bleat.ru → Боли в желудке

Снижение оксигенации крови. Что такое оксигенация крови

УДК 612.111

ОСОБЕННОСТИ ОКСИГЕНАЦИИ КРОВИ ЧЕЛОВЕКА ПРИ СИНДРОМЕ ОСТРОГО ПОВРЕЖДЕНИЯ ЛЕГКИХ

Сурин М.В.

Сыктывкарский государственный университет, Коми республиканская больница, Сыктывкар, Россия mvsurin@rambler. ru

Настоящее исследование проведено с целью сопоставить величины повреждения легких и оксигенации крови у больных.

Ключевые слова: СОПЛ; респираторный индекс; парциальное давление кислорода; артерио-венозная разница.

PECULIAR PROPERTIES OF HUMAN BLOOD

OXYGENATION WITH ACUTE LUNG INJURY SYNDROME

Syktyvkar State University, Komi Republic Hospital, Syktyvkar, Russia mvsurin@rambler. ru

Purpose: to correlate patients" lung injury and blood oxygenation.

Keywords: ARDS; respiratory index; partial oxygen pressure; arterio-venous difference.

В экстремальных климатических и погодных условиях европейского севера России система дыхания испытывает особые нагрузки. Кроме того, легочное дыхание и, как следствие, газообменные функции организма в целом нарушаются и при пато-

логиях, непосредственно не связанных с работой легочного аппарата. К их числу относится синдром острого повреждения легких (СОПЛ), означающий нарушение диффузной способности легких на уровне аэро-гематического барьера. В связи с этим анализ газотранспортной системы при легочной патологии типа СОПЛ представляет собой актуальную задачу. Настоящее исследование проведено с целью сопоставить величины повреждения легких и оксигенации крови у больных.

В задачи работы входило:

1. Оценить степень повреждения легочной ткани при СОПЛ

2. Определить особенности оксигенации крови у больных

СОПЛ - это тяжелое осложнение основного заболевания,

которое усугубляет тяжесть состояния больного и влияет на сроки его госпитализации. Причины СОПЛ разнообразны. Часто СОПЛ сопровождает патологию легочной системы (пневмония, бронхоэктатическая болезнь), но может развиваться и при вне-легочной патологии (сепсис, шок). Среди пациентов отделения реанимации и интенсивной терапии зачастую встречаются больные, которым необходима респираторная поддержка. Возможность реаниматолога адекватно подбирать уровень дыхательной поддержки влияет на прогноз заболевания, длительность лечения и качество последующей жизни больного.

В нашей работе отбор пациентов для обследования осуществлялся при наличии факторов риска развития СОПЛ и клинической картины развития острой дыхательной недостаточности.

Материалы и методы. Обследовано 27 человек (21 - мужчины и 6 - женщины), средний возраст которых составил 48 лет (от 21 года до 70 лет). Пациенты находились на стационарном лечении в отделении реанимации и интенсивной терапии Коми республиканской больницы.

При постановке диагноза СОПЛ использовались следующие критерии: острое развитие дыхательной недостаточности, зна-

■ 1п Ше World of Scientific Discoveries, 2(26), 2012

чение респираторного индекса менее 400, наличие инфильтратов на фронтальной рентгенограмме (Гельфанд, 2009).

Для определения степени повреждения легочной ткани у больных рассчитан респираторный индекс (РИ) с учетом РаО2.

Пробы артериальной крови получали из бедренной артерии в соответствии с правилами асептики и антисептики шприцами PICO 70, доставляли в экспресс-лабораторию и обрабатывали на газоанализаторе ABL 800 FLEX (Дания).

РИ = РаО2/БЮ2, где РаО2 - парциальное напряжение кислорода в артериальной крови (мм.рт.ст), FiO2 - фракция кислорода во вдыхаемой смеси.

В результате расчетов значения РИ оказались в пределах от 96 до 355. В совокупности с клиническими критериями и данными инструментальной диагностики это свидетельствует о тяжелой и средней степени повреждения легких. Большинство результатов относится к пациентам, находящимся на респираторной поддержке увлажненным кислородом через носовые катетеры. У ряда больных нет точной зависимости РИ от РаО2. Согласно сведениям из историй болезни, эти больных находятся на искусственной вентиляции легких с высоким FiO2.

Из проведенного исследования очевидно, что пациенты с СОПЛ имеют удовлетворительное значение РаО2 (85 мм.рт.ст с диапазоном от 39,2 до 164 мм.рт.ст) за счет подачи воздушной смеси, обогащенной кислородом. Технически это выполняется путем увеличения FiO2 в ней.

Однако, перед практикующим врачом встает вопрос об оптимальных уровнях значения FiO2 и продолжительности его применения. Зачастую ответы на эти вопросы врач находит на основании собственного опыта. Между тем, при увеличенной подаче кислорода следует учитывать особенности оксигенации крови, сопоставляя показатели артериальной крови с венозными.

Особенность нашей работы в том, что наряду с определением РаО2, используемого для вычисления РИ, мы определяем и ру02 (39 мм.рт.ст с диапазоном от 26 до 69) . Это позволяет учитывать коэффициент поглощения кислорода тканями, используя значения АВР.

Таким образом, сравнивая значения АВР по РО2, отмечаем большой их размах: от 26 до 76%, в среднем 49%. Лишь один пациент с хроническим легочным заболеванием имел разницу АВР 7,7% (РаО2 39,1 мм.рт.ст и ру02 36,1 мм.рт.ст). Такая величина АВР означает разную степень утилизации кислорода тканями пациента.

■ !П ^ World of Scientific Discoveries, 2(26), 2012

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст . Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут . Стоимость одной статьи — 150 рублей .

История экстракорпоральной мембранной оксигенации

Сегодня можно использовать новые достижения исследователей, занимающихся искусственным кровообращением и разработкой новой аппаратуры для вспомогательного кровообращения. Создание мембранного легкого позволило осуществлять газообмен в течение нескольких дней и даже недель, т.е. появилась возможность помочь больным, которым грозит cмерть от острой дыхательной недостаточности. Каждый метод лечения имеет пределы своего воздействия, и судить о его эффективности можно только по приобретении достаточного опыта его применения.

Впервые метод экстракорпоральной мембранной оксигенации был применен у больного с дыхательной недостаточностью J.A. Helmsworth в 1952 году. Однако до создания современных мембранных оксигенаторов он не мог получить широкого распространения. Так же, как и новые методы вспомогательного кровообращения, мембранную оксигенацию применяли у умирающих больных, поэтому успех терапии был незначительным.

Непрерывное совершенствование оксигенаторов заставляет по-новому оценить роль ЭКМО в лечении больных с острой дыхательной недостаточностью. Накапливающийся опыт убеждает в необходимости начинать ЭКМО до развития необратимых процессов в органах и тканях, обязательно учитывая при этом степень эффективности обычных терапевтических мероприятий.

Больным с такими видами острой дыхательной недостаточности показана ЭКМО, когда, несмотря на вдыхание смеси, содержащей более 50% кислорода, напряжение кислорода в артериальной крови не поднимается выше 50 мм рт.ст. При гипоксемии такой степени (в условиях нормальной работы сердца), веноартериальное шунтирование составляет более 2 /3 общего объема легочного кровотока. Дальнейшее повышение инспираторной фракции кислорода существенно не влияет на величину напряжения кислорода в артериальной крови, но возрастает риск токсического действия кислорода и дальнейшего поражения легких. Одним из действенных способов снизить внутрилегочное шунтирование является применение постоянной искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха, которая позволяет повысить напряжение кислорода в артериальной крови. В тех случаях, когда, несмотря на большую концентрацию кислорода в дыхательной смеси, гипоксемия сохраняется, нужно, прежде всего, применить положительное давление в конце выдоха.

Нарастание гипоксемии, несмотря на применение ИВЛ с ПДКВ 100% кислородом в течение длительного времени, а также клинические признаки ухудшения состояния больного, служат показаниями для экстракорпоральной мембранной оксигенации.

