Впо что это в медицине
Искусственная вентиляция легких (ИВЛ): инвазивная и неинвазивная респираторная поддержка
К искусственной вентиляции легких (ИВЛ) прибегают для оказания помощи пациентам с острой или хронической дыхательной недостаточностью, когда больной не может самостоятельно вдыхать необходимый для полноценного функционирования организма объем кислорода и выдыхать углекислый газ. Необходимость в ИВЛ возникает при отсутствии естественного дыхания или при его серьезных нарушениях, а также во время хирургических операций под общим наркозом.
Что такое ИВЛ?
Искусственная вентиляция в общем виде представляет собой вдувание газовой смеси в легкие пациента. Процедуру можно проводить вручную, обеспечивая пассивный вдох и выдох путем ритмичных сжиманий и разжиманий легких или с помощью реанимационного мешка типа Амбу. Более распространенной формой респираторной поддержки является аппаратная ИВЛ, при которой доставка кислорода в легкие осуществляется с помощью специального медицинского оборудования.
Показания к искусственной вентиляции легких
Искусственная вентиляция легких проводится при острой или хронической дыхательной недостаточности, вызванной следующими заболеваниями или состояниями:
Инвазивная вентиляция легких
Эндотрахеальная трубка вводится в трахею через рот или через нос и подсоединяется к аппарату ИВЛ
При инвазивной респираторной поддержке аппарат ИВЛ обеспечивает принудительную прокачку легких кислородом и полностью берет на себя функцию дыхания. Газовая смесь подается через эндотрахеальную трубку, помещенную в трахею через рот или нос. В особо критических случаях проводится трахеостомия – хирургическая операция по рассечению передней стенки трахеи для введения трахеостомической трубки непосредственно в ее просвет.
Инвазивная вентиляция обладает высокой эффективностью, но применяется лишь случае невозможности помочь больному более щадящим способом, т.е. без инвазивного вмешательства.
Кому и когда необходима инвазивная ИВЛ?
Подключенный к аппарату ИВЛ человек не может ни говорить, ни принимать пищу. Интубация доставляет не только неудобства, но и болезненные ощущения. Ввиду этого пациента, как правило, вводят в медикаментозную кому. Процедура проводится только в условиях стационара под наблюдением специалистов.
Инвазивная вентиляция легких отличается высокой эффективностью, однако интубация предполагает введение пациента в медикаментозную кому. Кроме того, процедура сопряжена с рисками.
Традиционно инвазивную респираторную поддержку применяют в следующих случаях:
Как работает аппарат инвазивной ИВЛ?
Принцип работы приборов для инвазивной ИВЛ можно описать следующим образом.
Особенности оборудования для инвазивной вентиляции
Оборудование для инвазивной вентиляции легких имеет ряд характерных особенностей.
Неинвазивная вентиляция легких
За последние два десятилетия заметно возросло использование оборудования неинвазивной искусственной вентиляции легких. НИВЛ стала общепризнанным и широко распространенным инструментом терапии острой и хронической дыхательной недостаточности как в лечебном учреждении, так и в домашних условиях.
Одним из ведущих производителей медицинских респираторных устройств является австралийская компания ResMed
НИВЛ — что это?
Неинвазивная вентиляция легких относится к искусственной респираторной поддержке без инвазивного доступа (т.е. без эндотрахеальной или трахеостомической трубки) с использованием различных известных вспомогательных режимов вентиляции.
Оборудование подает воздух в интерфейс пациента через дыхательный контур. Для обеспечения НИВЛ используются различные интерфейсы – носовая или рото-носовая маска, шлем, мундштук. В отличие от инвазивного метода, человек продолжает дышать самостоятельно, но получает аппаратную поддержку на вдохе.
Когда применяется неинвазивная вентиляция легких?
Ключом к успешному использованию неинвазивной вентиляции легких является признание ее возможностей и ограничений, а также тщательный отбор пациентов (уточнение диагноза и оценка состояния больного). Показаниями для НИВЛ являются следующие критерии:
Методика высоко-поточной оксигенотерапии
Принцип действия основан на том, что аппарат создает воздушный поток с помощью встроенного компрессора, который увлажняется до 100% относительной влажности и в комбинации с кислородом подается в дыхательные пути пациента при температуре 37 %С. В результате, при использовании прибора уменьшается активность воспаления в дыхательных путях, улучшается мукоцилиарный клиренс, улучшается экспекторация мокроты, уменьшается интенсивность кашля, регрессируют явления дыхательной недостаточности. Повышается уровень вентиляции в слабо вентилируемых участках легких и поддерживается слабо-положительное давление в дыхательных путях.
