Автореферат и диссертация по медицине (14.01.20) на тему:Расчет функциональной остаточной емкости легких как инструмент настройки параметров вентиляции

ДИССЕРТАЦИЯ
Расчет функциональной остаточной емкости легких как инструмент настройки параметров вентиляции - диссертация, тема по медицине
АВТОРЕФЕРАТ
Расчет функциональной остаточной емкости легких как инструмент настройки параметров вентиляции - тема автореферата по медицине
Ручина, Екатерина Владимировна Санкт-Петербург 2013 г.
Ученая степень
кандидата медицинских наук
ВАК РФ
14.01.20
 
 

Автореферат диссертации по медицине на тему Расчет функциональной остаточной емкости легких как инструмент настройки параметров вентиляции

на правах рукописи

РУЧИНА ЕКАТЕРИНА ВЛАДИМИРОВНА

РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОСТАТОЧНОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ КАК ИНСТРУМЕНТ НАСТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯЦИИ

14.01.20 - анестезиология и реаниматология

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

г 4 ОКТ 2013

Санкт-Петербург - 2013

005535832

Работа выполнена в Государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Научный руководитель:

Доктор медицинских наук, доцент Мазурок Вадим Альбертович

Официальные оппоненты:

доктор медицинских наук профессор Левшанков Анатолий Ильич, ФГКВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова» МО РФ, кафедра анестезиологии и реаниматологии, профессор

доктор медицинских наук профессор Страшнов Виктор Иванович, ГБОУ ВПО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет имени академика И. П. Павлова» Минздрава РФ, кафедра анестезиологии и реаниматологии, профессор

Ведущая организация: Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Санкт-Петербургский государственный педиатрический медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации

Защита состоится «_» ноября 2013 г. в_часов на заседании

диссертационного совета Д 215.002.07 при Федеральном государственном казенном военном образовательном учреждении высшего профессионального образования Военно-медицинской академии имени С. М. Кирова Министерства обороны Российской Федерации (194044, г. Санкт-Петербург, ул. Академика Лебедева, д. 6)

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ФГКВОУ ВПО «Военно-медицинская академия имени С. М. Кирова» МО РФ

Автореферат разослан «_»_2013 г.

Ученый секретарь диссертационного совета доктор медицинских наук профессор Богомолов Борис Николаевич

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

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 (ФОБ) легких, интегрированной в состав дыхательного аппарата Engstrom Carestation (ЕС) (GE Healthcare, Мэдисон, США), позволяющей неинвазивно (на основании газоанализа 02 и С02) 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 Н, 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 ГТДКВ 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

1. Выявить преимущества и недостатки практического использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких, основанной на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких.

2. 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.

3. 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 (PaC^/FiCy 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 (Pa02/Fi02) в качестве ориентиров эффективности настройки параметров вентиляции.

Теоретическая и практическая значимость работы

1. Продемонстрирована прикладная значимость прикроватной оценки ФОЕ методом вымывания азота в определении тяжести рестриктивных нарушений аппарата внешнего дыхания у пациентов на респираторной поддержке.

2. 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.

3. Обнаружено, что надежность и точность измерения функциональной остаточной емкости легких снижается при частоте аппаратного дыхания менее 1 О/мин и более 25/мин и наличии спонтанного дыхания и двигательной активности пациента.

4. 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 рестрик-тивными нарушениями.

Методология и методы исследования

Исследование проводилось на базе кафедры анестезиологии и реаниматологии им. B.JI. 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 кар-диохирургические 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 Pa02/FiC>2 <300;

-потребности в FiC>2 >0,4;

-торако-пульмонального комплайнса <50 мл/см вод. ст.;

—данных рентгенографии: наличие инфильтративных изменений, интерсти-циального или кардиогенного отека легких.

Вентиляция осуществлялась дыхательным аппаратом Engstrom 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; 1:Е = 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 ФОБ 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 (SpOi).

После завершения процедуры PEEP INview® выбранное «оптимальное» значение ПДКВ использовалось в качестве P[0W 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 неинва-зивного мониторинга - Адсист., АДдиаст., ЧСС, Sp02), 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 Fi02 на РаОг оценивалось посредством построения линейной регрессионной модели. Учет показателя ПДКВ, принимающе-

го 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

1. 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.

2. 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:

1. VIII Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 20—21 мая 2011 г.;

2. IX Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 1415 мая 2012 г.;

3. 14-й Всероссийской конференции с международным участием «Жизнеобеспечение при критических состояниях», Москва, 17-18 октября 2012 г.;

4. Всероссийской конференции с международным участием «Пятый Беломорский симпозиум», Архангельск, 20-21 июня 2013 г.;

5. IV Международном конгрессе по респираторной поддержке, Красноярск, 14-17 сентября 2013 г.;

6. 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.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение — обосновывается актуальность темы диссертации, представляются научная и практическая значимость исследования, обозначаются цель и задачи работы.

Глава первая - литературный обзор - отражены существующие определения, применяемые для обозначения показателя функциональной остаточной емкости, раскрыта физиологическая значимость ФОЕ, отмечены основные периоды развития газодилюциониого метода оценки функциональной остаточной емкости легких, рассмотрены этапы технического совершенствования и мировой опыт применения расчета ФОЕ в разнообразных клинических ситуациях.

Глава вторая — материалы и методы проведенного исследования - изложен порядок проведения исследования, дана характеристика исследуемых групп пациентов и процедуры автоматической оценки ФОЕ на разных уровнях ПДКВ - PEEP INview®, изложены методы статистической обработки полученных данных.

Глава третья - результаты исследования - приводятся полученные результаты сравнительной оценки динамики ФОЕ с динамикой традиционных показателей дыхательного мониторинга (газовый состав крови, торако-пульмональный комплайнс) во время подбора оптимального уровня ПДКВ.

Глава четвертая - обсуждение полученных результатов - полученные в ходе исследования результаты сопоставляются с мировым опытом применения расчета ФОБ во время ИВЛ.

Заключение - излагаются итоги проведенного исследования, приводятся практические рекомендации по использованию прикроватного расчета ФОБ в условиях ОРИТ, обозначаются вероятные перспективы дальнейшей разработки темы.

