Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ ИССЛЕДОВАНИЯ Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) остается одной из основных причин развития тяжёлой дыхательной недостаточности в раннем периоде после кардиохирургических операций, выполняемых в условиях искусственного кровообращения (ИК) [Asimakopoulos G. et al, 1999] Летальность при ОРДС сохраняется высокой (более 50%), что требует совершенствования респираторных и нереспираторных методов его лечения, направленных на ограничение повреждения легочной ткани, коррекцию расстройств газообменной функции легких, легочной гемодинамики, нарушений насосной функции правого желудочка и др [Adhikan N. et al 2004, Gattinom L. et al 2006] В последние годы активно изучается эффективность различных методик проведения искусственной вентиляции легких (ИВЛ), включая проведение маневра мобилизации альвеол, поддержание оптимального уровня положительного давления в конце выдоха, ИВЛ в положении лежа на животе, высокочастотную осцилляторную вентиляция, частичную жидкостную вентиляцию легких и др [Еременко А А. и соавт, 2000, Villar J. et al, 2006] Накоплен определенный опыт успешного применения экзогенного сурфактанта-BL при ОРДС у взрослых [Баутин А Е и соавт, 2002, Козлов И А, Попцов В Н. 2005, Rosenberg О А et al 2004] Внедрение в клиническую практику ингаляционного оксида азота (hNO), как селективного вазодилататора малого круга, создало предпосылки для результативного лечения расстройств кровообращения малого круга, острой правожелудочковой недостаточности и нарушений оксигенирующей функции лёгких при ОРДС [Rossamt R et al 1995] Не смотря на то, что многими исследователями hNO признается наиболее эффективным средством быстрой коррекции угрожающей жизни артериальной гипоксемии, единого мнения о целесообразности его применения у всех больных ОРДС до сих пор нет [Adhikary N К. J. at al 2007] В определенной степени это связано с результатами проведенных многоцентровых исследований, показавших отсутствие снижения летальности у больных ОРДС, получавших терапию hNO [Dellinger R P. et al 1998, Lundm S. et al 1999 ] В последнее время высказывается мнение о целесообразности продолжения исследований, направленных на выявление положительных и побочных эффектов HNO-терапии у отдельных категорий больных ОРДС, а также оценку эффективности сочетания hNO с другими методами улучшения оксигенирующей функции легких [Hemmila М R, Napohtano L М. 2006, Fergusson N D 2007]. Начиная с 1996 г в ФГУ НИИТиИО Росмедтехнологий терапия hNO используется при лечении острых и хронических расстройств кровообращения, сопровождающихся повышением тонуса сосудов малого круга [Шумаков В И и соавт 2001]. Накоплен определенный опыт применения hNO в том числе и при лечении ОРДС, развившегося у больных, оперированных в условиях ИК Исследование гемодинамических и газообменных эффектов hNO при различных вариантах
течения ОРДС у данной категории представляется актуальным, что предопределило цель и задачи исследования.
ЦЕЛЬ ИССЛЕДОВАНИЯ - выявление особенностей действия
ингаляционного оксида азота, как селективного вазодилататора малого круга,
при различном клиническом течении острого респираторного дистресс-
синдрома, развившегося после операций с искусственным кровообращением
Для реализации указанной цели решали следующие ЗАДАЧИ
1. выявить гемодинамические и газообменные эффекты hNO
при начальных клинических проявлениях ОРДС
2 установить дозозависимое влияние иЖ) на гемодинамику
малого круга и газообменную функцию легких при ОРДС
3. изучить эффективность применения иЖ) при ОРДС,
осложнившимся развитием тяжелой острой
правожелудочковой недостаточности
изучить эффективность применения hNO при ОРДС, осложнившимся развитием септического шока
изучить газообменные, гемодинамические и метаболические эффекты длительного применения hNO при ОРДС