Более стабильный поток кислорода, эффект вымывания углекислого газа, генерация положительного давления в дыхательных путях и эффективная гидратация введенного газа являются основными механизмами, обеспечивающими больший комфорт и переносимость данной методикик пациентом, а также более эффективные оксигенация и улучшение дыхания с меньшим количеством одышки. Все эти факторы значительно улучшают усвоение кислорода организмом.
Пациент может использовать аппарат с помощью носового интерфейса Optiflow™, сохраняя способность разговаривать, принимать пищу, дышать ртом и др. непосредственно во время терапии.
В ряде случаев, применение данной методики позволяет избежать перевода пациента на ИВЛ. Аппарат так же может использоваться для перевода пациентов со сложных режимов вентиляции на обычную кислородную терапию, в т. ч. с наложенной трахеостомой.
Данная методика позволяет оптимизировать лечебный процесс пациентов с дыхательной недостаточностью и соответствовать современным научным тенденциям в плане повышения безопасности лечебного процесса.
Впо что это в медицине
Проблема поражения легких при вирусной инфекции, вызванной COVID-19 является вызовом для всего медицинского сообщества, и особенно для врачей анестезиологов-реаниматологов. Связано это с тем, что больные, нуждающиеся в реанимационной помощи, по поводу развивающейся дыхательной недостаточности обладают целым рядом специфических особенностей. Больные, поступающие в ОРИТ с тяжелой дыхательной недостаточностью, как правило, старше 65 лет, страдают сопутствующей соматической патологией (диабет, ишемическая болезнь сердца, цереброваскулярная болезнь, неврологическая патология, гипертоническая болезнь, онкологические заболевания, гематологические заболевания, хронические вирусные заболевания, нарушения в системе свертывания крови). Все эти факторы говорят о том, что больные поступающие в отделение реанимации по показаниям относятся к категории тяжелых или крайне тяжелых пациентов. Фактически такие пациенты имеют ОРДС от легкой степени тяжести до тяжелой.
В терапии классического ОРДС принято использовать ступенчатый подход к выбору респираторной терапии. Простая схема выглядит следующим образом: низкопоточная кислородотерапия – высокопоточная кислородотерапия или НИМВЛ – инвазивная ИВЛ. Выбор того или иного метода респираторной терапии основан на степени тяжести ОРДС. Существует много утвержденных шкал для оценки тяжести ОРДС. На наш взгляд в клинической практике можно считать удобной и применимой «Берлинскую дефиницую ОРДС».
Общемировая практика свидетельствует о крайне большом проценте летальных исходов связанных с вирусной инфекцией вызванной COVID-19 при использовании инвазивной ИВЛ (до 85-90%). На наш взгляд данный факт связан не с самим методом искусственной вентиляции легких, а с крайне тяжелым состоянием пациентов и особенностями течения заболевания COVID-19.
Тяжесть пациентов, которым проводится инвазивная ИВЛ обусловлена большим объемом поражения легочной ткани (как правило более 75%), а также возникающей суперинфекцией при проведении длительной искусственной вентиляции.
Собственный опыт показывает, что процесс репарации легочной ткани при COVID происходит к 10-14 дню заболевания. С этим связана необходимость длительной искусственной вентиляции легких. В анестезиологии-реаниматологии одним из критериев перевода на спонтанное дыхание и экстубации служит стойкое сохранение индекса оксигенации более 200 мм рт. ст. при условии, что используются невысокие значения ПДКВ (не более 5-6 см. вод. ст.), низкие значения поддерживающего инспираторного давления (не более 15 см. вод. ст.), сохраняются стабильные показатели податливости легочной ткани (статический комплайнс более 50 мл/мбар), имеется достаточное инспираторное усилие пациента ( p 0.1 более 2.)