Экстракорпоральная мембранная оксигенация, однако, не является лечением самого патологического процесса, приведшего к острой дыхательной недостаточности. Это лишь симптоматическая терапия, дающая возможность выиграть время, в течение которого газообменная функция легких может быть восстановлена, Главным условием успеха данного лечения является обратимость патологических процессов в легких. Несомненно, однако, что уменьшение действия таких повреждающих факторов, как высокая концентрация кислорода и повышенное давление в дыхательных путях, при экстракорпоральной мембранной оксигенации должно способствовать обратному развитию патологических процессов.

На замену термину extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) пришел модный термин extracorporeal life support (ECLS), т.к. экстракорпоральная поддержка жизнеобеспечения (ECLS) подразумевает под собой так же и другие системы обход желудочка сердца (VAD) и собственно экстракорпоральное кровообращение (CBP), согласно номенклатуре ELSO-Extracorporeal Life Support Organization (1989) - организации экстракорпоральной поддержки жизнеобеспечения (ЭКПЖ).

Эстракорпоральная мембранная оксигенация – процедура продленного экстракорпорального кровообращения. Используется у пациентов с остро развившимися и потенциально обратимой респираторной, сердечной или кардиореспираторной недостаточностью, которые не отвечают на стандартную терапию.

1953 г. Gibbon с коллегами впервые успешно использовал искусственную поддержку перфузии и оксигенации при операции на открытом сердце.

1965 г, Rashkind с коллегами использовали пузырьковый оксигенатор в качестве поддержки у новорожденных умирающих от дыхательной недостаточности.

1969 г, Dorson с коллегами использовали мембранный оксигенатор для искусственного кровообращения (ИК) у детей.

1970 г, Baffes с коллегами успешно использовали ЭКМО в качестве поддержки у детей после кардиохирургического вмешательства по причине ВПС.

1975 г, Bartlett с коллегами успешно использовали ЭКМО у новорожденных с тяжелым дыхательным дистресом.

Основные отличия экстракорпоральной мембранной оксигенации от стандартного искусственного кровообращения

1. Часто может быть установлено через катетеризацию сосудов шеи, которая может быть выполнена под местной анестезией.

2. Используется для долгосрочной поддержки, начиная от 3-10 дней.

3. Цель ЭКМО – дать время для собственного восстановления функции легких либо сердца.

Экстракорпоральное кровообращение

1. Канюляция проводится трансторакально (стернотомия) в условиях общей анестезии.

2. Краткосрочная поддержка на время оперативного вмешательства 0,5-8 часов.

3. Цель стандартного ИК – протезирование функции легких и сердца на время кардиохирургического вмешательства.

Оборудование необходимое для ЭКМО

Канюли для канюляции центральных либо периферических сосудов, и 2-х просветный катетер
Система магистралей
Насос. Виды насосов: роликовый, центрифужный, перистальтический
ОКСИГЕНАТОР Квадрокс D из поли-4-метил-1-пентена диффузионная мембрана (без микропор)
Газовый смеситель
Теплообменник
Модуль управления (LCD)

Система безопасности

Датчики-детекторы воздушных пузырей
Артериальный фильтр
Датчики давления
Непрерывный on-line мониторинг газового состава крови прибором CDI-500

Показания

У детей и взрослых кардиальные показания: сердечная недостаточность, которая может развиться при следующих состояниях:

После кардиохирургической коррекции (нет возможности отключить ИК)
После трансплантации сердца, легкого или комплекса сердце-легкие
Миокардиты, миокардиопатии
Как дополнение к сердечно-легочной реанимации

У детей и взрослых респираторные показания, недостаточность функции легких при:

Пневмонии

бактериальная
вирусная

Легочное кровотечение
Аспирация
Трансплантация легких

Противопоказания

Абсолютные

Противопоказана антикоагуляция
Терминальное состояние
PaO 2 /FiO 2 < 100 при > 10 дн. (> 5 дн.взр.)
Полиорганная недостаточность > 2 систем
Неконтролируемый метаболический ацидоз
Иммуносуппрессия
Повреждения ЦНС

Относительные

Длительная ИВЛ более 7-10 дней
Миокардиальная дисфункция (сердечный индекс <3,5) при инотропной поддержке
Тяжелая легочная гипертензия СрДЛА > 45mmHg или >75% от системного
Остановка сердца
Возраст > 65 лет

Критерии отбора для новорожденных

Срок гестации от 34 недель и более
Вес при рождении от 2 000 г. и более.
Отсутствие значимой коагулопатии или неконтролируемого кровотечения
Отсутствие значимого внутричерепного кровоизлияния
Механическая вентиляция менее 7-10 дней
Обратимое повреждение легких
Отсутствие летальных пороков развития
Отсутствие некорригируемых пороков сердца
Несостоятельность проводимой максимальной терапии.

Критерии для ЭКМО

Респираторные

Критерии применяются при максимальной респираторной поддержке FiO 2 =1,0. PIP=35cmH 2 O

1) Индекс оксигенации Oxygenation Index
(OI)= (MAP x FiO 2 x 100) / PaO 2

MAP- среднее давление в дыхательных путях

OI ≥40 в 3 из 5 пробах (постдуктального) анализа газов крови
OI ≥ 40 → 80% риск смертности
OI = 25-40 → 50 % риск смертности

2) Альвеолярно-артериальный градиент оксигенации:

AaDO 2 = FiO 2 x (760 - 47) - (PaCO 2 /0,8) – PaO 2,

где 47= парциальное давление водяного пара

AaDO 2 > 610 x 8 часов → 79% смертность

3) Резкое ухудшение состояния

PaO 2 < 50 mmHg x 4 часа
PaO 2 < 40 mmHg x 2 часа
pH < 7,15 x 2 часа
Неразрешимая гипотензия

Критерии для ЭКМО

Кардиальные

Кардиогенный шок (СИ<2 л/мин/м 2)

Гипотензия САД< 90 mmHg (взрослые)

Лактат-ацидоз

Максимальная инотропная поддержка:

Добутамин: 10 мкг/кг/мин
Адреналин: 0,3 мкг/кг/мин
Левонор: 0,8 мкг/кг/мин
Коротроп (Милринон): 0,75 мкг/кг/мин
Левосимендан: 0,2 мкг/кг/мин

ДЗЛА>18 mmHg

Решение об ЭКМО следует принимать быстро и своевременно!

Подключение ЭКМО (способы канюляции)

Вено-артериальное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в общую сонную артерию. Из бедренной вены возврат в контрлатеральную бедренную артерию.

Вено-венозное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в нижнюю полую вену через бедренную вену

Вено-венозное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в правый желудочек через трехстворчатый клапан (2-ходовой катетер).

	плюсы	минусы
Вено-венозное ЭКМО	Возмжность избежать артериальной канюляции Обеспечивает прямую легочную оксигенацию Улучшает коронарную оксигенацию Уменьшает риск неврологических нарушений Поддерживает сердечный выброс Можно исползовать вазопресоры	Может иметь место неадекватная доставка кислорода Не обеспечивает прямой поддержки сердца Высокий риск рециркуляции
Вено-артериальное ЭКМО	Обеспечивает сердечно-легочную поддержку Уменьшает преднагрузку правого желудочка Нет риска рециркуляции крови Лучшая доставка кислорода	Увеличивает постнагрузку левого желудочка Снижает пульсовое давление Коронарная оксигенация кровью из левого желудочка «Оглушенный миокард» Влияет на церебральную ауторегуляцию (ухудшает миогенные реакции церебральных артерий и вызывает нарушения эндотелиальной функции).

Начало ЭКМО

Анестезиологическое пособие+мониторинг
Сборка ЭКМО-контура
Заполнение: растворы + препараты крови
Гепарин болюс 50-100 ед/кг, контроль АВСК. АВСК=180-240 сек.
Канюляция сосудов, соединение физиологического контура, открытие венозного забора, ЭКМО (насыщение +О 2 и элиминация -СО 2),возврат в сосудистое русло пациента.

Объемные скорости при ЭКМО

новорожденные: 120-150 cc/kg/min

дети: 100-120 cc/kg/min

взрослые: 70-80 cc/kg/min

поток крови через ЭКМО до 70-80% от МОК

Поток свежего газа 1:1 поток крови (непрерывный on-line мониторинг газового состава крови CDI-500)

Ведение пациента при ЭКМО

Дыхательная система

IMV с ЧД 10-20*мин. FiO2=0,21-0,30
PIP=15-25 cmH 2 O; PEEP=3-5 cmH 2 O
Rg-ОГК каждый день
Строгая легочная гигиена
Профилактика ателектазов

Гемодинамика

У новорожденных СрАД 35-60 мм.рт.ст.
Дети и взрослые СрАД 45-65 мм.рт.ст.
При необходимости коррекция за счет седации, аналгезии, миорелаксации, вазопрессоров, гипотензивных препаратов.

