Статьи → Первый опыт использования режима Adaptive Support Ventilation у пациентов с тяжелой черепно-мозговой травмой

28 сентября 2011
Авторы: Полупан А.А., Горячев А.С., Савин И.А., Сатишур О.Е., Ошоров А.В., Попугаев К.А, Сычев А.А., Табасаранский Т.Ф., Крылов К.Ю., Соколова Е.Ю., Мезенцева О.Ю.
Опубликовано
Анестезиология и реаниматология 2011 №4 стр. 46-50

Введение

Искусственная вентиляция легких ИВЛ является одним из основных методов интенсивной терапии тяжелой черепно-мозговой травмы. В соответствии с международными рекомендациями по лечению тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ) тяжесть повреждения мозга ниже 9 баллов по Шкале Комы Глазго рассматривается как показание для начала ИВЛ вне зависимости от наличия признаков дыхательной недостаточности [1]. ИВЛ является средством, защищающим от формирования вторичных гипоксических повреждений мозга. Ключевыми задачами при проведении ИВЛ у пациентов с тяжелой ЧМТ являются предупреждение гипоксемии, являющейся независимым предиктором неблагоприятного исхода [1-4] и поддержание PaCO2 в узком терапевтическом диапазоне для предотвращения гипо- и гиперперфузии мозга. Традиционно для выполнения этих задач используются режимы принудительной вентиляции, иначе называемые режимы ИВЛ, управляемые по объему (VC-CMV). Это позволяет достигнуть целевых показателей оксигенации и PaCO2. Недостатками управляемых режимов ИВЛ являются подавление спонтанной дыхательной активности, ухудшение клиренса бронхиального секрета, атрофия дыхательных мышц. Использование вспомогательных режимов ИВЛ (PSV) при частичной сохранности спонтанной дыхательной активности пациента сопряжено с риском развития гиповентиляции и/или гипоксии, на фоне утомления и угнетения активности дыхательного центра. Закономерным результатом гиповентиляции будет формирование вторичных ишемических повреждений головного мозга.

Таким образом, возникает конфликт задач: с одной стороны нам нужно обеспечить параметры ИВЛ в узких терапевтических границах, а с другой стороны сохранять спонтанную дыхательную активность у пациента, который из-за тяжести повреждения головного мозга не может адекватно дышать. Для того чтобы безопасно и эффективно использовать вспомогательный режим ИВЛ (PSV) или режимы принудительно-вспомогательной вентиляции (SIMV) у пациента в нестабильном состоянии врач должен постоянно вносить поправки в настройки аппарата ИВЛ. В соответствии с меняющимся состоянием необходимо увеличивать или уменьшать величину поддержки вдоха и частоту принудительных вдохов. Нередко поправки нужно вносить несколько раз в течение часа. Для большинства клиник такая задача невыполнима, поскольку требует соотношения один врач – один пациент.

Учитывая возможность обратной связи с пациентом, можно предположить, что использование самонастраивающихся режимов ИВЛ, позволит оптимизировать респираторную поддержку у пациентов в остром периоде ЧМТ. Мы считаем режим Adaptive support ventilation (ASV), описанный Laubscher и соавторами в 1994 [5,6] весьма перспективным в решении данной клинической задачи.

ASV представляет собой интеллектуальный режим вентиляции, работающий по принципу обратной связи с пациентом. Этот режим поддерживает заданный врачом минутный объем вентиляции, независимо от дыхательной активности пациента. Давление вдоха и частота принудительных вдохов непрерывно корригируются респиратором в зависимости от легочной механики и дыхательной активности пациента для обеспечения заданного минутного объема. Минутный объем вентиляции (МО) может достигаться за счет поддержки давлением спонтанных вдохов при сохранной спонтанной дыхательной активности пациента. При отсутствии спонтанной дыхательной активности аппарат выполняет принудительные вдохи, управляемые по давлению для достижения целевого МО. Когда спонтанная дыхательная активность сохранена, но недостаточна для обеспечения заданного минутного объема аппарат поддерживает спонтанные вдохи пациента и добавляет нужное количество принудительных. При этом в зависимости от дыхательного паттерна пациента для каждого управляемого вдоха автоматически подбирается уровень инспираторного давления, а для каждого спонтанного вдоха – уровень поддержки давлением, что позволяет минимизировать риск баротравмы, гиповентиляции и гиперинфляции [7-9]. По сравнению с PC-IMV, в режиме ASV, снижается инспираторная нагрузка и улучшается взаимодействие пациента с аппаратом ИВЛ [10].