Достижение адекватных параметров газообмена, легочной механики и адекватного спонтанного дыхания является сложной задачей, при условии ограниченной дыхательной поверхности легких.
При этом задача поддержания адекватных параметров вентиляции усугубляется присоединением вторичной бактериальной инфекции легких, что увеличивает объем поражения легочной ткани. Известно, что при проведении инвазинвой ИВЛ более 2 суток возникает крайне высокий риск возникновения нозокомиальной пневмонии. Кроме того, у больных с COVID и «цитокиновым штормом» применяются ингибиторы интерлейкина, которые являются выраженными иммунодепрессантами, что в несколько раз увеличивает риск возникновения вторичной бактериальной пневмонии.
В условиях субтотального или тотального поражения дыхательной поверхности легких процент успеха терапии дыхательной недостаточности является крайне низким.
Собственный опыт показывает, что выживаемость пациентов на инвазивной ИВЛ составляет 15.3 % на текущий момент времени.
Алгоритм безопасности и успешности ИВЛ включает:
В связи с тем, что процент выживаемости пациентов при использовании инвазивной ИВЛ остается крайне низким возрастает интерес к использованию неинвазивной искусственной вентиляции легких. Неинвазивную ИВЛ по современным представлениям целесообразно использовать при ОРДС легкой степени тяжести. В условиях пандемии и дефицита реанимационных коек процент пациентов с тяжелой формой ОРДС преобладает над легкой формой.
Тем не менее, в нашей клинической практике у 23% пациентов ОРИТ в качестве стартовой терапии ДН и ОРДС применялась неинвазивная масочная вентиляция (НИМВЛ). К применению НИМВЛ есть ряд ограничений: больной должен быть в ясном сознании, должен сотрудничать с персоналом. Допустимо использовать легкую седацию с целью обеспечения максимального комфорта пациента.
Критериями неэффективности НИМВЛ являются сохранение индекса оксигенации ниже 100 мм рт.ст., отсутствие герметичности дыхательного контура, возбуждение и дезориентация пациента, невозможность синхронизации пациента с респиратором, травмы головы и шеи, отсутствие сознания, отсутствие собственного дыхания. ЧДД более 35/мин.
В нашей практике успешность НИМВЛ составила 11.1 %. Зав. ОАИР: к.м.н. Груздев К.А.
Сравнительный анализ использования высокопоточной и традиционной оксигенотерапии у пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией
1 ФГБВОУ ВО «Военно-медицинская академия имени С.М. Кирова» МО РФ, Санкт-Петербург, Россия
2 ФГКУ «442 Военно-клинический госпиталь» МО РФ, Санкт-Петербург, Россия
Для корреспонденции: Грачев Иван Николаевич — преподаватель кафедры военной анестезиологии и реаниматологии Военно-медицинской академии имени С.М. Кирова, Санкт-Петербург; е-mail: GrachewIN@mail.ru
Для цитирования: И.Н. Грачев, В.И. Шаталов, А.Г. Климов, И.В. Блинда, И.А. Кочкин, К.А. Цыганков, А.В. Щеголев. Сравнительный анализ использования высокопоточной и традиционной оксигенотерапии у пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией. Вестник интенсивной терапии им. А.И. Салтанова. 2020;3:95–103. DOI: 10.21320/1818-474X-2020-3-95-103
Реферат
Актуальность. Для пациентов с сохраненным спонтанным дыханием и дыхательной недостаточностью разработаны различные способы доставки газовой смеси в дыхательные пути. Открытым остается вопрос о выборе оптимальной методики при гипоксии у пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией. Применение высокопоточной оксигенотерапии является альтернативой ингаляции кислорода через стандартные канюли.
Цели исследования. Экспериментальное изучение механизмов воздействия высокопоточной оксигенотерапии и оценка ее клинической эффективности в сравнении с традиционной оксигенотерапией у пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией.
Материалы и методы. При проведении экспериментального этапа исследования определен уровень среднего давления в дыхательных путях в зависимости от потока газовой смеси с использованием модели легких с параметрами биомеханики дыхания, характеризующими «здоровые легкие», «легкие со сниженной растяжимостью» и «легкие с высоким сопротивлением дыхательных путей».