Аналгезия и седация

Канюляция: принятые стандарты (морфин, мидазолам).
При ЭКМО (морфин, мидазолам, при необходимости мышечные релаксанты (панкуроний), противосудорожные (фенобарбитал).
Деканюляция. Принятые стандарты.

Лабораторные тесты

АВСК (АСТ) *1ч.
ОАК+Тр, электролиты, лактат, глюкоза *8ч.
Фибриноген *12-24 ч.
Биохимия *12 ч.
Посев крови до начала антибиотикотерапии, ч/з 24 ч. И если будет сепсис.
Аспират из трахеи начала антибиотикотерапии, ч/з 24 ч. И если будет сепсис

Препараты крови

Эритроцитарная масса 20 мл/кг если Hct < 35. Hb=120-150
Криопреципитат 1 ЕД/кг, если фибриноген < 150 мг/дл
СЗП 10 мл/кг если ПВ > 17
Альбумин если в сыворотке < 25 г/л
Тромбоциты должны быть >100 тыс./мкл

Инфузия и питание

Постоянная инфузия гепарина 30-50 ЕД/кг/час под контролем АВСК.180-240 сек.
Общий объем 80-100 мл/кг/сутки без учета препаратов крови.
Липиды не более 2 г/кг/сутки и должны непосредственно поступать в пациента, чтобы исключить аккумуляцию и эмболизацию контура ЭКМО.
Протеины могут идти в контур.
Антациды и антагонисты Н 2 помпы.

Водный баланс и диурез

В первые 24-48 часов ЭКМО имеет место олигурия и острый тубулярный некроз связанные с капилярной утечкой и потерей внутрисосудистого объема т.к. контакт с чужеродной поверхностью вызывает СВО, что приводит к задержке жидкости.
Через 48 часов начинается диуретическая фаза
Поддержание диуреза 1 мл /кг/час
Если олигурия 48-72 ч. то использовать диуретики или включить в контур гемофильтрацию или гемодиализ
Поддержание отрицательного баланса (в разумных рамках).

Антибиотики

Ампициллин

если < 14 дней 150 мг/кг в/вен через 12 ч
если >

Оксациллин

если <14 дней 50 мг/кг в/вен через 12 ч
если >14 дней 50 мг/кг в/вен через 6 ч

Цефотаксим

если <14 дней 50 мг/кг в/вен через 12 ч
если >14 дней 50 мг/кг в/вен через 8 ч

Оценка ЦНС

У новорожденных УЗИ головного мозга.
Перед началом канюляции 12 ч.
После канюляции 24 ч. Т.к высокий риск внутрижелудочковых кровотечений.
Малое ВЧК- оптимизацияция коагуляционных факторов, назначение аминокапроновой кислоты.Уменьшить АВСК (АСТ).
Стремительное (premature) ВЧК- прекращение ЭКМО

Уход за кожными покровами

Госпитальные рекомендации
Подушки с гелем
Билатеральная ротация пациента
Центрированное поддержание головы
Каждые 0,5 часа слегка поворачивать, чтобы перераспределить нагрузку на точки давления.

Отлучение от ЭКМО

Возможно при:

Восстановлении функций легких и, или сердца
Отсутствие отека легких

Снизить объем эктрацеллюлярной жидкости
Снизить общий объем жидкости тела

На протяжении 6-24 часов:

Снизить постепенно производительность ЭКМО каждый час на 5-10% до 25% не менее 250 мл/мин + разумные вентиляционные (респираторные) настройки.
Остановка на 5-10 мин. Оценка кардиореспираторной функции и принятие решения.
Деканюляция, сосудистая реконструкция.
Контрольные исследования.

Осложнения при ЭКМО

Механические

Повреждение сосудов при канюляции
Тромбообразование в контуре ЭКМО
Воздушная и материальная эмболии
Разрыв контура ЭКМО
Отказ системы безопасности и мониторинга
Снижение функции оксигенатора
Отказ работы насоса
Отказ работы теплообменника

Неврологические

Нарушения мозгового кровообращения
Судороги

Геморрагические

Гемолиз
Коагулопатия потребления
Тромбоцитопения
Кровотечение в полости, в месте канюляции

Сердечно-сосудистые

Оглушенный миокард (снижение ФВ более чем на 25% от исходного и возвращается к норме спустя 48 часов)
Гипертензия – риск кровотечения и ОНМК
Аритмии

Легочные

Пневмоторакс
Легочное кровотечение

Ренальные

Олигурия (обычно вначале ЭКМО)
Острый тубулярный некроз

ЖКТ

Желудочно-кишечное кровотечение (в результате стресса, ишемии)
Прямая гипербилирубинемия, желчные камни (при гемолизе, длительном голодании, полном парентеральном питании, приеме диуретиков).

Септические осложнения

Водно-электролитные расстройства

При ЭКМО изменяется концентрация лекарства в крови в связи с увеличением объема распределения (необходима коррекция дозировки).

Для ЭКМО характерна мобильность и транспортабельность.

Жизнь после ЭКМО

Трудно восстановить полное энтеральное питание примерно у 1/3 малышей, даже при сохраненных сосательном и глотательном рефлексах
Соматический рост - нормальный, задержка роста определяется по другим причинам
~15% детей требуют оксигенотерапии в течение 28 дней после ЭКМО. Эти дети часто повторно госпитализируются по легочным причинам, особенно первые 6 мес. после ЭКМО. А так же выше показатель распространенности бронхиальной астмы.
Дети выжившие после ЭКМО, часто повторно госпитализируются по нелегочным и хирургическим причинам.
Частота нейросенсорных расстройств в среднем составляет 6%, задержка развития встречается у 9%.
Нейросенсорная потеря слуха после 1 года жизни у 9% детей после ЭКМО.
Редко встречаются нарушения зрения, чаще при повреждении зрительной коры, ретинопатий не наблюдалось, в дальнейшем зрительная функция улучшается.
Эпилепсия встречается у 2% в возрасте 5 лет.
Нейромоторные нарушения: от умеренной гипотонии до грубых моторных нарушений и спастического тетрапареза.
Увеличивается частота социальных проблем, академические трудности в школьном возрасте, синдром дефицита внимания.

Для сравнения

В Великобритании имеется 4 ЭКМО-центра в течение 1 года в каждом из них подвергаются этой процедуре ~ 50 пациентов.

Всего:
~ 200 при населении Великобритании 60 млн. человек.
~200/6 = ~33 пациента для развитой РБ с ее ~ 10 млн. населением.
Для Великобритании 1 экмо/сутки стоит 10 000 фунтов.
В Республике Беларусь в настоящее время выполняется более 10 процедур ЭКМО в год и только у взрослых пациентов.

Много раз мы слышали, как вредно находиться в помещении с повышенным уровнем углекислого газа и как важно нормальное содержание кислорода в воздухе, которым мы дышим. Вместе с тем, всем известно, что кислород в организм должен попадать бесперебойно и в достаточном количестве, в противном случае снижение кислорода в крови (гипоксемия) и накопление углекислого газа (гиперкапния) приводят к развитию состояния, называемого гипоксией. И коль гипоксия имеет место, то уже ясно, что без гиперкапнии и гипоксемии тоже не обошлось, поэтому их считают универсальными симптомами дыхательной недостаточности (ДН).

Различают две формы острой дыхательной недостаточности: гиперкапническую, обусловленную повышенным уровнем углекислого газа, и гипоксемическую форму ОДН, когда проблемы возникают вследствие низкой оксигенации артериальной крови. Для острой дыхательной недостаточности характерно и то, и другое: и повышенная концентрация углекислого газа, и низкое содержание кислорода, то есть, и гиперкапния, и гипоксемия, но все же их нужно отделять друг от друга и разграничивать при выборе методов лечения , которые хоть, в принципе, и похожи, но могут иметь свои особенности.

