Введение к работе
Актуальность темы исследования. Дыхательный мониторинг является неотъемлемой составляющей ведения пациентов ОРИТ. В то же время ни один из мониторируемых в процессе лечения пациентов показателей не может рассматриваться в качестве универсального средства, предоставляющего всеобъемлющую информацию о состоянии обследуемой системы, что является вполне объяснимым в силу сложности протекающих процессов, а также присущей живым организмам особенности – невозможности нетравматизирующего прямого наблюдения за функционированием анатомических структур. Только совокупность применяемых диагностических методов, когда каждый из мониторируемых показателей вносит свой вклад в формирование целостного представления о качестве протекания физиологических процессов, обеспечивает врача информацией, необходимой для принятия решения о дальнейшей тактике ведения пациента.
В условиях интенсивной терапии, с учетом скорости развития большинства критических состояний существенным требованием, предъявляемым к мониторингу, является возможность прикроватного в режиме реального времени диагностического контроля, характеризующегося минимальной инвазивностью используемых методик. В связи с обозначенной тенденцией – сделать мониторинг максимально безопасным (для пациента), максимально информативным и удобным (для врача) – закономерна тенденция обогащения рынка диагностической аппаратуры новыми методами мониторинга; естественно сопровождающей подобный процесс проблемой является слабая информированность потенциальных пользователей о реальных возможностях предлагаемого оборудования, обусловленная не только «однобоким» осведомлением врачей заинтересованной в продаже аппаратуры стороной, но также слабым опытом практической апробации предлагаемых технических средств, в свою очередь объясняемой новизной предлагаемого метода.
Появление в 2004 году нового прикроватного метода мониторинга дыхания – технологии расчета функциональной остаточной емкости (ФОЕ) легких, интегрированной в состав дыхательного аппарата Engstrоm Carestation (ЕС) (GE Healthcare, Мэдисон, США), позволяющей неинвазивно (на основании газоанализа О2 и СО2) прикроватно в режиме реального времени оценивать величину антиателектатического потенциала легких, – стало своеобразным рубежом между научным и клиническим периодами использования метода в условиях ОРИТ.
Обозначенная ситуация потребовала осмысления клинической значимости и прикладной ценности предлагаемого оборудования, практический опыт применения которого ещё недостаточно велик, а авторами [Heinze H, 2007, Satoh D, 2012, Veena S, 2010] самых свежих публикаций, посвященных исследованию метода, отмечена необходимость понимания роли и места нового средства дыхательного мониторинга среди традиционно используемых показателей.
Работа выполнена при финансовой поддержке министерства образования и науки РФ (госконтракт от 10 октября 2011 г. № 16.522.12.2016).
Степень разработанности темы исследования
С момента появления газодилюционного метода (1800 год) и до настоящего времени оценка функциональной остаточной емкости легких выполнялась у различных категорий пациентов (новорожденных, детей, пожилых; у мужчин и женщин, у пациентов с избыточной массой тела), в различных клинических состояниях (при обструктивной и рестриктивной патологии, общей анестезии, пороках сердца); при проведении разнообразных лечебных мероприятий, а именно: при вентиляции в положении «на животе», при выборе режима вентиляции и метода санации трахеи, при отлучении пациента от респиратора, при подборе «оптимального» уровня ПДКВ и проведении маневра раскрытия.
Несмотря на результаты проведенных исследований, а также физиологическую значимость показателя функциональной остаточной емкости легких, безопасность и простоту его оценки (сводящуюся исключительно к активации процесса измерения), по мнению большинства зарубежных авторов, применявших метод в своих исследованиях, вопрос о роли и месте расчета ФОЕ среди существующих составляющих дыхательного мониторинга в условиях ОРИТ по-прежнему остается открытым.
Цель исследования
Определение возможностей метода измерения функциональной остаточной емкости легких в оценке нарушений внешнего дыхания и адекватности вентиляции на модели раннего послеоперационного периода.
Задачи исследования
-
Выявить преимущества и недостатки практического использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких, основанной на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких.
-
Определить значимость оценки функциональной остаточной емкости легких в сравнении с показателями биомеханики дыхания и газового состава крови в настройке параметров вентиляции в раннем послеоперационном периоде у кардиохирургических больных.
-
Разработать рекомендации по практическому использованию методики расчета функциональной остаточной емкости легких, основанной на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких.
Научная новизна исследования
Впервые показано, что мониторинг функциональной остаточной емкости легких у пациентов, находящихся на респираторной поддержке, в значительной степени теряет свою ценность и не позволяет уверенно судить об истинном состоянии легочной паренхимы, если он осуществляется без учета параметров биомеханики дыхания и газового состава крови.
Впервые показано, что серийное измерение функциональной остаточной емкости легких за счёт реализации опции PEEP INview исключает возможность использования показателей парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса (PaО2/FiO2) в качестве ориентиров эффективности настройки параметров вентиляции.
Отличие полученных результатов от ранее опубликованных
Показано, что при серийном измерении функциональной остаточной емкости легких за счет реализации опции PEEP INview исключается возможность использования показателей парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса (PaО2/FiO2) в качестве ориентиров эффективности настройки параметров вентиляции.