Впервые в российской клинической практике проведено комплексное исследование, направленное на изучение гемодинамического и газообменного действия hNO при ОРДС, развившимся после операций с ИК Выявлено, что у 50% больных снижение оксигенирующей функции лёгких развивается на фоне повышение тонуса сосудов малого круга, что создает предпосылки для эффективного применения терапии ингаляционными селективными легочными вазодилататорами при ОРДС Показано преимущество применения hNO при ОРДС по сравнению с внутривенными вазодилататорами Впервые исследованы дозо-зависимые эффекты иЖ) при ОРДС, развившимся у кардиохирургических больных, что позволяет оптимизировать терапию лечебным газом у данной категории больных и минимизировать нежелательные эффекты, связанные с возможным повышением уровня метгемоглобина крови и диоксида азота в дыхательной смеси Продемонстрировано, что влияние на насосную функцию правого желудочка более выражено у больных ОРДС, осложнившимся острой правожелудочковой недостаточности Выявлено, что развитие септического шока при ОРДС приводит к усугублению расстройств легочного кровообращении, ухудшению оксигенирующей функции и снижению эффективности hNO Подробно изучено влияние длительного (более 10 суток) применения иЫО на гемодинамику малого круга, газообменную функцию лёгких, транспорт-потребление 02 и образование метгемоглобина крови. Показано, что ведущим фактором, негативно повлиявшим на результативность комплексного лечения ОРДС, включавшего применение hNO, явилась выраженность синдрома полиорганной недостаточности
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ РАБОТЫ
Выявлено, что только у половины больных с ОРДС, развившимся после ИК, следует ожидать снижения давления легочной артерии, сопротивления сосудов малого круга, уменьшения внутрилегочного шунтирования крови и улучшения артериальной оксигенации под влиянием hNO Продемонстрировано отсутствие четкой взаимосвязи между гемодинамическими и газообменными эффектами иЖ) при ОРДС Определены минимальные эффективные концентрации иЖ), при которых происходит улучшение легочной гемодинамики и оксигенирующей функции легких при ОРДС Показана целесообразность применения hNO с целью коррекции острой правожелудочковой недостаточности, осложнившей течение ОРДС Продемонстрирована эффективность длительного применения hNO при ОРДС Разработан протокол постепенного прекращения HNO-терапии при регрессе ОРДС с целью предупреждения возврата легочной гипертензии и артериальной гипоксемии Выявлено негативное влияние тяжести полиорганной недостаточности на результативность терапии ОРДС, включавшей применение hNO, не смотря на улучшение артериальной оксигенации на фоне его применения Отсутствие значимого улучшения легочной гемодинамики и газообмена от применения hNO у половины больных ОРДС диктует необходимость поиска путей повышении его эффективности и/или сочетания с другими методами респираторной и нереспираторной терапии ОРДС
Результаты исследования внедрены в практическую деятельность отделений реанимации и интенсивной терапии, сердечной хирургии и вспомогательного кровообращения, коронарной хирургии и трансплантации сердца, реконструктивной хирургии пороков сердца ФГУ НИИТиИО РОСЗДРАВА.
По материалам диссертации опубликовано 8 работ в отечественных изданиях, из них в центральной печати - 2
Основные положения диссертации обсуждались на.
5-ой ежегодной сессии Научного центра сердечно-сосудистой хирургии им А Н Бакулева РАМН, 15 мая 2001 г
VII Всероссийском съезда сердечно-сосудистых хирургов Москва 27-30 ноября 2001 г.
IX Всероссийском съезда сердечно-сосудистых хирургов Москва 18-21 ноября 2003 г.
X съезде анестезиологов-реаниматологов России. Санкт-Петербург, 19-22 сентября 2006 г.
XII Всероссийском съезде сердечно-сосудистых хирургов Москва 28-31 октября 2006
Всероссийском конгрессе "Современные достижения и будущее
анестезиологии-реаниматологии в Российской Федерации", Москва, 25-27 октября 2007 на межлабораторной клинической конференции ФГУ НИИ трансплантологии и искусственных органов Росмедтехнологий 19 октября 2007
Объём и структура диссертации
Диссертация изложена на 129-ти страницах машинописного текста, состоит из введения, 7-ми глав, выводов, практических рекомендаций, списка литературы и приложений Библиографический указатель включает 134 литературный источник В работе 31 таблица и 11 рисунков
Диссертация выполнена в отделении реанимации и интенсивной терапии (руководитель - доктор медицинских наук Попцов В Н) при научном сотрудничестве с другими отделениями и лабораториями ФГУ НИИТиИО МЗ Росмедтехнологий (директор - академик РАН и РАМН Шумаков В И)
В исследование включено 82 больных (59 мужчин и 23 женщин) ОРДС в возрасте от 32 до 73 (59±4) лет, которые в 2001-2007 г г обследовались и лечились в ГУ НИИТ и ИО МЗ РФ.