Свято место пусто не бывает

Гиперкапния – повышение уровня углекислого газа (СО 2) в крови, гипоксемия – снижение содержания кислорода (О 2) там же. Как и почему это происходит?

Известно, что транспорт кислорода из легких с артериальной кровью осуществляют красные кровяные тельца (), где кислород находится в связанном (но не очень прочно) с хромопротеином () состоянии. Гемоглобин (Hb), несущий кислород к тканям (оксигемоглобин), по прибытию на место назначения отдает О 2 и становится восстановленным гемоглобином (дезоксигемоглобин), способным присоединять к себе тот же кислород, углекислый газ, воду. Но так как в тканях его уже ждет углекислый газ, который нужно с венозной кровью доставить в легкие для выведения из организма, то гемоглобин его и забирает, превращаясь в карбогемоглобин (HbСО 2) – тоже непрочное соединение. Карбогемоглобин в легких распадется на Hb, способный соединиться с кислородом, поступившим при вдохе, и углекислый газ, предназначенный для вывода из организма при выдохе.

Схематично эти реакции можно представить в виде химических реакций, которые, возможно, читатель хорошо помнит еще из школьных уроков:

Hb (в эритроцитах) + О 2 (приходит при вдохе с воздухом) → HbО 2 – реакция идет в легких, полученное соединение направляется в ткани;
HbО 2 → Hb (дезоксигемоглобин) + О 2 – в тканях, которые получают кислород для дыхания;
Hb + СО 2 (отработанный, из тканей) → HbСО 2 (карбогемоглобин) – в тканях, образованный карбогемоглобин направляется в малый круг для газообмена и обогащения кислородом;
HbСО 2 (из тканей) → в легкие: Hb (свободен для получения кислорода) + СО 2 (удаляется с выдохом);
Hb + О 2 (из вдыхаемого воздуха) – новый цикл.

Однако следует отметить, что все так хорошо получается, когда кислорода хватает, избытка углекислого газа нет, с легкими все в порядке – организм дышит чистым воздухом, ткани получают все, что им положено, кислородного голодания не испытывают, образованный в процессе газообмена СО 2 благополучно покидает организм. Из схемы видно, что восстановленный гемоглобин (Hb), не имея прочных связей, всегда готов присоединить любой из компонентов (что попадается, то и присоединяет). Если в легких на тот момент окажется кислорода меньше, чем может забрать гемоглобин (гипоксемия), а углекислого газа будет более, чем достаточно (гиперкапния), то он заберет его (СО 2) и понесет к тканям с артериальной кровью (артериальная гипоксемия) вместо ожидаемого кислорода. Пониженная оксигенация тканей – прямой путь к развитию гипоксии, то есть, кислородному голоданию тканей.

Очевидно, что трудно разделить такие симптомы, как гипоксия, гиперкапния и гипоксемия – они лежат в основе развития острой дыхательной недостаточности и определяют клиническую картину ОДН.

Тесные связи

Привести ткани к кислородному голоданию могут различные причинные факторы, однако, учитывая неразрывную связь гипоксии, гиперкапнии и гипоксемии, эти категории целесообразно рассматривать, не отрывая друг от друга, тогда читателю будет понятно, что из чего вытекает.

Итак, гипоксию по ее происхождению делят на две группы:

Тяжелую форму гипоксии легко отличить по таким признакам, как , возможны судороги и потеря сознания, что чревато быстрым развитием сердечно-сосудистой недостаточности, которая, если немедленно не ликвидировать первопричину, так же быстро может привести к гибели больного.

Излишнее накопление делает этот газ вредным для организма

В основе развития гиперкапнии находится нарушение соотношения между альвеолярной вентиляцией и накоплением СО 2 в тканях и в крови (HbСО 2) (показатель этого накопления – РаСО 2 , который в норме не должен превышать 45 мм. рт. ст. ).

К гиперкапнии приводят следующие обстоятельства:

Расстройства вентиляции, вызванные патологическим состоянием органов дыхания (обструкция) или нарушения, формируемые самим пациентом при попытке снизить дыхательный объем за счет глубины дыхания, поскольку вдох вызывает дополнительные болевые ощущения (травмы грудной клетки, операции на органах брюшной полости и др.);
Угнетение дыхательного центра и нарушение регуляции в результате этого (травмы, опухоли, отек головного мозга, деструктивные изменения в тканях ГМ, отравление отдельными лекарственными средствами);
Ослабление мышечного тонуса грудной клетки в результате патологических изменений.

Таким образам, к причинам возникновения гиперкапнии относят:

ХОБЛ;
Ацидоз;
Инфекции бронхо-легочной системы;
Профессиональную деятельность (пекари, сталевары, водолазы);
Загрязнение воздуха, длительное пребывание в непроветриваемых помещениях, курение, в том числе, и пассивное.

рисунок: уровень углекислого газа в помещении и влияние на человека

Признаки увеличения в крови концентрации двуокиси углерода:

Увеличивается частота сердечных сокращений;
Проблема – уснуть ночью, зато сонливость днем;
Кружится и болит голова;
Тошнит, иной раз доходит до рвоты;
Повышается внутричерепное давление, возможно развитие отека ГМ;
Стремится вверх артериальное давление;
Трудно дышать (одышка);
Болит в груди.

При быстром увеличении содержания углекислого газа в крови существует опасность развития гиперкапнической комы, которая, в свою очередь, грозит остановкой дыхания и сердечной деятельности.

Факторы, тормозящие оксигенацию

Основу гипоксемии составляет расстройство насыщения кислородом артериальной крови в легких. Узнать, что в легких кровь не оксигенируется можно по такому показателю, как парциальное напряжение кислорода (РаО 2), значения которого в норме не должны опускаться ниже 80 мм. рт. ст.

Причинами снижения оксигенации крови являются:

Альвеолярная гиповентиляция , возникающая в результате влияния различных факторов, в первую очередь, недостатка кислорода во вдыхаемом воздухе, что влечет его снижение в альвеолах и приводит к развитию экзогенной гипоксии;
Расстройство вентиляционно-перфузионных соотношений , возникающих при хронических заболеваниях легких – это самый частый причинный фактор развития гипоксемии и респираторной гипоксии;
Шунтирование справа налево при нарушении кровообращения и попадании венозной крови сразу в левое сердце без посещения легких (пороки сердца) с развитием циркуляторной гипоксии;
Нарушение диффузных способностей альвеолярно-капиллярной мембраны.

Чтобы читатель мог представить роль вентиляционно-перфузионных отношения и значение диффузных способностей альвеолярно – капиллярной мембраны, следует разъяснить суть данных понятий.

Что происходит в легких?

В легких человека газообмен обеспечивается вентиляцией и током крови по малому кругу, однако вентиляция и перфузия происходит не в равной степени. К примеру, отдельные зоны вентилируются, но не обеспечиваются кровью, то есть, в газообмене не участвуют или, наоборот, на каких-то участках кровоток сохранен, но они не вентилируются и тоже исключены из процесса газообмена (альвеолы верхушек легких). Расширение зон, не участвующих в газообмене (отсутствие перфузии), приводит к гипоксемии, которая чуть позже повлечет за собой и гиперкапнию.

Нарушение легочного кровотока вытекает из различных патологических состояний жизненно важных органов и, в первую очередь – кровеносной системы, которые становятся причинами гипоксемии:

Диффузная способность альвеолярно-капиллярной мембраны, зависящая от многих параметров, может менять свои значения (увеличиваться и уменьшаться) в зависимости от обстоятельств (компенсаторно-приспособительные механизмы при нагрузке, изменении положения тела и др.). У людей взрослых молодых людей (за 20 лет) она снижается естественным образом, что считается физиологическим процессом. Чрезмерное уменьшение этого показателя наблюдается при заболеваниях органов дыхания (воспаление легких, отек, ХОБЛ, эмфизема), которые значительно снижают диффузионную способность АКМ (газы не могут преодолеть длинные пути, образованные в результате патологических изменений, а кровоток нарушается из-за уменьшения количества капилляров). По причине подобных нарушений начинают проявляться основные признаки гипоксии, гипоксемии и гиперкапнии, указывающие на развитие дыхательной недостаточности.