Результаты исследования и их обсуждение

В ходе исследования были обнаружены преимущества использования прикроватной оценки ФОБ, прежде всего обусловленные удобством и простотой практического применения газодилюционного метода ее расчета у находящихся на ИВЛ пациентов. Перечисленные положительные стороны названы и другими исследователями [Heinze Н, 2011, Veena S, 2010]. Сведений, опровергающих подобный факт, в доступной к прочтению и зарубежной, и отечественной литературе встретить не удалось.

Самым значимым ограничением, с которым пришлось столкнуться в рамках нашего исследования, оказалась необходимость предупреждения сбоя процесса измерений, обусловленного двигательной активностью пациента или возникновением спонтанных дыхательных попыток, что удавалось предупреждать своевременным введением гипнотиков (пропофол суммарно 200 мг) и опиоидов (фента-нил 0,1 мг). Анализ публикаций показывает, что подобная ситуация является типичной для реализации процесса расчета ФОБ [Dellamonica J, 2011, Koefoed-Nielsen J, 2008, Brewer L.M, 2007, B.S. von Ungern-Sternberg, 2010]: никто из авторов, проводивших исследование, не описывает необходимости обеспечения миоп-легии, сообщая о достаточности введения лишь гипнотика или пары «опиод-гипнотик».

Обнаруженные преимущества и недостатки позволяют рассматривать метод расчета функциональной остаточной емкости легких, основанный на измерении вымывания азота, в качестве удобного, безопасного, неинвазивного, дополнительно расширяющего представления клиницистов о состоянии легких метода прикроватного дыхательного мониторинга, процесс использования которого требует соблюдения ряда условий, по сложности незначительно превышающих сложность условий, необходимых для оценки других традиционно используемых для характеристики состояния дыхательной системы пациента показателей.

При сравнении динамики ФОБ у пациентов с условно здоровыми легкими с динамикой ФОБ у пациентов с поражением аппарата внешнего дыхания по типу рестрикции (рис. 1) обнаруженные исходные значения ФОБ в группе пациентов с рестрикцией оказались значительно ниже значений ФОБ у пациентов со здоровыми легкими - 1080,1±155,7 мл против 2079,5±100,5 мл (р<0,001), а также значительно (р<0,01) меньше референтных значений ФОБ, рассчитанных с учетом антропометрических данных и возраста исследуемых пациентов. В группе пациентов с условно здоровыми легкими не было обнаружено статистически значимого

отличия исходных значений ФОЕ от расчетных референтных значений ФОЕ {Ъ =-1,135; Ме «разности» = 56,38; р=0,256).

4500 4000 3500 3000

Ё 2500 >

ш 2000

1500 1000

500□ Median

□ 25%-75% ~Т~ Non-Outlier Range 0 о Outliers

' + Extremes

Y

Рисунок 1 - Сравнение исходных значений ФОЕ у пациентов с условно здоровыми легкими с исходными значениями ФОЕ у пациентов с поражением аппарата внешнего дыхания по типу рестрикции. 1 - группа пациентов с условно здоровыми легкими; 2 - группа пациентов с рестрикцией.

Полученные результаты совпадают с результатами, полученными другими авторами [Bikker I.G., 2008, Hylkema B.S., 2006, Turani F„ 2010, Heinze H., 2009, Lambermont В., 2008]:

- у вентилируемых пациентов с острым повреждением легких измеренные значения ФОЕ были значительно ниже референтных значений;

- оценка ФОЕ может иметь максимальную значимость у пациентов с поражением легких по рестриктивному типу (ОРДС).

Все вышеизложенное способствует формированию представлений о методе расчета функциональной остаточной емкости легких, основанном на измерении вымывания азота, как о средстве дыхательного мониторинга, значительно расширяющем и углубляющем представления о тяжести поражения легких и её динамике в процессе лечения.

Анализ изменений ФОЕ в исследуемых группах в ответ на использование возрастающих уровней ПДКВ (рис. 2-3) позволил обнаружить более выраженную динамику роста исходно низкого ФОЕ в группе больных с рестриктивными нарушениями аппарата внешнего дыхания, давшую суммарный прирост ФОЕ в среднем на 19,9% против 16,1% в группе пациентов с условно здоровыми легкими. Отличия, однако, не достигли статистической значимости по причине, вероятно, 1) недостаточного количества наблюдений и 2) различной тяжести рестриктивных нарушений, требующих разных уровней ПДКВ для эффективного раскрытия альвеол. Сле-

дует отметить, что ни в одной из рассмотренных групп при заданных уровнях ПДКВ значения EELV не выходят на плато.

В группе пациентов с условно нормальными легкими (рис. 2) обнаружена умеренная прямая связь ПДКВ с ФОБ мл/м2; 13,0% вариации показателя ФОЕ мл/м2 объясняются вариацией показателя ПДКВ (R2=0,130; р<0,001). С увеличением ПДКВ на 1 см вод. ст. ФОЕ мл/м2 возрастает в среднем на 94,475 мл/м2 (коэффициент регрессии Ь=94,475; р<0.001).

Рисунок 2 - Группа пациентов с условно здоровыми легкими. Связь ПДКВ с ФОЕ мл/м2.

В группе пациентов с рестрикцией (рис. 3) обнаружена заметная прямая связь ПДКВ с ФОЕ мл/м" (р<0,01). Кроме того, следует отметить, что ни в одной из рассмотренных групп при заданных уровнях ПДКВ значения ФОЕ не выходят на плато.

Индуцированный использованием возрастающих уровней ПДКВ рост ФОЕ отмечен также и другими исследователями [Lambermont В., 2008, Maisch S., 2008, Dyhr Т., 2002], описавшими очевидное возрастание ФОЕ в результате применения ПДКВ.

Таким образом, на основании изолированной оценки функциональной остаточной емкости легких (вне сочетания с другими показателями дыхательного мониторинга) нельзя оценить оптимальность применяемых уровней ПДКВ; можно лишь констатировать факт инициирования ростом ПДКВ увеличения объема легких, но для дифференцировки характера увеличения - за счет расправления или за счет перерастяжения альвеол — расчет функциональной остаточной емкости легких следует сопоставлять с результатами других показателей дыхательного мониторинга, традиционно используемых для оценки состояния легочной паренхимы.