Таблица. 1. Распределение больных ОРДС по характеру основной
патологии.
Распределение больных по характеру патологии сердца представлено в таблице 1. Хроническую недостаточность кровообращения (ХНК) диагностировали у 53 (65%) обследованных, в том числе ХНК I ст по
классификации И. Д. Стражеско и В X Василенко - у 12 ,ПА — у 33, ІІБ - у 8 Тяжесть состояния пациентов соответствовала II-IV (3,5+0,1) функциональному классу Нью-Йоркской классификации кардиологов У 29 (35%) больного выявили легочную гипертензию (ЛГ)
Таблица 2. Карднохирургические операции, выполненные обследованным больным в условиях ИК.
Тяжесть предоперационного состояния пациентов соответствовала I-IV (2,9±0,05) функциональному классу по номенклатуре Нью-йоркской ассоциации кардиологов Все больные были оперированы в условиях искусственного кровообращения Характер оперативных вмешательств представлен в таблице 2 Продолжительность оперативных вмешательств составила 387±24 мин, искусственного кровообращения - 181±15 мин, ишемии миокарда - 99±8 мин
ОРДС диагностировали в соответствии с критериями,
рекомендованными Американо-Европейской Согласительной Конференции
по ОРДС (1994 г) острое начало, двусторонние инфильтраты на
рентгенограмме органов грудной клетки, Pa02/Fi02 менее 200 мм рт ст;
отсутствие признаков некорригированной левожелудочковой
недостаточности или заклинивающее давление легочной артерии (ЗДЛА) менее 18 мм рт ст [Bernard G R et al. 1994]. Рентгенологическое исследование грудной клетки и диагностическую фибробронхоскопию использовали с целью исключения других возможных причин ОДН У 12 пациентов использовали компьютерную томографию органов грудной клетки для подтверждения диагноза ОРДС. Для качественной оценки изменений легких (затемнение по типу "матового стекла", консолидация, "сетчатая" картина) при ОРДС использовали принятую международную номенклатуру (Fleischner Society Nomenclature Committee, 1996)
В 50 (86,3%) наблюдениях развитие ОРДС связано с интра- и постоперационными осложнениями. Ведущей причиной развития ОРДС у 16 (27,8%) пациентов явилась массивная интраоперационная кровопотеря с последующей гемотрансфузией, у 31 (53,4%) - длительное ИК, связанное с интраоперационными расстройствами кровообращения и/или продолжительным течением основного хирургического этапа, у 3 (5,2%) -
5.
сочетание перечисленных выше факторов, у 5 (8,6%) - гипотермическая остановка кровообращения в сочетании и без перечисленных выше факторов В 5 наблюдениях (5,2%) ОРДС развился на фоне формально неосложненного течения интраоперационного и раннего постоперационного периодов.