Признаки снижения О 2 в крови

Признаки снижения кислорода могут проявиться быстро (концентрация кислорода падает, но организм пытается компенсировать потерю собственными силами) или запаздывать (на фоне хронической патологии основных систем жизнеобеспечения, компенсаторные возможности которых уже закончились).

Симптомы гипоксемии:

Синюшность кожных покровов (цианоз). Цвет кожи определяет тяжесть состояния, поэтому при слабой степени гипоксемии до цианоза обычно не доходит, но бледность, тем не менее, имеет место;
Учащенное сердцебиение (тахикардия) – сердце пытается компенсировать недостаток кислорода;
Снижение артериального давления (артериальная гипотензия);
, если РаО 2 падает до очень низких значений (менее 30 мм.рт. ст.)

Снижение концентрации кислорода в крови, конечно, ведет к страданиям головного мозга с нарушением памяти, ослаблением концентрации внимания, расстройствам сна (ночное апноэ и его последствия), развитием синдрома хронической усталости.

Небольшая разница в лечении

Гиперкапния и гипоксемия настолько тесно связаны между собой, что разобраться в лечении может только специалист, который проводит его под контролем лабораторных показателей газового состава крови. Общим в лечении этих состояний являются:

Вдыхание кислорода (оксигенотерапия), чаще газовой смеси обогащенной кислородом (дозы и методы подбираются врачом с учетом причины, вида гипоксии, тяжести состояния);
ИВЛ (искусственная вентиляция легких) – в тяжелых случаях при отсутствии сознания у больного (кома);
По показаниям – антибиотики, препараты, расширяющие бронхи, отхаркивающие лекарственные средства, диуретики.
В зависимости от состояния больного – ЛФК, массаж грудной клетки.

При лечении гипоксии, вызванной снижением концентрации кислорода, или повышением содержания углекислого газа нельзя забывать о причинах, повлекших данные состояния. По возможности стараются устранить их или хотя бы минимизировать влияние негативных факторов.

Видео: мини-лекция на тему гипоксии

Для исследования необходима артериальная кровь. Можно использовать пробы артериализованной капиллярной или венозной крови, однако результаты такого анализа менее достоверны. Оксигенацию характеризует два показателя - кислородное насыщение и напряжение кислорода. Наибольшую информацию дает напряжение кислорода в артериальной крови, но его исследование сопряжено с техническими трудностями и для получения точных результатов требует определенных навыков. В тех случаях, когда насыщение кислородом менее 90% (рO 2 ниже 60 мм рт. ст.), напряжение кислорода можно определить по рН и насыщению или содержанию, используя кривую диссоциации гемоглобина. Найденные таким образом величины достаточно точны для большинства целей. В начальном периоде лечения большинства больных с дыхательной недостаточностью вполне достаточно измерения насыщения кислородом. Однако непосредственное исследование напряжения кислорода обладает рядом преимуществ и может оказаться существенно важным, например, в тех случаях, когда применяют более высокие концентрации кислорода или возникает необходимость в определении альвеолярно-артериальной разницы напряжения кислорода.

Напряжение кислорода. В недавнем прошлом напряжение кислорода исследовали с помощью метода уравновешивания пузырька Райли. Этот метод достаточно труден и отнимает много времени. В настоящее время напряжение кислорода почти всегда определяют с помощью полярографического электрода. Он состоит из платинового катода и серебряного анода. Катод отделен от крови в кювете тонкой пластмассовой мембраной, которая проницаема только для газов. Когда на электрод подают постоянное поляризующее напряжение (0,6 в), электроны переходят с катода на анод, причем число электронов в этом потоке пропорционально количеству молекул кислорода, т. е. рO 2 . Очень слабый ток, возникающий в результате этого, усиливают и подают на измеритель. Электрод окружен водной рубашкой с температурой воды 37°. Электрод устанавливают на ноль, заполняя кювету азотом. Затем в кювету вводят воздух и усиление прибора, измеряющего ток, регулируют таким образом, чтобы получить на шкале соответствующий показатель. Показатель, получаемый при введении в кювету чистого кислорода, служит контролем линейности электрода. Теперь в кювету вводят кровь и считывают по шкале величину напряжения кислорода. До и после каждого исследования проб крови определяют напряжение кислорода в эталонном газе (воздух при ожидаемом напряжении кислорода ниже 250 мм рт. ст. и чистый кислород при более высоком ожидаемом напряжении). Мембрану постоянно поддерживают в увлажненном состоянии путем инъекции пеногасящего детергентного моющего раствора перед каждой пробой крови или газа.

Электроды старых моделей имели большую кювету и использовали большой объем пробы. Так как электрод потребляет кислород, а диффузия кислорода через кровь происходит медленно, эти электроды требовали включения в кювету мешалки. Их калибровали водой или кровью, уравновешенных в тонометре с калибрующим газом. Новые модели микроэлектродов имеют намного меньший объем кюветы и не нуждаются в мешалке. Их можно калибровать по газу, но проба крови всегда дает чуть меньший показатель, чем газ с таким же напряжением кислорода. Это различие между кровью и газом для каждого электрода необходимо определить с помощью тонометрии. Для большинства электродов различие составляет менее 8%, в среднем 4% (Adams, Morgan-Hughes, 1967).

При скрупулезном выполнении точность измерения напряжения кислорода микроэлектродом при напряжениях ниже 100 мм рт. ст. равна ±2 мм рт. ст. Однако кислородные электроды намного более «темпераментны», чем CO 2 или рН-электроды, и точность результатов зависит от тщательности техники исследования. Наиболее частым источником ошибки являются дефекты мембраны. Другая причина неверного результата - наличие под мембраной небольших пузырьков. Так как они постепенно приходят в равновесие с воздухом, пробы крови, вводимые в такой электрод, дают завышенные показатели рO 2 .

Насыщение кислородом. Стандарт, с которым сравнивают все другие методы,- определение содержания кислорода и кислородной емкости крови по ван Слайку.

Насыщение кислородом = содержание кислорода X 100/кислородная емкость %.

Подобно пузырьковому методу Райли для определения напряжения кислорода, это трудоемкая и отнимающая много времени методика, мало пригодная для повторных исследований или использования неопытным персоналом. В повседневной практике большинство лабораторий в настоящее время прибегают к спектрофотометрии, применяя проходящий или отраженный свет. Кровь гемолизируют и сравнивают абсорбцию света при двух различных длинах волн. При одной из этих длин волн абсорбция света оксигемоглобином и восстановленным гемоглобином одинакова, а при другой значительно отличается. Таким образом, первый показатель соответствует содержанию гемоглобина и, следовательно, кислородной емкости, а второй - содержанию кислорода. Для получения точных результатов кювета должна быть изготовлена прецизионным способом, а аппарат тщательно откалиброван. Недавно описан микрометод (Siggaard-Andersen, Jorgensen, Naerraa, 1962). Отражательный спектрофотометр Бринкмана (Геморефлектор - Киппа) действует аналогичным образом, используя отраженный свет и негемолизированную кровь. Устройство кюветы в этом приборе имеет меньшее значение. Любой из этих методов при надежной калибровке позволяет быстро получить точные (±3%) величины насыщения кислородом (Cole, Hawkins, 1967). Наименьшая точность результатов при насыщении выше 90%, а при применении геморефлектора падает при приближении к калибровочным точкам. В пределах 50-95% насыщения эти приборы обеспечивают точность ±2%. При более низком уровне насыщения кислородом их точность снижается.

В ушных оксиметрах использован метод спектрофотометрии. Однако в получаемых с их помощью показателях нельзя быть уверенным, поскольку мочка уха далеко не лучший вид кюветы. Более того, если по достигнут максимальный кровоток в мочке, на показатели влияют различные циркуляторные факторы. Вместе с тем, если сосуды мочки полностью расширены с помощью гистаминовой мази или тепла и аппарат применяют соответствующим образом (Lai, Gebbie, Campbell, 1966), оксиметры дают довольно достоверные показатели насыщения кислородом.

В настоящее время хирургические вмешательства на грудной клетке и дыхательных путях претерпели значительные изменения. Все больше в практику входят новейшие методы проведения сложных резекций и реконструкций дыхательных путей. Развивается регенеративная медицина - от использования трансплантатов от трупов до более современных биосинтетических дыхательных путей.