Вероятно, начинающееся перерастяжение альвеол все же можно попытаться уловить посредством фиксации начала выполаживания кривой ФОЕ при

возрастающих значениях ПДКВ. Таким образом, предметом дальнейших исследований должно стать прицельное изучение динамики ДУ/АР (отношения изменения прироста ФОЕ к приросту ПДКВ), которое, возможно, позволит своевременно обнаруживать повреждение легких избыточным давлением.

Рисунок 3 - Группа пациентов с поражением аппарата внешнего дыхания по типу рестрикции. Связь ПДКВ с ФОЕ мл/м2.

При оценке динамики комплайнса (СбО в исследуемых группах (рис. 4-5) в ответ на использование возрастающих уровней ПДКВ обнаружено:

- в группе пациентов с условно здоровыми легкими связь возрастающих уровней ПДКВ с динамикой торако-пульмонального комплайнса (СбО - слабая обратная: 2,8% вариации показателя Се! объясняются вариацией показателя ПДКВ (112=0,028; р<0,05); с увеличением ПДКВ на 1 см вод. ст. торако-пульмональный комплайнс понизится в среднем на 0,765 мл/см вод. ст. (коэффициент регрессии Ь= -0,765; р<0,05).

-1-1-1-1-1-!-

6 7 8 9 10 11 12

PEEP

Рисунок 4 - Группа пациентов с условно здоровыми легкими. Связь ПДКВ с торако-пульмональным комплайнсом.

- в группе пациентов с рестрикцией, несмотря на отсутствие статистически значимой связи (р=0,26) между возрастающими уровнями ПДКВ и торако-пульмональным комплайнсом, возрастание ПДКВ до 14 см вод. ст. привело к очевидному снижению величины торако-пульмонального комплайнса, что свидетельствует о возникающем перерастяжении прежде расправленных альвеол (рис. 5).

Стабильные показатели комплайнса вне зависимости от изменений ПДКВ в рамках выбранного диапазона подтверждают отсутствие значимых нарушений аппарата внешнего дыхания у вовлеченных в исследование пациентов, а отмеченное снижение величины торако-пульмонального комплайнса в группе пациентов с рестрикцией при ПДКВ, равном 14 см вод. ст., интерпретируется как перерастяжение прежде расправленных альвеол.

6 8 10 12 14

PEEP

Рисунок 5 - Группа «Рестрикция».

Поскольку большинством исследователей [Bikker I.G., 2008, Lambermont В., 2008, Satoh D„ 2012, Maisch S., 2008, Turani F., 2010, Odenstedt H„ 2005] отмечается нечувствительность прикроватной техники расчета ФОЕ к перераздуванию альвеол, возможность своевременного выявления вероятности повреждения легких избыточным давлением посредством измерения величины горако-пульмонального комп-лайнса рассматривается в качестве минимально необходимого и наиболее рационального мероприятия, обеспечивающего верность интерпретации данных расчета функциональной остаточной емкости легких [Bikker I.G., 2008].

При оценке динамики парциального давления кислорода в артериальной крови (Ра02) во время процедуры автоматического подбора ПДКВ - PEEP INview® статистически значимой связи между ПДКВ и Ра02 обнаружено не было ни в группе пациентов с условно здоровыми легкими (р=0,59) (рис. 6), ни в группе пациентов с рестрикцией (р=0,26) (рис. 7). В обеих группах динамика рассматриваемого показателя (Ра02) имела ломаный, «пилообразный» характер.

Подобно динамике парциального давления кислорода в артериальной крови, динамика кислородного индекса (Pa02/Fi02) во время процедуры автоматического подбора ПДКВ - PEEP INview* не имела статистически значимой связи с используемым уровнем ПДКВ ни в группе пациентов с условно здоровыми легкими (р=0,19), ни в группе пациентов с рестрикцией (р=0,16).

Рисунок 6 - Группа пациентов с условно здоровыми легкими.

В связи с отмеченной при обработке полученных данных динамикой изменчивости Fi02, предусмотренной алгоритмом расчета ФОЕ во время процедуры автоматического подбора ПДКВ - PEEP INview®, предполагающей колебания Fi02±10% относительно предшествующего значения, было выполнено сравнение динамики Ра02 и Fi02 при уровнях ПДКВ, равных 6-8-10 см вод. ст., как наиболее распространенной последовательности уровней ПДКВ (рис. 8-9).

Построение графиков позволило зафиксировать схожесть динамики Ра02 и FiO? (рис. 8-9) и понять происхождение ломаной изменчивости показателя парциального давления в артериальной крови.

Таким образом, как отсутствие в обеих группах статистически значимой связи между парциальным давлением кислорода в артериальной крови, кислородным индексом и возрастающими уровнями ПДКВ, так и «пилообразная» динамика Ра02 и кислородного индекса во время процедуры автоматической настройки ПДКВ - PEEP INview* обусловлены технологией расчета функциональной остаточной емкости легких, требующей изменения фракции кислорода на вдохе на ±10% относительно величины предшествующего значения Fi02, что приводит к невозможности использования показателей газового состава крови в качестве ориентиров адекватности выбранных параметров ИВЛ.

Следует отметить, что другие авторы, использующие в своем исследовании оценку Ра02, не описывают подобного явления, что, возможно, связано с применением в перечисленных исследованиях дискретной оценки ФОЕ.

Отличие серийной оценки ФОЕ от дискретной с точки зрения влияния процедуры расчета ФОЕ на динамику Ра02 и кислородного индекса в данном исследовании не оценивалось. Серийная оценка ФОЕ упоминается только в одном исследовании [Veena S., 2010], представляющем единичное клиническое наблюдение. Вероятно, именно по причине единичности наблюдения авторы не описывают сложностей, связанных с интерпретацией зависимых от изменяемой фракции кислорода во вдыхаемом воздухе показателей газового состава крови. Необходимы дополнительные исследования по влиянию запрограммированного алгоритмом расчета ФОЕ изменения Fi02 на газовый состав крови во время дискретной оценки ФОЕ.