Изолированный ОРДС выявили у 5 (6%) больных. Как составная часть синдрома полиорганной недостаточности (СПОН) ОРДС развился у 77 (94%) больных. Количество пораженных органов при СПОН составило 4,4±0,3 (Multiple Organ Failure Scoring System) [Marshall J.C. et al. 1995]
Тяжесть повреждения лёгких при ОРДС оценивали в баллах по шкале Murray J. F и соавт (Lung Injury Score, 1988 г). Повреждение легких с тяжестью более 2,5 баллов соответствовало ОРДС. При расчете тяжести повреждения ле'гких учитывались значения показателей (прежде всего Pa02/Fi02), полученные в отсутствии подачи hNO (тест с отключением иИО)
Диагноз сепсиса и септического шока устанавливали в соответствии с критериями Согласительной конференции American College of Chest physicians и Society of Cntical Care Medicine [Bone R С et al, 1992]
Диагноз синдрома полиорганной недостаточности (СПОН) устанавливали при поражении 2 или более жизненно важных систем и органов организма (сердечно-сосудистая система, дыхательная система, почки, печень, центральная нервная система, свертывающая система крови). Выраженность СПОН оценивали в баллах по шкале SOFA (The Sequential Organ Failure Assessment) [Ferreira F. L et al, 2001]
Полуколичественное определение плазменной концентрации прокальцитонина использовали для подтверждения диагноза "сепсис" и выраженности СПОН
Острую правожелудочковую недостаточность (ОПЖН)
диагностировали по совокупности гемодинамических и
эхокардиографических признаков Гемодинамическими критериями ОПЖН считали: давление правого предсердия (ДПП)>14 мм рт ст, ДПП/ЗДЛА > 1,0, сердечный индекс (СИ) < 2,2 л/мин/м2 в отсутствии кардиотонической поддержки или СИ <2,5 л/мин/м2 несмотря на применение допамина и/или добутамина > 5 мкг/кг/мин и/или адреналина > 50 нг/кг/мин [Kopman Е А., Fergusion Т. В, 1985] Условно фракцию изгнания правого желудочка (ФИПЖ) 25-40% по данным термодилюционной волюмметрии ПЖ принимали за умеренно выраженное нарушение его насосной функции, ФИПЖ менее 25% - за выраженное нарушение Эхокардиографическими признаками ОПЖН по данным трансторакального исследования считали-увеличение размера и/или объёма ПЖ, появление и/или увеличение степени регургитации на трикуспидальном клапане
Лёгочную гипертензию (ЛГ) определяли как повышение систолического давления легочной артерии (СДЛА) более 35 мм рт. ст, среднего давления легочной артерии (ДЛАср) более 20 мм рт. ст, транспульмонального градиента более 10 мм рт ст.
Методика проведения терапии hNO Использовали N0, произведенный на Балашихинском кислородном заводе по технологии многократного разведения и титрования фирмы AGA (Швеция) Конечную концентрацию лечебного газа определяли по количеству его молекул, приходящихся на 1 000 000 молекул азота (parts per million, ppm) Подачу hNO осуществляли методом постоянной инсуфляции малого потока газа в магистраль вдоха дыхательного контура аппарата ИВЛ на расстоянии 60-80 см от Y-образного коннектора интубационной трубки Для обеспечения малопоточной подачи иЫО использовали систему Bedfont Nitric Oxide Inhaled Therapy Flow (Великобритания) Объемную скорость потока hNO устанавливали в соответствии с концентрацией, регистрируемой по показаниями Ш-Ш2-монитора NOxBOX Inhaled Nitric Oxide Therapy Monitor (Bedfont Scientific Corporation, Великобритания).
Эффективность HNO-терапии оценивали по изменению параметров системной и легочной гемодинамики, легочного и тканевого газообмена, объемных характеристик правого и левого желудочков, показателей транспульмональной термодилюции, показателей кислотно-основного состояния. Параметры центральной гемодинамики (ЦГД) и газового состава крови определяли до и через 15-30 мин после начала подачи hNO при неменяющихся параметрах ИВЛ и дозировках инотропной и/или вазоактивной терапии. При ингаляции N0, продолжавшейся более 1 суток, ее эффективность оценивали по результатам ежедневного "теста с отключением", который включал в себя регистрацию параметров ЦГД и газового состава крови во время и через 15 мин после прекращения подачи hNO. "Тест с отключением" также осуществлялся на фоне неменяющихся параметров ИВЛ и дозировок инотропной и/или вазоактивной терапии.