При проведении клинического этапа осуществлен сравнительный анализ эффективности респираторной поддержки в группах пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией с использованием высокопоточной и традиционной оксигенотерапии.
Результаты. При проведении экспериментального исследования определен поток газовой смеси 30 л/мин, при котором значимо увеличивается среднее давление в дыхательных путях, регистрируемое на моделях «здоровых» легких и легких с измененной биомеханикой дыхания.
В ходе проведения клинического этапа исследования установлено значимое снижение частоты инициации искусственной (инвазивной и неинвазивной) вентиляции легких, увеличение показателей оксигенации (насыщение гемоглобина кислородом, парциальное давление кислорода в артериальной крови) и парциального давления углекислого газа в артериальной крови с одновременным снижением частоты дыхания.
Выводы. Величина потока газовой смеси более 30 л/мин значимо увеличивает среднее давление в дыхательных путях в эксперименте при моделировании «здоровых легких», «легких со сниженной растяжимостью» и «легких с высоким сопротивлением дыхательных путей». Однако клиническое значение данного показателя несущественно.
Использование высокопоточной оксигенотерапии у пациентов с тяжелой внебольничной пневмонией в сравнении со стандартной методикой уменьшает частоту применения искусственной (инвазивной и неинвазивной) вентиляции легких при увеличении показателей оксигенации. При этом уменьшается гипервентиляция, что подтверждается увеличением парциального давления углекислого газа в артериальной крови и снижением частоты дыхания.
Ключевые слова: высокопоточная оксигенотерапия, терапия ингаляцией кислорода, пневмония
Поступила: 30.02.2020
Введение
Внебольничная пневмония (ВБП) — одно из распространенных заболеваний органов дыхания, представляющее актуальную проблему в интенсивной терапии и связанное с высокой летальностью как среди взрослых, так и среди детей [1–3]. Заболеваемость в Европе составляет от 1,6 до 10,6 % [4, 5]. При этом в Российской Федерации за январь — апрель 2018 г., по данным Федеральной службы по надзору в сфере защиты прав потребителей и благополучия человека, зарегистрировано около 300 000 случаев ВБП (2,01 %) [6].
Острая дыхательная недостаточность (ОДН) часто осложняет ВБП и является основным фактором, определяющим госпитализацию пациентов в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ). Внутрилегочное шунтирование и нарушение вентиляционно-перфузионных отношений в легких — основные патофизиологические механизмы развития гипоксемии при пневмонии [7]. Оксигенотерапия оказывает незначительное воздействие на шунтирование, однако при этом значительно ухудшаются вентиляционно-перфузионные отношения вследствие гипоксической легочной вазоконстрикции. У пациентов с тяжелой ВБП данный факт может стать причиной увеличения физиологического мертвого пространства [8]. В настоящее время активно развиваются методики респираторной терапии, уменьшающие потребление кислорода организмом вследствие создания положительного давления в дыхательных путях, приводящего к уменьшению работы дыхания пациента.
В то же время одной из причин того, что от 37 до 60 % пациентов с ВБП, поступивших в ОРИТ, нуждаются в искусственной вентиляции легких (ИВЛ), является неэффективное использование стандартных методик оксигенотерапии [9, 10]. При угрожающей жизни ОДН, а также в случаях несостоятельности функций нескольких органов и систем ИВЛ остается основным методом интенсивной терапии. Однако его применение может стать причиной как легочных, так и внелегочных осложнений [11].
Экспериментальное и клиническое обоснование использования неинвазивных методик оксигенотерапии (например, высокопоточной оксигенотерапии (ВПО)), минимально влияющих на структуру и функцию легких, обеспечивая при этом оптимальную оксигенацию и вентиляцию, является перспективным направлением исследований в области респираторной медицины. Основой для данной методики служит применение скорости потока до 60 л/мин с возможностью установки температуры, влажности, фракции кислорода во вдыхаемой смеси (FiO2) [12].
В отечественных рекомендациях скорость потока 30 л/мин определяется как стартовая величина при гипоксемической ОДН. Однако физиологического обоснования наиболее оптимального алгоритма выбора первичных настроек ВПО у больных с ОДН различного генеза нет [1].