Было показано, что использование режима ASV уменьшает длительность ИВЛ [11,12], позволяет уменьшить частоту коррекции параметров вентиляции [13]. Влияние этого режима на выживаемость не исследовалось [14,15].

Таким образом, ASV это первый доступный режим ИВЛ, который автоматически подбирает все настройки аппарата ИВЛ, за исключением PEEP и FiO2, что позволяет использовать его в различных клинических ситуациях у пациентов со слабыми дыхательными попытками или у релаксированных больных. Данные о влиянии режима ASV на длительность ИВЛ, длительность пребывания в ОРИТ и на летальность пока противоречивы. Большинство работ, посвященных изучению режима ASV, были выполнены на пациентах общехирургического и кардиохирургического профиля, а также на пациентах с нарушенной легочной механикой (ОРДС или ХОБЛ). Работ посвященных изучению применения режима ASV у больных нейрохирургического профиля в настоящий момент нет. В то же время, при проведении респираторной поддержки у пациентов с тяжелым поражением головного мозга, имеется ряд важных особенностей, к которым можно отнести широкий спектр нарушений дыхания центрального генеза, а также необходимость поддержания концентрации углекислоты в плазме крови в узком терапевтическом диапазоне во избежание ишемии головного мозга вследствие гипокапнии или гиперемии головного мозга вследствие гиперкапнии. В данном исследовании мы анализируем возможности применения режима ASV у пациентов с тяжелым травматическим поражением головного мозга

Цель исследования

Изучение возможностей и ограничений режима Adaptive Support Ventilation (ASV) при тяжелой черепно-мозговой травме (ЧМТ).

Материалы и методы

В исследование было включено 12 пациентов с тяжелой ЧМТ. Критериями включения служило угнетение сознания до 9 балов и менее по Шкале комы Глазго, давность травмы менее 48 часов. Критериями исключения служили состояния, грубо нарушающие легочную механику: острый респираторный дистресс синдром, пневмоторакс, а также необходимость глубокой седации в связи с внутричерепной гипертензией (ВЧГ) или судорожным синдромом. В таблице представлена общая характеристика пациентов.

Характеристика исследуемых пациентов
Возраст (лет) 38,6±12,0
Пол (n) Мужской 8
Женский 4
Характер первичного поражения головного мозга (n) Ушиб головного мозга 6
Диффузное аксональное повреждение 4
Внутричерепные гематомы 2
Уровень сознания по ШКГ (n) 3-4б 1
5-6б 3
7-8б 8

Всем пациентам, включенным в исследование, проводился мониторинг внутричерепного давления (ВЧД), среднего АД, церебрального перфузионного давления (ЦПД). Четырем пациентам проводился мониторинг регионарного мозгового кровотока методом термодиффузии.

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) во всех случаях проводилась с использованием респираторов Hamilton G5 (Hamilton, Швейцария). Проводился непрерывный респираторный мониторинг, включающий в себя индекс частого поверхностного дыхания (RSBI), давление окклюзии дыхательных путей (P0,1), концентрацию углекислоты в конце выдоха (etCO2).

Стартовым режимом ИВЛ во всех случаях был режим ASV c 100% замещением минутного объема. При обеспечении в режиме ASV нормовентиляции, этот режим использовался на протяжении всего периода респираторной поддержки. При развитии тахипноэ и возрастании RSBI выше 60, сопровождающемся гиперкапнией, мы увеличивали процент замещения минутного объема (MinVol%) с шагом 10% максимально до 150%. При возрастании RSBI выше 60, сопровождающемся гипокапнией мы расценивали пациентов, как ASV-non-responders и выполняли смену режима ИВЛ на SIMV-VC (3 пациента) или Pressure Support (1 пациентка). Алгоритм принятия решений при выборе режима респираторной поддержки представлен на рисунке 1.