Инвазивное измерение ЦГД использовали для оценки гемодинамических эффектов hNO. Регистрировали: среднее артериальное давление (АДср, мм рт ст); частоту сердечных сокращений (ЧСС, уд /мин), давление правого предсердия (ДПП, мм рт ст), среднее давление легочной артерии (ДЛА ср, мм рт. ст), заклинивающее давление легочной артерии (ЗДЛА, мм рт ст.) Сердечный выброс (СВ, л/мин) определяли методом болюсной или непрерывной термодилюции Рассчитывали по общепринятым формулам сердечный индекс (СИ, л/мин/м2), индексированный ударный объем (ИУО, мл/м2), индексированное общее легочное сосудистое сопротивление (ИОЛСС, дин сек см"5 м2), индексированное общее периферическое сосудистое сопротивление (ИОПСС, дин сек см"5 м ), индекс ударной работы левого желудочка (ИУРЛЖ, г-м/м2/уд), индекс ударной работы правого желудочка (ИУРЛЖ, г-м/м^уд)
Процентное снижение (Д, %) ДЛАср на фоне подачи hNO рассчитывали по следующей формулу (ДЛАср. без hNO - ДЛАср. на фоне иШ)/ДЛАср без hNO х 100%; процентное снижение (Д, %) ИОЛСС на фоне подачи hNO - (ИОЛСС без hNO - ИОЛСС на фоне иЖ>)/ИОЛСС без hNO х 100%, процентное увеличение (Д, %) СИ на фоне подачи hNO рассчитывали
по следующей формулу: (СИ на фоне hNO - СИ без hNO)/ СИ без иЖ) х 100%
Термодилюционную волюмметрию правого желудочка
осуществляли с помощью катетера легочной артерий с быстрым термистором (Swan-Ganz Continuous Cardiac Output/End Diastolic Volume Thermodilution Catheter CCOmbo CCO/Sv02/CEDV catheter 774HF75 Edwards Lifesciences, Irvine, CA, USA), установленным во внутреннюю яремную или подключичную вену Рассчитывали индексированный конечно-диастолический объем правого желудочка (ИКДОПЖ, мл/м2), индексированный конечно-систолический объём правого желудочка (ИКСОПЖ, мл/м2), фракцию изгнания правого желудочка (ФИПЖ, %)
Показатели газового состава крови и кислотно-основного состояния определяли с помощью с помощью автоматических газоанализатора AVL или ABL 705 (Radiometer). Регистрировали следующие показатели1 парциальное напряжение 02 в артериальной крови (Ра02, мм рт ст), парциальное напряжение 02 в смешанной венозной крови (Pv02, мм рт ст.),- насыщение 02 артериальной крови (Sa02, %), насыщение 02 смешанной венозной крови (Sv02, %), парциальное напряжение С02 в артериальной крови (РаС02, мм рт ст ) Также регистрировали содержание метгемоглобина крови (methHb, %) и концентрацию лактата крови (ммоль/л) Рассчитывали и анализировали, индекс оксигенации (Pa02/Fi02, мм рт ст), альвеолярно-артериальный градиент по 02 (А-а градиент 02, мм рт ст), содержание Ог в артериальной крови (Са02| мл/дл), содержание 02 в смешанной венозной крови (Cv02, мл/дл), артерио-венозную разницу по содержанию 02 (Ca-v02, мл/дл), индексированный транспорт 02 (ИТ02, мл/мин/м2), индексированное потребление 02 (ИП02, мл/мин/м2), внутрилегочный шунт (Qs/Qt, %)
Процентное увеличение (А, %) Pa02/Fi02 на фоне подачи hNO рассчитывали по следующей формулу (Pa02/Fi02 на фоне hNO - Pa02/Fi02 без иЖ))/ Pa02/Fi02 без иЖ) х 100% Увеличение Pa02/Fi02 более 20 % на фоне подачи hNO считали эффективным влиянием на артериальную оксигенацию
Регистрировали следующие параметры ИВЛ минутный объем дыхания (МОД, л/мин), дыхательный объем (ДО, мл), частоту дыханий (ЧД, 1/мин), максимальное давление в дыхательных путях (Р макс , см вод ст), давление инспираторной паузы (Р паузы, см вод ст), среднее давление в дыхательных путях (Р ср., см вод ст), положительное давление в конце выдоха (ПДКВ, см вод. ст.) Значение динамического торакопульмонального комплайнса (Compl dyn, мл/см вод ст.) считывалось с монитора аппарата ИВЛ (Drager Evita 4) или рассчитывалось по формуле- ДО/(Р макс - ПДКВ)
Транспульмоналыгую термодилюции осуществляли с помощью аппарата PiCCO (PULSION Medical System, Германия) Термистор-содержащий катетер (4 F, Pulsiocath thermodilution catheter, Pulsion Medical Systems, Munich, Germany) устанавливали в левую или правую бедренную артерию Усредненное значение сердечного выброса (PiCCO), ударного