Рассмотренное выше позволяет заключить, что расчет ФОЕ следует сочетать с оценкой газового состава крови и показателями биомеханики легких, но в случае серийной оценки следует помнить о погрешностях газового состава крови, обусловленных реализацией алгоритма расчета ФОЕ - PEEP INview®, и, как следствие, невозможности использования показателей парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса (Pa02/Fi02) в качестве ориентиров эффективности настройки параметров вентиляции.

5 :оо-

170 -1-1-1-

6 8 10

РЕЕРе

Рисунок 7 - Зависимость Ра02 от уровня PEEP во время реализации опции PEEP INview®.

Рисунок 8 - Зависимость FiOj от уровня PEEP во время реализации опции PEEP INview®.

Рисунок 9 - Группа пациентов с условно здоровыми легкими.

Рисунок 10 - Группа «Рестрикция».

На сводных графиках (рис. 12, 13) изображена динамика оцениваемых показателей в группах при использовании возрастающих уровней ПДКВ. У пациентов с условно нормальными легкими отмечается возрастание функциональной остаточной емкости легких, ломаность кривых парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса, и почти стабильные показатели тора-ко-пульмонального комплайнса.

170%

160%

150% ,

50%

б 8 10 12

PEEP

—♦—Cst —•—P/F-ratio —EElVml/m2 —•—Pa02

Рисунок 11 - Сводный график динамики показателей у пациентов с условно здоровыми легкими.

260% 240% 220% 200% 180% 160% 140% 120% 100%

А / —• I

|-1 --—аш -1 L т

::

10 PEEP

-EELVml/m2

- P/F-ratio

Рисунок 12 - Сводный график динамики показателей у пациентов группы «Рестрикция».

В группе пациентов с рестрикцией при использовании возрастающих уровней конечно-экспираторного давления отмечено возрастание показателя функциональной остаточной емкости легких, падение величины комплайнса при достижении ПДКВ 14 см вод. ст. и ломаность кривых, отображающих динамику парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Важными результатами проведенной работы считаем обнаруженную посредством применения прикроватного, газодилюционного метода расчета ФОБ возможность оценки значительного сокращения объема легких у пациентов с поражением легочной паренхимы, что ввиду легкости практического применения метода особенно значимо при определении тяжести рестриктивных нарушений аппарата внешнего дыхания у находящихся на респираторной поддержке пациентов.

Другим значимым результатом проведенной работы является совокупность обнаруженных недостатков метода, в том числе описанной прежде нечувствительности расчета ФОБ к перераздуванию расправленных альвеол.

Сравнение метода прикроватного расчета ФОБ со стандартно используемыми для оценки адекватности выбранных параметров ИВЛ показателями (РаСЬ, то-рако-пульмональный комплайнс) подтверждает невозможность изолированного

применения расчета ФОЕ в качестве средства, определяющего дальнейшую стратегию респираторной поддержки. Напротив, использование оценки ФОЕ методом вымывания азота у больных на респираторной поддержке в сочетании с традиционными показателями (в наибольшей степени с оценкой торако-пульмонального комплайнса и газового состава крови) в значительной степени расширяет и углубляет представления о состоянии легочной паренхимы и позволяет проводить дифференциальную диагностику нарушений газообмена.

Разработанные в ходе проведения НИР рекомендации по практическому применению метода основаны как на результатах изучения и анализа литературы, так и на собственном опыте клинического апробирования оборудования -респиратора Engstrom Carestation, а также на необходимости сочетанного использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких с параметрами биомеханики аппарата внешнего дыхания и параметрами газового состава крови.

Нерешенными вопросами, связанными с использованием газодилюционного метода расчета ФОЕ, решение которых, предположительно, можно рассматривать в качестве перспективы для проведения дальнейших научных исследований, являются вопросы о влиянии дискретной оценки ФОЕ на парциальное давление кислорода в артериальной крови (Ра02) и кислородный индекс (Pa02/Fi02), а также о необходимости более глубокого изучения возможности использования метода при подборе параметров протективной вентиляции, поскольку предложенная в настоящее время [55] методика расчета напряжения и деформации (см. выше), основанная на прикроватном измерении функциональной остаточной емкости легких, пока ещё далека от легкости воплощения в реальных клинических условиях.

Предметом дальнейших исследований, вероятно, станет более детальное изучение изменчивости AV/AP (отношения изменения прироста ФОЕ к приросту ПДКВ) с возможной перспективой использования прикроватной оценки функциональной остаточной емкости легких для своевременного выявления начинающегося перерастяжения альвеол.

ВЫВОДЫ

1. Метод расчета функциональной остаточной емкости легких, основанный на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких, безопасен, обеспечивает прикроватную оценку в режиме реального времени.

2. Метод расчета функциональной остаточной емкости легких посредством вымывания азота нечувствителен к перерастяжению альвеол. В случае использования автоматизированной серийной оценки функциональной остаточной емкости легких (опция PEEP INview®) теряется диагностическая значимость показателей парциального давления кислорода и кислородного индекса (Pa02/Fi02).

3. Оценка функциональной остаточной емкости легких существенно расширяет и углубляет представления о тяжести поражения легких и её динамике в процессе лечения.

4. Наиболее информативным является использование расчета функциональной остаточной емкости легких в комбинации с показателями торако-пульмонального комплайнса и газового состава крови, что позволяет осуществлять мониторинг эффективности респираторной поддержки, не допускать перерастяжения легких и проводить дифференциальную диагностику причин нарушений газообмена.

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Разработанные в ходе проведенного исследования практические рекомендации базируются на необходимости сочетанного с параметрами биомеханики аппарата внешнего дыхания и параметрами газового состава крови использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких в настройке вентиляции у пациентов с рестриктивными нарушениями. Представленные ниже рекомендации являются своего рода квинтэссенцией, основанной на анализе литературы и собственном опыте апробации исследуемого метода.

1. Технология расчета конечно-экспираторного объема (ФОЕ в условиях респираторной поддержки при ненулевом ПДКВ) легких методом вымывания азота может быть использована для формирования представлений о состоянии легочной паренхимы (как исходно, так и в ответ на выбранные параметры вентиляции), а также дифференциальной диагностики нарушений газообмена.