Теоретическая и практическая значимость работы
-
Продемонстрирована прикладная значимость прикроватной оценки ФОЕ методом вымывания азота в определении тяжести рестриктивных нарушений аппарата внешнего дыхания у пациентов на респираторной поддержке.
-
Показано, что в типичных клинических условиях при подборе оптимального конечно-экспираторного давления невозможно достичь плато функциональной остаточной емкости легких как ориентира эффективного рекрутмента альвеол. Такой факт представляет собой отражение ранее описанной нечувствительности технологии расчета функциональной остаточной емкости легких методом вымывания азота к перерастяжению альвеол.
-
Обнаружено, что надежность и точность измерения функциональной остаточной емкости легких снижается при частоте аппаратного дыхания менее 10/мин и более 25/мин и наличии спонтанного дыхания и двигательной активности пациента.
-
Разработаны практические рекомендации, базирующиеся на необходимости сочетанного использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких с параметрами биомеханики аппарата внешнего дыхания и параметрами газового состава крови в настройке вентиляции у пациентов с рестриктивными нарушениями.
Методология и методы исследования
Исследование проводилось на базе кафедры анестезиологии и реаниматологии им. В.Л. Ваневского, отделения анестезиологии и реанимации клиники СПб ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова с октября 2010 по март 2013 года. В исследование было включено 45 пациентов отделения реанимации, перенесших кардиохирургические вмешательства, находившихся в раннем послеоперационном периоде на продленной респираторной поддержке и не имевших грубой патологии со стороны легких (группа «условно здоровые легкие»), а также 15 вентилируемых пациентов с рестриктивными нарушениями аппарата внешнего дыхания различного генеза (группа «рестрикция»).
Разделение пациентов на группы осуществлялось на основании следующих критериев:
газового состава артериальной крови, индекса PaО2/FiO2 <300;
потребности в FiO2 >0,4;
торако-пульмонального комплайнса <50 мл/см вод. ст.;
данных рентгенографии: наличие инфильтративных изменений, интерстициального или кардиогенного отека легких.
Вентиляция осуществлялась дыхательным аппаратом Engstrоm Carestation (GE Healthcare, Мэдисон, США) в режиме PCV, со следующими исходно установленными параметрами: PEEP 6 см вод. ст.; PIP 25 см вод. ст.; Tinsp 3 с; I:E = 1:1; f 10 /мин.
С целью предупреждения возникновения погрешностей измерений, обусловленных двигательной активностью пациента, непосредственно перед началом измерений всем пациентам проводилось обезболивание, достигаемое болюсным введением опиоида (фентанил, суммарно 0,1 мг), а также обеспечение медикаментозного сна, достигаемое болюсным введением гипнотика (пропофол, суммарно 200 мг). Мышечные релаксанты не использовались.
После выполнения необходимых мероприятий, предваряющих измерение функциональной остаточной емкости легких: седация (см. выше), контроль за постоянством значений VO2 и VCO2, введение в память дыхательного аппарата антропометрических характеристик пациента (рост, масса тела) – активировалась опция автоматизированной настройки ПДКВ - PEEP INview, в ходе которой значения ФОЕ и торако-пульмонального комплайнса автоматически измерялись на каждом из предварительно выбранных и автоматически сменяемых уровней ПДКВ.
Значения ФОЕ и комплайнса измерялись дыхательным модулем COVX (GE Healthcare, Хельсинки, Финляндия) автоматически на каждом из заданных уровней ПДКВ. Кроме того, на каждом из автоматически сменяемых уровней ПДКВ осуществлялись забор и анализ образца артериальной крови, регистрировались значения гемодинамических показателей: АДсист., АДдиаст., АДср., ЧСС, ЦВД.
Для контроля перечисленных показателей использовалось следующее оборудование:
- биохимические анализаторы «Sapphire 400» (Япония) и «Advia-60» («Bayer», Франция) для оценки газового состава артериальной крови;
- мониторно-компьютерный комплекс «S/5» (Datex-Ohmeda, Финляндия) для неинвазивной регистрации гемодинамических показателей: АДсист., АДдиаст., ЧСС, мониторинга электрокардиограммы, насыщения гемоглобина кислородом по данным пульсоксиметрии (SpO2).
После завершения процедуры PEEP INview выбранное «оптимальное» значение ПДКВ использовалось в качестве Plow для последующей вентиляции пациентов.
Результаты выполненных дыхательным COVX модулем измерений и установленные параметры регистрировались на протяжении процедуры PEEP INview вспомогательным электронным устройством Eview, расположенным на задней панели модуля и позволяющим осуществлять перенос полученной информации на ПК с помощью USB-накопителя.
Из 200 зафиксированных Eview показателей в произвольном порядке, согласно поставленной цели и задачам исследования, было выбрано 23 показателя, которые вместе с другими, полученными в ходе исследования данными о пациентах (паспортными данными; данными о возрасте и половой принадлежности; антропометрическими характеристиками; наименованиями перенесенных оперативных вмешательств; показателями газового состава артериальной крови, измеренными на каждом уровне ПДКВ; данными о значениях ЦВД; результатами неинвазивного мониторинга – Адсист., АДдиаст., ЧСС, SpO2), были внесены в компьютерную базу, созданную на основе Microsoft Excel.