В связи с этим от анестезиолога требуются знания и умения использования таких альтернативных респираторных методик, как высокочастотная вентиляция, апнойная оксигенация, объемная вентиляция с помощью системы шунт-дыхание, способы экстракорпорального газообмена.

Данный обзор посвящен методике апнойной оксигенации. Своевременность составления обзора также была продиктована отсутствием в русскоязычной литературе достаточной информации о применении в клинике апнойной оксигенации. Эта методика является относительно простой в применении, не требует дополнительной дорогостоящей аппаратуры, однако она может быть незаменимой на определенных этапах оперативных вмешательств на дыхательных путях и грудной клетке.

Диффузионное дыхание

Изучение апнойной оксигенации началось с описания феномена диффузионного дыхания в 1944 г. исследователями Draper и Whitehead и соавт. Свои работы ученые проводили на собаках. По мнению авторов, в эксперименте атмосферный воздух перемещался по дыхательным путям в альвеолы под действием так называемого гемоглобинкислородного насоса.

Механизм работы этого насоса объяснялся ими следующим образом: если во время остановки дыхания циркуляция крови не нарушена и постоянный поток гемоглобина проходит через легочные капилляры, то гемоглобин, присоединяя кислород и снижая напряжение кислорода в просвете альвеол, обеспечивает притягивание атмосферного воздуха в дыхательные пути.

Авторы представили экспериментальные доказательства эффективности гемоглобинкислородного насоса в обеспечении метаболических потребностей в кислороде у собак во время апноэ. Исследуя диффузионное дыхание у собак, ученые разработали правила, которые должны соблюдаться для обеспечения эффективности метода.

По мнению Draper и Whitehead, такими правилами являлись: сохранение адекватного кровообращения, обеспечение проходимости дыхательных путей, достаточное замещение азота кислородом в дыхательных путях, исключение попадания азота в дыхательные пути во время апноэ. При соблюдении этих условий собаки оставались живыми в течение 1 ч 30 мин. Если же апноэ наступало в условиях обычного воздуха, то смерть от аноксии наступала в течение нескольких мин.

Это объяснялось тем, что кислород из подтягиваемого гемоглобинкислородным насосом в легкие абсорбируется быстрее азота. Вследствие этого напряжение азота в легких быстро возрастает, а напряжение кислорода соответственно резко снижается и становится несостоятельным для поддержания жизненно важных функций. Скорость, с которой наступает аноксическая смерть после прекращения дыхательных движений в условиях воздуха, характеризуется асфиксией атмосферным азотом, поступающим в легкие благодаря работе гемоглобинкислородного насоса в интервале от наступления апноэ до прекращения кровообращения. Как показали эксперименты исследователей, эвакуация СО2 не требовала такой же срочности, как азота.

Draper и соавт. продолжали свои исследования диффузионного дыхания и в 1947 г. опубликовали результаты оценки изменений состава альвеолярных газов и pH крови во время этой методики оксигенации. 12 собак после предварительной частичной денитрогенизации подвергались апноэ введением больших доз 1% тиопентала-натрия в течение стандартного периода 45 мин в условиях, благоприятных для диффузионного дыхания.

К истечению 45 мин диффузионного дыхания средняя концентрация СО2 в альвеолах повышалась от исходного уровня 6,2 до 54,7%. Через 30 мин проведения реанимационных мероприятий уровень СО2 возвращался к исходным показателям (6,3%). Повышение СО2 в альвеолах сопровождалось снижением pH венозной крови с 7,40 до 6,78. Однако реанимационные мероприятия приводили к быстрому росту pH в течение часа до 7,32. Все 12 собак, участвовавшие в эксперименте, выжили, из них 11 полностью восстановились, одна умерла через 26 ч после исследования. Авторы обосновывали результаты эксперимента функционированием гемоглобинкислородного насоса.

В 1956 г. Joels и Samueloff опубликовали результаты изучения метаболического ацидоза у собак во время диффузионного дыхания. Кислород поступал через трахеальную канюлю из специального резервуара. Изменения КЩР оценивались по изменению способности крови связывать СО2 при рСО2 40 мм рт. ст. и сдвигу pH при таком же рСО2. Исследователи обнаружили, что метаболический ацидоз прогрессивно нарастает во время апнойной оксигенации и постепенно исчезает при возобновлении дыхательных движений.

Схожий результат наблюдался, когда животные дышали смесью 25% СО2 в кислороде. Авторы предположили, что продолжительное нарастание рСО2 и связанный с этим респираторный ацидоз приводят к появлению и метаболического ацидоза.

В эксперименте выяснилось, что во время диффузионного дыхания имела место анурия. Полное отсутствие экскреции кислот почками, возможно, вносило свой вклад в возникновение метаболического ацидоза. Во время диффузионного дыхания также наблюдалось повышение уровня лактата в крови.

В своей работе «Активность центров продолговатого мозга во время диффузионного дыхания», опубликованной в 1956 г., Joels и Samueloff привели еще более полные данные, касающиеся изменений, происходящих в организме собак и кошек, во время диффузионного дыхания. Исследовав активность центров продолговатого мозга и связанные с ней дыхательные изменения АД во время диффузионного дыхания, ученые обнаружили, что ритмичные изменения кровяного давления и импульсация возвратного гортанного и шейного симпатического нерва усиливаются в начале диффузионного дыхания. Это усиление постепенно пропадает с течением времени. Авторы предположили, что это может быть связано с большим увеличением напряжения СО2, который сначала стимулирует, но в дальнейшем угнетает центры продолговатого мозга.

От диффузионного дыхания к апнойной оксигенации

Термин «апнойная оксигенация» («apneic oxygenation») впервые ввел Nahas в 1956 г.. Разграничение же терминов «диффузионное дыхание», «апнойная оксигенация», «диффузионная оксигенация» для того, чтобы избежать разногласий в обозначении методик газообмена во время апноэ, предложил Frumin в 1959 г..

Диффузионным дыханием стали обозначать метод оксигенации, который описал Draper в своих экспериментах на собаках, когда животные просто подключались к резервуару с кислородом. Апнойная оксигенация подразумевает создание потока газа при помощи аппаратуры и доставку кислорода в дыхательные пути с определенной скоростью, в то время как выведение газа из дыхательных путей осуществляется пассивно.

Следует отдельно остановиться на вопросе перевода термина «apneic oxygenation» (в иностранной литературе встречается вариант написания «apnoeic oxygenation») на русский язык. В русскоязычной литературе нам удалось найти следующие варианты - апнойная оксигенация и апнейстическая оксигенация. В медицинских терминологических словарях перевода данного термина мы не нашли.

В 1956 г. Holmdahl опубликовал результаты своих исследований с обзором литературы по апнойной диффузионной оксигенации. Исследователь сообщил, что апнойная оксигенация может применяться у людей после предварительной преоксигенации 100% кислородом для денитрогенизации функциональной остаточной емкости легких (ФОЕ), после чего оксигенация может поддерживаться инсуффляцией кислорода во время апноэ.

По данным Holmdahl, во время апноэ кислород поступает в кровь из ФОЕ со скоростью 250 мл/мин, что обеспечивает метаболические потребности. В то время как СО2, благодаря высокой растворимости в крови выходит в пространство альвеол со скоростью всего лишь 10 мл/мин. Таким образом, суммарный поток газов из альвеол в кровь составляет 240 мл/мин, вследствие чего в альвеолах создается субатмосферное давление и окружающий кислород «присасывается» в альвеолы и обеспечивает оксигенацию.

Holmdahl первым предложил использовать методику апнойной диффузионной оксигенации при бронхоскопии. Однако накопление углекислого газа происходит со скоростью 3 мм рт. ст/мин, в связи с чем длительность процедуры предполагалось ограничивать 6-ю минутами. После публикаций Holmdahl и Enghoff апнойную оксигенацию начали широко применять при таких процедурах, как бронхоскопия, прямая ларингоскопия и тонзилэктомия.

Frumin, Epstein и Cohen в 1959 г. опубликовали статью «Апнойная окигенация у людей», в которой привели данные о том, что у пациентов сатурация артериальной крови сохранялась на уровне 100% в течение 30-40 мин, при этом повышение раСО2 до 130 torr и снижение pH артериальной крови до 7,0 переносились пациентами без последствий. Однако следует отметить, что истинные апнойные условия не поддерживались на протяжении всего периода, так как исследователи использовали появление спонтанного дыхания как показатель для введения дополнительной дозы миорелаксанта. Таким образом, их пациенты могли дышать во время периода апноэ.