2. Формирование представлений о степени поражения легочной паренхимы может быть достигнуто посредством сопоставления измеренных значений конечно-экспираторного объема легких с референтными значениями ФОЕ, формулы расчета которых приведены ниже.

Для расчёта референтных значений ФОЕ необходимы сведения о росте и возрасте пациента.

Формулы расчёта ФОЕ в положении сидя.

FRC (литрьт) = 2.34-Н+0.01-А-1.09 (для мужчин),

FRC (литры) = 2.24-Н+0.001-А-1.00 (для женщин),

«Н» — рост в метрах, «А» - возраст в годах.

Формулы расчёта ФОЕ в положении на спине:

Для мужчин: (2.34-Н+0.01-А-1.09) • 0.7;

Для женщин: (2.24-Н+0.001-А-1.00) • 0.7.

3. При оценке влияния параметров вентиляции на величину конечно-экспираторного объема легких результаты измерений ФОЕ следует интерпретировать с учетом величины параметров биомеханики аппарата внешнего дыхания и газового состава крови. Недопустимо руководствоваться значениями ФОЕ для настройки параметров вентиляции изолированно, без оценки показателей биомеханики аппарата внешнего дыхания и газового состава крови. Минимальным сопровождающим расчет ФОЕ показателем является растяжимость аппарата внешнего дыхания (Cst), снижение которой следует расценивать как перерастяжение альвеол, что требует корректировки инициирующих рост ФОЕ параметров вентиляции.

4. Используя серийную оценку ФОЕ - PEEP INview®, следует помнить, что серийное измерение конечно-экспираторного объема легких за счет реализации опции PEEP INview® исключает возможность использования показателя парциального давления кислорода в артериальной крови и кислородного индекса (Pa02/Fi02) в качестве ориентиров.

5. Необходимо следить за тем, чтобы калибровка модуля газом Datex-Ohmeda выполнялась 1 раз в 2 месяца или чаще: при любых признаках ненадлежащего функционирования (в случаях подозрения на ошибочные показания газов; при отображении на экране сигналов тревог в виде сообщений: «Fi02 высокое», «Fi02 низкое», «Ошибка регулирования Fi02», «Неисправность системы. Вызовите специалиста»), а также в случае замены или обслуживания компонентов оборудования. Калибровка должна выполняться квалифицированными специалистами в соответствии с инструкцией, содержащейся в руководстве пользователя, которое необходимо предоставить представителям сервисной службы компании Datex-Ohmeda или лицам, прошедшим обучение сервисному обслуживанию. За помощью в проведении обслуживания следует обратиться в региональное представительство сервисной службы компании Datex-Ohmeda.

6. Помнить: во избежание влияния на измерения сброса газовой смеси из газоотводного отверстия требуется установить модуль в верхнее гнездо, слева от блока аппарата.

7. Подготовка к проведению измерений: соединить модуль с аппаратом; установить бактериальный фильтр, водоотделитель «D-fend», теплообменник (HMEF) или влаго-теплообменник (НМЕ) между дыхательными путями пациента и датчиком «D-Iite»; установить 2-метровую линию отбора проб газа и Т-образный адаптер между датчиком «D-lite» и Y-образным коннектором.

В последующем регулярно отслеживать уровень жидкости в водоотделителе «D-fend» и в водяной ловушке, особенно во время активного увлажнения. Опорожнять резервуар в случае наполнения. Пустой и чистый контейнер вновь установить в водяную ловушку.

8. После того как дыхательные пути пациента соединены с аппаратом, ввести данные пациента (рост, масса тела), установить параметры вентиляции (частота дыхания должна быть не менее 10 и не более 25 дыхательных циклов в минуту: невыполнение данного требования скажется на точности измерений).

Примечание. Очень низкая частота дыхания (меньше 5-10) и длительная пауза в конце выдоха (например, при вспомогательном режиме вентиляции), с учетом непрерывности отбора проб датчиком «D-lite» приводит к забору не только всего выдыхаемого газа, но, в конечном счете, и части свежего газа из магистрали вдох, что можно обнаружить на капнограмме по ступенчатому снижению С02 в конце выдоха. Установка дополнительного разделителя между «D-lite» датчиком и Y-образным коннектором способствует разрешению подобной ситуации.

Примечание. Если процедура PEEP INview® активирована во время двухуровневого режима вентиляции (BiLevel), разница между текущими верхним и нижним давлениями в дыхательных путях рассчитывается и поддерживается. Например, если Pío« (нижнее давление) = 10, a Ph¡gh (верхнее давление) = 35, то разни-

ца, равная 25 см вод. ст., будет поддерживаться всегда. Таким образом, изменения конечно-экспираторного давления будут всегда сопровождаться соответствующей динамикой Phigh-

9. Во избежание попадания в линию отбора проб конденсата следует направить вверх патрубок адаптера и патрубок спирометрии.

10.Перед началом использования прогреть COVX модуль в течение 30 минут.

11. Проследить за тем, чтобы перед началом измерений показатели спирометрии, полученные с помощью газового модуля (индикатор получения данных от модуля - выводимый на дисплей характерный символ «человечек»): дыхательный объем на вдохе и дыхательный объем на выдохе, были равны и совпадали с установленным дыхательным объемом.

12. Обратить внимание на стабильность значений V02 и VC02 в поле числовых показателей: значения VO2 и VCO2 должны быть стабильными в течение 10 минут, предшествующих началу измерений, в противном случае измеренное значение ФОЕ окажется неточным.

13.В случае, если принято решение выполнить серийное измерение ФОЕ (процедура PEEP INview®), выбрать пункт FRC INview-PEEP INview®, задать значения начального и конечного PEEP с учетом ограничений, налагаемых остальными настройками вентиляции (PEEP не выше 18-20 см вод. ст.), и установить временной интервал между измерениями.

14.При использовании процедуры PEEP INview® важно установить корректные пределы тревоги, срабатывающей по достижению определенного уровня пикового давления в дыхательных путях (Ртах), что позволит респиратору внести соответствующие изменения в уровень конечно-экспираторного давления (который не должен превышать 20 см вод. ст.).