Для обработки полученных в ходе исследования данных был использован пакет IBM SPSS Statistics 21 (http://www.predictivesolutions.ru/).
С целью выбора метода анализа взаимосвязи показателей (параметрические или непараметрические методы) исходные количественные характеристики были проверены на соответствие нормальному распределению с использованием тестов Колмогорова–Смирнова и Шапиро–Уилка и графических методов (гистограмм).
Так как анализируемые показатели являлись либо порядковыми (количественные дискретные шкалы), либо их распределение существенно отклонялось от нормального, для анализа связи ПДКВ и ФОЕ с другими показателями использовался коэффициент корреляции Спирмена. При наличии статистически значимой связи ее сила оценивалась по шкале Чеддока. В качестве иллюстрации взаимосвязей были построены диаграммы рассеяния. С целью более детального анализа зависимостей (для тех показателей, связь которых с ПДКВ оказалась статистически значимой) строились линейные регрессионные модели.
Для сравнения значений ФОЕ в изучаемых группах (измерения при разных уровнях ПДКВ у одних и тех же пациентов) использовался дисперсионный анализ, позволяющий оценить не только влияние особенностей пациента на измеряемый показатель, но и различия по уровню ПДКВ. Для иллюстрации результатов строился график средних значений.
Совместное влияние ПДКВ и FiO2 на PaO2 оценивалось посредством построения линейной регрессионной модели. Учет показателя ПДКВ, принимающего значения 6–8–10 см вод. ст., представленного в виде номинальной шкалы, осуществлялся через введение в модель двух dummy (фиктивных) переменных (за базу сравнения был принят уровень ПДКВ, равный 8 см вод.ст.). Для оценки различий в значениях непосредственно измеренного показателя ФОЕ и расчетных референтных значений ФОЕ (FRC reference) использовался одновыборочный критерий связанных рангов Вилкоксона (One-Sample Wilcoxon Signed-Rank Test).
Положения, выносимые на защиту
-
Оценка функциональной остаточной емкости легких методом вымывания азота у больных на респираторной поддержке в значительной степени расширяет и углубляет представления о состоянии легочной паренхимы и позволяет проводить дифференциальную диагностику нарушений газообмена.
-
Практическая значимость расчета функциональной остаточной емкости легких в наибольшей степени очевидна в сочетании с оценкой торако-пульмонального комплайнса и газового состава крови.
Личное участие соискателя в получении результатов,
изложенных в диссертации
Личный вклад автора заключался в переводе и систематизации литературы по проблеме клинического применения метода расчета функциональной остаточной емкости легких, сборе и обработке представленного в диссертации материала.
Степень достоверности и апробация результатов.
Теоретическая часть диссертационной работы базируется на анализе опубликованных за последние 5–7 лет зарубежных литературных источников, посвященных проблеме определения роли и места расчета функциональной остаточной емкости легких в клинической практике ОРИТ.
Группы больных, включенных в исследование, близки по характеристикам (состояние легких) к пациентам генеральной совокупности (пациентам ОРИТ, нуждающимся в проверке адекватности выбранных параметров ИВЛ). Размер выборки проведенного исследования сопоставим с размерами выборок исследований по схожей проблематике.
Для обработки полученных в ходе исследования данных был использован пакет IBM SPSS Statistics 21 (http://www.predictivesolutions.ru/). Критерием статистической достоверности получаемых выводов считали величину р<0,05.
Результаты исследования внедрены в практическую работу отделения анестезиологии и реанимации клиник государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования "Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И.Мечникова" Министерства здравоохранения Российской Федерации; используются в учебной работе кафедры анестезиологии и реаниматологии им. В.Л. Ваневского.
Результаты исследования доложены на:
-
VIII Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 20–21 мая 2011 г.;
-
IX Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 14–15 мая 2012 г.;
-
14-й Всероссийской конференции с международным участием «Жизнеобеспечение при критических состояниях», Москва, 17–18 октября 2012 г.;
-
Всероссийской конференции с международным участием «Пятый Беломорский симпозиум», Архангельск, 20–21 июня 2013 г.;
-
IV Международном конгрессе по респираторной поддержке, Красноярск, 14–17 сентября 2013 г.;
-
VII съезде ассоциации анестезиологов и реаниматологов Северо-Запада, СПб., 22–25 сентября, 2013 г.
По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, в которых полно отражены основные результаты диссертационного исследования.
Диссертация состоит из следующих разделов: введения, 4-х глав («Обзор литературы», «Материалы и методы», «Результаты исследования», «Обсуждение полученных результатов»), заключения, выводов, практических рекомендаций, списка литературы (содержащего 13 отечественных и 178 зарубежных наименований). Диссертация изложена на 111 страницах машинописного текста, содержит 5 таблиц и 21 рисунок.