Алгоритм принятия решений при выборе режима искусственной вентиляции легких

Результаты исследования и их обсуждение.

У 8 из 12 пациентов использование режима ASV позволило обеспечить нормовентиляцию на протяжении всего периода респираторной поддержки вплоть до отлучения от респиратора. При этом на протяжении всего периода ИВЛ реализуемые минутный объем, дыхательный объем и частота дыхания были стабильны и соответствовали целевым, рассчитанным респиратором на основании анализа механических свойств легких пациента. У этой группы пациентов отмечалось постепенное снижение частоты принудительных и нарастание частоты спонтанных вдохов (рисунок 2).

Изменение частоты принудительных и спонтанных вдохов у пациентов группы ASV-responders в течение первых 10 дней ИВЛ

Также у пациентов из группы ASV-responders отмечалось постепенное снижение рассчитанного аппаратом инспираторного давления (Pinsp) (рисунок 3).

Изменение рассчитанного аппаратом инспираторного давления у пациентов группы ASV-responders в течение первых 10 дней ИВЛ

У пациентов из группы ASV-responders отмечалась тенденция к постепенному снижению значения P0,1. Пример трендов респираторного и нейромониторинга пациента из группы ASV-responders представлен на рисунке 4 справа.

Примеры трендов респираторного и нейромониторинга у пациентов из групп ASV-nonresponder (слева) и ASV-responders (справа). Стрелочкой указано переключение в режим SIMV

У 4 из 12 пациентов использование режима ASV приводило к развитию гипервентиляции. Развитие гипервентиляции у данной группы пациентов сопровождалось снижением etCO2 и замедлением регионарного мозгового кровотока, а также возрастанием показателя P0,1. Анализ причин развития гипервентиляции показал, что у трех пациентов дыхательный объем соответствовал целевому, рассчитанному респиратором, в то время как частота дыхания и, соответственно, минутный объем вентиляции значительно превышали целевые. При этом все вдохи инициировались пациентом. Вероятно, высокая частота спонтанных вдохов была обусловлена ирритаций стволовых структур головного мозга. Перевод этих пациентов в SIMV-VC позволял, без дополнительной седации добиться нормовентиляции, нормализации etCO2 и регионарного церебрального кровотока и снижения P0,1 (рисунок 4 слева, рисунок 5).

Изменение мониторируемых показателей при переключении в режим SIMV у пациентов группы ASV-nonresponders (n=3)

Интересно, что после перевода в SIMV все вдохи инициировались респиратором, т.е. были принудительными. Остается неясной причина угнетения спонтанных вдохов при переключении в режим SIMV. Можно предположить, что существуют отрицательные обратные связи, подавляющие активность респираторного драйва при проведении ИВЛ в принудительных режимах вентиляции. Представляется перспективным более детальное изучение этого вопроса с привлечением нейрофизиологических методов исследования.

У одной пациентки развитие гипервентиляции было обусловлено низкими значениями рассчитанного респиратором комплайнса грудной клетки, который составлял 25 мл/мбар. Снижение податливости легких запрещало компьютерной программе аппарата Hamilton G5 в режиме ASV использовать целесообразный, с точки зрения врачей, уровень давления поддержки вдоха. Аппарат стремился защищать легкие пациентки от вентилятор-индуцированного повреждения и обеспечивать целевой минутный объем (7 л/мин) за счет высокой частоты дыхания и низкого дыхательного объема. Рассчитанный целевой дыхательный объем составил 290 мл, а частота дыхания 24 в мин. Анализ данных волюметрической капнографии показал, что, несмотря на реализуемый аппаратом целевой объем минутной вентиляции, альвеолярная вентиляция была снижена за счет вентиляции мертвого пространства, достигающей 40-60% от дыхательного объема. У данной пациентки нормальных значений V’alv, RSBI, p0,1, etCO2 удалось достичь переводом в режим Pressure Support с более высоким по сравнению с рассчитанным аппаратом давлением поддержки, обеспечивающим целевую альвеолярную вентиляцию. Тренды респираторного мониторинга данной пациентки приведены на рисунке 6.

