγμών.Σημειώνεται, επίσης, ότι κανένας εκ των συμμετεχόντων στη μελέτη ασθενών δεν εμφάνισε βαρότραυμα κατά τη διάρκεια ή μετά την εφαρμογή του ερευνητικού πρωτοκόλλου. Συμπεράσματα. Στους ασθενείς με πρώιμο ARDS, η στράτευση των πνευμόνων μέσω εφαρμογής δύο σταθερών διατάσεων οδήγησε στην πλέον παρατεταμένη βελτίωση της οξυγόνωσης,συγκρινόμενη με τη στράτευση μέσω αερισμού ελεγχόμενης πίεσης ή διαδοχικών αναστεναγμών, με την ίδια πίεση αεραγωγών. Ο δείκτης μάζας σώματος φάνηκε ότι επιδρά στην αποτελεσματικότητα των RMs, το πιθανότερο μεταβάλλοντας την δραστική διαπνευμονική πίεση. Προκειμένου να διαλευκανθούν οι μηχανισμοί που υπόκεινται των κλινικών αυτών ευρημάτων μας, χρειάζονται περαιτέρω μελέτες, οι οποίες θα διερευνήσουν ξεχωριστά τις μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος (δηλ των πνευμόνων και του θωρακικού τοιχώματος) και θα αξιολογήσουν επιπρόσθετες αιμοδυναμικές παραμέτρους.