В 1963 г. Heller и соавт. первыми измерили раО2 у пациентов во время апноэ. В исследование было включено 6 пациентов. Если эндотрахеальная трубка во время апноэ открывалась в атмосферу операционной, то гипоксия наступала через 5 мин. Если же трубка подсоединялась к резервуару со 100% кислородом раО2 сохранялось на уровне 400 torr через 5 мин, но примерно на 100 torr ниже, чем в начале апноэ. Ученые первыми отметили, что скопление СО2 и азота в альвеолах является причиной лишь незначительного снижения раО2 и что, по-видимому, имеются другие факторы, в основном определяющие снижение раО2. Они предположили, что дополнительным фактором является изменение отношения вентиляция/перфузия.

Роль отношения вентиляция/перфузия

После предположения Heller и появления докладов о неудовлетворительных результатах апнойной оксигенации, в том числе о смерти пациентов, ученые были вынуждены пересмотреть представления об этой технике.

А.П. Зильбер в 1969 г. опубликовал результаты исследования регионарных функций легких, в которых оценивались и эффекты апнойной оксигенации. А.П. Зильбер сообщал, что при диффузионном дыхании без инсуффляции кислорода практически нет никакой смены альвеолярного газа и, следовательно, оксигенация может идти только за счет кислорода, содержащегося в общей емкости легких. Инсуффляция кислорода с потоком 10 л/мин на фоне апноэ обеспечивает смену альвеолярного газа, но в 5 раз хуже, чем спонтанная вентиляция.

Fraioli и Sheffer и соавт. в 1973 г. опубликовали статью, в которой привели результаты исследования эффектов апнойной оксигенации на легкие и сердечно-сосудистую систему. Целью исследования было определить эффективность использования апнойной оксигенации для поддержания адекватного раО2 более 5 мин, выяснить преимущества разных методов введения кислорода при апнойной оксигенации, установить границы изменений раО2 и pH и роль тканевых резервов азота во время апнойной оксигенации, выяснить скорость потребления кислорода во время апноэ и установить возможную связь между апнойной оксигенацией и опасными изменениями в сердечно-сосудистой системе, отраженными через показатели АД и электрокардиограммы.

Апнойная оксигенация изучалась у 13 пациентов во время ларингоскопии Jako с фарингеальным катетером для введения кислорода и у 18 пациентов во время малых хирургических вмешательств с постановкой интубационной трубки с манжетой для введения кислорода. Учитывались рО2, рСО2, pH, функциональная остаточная емкость (ФОЕ), рaN2, потребление кислорода, АД и ЭКГ. Существенной разницы не наблюдалось при обоих методах введения кислорода.

Во время ларингоскопии Jako через 15 мин апноэ раО2 снижался на 47,1 ± 14% от исходного уровня 485 ±»78 torr в начале апноэ. У пациентов с интубационной трубкой отмечалось снижение раО2 на 30,1 ± 24% от исходного 445 ± 68 torr. Поэтому результаты оценивали совместно при обоих методах. Большинство пациентов (22 человека - 1-я группа) удовлетворительно перенесли апнойную оксигенацию дольше 15 мин. 9 пациентов (2-я группа) не смогли перенести апнойную оксигенацию больше 5 мин. Через 4 мин у пациентов 1-й группы раО2 значительно отличалось от 2-й (428 ± 32 torr против 254 ± 53 torr).

Снижение pH было типичным для респираторного ацидоза без значительного изменения уровня оснований. pH снижался через 15 мин до 7,20 ± 0,07 от исходного 7,55 ± 0,08. Изменения раСО2 и pH в обеих группах существенно не различались. Накопление азота в 1-й группе через 15 мин составляло 169,5 ± 43,5 мл, во 2-й группе - 277,5 ± 45,0 мл. ФОЕ снижалась одинаково в обеих группах. Наибольшее снижение ФОЕ (в среденем 953 мл) отмечалось во время индукции в анестезию. Небольшое снижение ФОЕ во время апноэ было статистически незначимым. Более важное значение имело то, что уровень ФОЕ в 1-й группе был значительно больше, чем во 2-й. Ортостатическая ФОЕ при бодрствовании была 3572 ± 882 мл в 1-й группе и 2390 ± 261 мл во 2-й. Каких-либо гемодинамических нарушений не отмечалось.

Bendixen и соавт. и Panday и соавт. обнаружили, что у пациентов во время общей анестезии с управляемым или спонтанным дыханием имеется альвеолярно-артериальный градиент кислорода от 200 до 300 torr во время дыхания 100% кислородом. Они постулировали, что развитие ателектазов с увеличением внутрилегочного шунта является причиной увеличения альвеолярно-артериального градиента.

Исследования Laws и Don и соавт. показали, что ФОЕ резко уменьшается во время индукции в анестезию в супинационном положении. Это подтверждает точку зрения, что развивается ателектазирование. Don и соавт. установили, что это ателектазирование не увеличивается во время анестезии, что подтверждается относительно постоянной ФОЕ в последующем течении анестезии.

Heller и соавт. предполагали, что развитие ателектазов и шунтирования может быть причиной чрезмерно высокого альвеолярно-артериального градиента во время апнойной оксигенации. Данные Froioli и Sheffer и соавт. подтвердили, что альвеолярно-артериальный градиент после индукции и начала апноэ составлял в среднем 200 torr.

Froioli и Sheffer и соавт. показали, что поток кислорода 6 л/мин через фарингеальный катетер во время апноэ состоятельно поддерживает раО2 так же, как и введение 100% кислорода в эндотрахеальную трубку. 22 из 31 пациента имели изменения раО2 сходные с теми, что наблюдались у Heller и соавт., когда они оценивали 6 пациентов при апнойной оксигенации через эндотрахеальную трубку в течение 5 мин. Их пациенты имели среднее раО2 419 torr через 5 мин, в то время как в 1-й группе пациентов в исследовании Froioli и Sheffer раО2 составляло 415 torr через 5 мин и 322 torr через 15 мин апнойной оксигенации.

Однако 9 пациентов (2-я группа) имели изменения раО2, которые не встречались другим исследователям. У этих пациентов отмечалось быстрое снижение раО2 до 196 torr через 5 мин и до 91 torr через 15 мин апноэ. Предполагалось, что у пациентов в связи с большой массой тела содержание азота было большим и сердечный выброс был больше, вследствие чего и возврат азота к легким был выше. Это предположение подтвердилось в эксперименте. В 1-й группе возврат азота составил 169 ± 43,5 мл, а во 2-й (с большой массой тела) - 277,5 ± 45,0 мл.

Азот, возвращающийся в легкие, вытесняет кислород и тем самым снижает рАО2. Так как во 2-й группе ФОЕ была меньше, чем в 1-й, пациенты 2-й группы с увеличением возврата азота испытывали быстрое снижение рАО2 и как следствие раО2. Таким образом, изменения рАО2 во время апнойной оксигенации определяются сопутствующим повышением рАСО2 и, что значительней, - pAN2.

Несмотря на то что отмечалось снижение потребления кислорода после введения тиопентала и сукцинилхолина, оно было незначительным (10-15%). Авторы обнаружили, что гиперкапния подавляет потребление кислорода. Когда же вентиляция возобновляется и рСО2 возвращается к эукапническому уровню, то потребление кислорода возвращается к доапнойному уровню.

Предполагаемое ортостатическое отношение ФОЕ/масса тела является полезным показателем для предоперационного прогнозирования эффективности апнойной оксигенации. У обследованных пациентов, которые не переносили применения апнойной оксигенации более 5 мин, соотношение ФОЕ/масса тела составляло 36,7 ± 9 мл/кг, в то время как у остальных пациентов - 53,3 ± 7,7 мл/кг. Из-за малой ФОЕ и большой массы тела скопление азота в альвеолах приводило к повышению pAN2 и снижению РаО2 у пациентов с низким соотношением ФОЕ/масса тела. Хотя корреляционный коэффициент связи отношения ФОЕ/масса тела и эффективности апнойной оксигенации был низким, он указывал на то, что эта связь не всегда имеет место.