Исходя из вышесказанного, целью исследования явились экспериментальное изучение механизмов воздействия ВПО и оценка ее клинической эффективности в сравнении с традиционной оксигенотерапией у пациентов с тяжелой ВБП.
Материалы и методы
Исследование одобрено независимым этическим комитетом при Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова (Протокол № 207 от 22 мая 2018 г.). Экспериментальный этап исследования проводили на базе симуляционного центра Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова в период с 2017 по 2018 г. Клинический этап исследования проводили в Военно-медицинской академии им. С.М. Кирова в период с 2018 по 2019 г.
Для оценки изучаемых показателей применяли аппарат ИВЛ Hamilton G5 (Hamilton Medical, Швейцария) с наличием режима HighFlow, позволяющего проводить ВПО через контур доставки газа с устройством соединения с трахеостомической канюлей OPT870 (Fisher & Paykel, Healthcare Ltd).
В качестве модели легких использовали высокореалистичный симулятор TestChest® Respiratory Flight Simulator (Organis-GmbH, Швейцария), состоящий из точной модели легких со сложной системой математического моделирования для обеспечения воспроизведения легочной механики, газообмена и гемодинамических реакций взрослого человека в норме и при различных патологических состояниях как при сохранении самостоятельного дыхания, так и при проведении ИВЛ.
В данном исследовании использовали три модели биомеханики дыхания: «здоровые легкие», «легкие со сниженной растяжимостью» и «легкие с высоким сопротивлением дыхательных путей». Все измерения проводили при комнатной температуре и влажности.
Основные характеристики моделей представлены в табл. 1.
Таблица 1. Параметры моделей легких TestChest® Respiratory Flight Simulator
Table 1. TestChest® Respiratory Flight Simulator parameters
Изменяемый параметр биомеханики дыхания модели
Варианты моделей эксперимента
Здоровые легкие
Легкие со сниженной растяжимостью
Легкие с высоким сопротивлением дыхательных путей
Растяжимость ниже нижней точки перегиба, мл/см вод. ст.
Растяжимость выше верхней точки перегиба, мл/см вод. ст.
Общая растяжимость, мл/см вод. ст.
Сопротивление дыхательных путей, условные единицы
Нижняя точка перегиба, см вод. ст.
Верхняя точка перегиба, см вод. ст.
Регистрацию показателей проводили на семи этапах исследования. На каждом этапе устанавливали величину потока и концентрацию кислорода 50 % на фоне моделирования параметров системы дыхания человека с частотой 14 уд. в мин. Для базового измерения показателей системы дыхания применяли поток 0 л/мин, для моделирования стандартной оксигенотерапии — от 5 до 15 л/мин с шагом 5 л/мин, для моделирования ВПО — от 30 до 50 л/мин с шагом 10 л/мин. При этом величина потока 30 л/мин определена в соответствии с отечественными рекомендациями по проведению неинвазивной вентиляции легких, как рекомендуемая при гипоксемической ОДН [1].
Для оценки результатов были выбраны параметры состояния дыхательной системы пациента.
В дальнейшем проводился клинический этап исследования, заключающийся в сравнительном анализе эффективности респираторной поддержки с использованием ВПО и традиционной оксигенотерапии (группы 1 и 2) у пациентов с ВБП и признаками ОДН. Количество пациентов в каждой группе составило 32 человека.
Критериями включения определены:
Критериями исключения определены:
Для объективной оценки тяжести ВБП применяли шкалу SMRT-CO (systolic blood pressure, multilobar chest radiography involvement, respiratory rate, tachycardia, confusion, oxygenation), учитывающую клинические, лабораторные и инструментальные признаки [2]. ВБП оценивали как тяжелую при сумме баллов 4 и более. Общая характеристика групп пациентов представлена в табл. 2.
Таблица 2. Антропометрические показатели, сопутствующая патология и тяжесть основного заболевания пациентов 1-й и 2-й групп
Table 2. Anthropometric indicators, concomitant pathology and the severity of the underlying disease in patients of groups 1 and 2
Показатель
Группа 1
Группа 2
(n = 32)
Значение p
Впо что это в медицине
Высокопоточная назальная канюля (HFNC) обычно используется при лечении гипоксической дыхательной недостаточности и связано с бóльшим количеством дней без подключения к аппарату ИВЛ и более низкой смертностью по сравнению со стандартной оксигенотерапией или неинвазивной вентиляцией.