15.После выполнения вышеперечисленных настроек выбрать пункт «start» (по умолчанию максимально установленное число измерений на аппарате соответствует 5 измерениям (это необходимо для того, чтобы пациент стабилизировался на новом уровне конечно-экспираторного давления до начала следующего измерения ФОЕ), Engstrom Carestation выполнит измерения ФОЕ в рамках установленного времени или до момента принятия решения остановить измерения.

16. В ходе выполнения процедуры измерения ФОЕ нельзя вносить изменения, связанные с настройкой параметров вентиляции.

17.Не допускать, выполняя измерение конечно-экспираторного объема легких, факторов, способных вызывать досрочную автоматическую остановку процедуры измерений (поскольку очередное измерение будет выполнено только в следующий запланированный временной промежуток):

- изменения положения тела пациента;

- изменения любых параметров вентиляции;

- выполнения санации трахеи;

- восстановления спонтанного дыхания пациента;

- распыления препаратов небулайзером;

- перемещения дыхательного модуля;

- отсоединения датчика «D-lite».

Примечание. Необходимо помнить о том, что значения, измеренные внутренним датчиком дыхательного аппарата, в отличие от значений, полученных от датчиков дыхательного модуля, не подвержены влиянию влажности, а установка тепло- и влагообменника предупредит возникновение подобной проблемы в случае выбора в качестве источника данных COVX модуля.

Учитывайте факторы, способные повлиять на точность измерений во время активированной опции серийной оценки конечно-экспираторного объема легких -PEEP INview®:

- утечку,

- частоту дыхания более 35 в минуту,

- значительные колебания дыхательного объема,

- высокую лихорадку,

- беспокойство,

- неврологические состояния, влияющие на вентиляцию,

- FiC>2 выше 0.85 (85%),

- ПДКВ не выще 20 см вод. ст.

СПИСОК РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

По теме диссертации опубликовано 10 работ, из них 3 статьи в рецензируемых журналах, рекомендованных ВАК, в которых полно отражены основные результаты диссертационного исследования.

1. Ручина Е.В. Опыт практического использования метода оценки функциональной остаточной емкости легких/ Шарнин A.B., Лебединский K.M., Мазурок В.А.// Вестник анестезиологии и реаниматологии. - 2012. - Т. 9, № 1. - С. 56-59.

2. Ручина Е.В. Клиническое применение новых средств дыхательного мониторинга /Шарнин A.B., Лебединский K.M., Мазурок В.А. // Сборник научных трудов сотрудников Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И.Мечникова. - СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И.И. Мечникова, 2012 - 60 с.

3. Ручина Е.В. Опыт и результаты использования современных возможностей мониторинга дыхания/ Шарнин A.B., Лебединский K.M., Мазурок В.А. // в рамках IX Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», 14-15 мая 2012 г., Геленджик, Россия - http://kubanesth.narod.ru/conference2012

4. Ручина Е.В. Оценка функциональной остаточной емкости легких в клинических условиях/ Мазурок В.А., Шарнин A.B., Лебединский K.M.// Учебное пособие. - СПб.: Изд-во СЗГМУ им. И.И. Мечникова, 2012. - 28 с.

5. Ручина Е.В. Инновационные возможности дыхательного мониторинга/ Шарнин A.B., Мазурок В.А., Лебединский K.M. // Сборник тезисов 14-й Всероссийской конференция с международным участием «Жизнеобеспечение при критических состояниях», 17-18 окт. 2012 г., Москва. - С. 120.

6. Ручина Е.В. Результаты апробации новых диагностических возможностей современной дыхательной аппаратуры/ Шарнин A.B., Мазурок В.А., Лебединский K.M.// Вестник интенсивной терапии. - 2012. - № 4. - С. 6-9.

7. Ручина E.B. Оценка функциональной остаточной емкости легких и показателя потребления кислорода во время настройки уровня ПДКВ/ Шарннн A.B., Мазурок В.А., Лебединский K.M. // Анестезиология и реаниматология.- 2013. - Т. 7, № 3. - С. 51-54.

8. Ручина Е.В. Опыт клинического использования новой диагностической составляющей дыхательного мониторинга - прикроватной оценки функциональной остаточной емкости легких»/ Шарнин A.B., Мазурок В.А., Лебединский К.М.//Сборник докладов и тезисов Всероссийская конференция с международным участием «Пятый Беломорский симпозиум», 20-21 июня 2013 г., Архангельск — С. 32.

9. E.V. Ruchina, S.A. Experience of clinical use of new respiratory monitoring component - bedside assessment of end-expiratory lung volume/ Sharnin, K.M. Le-bedinsky, V.A. Mazurok// Сборник тезисов IV Международного конгресса по респираторной поддержке 14-17 сент. 2013 г., Красноярск. - С. 126-129.

10. Ручина Е.В. Оценка функциональной остаточной емкости легких при рестриктивной патологии аппарата внешнего дыхания / Шарнин A.B., Мазурок В.А., Лебединский K.M.// Вестник Северо-Западного государственного медицинского университета им. И.И. Мечникова. — 2013. — Т. 5, № 2. — С. 41-50.

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ, ИСПОЛЬЗУЕМЫХ В ДИССЕРТАЦИИ

- АДдиаст. — артериальное давление диастолическое

- АДсист. - артериальное давление систолическое

- АДср. - среднее артериальное давление

- ИВЛ - искусственная вентиляция легких

- KT - компьютерная томография

- ПДКВ - положительное давление конца выдоха

- ФОЕ — функциональная остаточная емкость легких

- ЦВД - центральное венозное давление

- ЧСС - частота сердечных сокращений

- D-fend - водоотделитель

- D-lite - бактериальный фильтр

- E-COVX/M-COVX - аббревиатура названия газового модуля (Е - сменный газовый модуль; M - сменный газовый модуль; С - С02 пациента; О - 02 пациента; V

- спирометрия пациента; X - газообмен)

- EELV (end-expiratory lung volume) - объем легких конца выдоха

- Fi02 - фракция кислорода во вдыхаемом воздухе

- FRC Log - журнал регистрации значений ФОЕ

- НМЕ - влаго-теплообменник

- HMEF - теплообменник

- LUFU (LUng FUnction) — акроним метода расчета функциональной остаточной емкости легких (реализованного на базе дыхательного аппарата EVITA 4), пред-

ложенный группой исследователей фирмы Drager (Dragerwerk AG, Любек, Германия)

- NMB W - Nitrogen Wash-in/Wash-out method - метод вмывания (англ. wash in) /вымывания (англ. wash out) азота

- PEEP (positive end expiratory pressure) - положительное конечно-экспираторное давление

- PEEP INview® - процедура автоматизированного подбора оптимального значения конечно-экспираторного давления

- Ра02/ Fi02 — кислородный индекс

- VC02 - выделение углекислого газа

- VO2 - потребление кислорода

Подписано в печать 26.09.2013 г. Усл. п. л. 1,5. Заказ № 542. Тираж 100 экз. Отпечатано в ООО «Реноме», 192007, Санкт-Петербург, наб. Обводного канала, д. 40.