объема (PiCCO), глобального конечно-диастолического объема (PiCCO) определяли после 3-х кратного введения холодного изотонического раствора объёмом 15 мл через катетер, установленный в подключичную или внутренную яремную вену С помощью аппарата PiCCO рассчитывали индексированный внутригрудной объем (мл/м2), индексированную внесосудистую воду легких (ИВСВЛ, мл/ м2), индекс проницаемости легочных сосудов (ИШІС)
Эхокардиографичсское исследование осуществляли на аппарате Agilent Technologies М2424А Ultrasound system датчиком 2,5 МГц в положении больного на спине. Использовались стандартные позиции из парастернального и апикального доступа У всех больных проводилось измерение размеров камер сердца, скоростных характеристик трансклапанных пороков, степень клапанной регургитации Оценивалась глобальная сократимость миокарда левого желудочка Размер левого предсердия (ЛП, см), конечно-систолический размер ЛЖ (КСР ЛЖ, см), конечно-диастолический размер ЛЖ (КДР ЛЖ, см) определяли с помощью М-модального режима из парастернального доступа Конечно-систолический объем ЛЖ (КСО ЛЖ, мл), конечно-диастолический объем ЛЖ (КДО ЛЖ, мл), ударный объем (УО, мл), фракцию изгнания ЛЖ (ФИ ЛЖ, %) рассчитывали по формуле Симпсона (Simpson)
Малообъёмный бронхоальвеолярный л а важ (БАЛ) осуществляли с помощью коронарографического катетера (Asahi Intecc Angiographic catheter 5 Fr Ж-35, дина 100 см), проведенный через аспирационный канал фибробронхоскопа в дистальные отделы трахеобронхиального дерева, аналогично методики проведения малообъемного БАЛ с помощью защищенного катетера [Мапп Н et al 1995] Катетер продвигали под визуальным контролем до упора Вводили 20-30 мл стериального физиологического раствора с последующей аспирацией жидкости для иммунологического, бактериологического анализа и определения содержания белка жидкости БАЛ.
Методика определения цитокинов в жидкости
бронхоальвеолярного лаважа. Для определения концентрации цитокинов использовали наборы реагентов РгоСоп или "Цитокин" (Санкт-Петербург, Россия), предназначенные для количественного определения цитокинов в культуральных жидкостях, в сыворотке крови и плазме в интервале концентраций 20-1000 пг/мл Концентрацию ИЛ-2 определяли только в культуральной жидкости. Использовали твердофазный иммуноферментный метод с применением пероксидазы хрена в качестве индикаторного фермента При этом методе один тип антител мобилизовался на внутренних поверхностях ячеек планшетов для микротитрования Другой тип поликлональньгх антител к молекулам цитокинов находился в наборе в виде раствора (только для ИЛ-2) или коньюгата с биоптином (для всех других цитокинов) Индикаторным компонентом являлся конъюгат пероксидазы хрена с антивидовыми поликлональными антителами (для ИЛ-2) или конъюгат пероксидазы хрена со стрептавидином, имеющим очень высокое
сродство к биотину (для всех других цитокинов) После инкубации и промывок в ячейки вносили конъюгат пероксидазы с или без стрептавидина, вновь инкубировали, промывали, вносили субстрат и измеряли активность связанной пероксидазы с использованием автоматического фотометра для микропланшетов при длине волны 450 или 492 нм, устанавливая нулевое поглощение по лунке со стандартом 0 При использовании фотометра с микропроцессором производили расчет, вводя данные калибровочных растворов в процессор В других случаях строили калибровочную кривую "оптическая плотность/концентрация", пользуясь данными по концентрациям, указанным для растворов стандартов Измеренную концентрацию цитокинов выражали в пг/мл.
Статистическую обработку данных исследования выполняли с помощью коммерческих компьютерных программ (Biostat версия 3 03, Statistica) Исследование носило проспективный характер Рассчитывали средние арифметические величины (М) и ошибки средних (т) При оценке достоверности различий между массивами значений использовали t-критерий Стьюдента, тесноты Уилкоксона и Манна-Уитни. Для выяснения взаимосвязи между отдельными параметрами проводили корреляционно-регрессивный анализ. Рассчитывали парные коэффициенты линейной корреляции (г). Значение г=0,01-0,30 указывало на слабую корреляционную взаимосвязь, г=0,31-0,70 - умеренную, г=0,71-1,0 - сильную Считали достаточной вероятность получения оценок более 95% (р<0,05)