Тем не менее, использование высокопоточной назальной канюли для терапии пациентов с коронавирусным заболеванием- 2019 (COVID-19) затруднительно в связи с повышенным риском распространения микрочастиц (особенно во время приступов кашля), возможным истощением запаса кислорода и обеспокоенностью по поводу того, что она вряд ли изменит естественный ход развития вирусной пневмонии.
Эти факторы привели к призывам отказаться от использования HFNC в пользу ранней интубации. Хотя эти сомнения и являются обоснованными, они могут иметь определенные последствия при нынешней пандемии, что связано с ростом пациентов, которым требуется интенсивная терапия и возможным развитием ситуации, когда аппаратов для проведения ИВЛ не будет хватать для всех. Выполнение больничных правил, предписывающих проведение ранней интубации пациентов с COVID-19, ускорит истощение и других ресурсов в отделениях реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ), включая седативные препараты и человеческие ресурсы. И, наконец, снижение порога возможности проведения интубации и приема в ОРИТ скрывает истинную степень тяжести заболевания и искажает модель пандемии.
Появляющиеся данные свидетельствуют, что у пациентов с COVID-19 развивается атипичный острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) с относительно хорошо сохраненной механикой и комплайнсом легких, несмотря на тяжелую гипоксемию по причине фракции шунта. Также дополнительно известно, что пронпозиция может улучшить насыщение кислородом и уменьшить фракцию шунта. Поэтому рядом авторов сейчас предполагается, что в случае лечения пациентов без усиленной работы дыхания использование канюли HFNC сможет обеспечить потребность в кислороде, при этом позволяя пациентам без посторонней помощи изменять положение своего тела, самостоятельно переходя в пронпозицию (положение на животе). Проблема дополнительной генерации аэрозоля, спровоцированной HFNC, может быть частично решена за счет принятия следующих мер: надетая на пациента хирургическая маска для ограничения диапазона распространения частиц, усиленный комплект средств индивидуальной защиты для персонала, группирование пациентов, а также использование помещений с отрицательным давлением.
В недавно полученном отчете из Италии описаны два фенотипических проявления пневмонии, вызванной COVID-19. Изначально у многих пациентов проявляется тяжелая гипоксемия при отсутствии одышки и сохранении комплаенса легких, с малой массой легких, низким соотношением вентиляции / перфузии (V/Q) и низкой рекрутируемостью легких (определяемая как L-фенотип). Со временем у некоторых из этих пациентов развивается более классический фенотип ОРДС, характеризующийся низким комплаенсом легких, высокой массой легких, значительным шунтом справа налево и высокой рекрутируемостью легких (определяемый как H-фенотип). Предполагаемая причина появления гипоксемии в случае L-фенотипа заключается в дисрегуляции легочной перфузии и утрате гипоксической вазоконстрикции. Как известно, дорсальные отделы легких характеризуются большим количеством легочной ткани и более развитой сосудистой сетью, что приводит к более низкому местному легочному сопротивлению и более слабой гипоксической легочной вазоконстрикции ввиду повышенной эндотелиальной экспрессии оксида азота. Пронпозиция позволяет достичь более равномерного распределения легочной ткани между дорсальной и вентральной осями, что приводит к более однородной альвеолярной архитектуре. Более того, она также способствует более равномерному распределению легочной перфузии.
Улучшение насыщения кислородом также может восстановить гипоксическую легочную вазоконстрикцию, которая нарушается при более низких уровнях насыщения кислородом, далее улучшая соотношение V/Q. И, наконец, улучшенное насыщение кислородом, возможно, предотвратит ухудшение одышки, а перераспределение легочной ткани при самостоятельном принятии пронпозиции изменит взаимоотношение между напряжением и деформацией в легком и интраторакальными силами, замедляя формирование отека легких и прогрессирования заболевания от L к H-фенотипу.
Помимо сохранения мощностей ИВЛ в условиях загруженности ресурсов, описываемый метод респираторной терапии может найти важное применение в странах с ограниченными ресурсами, где более сложные технологии ОРИТ могут быть недоступны.