Тренды респираторного мониторинга у пациентки ASV-nonresponder со сниженным компланйосм грудной клетки (стрелочкой обозначен момент переключения режима на PS)

Выводы

  1. У 8 из 12 пациентов с тяжелой ЧМТ использование режима ASV позволило обеспечить респираторную поддержку с оптимальными параметрами в течение всего периода ИВЛ.
  2. У 4 из 12 пациентов использование режима ASV не позволило достичь параметров вентиляции, отвечающих терапевтическим целям, что потребовало смены режима вентиляции.
  3. Ирритация стволовых структур головного мозга и нарушение легочной механики могут служить факторами, препятствующими использованию режима ASV у пациентов с тяжелой ЧМТ.

Литература

  1. The Brain Trauma Foundation. Guidelines for the management of severe traumatic brain injury. 3rd ed. //J Neurotrauma. 2007; №24 (S1): p1–106.
  2. Gentleman D, Jennett B. Hazards of inter-hospital transfer of comatose headinjured patients.// Lancet. 1981; №2: p853–854.
  3. Jones PA, Andrews PJ, Midgley S, et al. Measuring the burden of secondary insults in head-injured patients during intensive care.// J Neurosurg Anesthesiol. 1994; №6: p4–14.
  4. Wald SL, Shackford SR, Fenwick J. The effect of secondary insults on mortality and long-term disability after severe head injury in a rural region without a trauma system.// J Trauma. 1993; №34: p377–381.
  5. Laubscher TP, Frutiger A, Fanconi S, Jutzi H, Brunner JX. Automatic selection of tidal volume, respiratory frequency and minute ventilation in intubated ICU patients as start up procedure for closed-loop controlled ventilation.// Int J Clin Monit Comput. 1994; №11: p19–30.
  6. Laubscher TP, Heinrichs W, Weiler N, Hartmann G, Brunner JX. An adaptive lung ventilation controller.// IEEE Trans Biomed Eng. 1994; №41: p51–59
  7. Arnal JM, Wysocki M, Nafati C, et al. Automatic selection of breathing pattern using adaptive support ventilation.// Intensive Care Med. 2008; №34: p75–81.
  8. 11. Campbell RS, Sinamban RP, Johannigman JA et al. Clinical evaluation of a new closed loop ventilation mode: adaptive supportive ventilation (ASV).// Crit Care. 1999; №3(suppl 1): p083.
  9. Belliato M, Palo A, Pasero D, Iotti GA, Mojoli F, Braschi A. Evaluation of adaptive support ventilation in paralysed patients and in a physical lung model.// Int J Artif Organs. 2004; №27: p709–716.
  10. Tassaux D, Dalmas E, Gratadour P, Jolliet P. Patient ventilator interactions during partial ventilatory support: a preliminary study comparing the effects of adaptive support ventilation with synchronized intermittent mandatory ventilation plus inspiratory pressure support.// Crit Care Med. 2002; №30:p801–807.
  11. Gruber PC, Gomersall CD, Leung P et al. Randomized controlled trial comparing adaptive-support ventilation with pressure-regulated volume-controlled ventilation with automode in weaning patients after cardiac surgery.// Anesthesiology. 2008; №109: p81–87.
  12. Sulzer CF, Chiolero R, Chassot PG, et al. Adaptive support ventilation for fast tracheal extubation after cardiac surgery: a randomized controlled study.// Anesthesiology. 2001; №95: p1339–1345.
  13. Petter AH, Chiolèro RL, Cassina T, Chassot PG, Müller XM, Revelly JP. Automatic “respirator/weaning” with adaptive support ventilation: the effect on duration of endotracheal intubation and patient management.// Anesth Analg. 2003; №97: p1743–1750.
  14. Brunner JX, Iotti GA. Adaptive support ventilation (ASV).// Minerva Anestesiol. 2002; №68:p365–368.15. Campbell RS, Branson RD, Johannigman JA. Adaptive support ventilation.//Respir Care Clin North Am. 2001; №7:p425–440.\