 
 

Текст научной работы по медицине, диссертация 2013 года, Ручина, Екатерина Владимировна

Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Северо-Западный государственный медицинский университет имени И.И. Мечникова» Министерства здравоохранения Российской Федерации

На правах рукописи 04201451296 р^

Ручина Екатерина Владимировна

РАСЧЕТ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ОСТАТОЧНОЙ ЕМКОСТИ ЛЕГКИХ КАК ИНСТРУМЕНТ НАСТРОЙКИ ПАРАМЕТРОВ ВЕНТИЛЯЦИИ

Специальность 14.01.20 - анестезиология и реаниматология

Диссертация на соискание ученой степени кандидата медицинских наук

Научный руководитель -д.м.н. доцент В.А. Мазурок

Санкт-Петербург 2013

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИИ 4

ВВЕДЕНИЕ 5

ГЛАВА 1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОСТАТОЧНАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ КАК НОВЫЙ ДИАГНОСТИЧЕСКИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ 11

1.1. Физиологическая значимость показателя функциональной остаточной емкости легких и используемая терминология 12

1.2. Референтные значения ФОЕ и факторы, влияющие на её динамику 15

1.3. Способы оценки ФОЕ 18

1.4. Развитие газодилюционного метода оценки: от первого измерения _ до расчета функциональной остаточной емкости легких без прерывания ИВЛ 22

1.5. Клиническое применение 25

ГЛАВА 2. МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ 36

2.1. Характеристика включенных в исследование групп пациентов 36

2.2. Подготовка и проведение процедуры автоматизированной настройки ПДКВ - PEEP INview® 39

2.3. Дыхательный аппарат Engstrom Carestation 44

2.4. Техника оценки ФОЕ 46

2.5. Принцип измерений ФОЕ 47

2.6. Процедура расчета ФОЕ 49

2.7. Клинический случай 50

2.8. Методы статистической обработки результатов исследования 52

ГЛАВА 3. РЕЗУЛЬТАТЫ СОБСТВЕННЫХ ИССЛЕДОВАНИИ 54

3.1. Сравнение исходных значений функциональной остаточной емкости легких в исследуемых группах 54

3.2. Динамика показателей дыхательного мониторинга во время процедуры автоматического подбора ПДКВ - PEEP INview® 55

3.3. Результаты измерений, выполненных у пациента А. (клинический случай) 64

ГЛАВА 4. ОБСУЖДЕНИЕ ПОЛУЧЕННЫХ РЕЗУЛЬТАТОВ 70

4.1. Преимущества и недостатки практического использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких 70

4.2. Сравнение исходных значений функциональной остаточной емкости легких в исследуемых группах (группе пациентов с условно нормальными легкими и в группе пациентов с рестрикцией) 75

4.3. Сравнение значимости оценки функциональной остаточной емкости легких с показателями биомеханики дыхания и газового состава крови в настройке параметров вентиляции 78

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 83

ВЫВОДЫ 86

ПРАКТИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ 87

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 92

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И УСЛОВНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ

АДдиаст. - артериальное давление диастолическое

АДсист. - артериальное давление систолическое

АДср. - среднее артериальное давление

ИВЛ - искусственная вентиляция легких

КТ - компьютерная томография

ПДКВ - положительное давление конца выдоха

ФОЕ - функциональная остаточная емкость легких

ЦВД - центральное венозное давление

ЧСС - частота сердечных сокращений

D-fend - водоотделитель

D-lite - бактериальный фильтр

E-COVX/M-COVX - аббревиатура названия газового модуля (Е - сменный

газовый модуль; M - сменный газовый модуль; С - С02 пациента; О - 02

пациента; V - спирометрия пациента; X - газообмен)

EELV (end-expiratory lung volume) - объем легких конца выдоха

Fi02 - фракция кислорода во вдыхаемом воздухе

FRC Log - журнал регистрации значений ФОЕ

НМЕ - влаго-теплообменник

HMEF - теплообменник

LUFU (LUng FUnction) - акроним метода расчета функциональной остаточной емкости легких (реализованного на базе дыхательного аппарата EVITA 4), предложенный группой исследователей фирмы Drager

NMBW - Nitrogen Wash-in/Wash-out method - метод вмывания {англ. wash in) /вымывания {англ. wash out) азота

PEEP (positive end expiratory pressure) - положительное конечно-экспираторное давление

PEEP INview - процедура автоматизированного подбора оптимального значения

конечно-экспираторного давления

Ра02/ Fi02 - кислородный индекс

VC02 - выделение углекислого газа

V02 - потребление кислорода

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Неотъемлемой составляющей специальности «анестезиология и реаниматология» является разработка и внедрение в клиническую практику дыхательной и контрольно-диагностической аппаратуры на основе новых технологий. Между тем появление нового оборудования приводит к ситуации, неоднократно описанной рядом ведущих изданий [4, 13], когда степень осведомленности врачей не соответствует скорости проникновения современных технологий в клиническую практику. Ситуация такого рода становится ещё более проблемной, когда мировой наукой не определены роль и место нового оборудования среди стандартно используемого. Именно такое положение на сегодняшний день возникло в связи с оснащением дыхательного аппарата диагностической опцией, обеспечивающей измерение функциональной остаточной емкости (ФОЕ) легких без прерывания ИВЛ. Реализация возможности прикроватного расчета функциональной остаточной емкости легких фактически разделила эпоху измерения этого показателя на два периода, один из которых исключительно научный, другой предполагает активное использование метода в условиях отделений реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ).