Из результатов, полученных Froioli и Sheffer и соавт., следовало, что апнойная оксигенация может использоваться, но необходимо тщательно оценивать пациентов в предоперационном периоде, рассчитывать отношение ФОЕ/масса тела. Достаточная денитрогенизация и гипервентиляция должны всегда предшествовать апнойной оксигенации. Пульсоксиметрический мониторинг является обязательным условием при проведении апнойной оксигенации.

Области применения апнойной оксигенации

В 1986 г. Babinski и соавт. сообщили о результатах исследований апнойной оксигенации у собак при открытой грудной клетке. По данным ученых, адекватная элиминация СО2 наблюдалась в течение 5 ч проведения апнойной оксигенации. Этот феномен авторы объясняли диффузией СО2 из легких в атмосферу через плевральные полости. В связи с этим было предложено использование апнойной оксигенации в торакальной хирургии при торакотомии с введением эндобронхиального катетера. В 1985 г. Smith и Sjostrand опубликовали обзор работ по апнойной оксигенации. Апнойная оксигенация получила распространение в торакальной хирургии.

Teller и соавт. в своем исследовании показали, что фарингеальная инсуффляция кислорода во время апноэ повышает время сохранения SpO2 на уровне > 95% до 6-10 мин у здоровых пациентов без ожирения в состоянии общей анестезии.

Gentz и соавт., сравнивая показатели раСО2 в артериальной и смешанной крови во время апнойной оксигенации у пациентов с предшествующей гипо- и нормокапнией, зафиксировали, что повышение уровня раСО2 происходило быстрее в группе, в которой апнойной оксигенации предшествовала гипокапния (пациентам проводили преоксигенацию 100% кислородом), также в этой группе отмечался более высокий веноартериальный градиент рСО2.

Sang ChulLee изучал эффективность апнойной оксигенации 5 л/мин через назальный катетер во время оротрахеальной фиброоптической интубации. РО2 снижалось с 489 ± 48 до 345 ± 78 мм рт. ст., раСО2 повышалось с 35,6 ± 3,4 до 47,1 ± 4,7 мм рт. ст. в течение 3 мин. Таким образом, апнойная оксигенация через назальный катетер во время фиброоптической оротрахеальной интубации предотвращает быстрое снижение раО2 и быстрое повышение раСО2, что дает дополнительные 3 мин на проведение манипуляции.

Т.М. Cook и соавх проводили апнойную оксигенацию у детей. Из результатов их исследований следовало, что апнойная оксигенация безопасна у детей старшего возраста в течение 5 мин, было сделано предположение, что при достаточной преоксигенации этот период может быть продлен по крайней мере до 10 мин. Однако дети грудного возраста не переносили апнойной оксигенации, и гипоксия появлялась уже через 2 мин.

Baraka и соавт. предлагали использовать фарингеальную апнойную оксигенацию при сценарии «невозможно интубировать, невозможно вентилировать» до момента, пока доступ к дыхательным путям не будет обеспечен хирургическим путем.

Macchiarini и соавт. успешно применяли методику апнойной оксигенации в торакальной хирургии, при реконструкциях трахеи и обширных резекциях трахеобронхиального дерева.

Dragoumanis и соавт. проводили апнойную оксигенацию для избежания артефактов, связанных с дыхательными движениями у интубированных пациентов во время компьютерной томографии грудной клетки. В исследовании пациентам, предварительно находившимся на механической вентиляции 100% кислородом, проводили апнойную оксигенацию по катетеру, введенному в эндотрахеальную трубку, поток 100% О, составлял 9 л/мин, время апноэ - 40 с. За время апноэ SpО2 по датчику пульсоксиметра составила 99%, раО2 снизился с 425 до 320 мм рт. ст., раСО2 повысился с 33 до 35 мм рт. ст., pH снизился с 7,34 до 7,33. Каких-либо изменений со стороны сердечно-сосудистой системы не зафиксировано.

Ramachandran и соавт. исследовали апнойную оксигенацию у пациентов с ожирением во время продленной ларингоскопии. Ученым удалось установить, что назальная инсуффляция кислорода во время апноэ у пациентов с ожирением повышает время сохранения SpО2 на уровне > 95% до 6 мин.

Свое применение апнойная оксигенация нашла в диагностике смерти головного мозга. Vivien и соавт. предлагают считать смертью мозга отсутствие респираторных попыток у пациентов в коме при повышении раСО2 до 60 мм рт. ст. или на 20-60 мм рт. ст. от исходного уровня при проведении апнойной оксигенации.

Wiebe и соавт. сообщили, что период апнойной оксигенации может быть продлен за счет безнасосных систем экстракорпорального кровообращения (iLA), так как гиперкапния предотвращается эффективным удалением углекислого газа.

Sanchez-Lorente и соавт. сообщили об эффективности использования апнойной оксигенации при однолегочной вентиляции во время лобэктомии у функционально ослабленных пациентов. Кислород (5-10 л/мин) вводили в дистальные бронхи оперируемого легкого через катетер, что способствовало предотвращению гипоксемии во время однолегочной вентиляции. Авторы сообщают, что средняя продолжительность апнойной оксигенации при использовании безнасосной системы экстракорпорального кровообращения (iLA) составила 36 ± 8 мин у 15 пациентов, которым осуществлялась реконструкция дыхательных путей, при которой традиционные интубация и вентиляция были не возможны.

Senturk и соавт. исследовали положительные эффекты рекрутмент-маневра перед апнойной оксигенацией у крыс. По их данным, длительность выживаемости животных при апнойной оксигенации увеличивалось при предварительном проведении рекрутмент-маневра. Авторы предлагают использовать рекрутмент-маневр при апнойной оксигенации во время процедуры диагностики смерти мозга и в торакальной хирургии.

В работах J.E. Lynch была доказана эффективность апнойной оксигенации в сочетании с экстракорпоральным удалением СО2 у пациентов с острым респираторным дистресс синдромом.

Lohser сообщает, что метод инсуффляции кислорода в коллабированное оперируемое легкое может применяться при однолегочной вентиляции. При этом подчеркивается, что апнойнойная оксигенация должна проводиться после предварительно проведенного рекрутмента, так как инсуффляция кислорода в полностью коллабированное легкое неэффективна. Lumb и соавт. сообщили об опасности острого повреждения легких при использовании 100% кислорода, особенно при использовании апнойной оксигенации в коллабированном легком.

Заключение

Таким образом, апнойная оксигенация - это альтернативная методика респираторной поддержки, заключающаяся в подаче в дыхательные пути постоянного потока 100% кислорода по катетеру со скоростью 5-10 л/мин без создания положительного давления в дыхательных путях, выведение газа из дыхательных путей осуществляется пассивно.

Методика апнойной оксигенации может использоваться в различных ситуациях, когда традиционная вентиляция невозможна или нежелательна. Условиями проведения данной методики являются: тщательная предоперационная оценка пациентов для принятия решения о выборе той или иной методики газообмена, предварительное обеспечение проходимости дыхательных путей, обязательная преоксигенация и денитрогенизация, в определенных ситуациях целесообразно предварительное проведение рекрутмента альвеол.

Поток кислорода может подаваться по катетеру в гортань, трахею и главные бронхи. Так как безопасность и эффективность методики не всегда можно с точностью предсказать, во время проведения апнойной оксигенации важен мониторинг сатурации и оценка газового состава и КЩР крови.

Следует помнить, что длительность эффективного применения апнойной оксигенации зависит от индивидуальных особенностей каждого пациента. Необходим учет соотношения ФОЕ/масса тела, скорости накопления СО2, особенностей оперативного вмешательства, опасности острого повреждения легких 100% кислородом.

По данным литературы, средняя продолжительность эффективного применения апнойной оксигенации составляет в среднем 5-20 мин. Применение апнойной оксигенации противопоказано у детей грудного возраста.

Особое значение апнойная оксигенация приобретает с внедрением в последнее время безнасосных систем экстракорпорального газообмена (Lung Assist (iLA), Novalung), когда удаление углекислого газа достигается экстракорпоральными методами, а насыщение гемоглобина кислородом осуществляется за счет апнойной оксигенации.

А.В. Алексеев, М.А. Выжигина, В.Д. Паршин, Д.С. Федоров