Следует отметить, что публикации, посвященные оценке функциональной остаточной емкости легких во время ИВЛ, сосредоточены преимущественно в зарубежных источниках, отечественных публикаций по обозначенной тематике встретить не удалось.

Отношения к методу авторов, использующих прикроватную оценку ФОЕ, разнятся и неоднозначны; большая часть исследований носит осторожный, поисковый характер и посвящена оценке места функциональной остаточной емкости легких среди существующих показателей и определению диапазона тех клинических ситуаций, при возникновении которых расчет функциональной остаточной емкости легких оказался бы значимой терапевтической составляющей.

Работа выполнена при финансовой поддержке министерства образования и науки РФ (госконтракт от 10 октября 2011 г. № 16.522.12.2016).

Прикроватный метод неинвазивного расчета функциональной остаточной емкости легких, безусловно, обогащает имеющийся арсенал диагностических возможностей мониторинга дыхания (одного из основных составляющих реанимационно-анестезиологической помощи) и, по мнению ряда авторов [24, 55, 56], является перспективным показателем. В связи с приближенностью метода к реальным клиническим условиям, простотой и безопасностью его применения определение роли и места прикроватного расчета ФОЕ в клинической практике имеет существенное значение для анестезиологии и реаниматологии.

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.

Для достижения сформулированной цели поставлены следующие задачи:

1. Выявить преимущества и недостатки практического использования технологии расчета функциональной остаточной емкости легких, основанной на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких.

2. 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.

3. Разработать рекомендации по практическому использованию методики расчета функциональной остаточной емкости легких, основанной на измерении вымывания азота, у пациентов, находящихся на вентиляции легких.

Научная новизна результатов 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 (Pa02/Fi02) 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 (Pa02/Fi02) в качестве ориентиров эффективности настройки параметров вентиляции.

Теоретическая и практическая значимость полученных результатов

1. Продемонстрирована прикладная значимость прикроватной оценки ФОЕ методом вымывания азота в определении тяжести рестриктивных нарушений аппарата внешнего дыхания у пациентов на респираторной поддержке.

2. 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.

3. Обнаружено, что надежность и точность измерения функциональной остаточной емкости легких снижается при частоте аппаратного дыхания менее 1 О/мин и более 25/мин и наличии спонтанного дыхания и двигательной активности пациента.

4. 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.

Положения, выносимые на защиту

1. 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.

2. Практическая значимость расчета функциональной остаточной емкости легких в наибольшей степени очевидна в сочетании с оценкой торако-пульмонального комплайнса и газового состава крови.

Личный вклад автора в получение научных результатов, изложенных в исследовании, заключается 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:

1. VIII Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 2021 мая 2011 г.;

2. IX Всероссийской научно-методической конференции «Стандарты и индивидуальные подходы в анестезиологии и реаниматологии», Геленджик, 1415 мая 2012 г.;

3. 14-й Всероссийской конференции с международным участием «Жизнеобеспечение при критических состояниях», Москва, 17-18 октября 2012 г.;

4. Всероссийской конференции с международным участием «Пятый Беломорский симпозиум», Архангельск, 20-21 июня 2013 г.;

5. IV Международном конгрессе по респираторной поддержке, Красноярск, 14-17 сентября 2013 г.;

6. 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.

Реализация результатов исследования. Результаты исследования внедрены в практическую работу отделения анестезиологии и реанимации клиник СПб ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова; используются в учебной работе кафедры анестезиологии и реаниматологии им. В.Л. Ваневского СПб ГБОУ ВПО СЗГМУ им. И.И. Мечникова.

ГЛАВА 1. ФУНКЦИОНАЛЬНАЯ ОСТАТОЧНАЯ ЕМКОСТЬ ЛЕГКИХ: ОТ ФИЗИОЛОГИЧЕСКОГО ТЕРМИНА К СОСТАВЛЯЮЩЕЙ МОНИТОРИНГА ДЫХАНИЯ (ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ)

Введение. Наряду с достижением разнообразия режимов вентиляции, расширение спектра диагностических ресурсов современной дыхательной аппаратуры, углубляющего возможности дыхательного мониторинга, имеет своей целью, в конечном счете, совершенствование методов респираторной поддержки - одной из основных задач повседневной работы врачей отделений анестезиологии и реанимации.

С середины 2004 года широкое применение в Европе получил новый дыхательный аппарат Engstrom Carestation (ЕС) (GE Healthcare, Мэдисон, США), предназначенный для использования в отделении интенсивной терапии и реанимации, оснащенный газовым модулем, позволяющим выполнять расчет функциональной остаточной емкости (ФОЕ) легких прикроватно, без прерывания вентиляции [44, 65].

Хотя в настоящее время Engstrom Carestation является единственным коммерчески доступным дыхательным аппаратом, позволяющим выполнять прикроватный расчет ФОЕ, небезызвестны попытки создания аналогичного оборудования другими фирмами. Например, в 2007 году группой исследователей фирмы Drager (Dragerwerk AG, Любек, Германия) была опубликована работа [170], посвященная оценке ФОЕ во время ИВЛ. Предлагаемый авторами метод расчета ФОЕ получил известность под акронимом LUFU (LUng FUnction). Расчет ФОЕ системой LUFU не требовал модификации дыхательного аппарата (для апробации применяли респиратор EVITA 4), использовалось дополнительное оборудование: газоанализатор, программное обеспечение. Метод был протестирован в лабораторных условиях с использованием симулятора легких (воспроизводящего изменчивость торако-пульмонального комплайнса, частоты дыхания и дыхательного объема), и показал клинически приемлемую точность по

сравнению со стандартными методами оценки ФОЕ у здоровых волонтеров [170], и приемлемую воспроизводимость получаемых результатов у пациентов на вентиляции легких [37]. Несмотря на успешность испытаний и описываемую авторами простоту применения, по неизвестным причинам внедрения системы Ьири в клиническую практику не произошло.

В любом случае (независимо от коммерческой доступности) техническое совершенствование методики расчета ФОЕ завершилось интегрированием новой диагностической опции в состав дыхательного оборудования, доступным вариантом кот