Вентилятор-ассоциированное повреждение лёгких

Механическая вентиляция легких (ИВЛ) используется много лет с целью поддержки дыхания пациента при острой дыхательной недостаточности. И хотя ИВЛ спасла много жизней, она может сама по себе повреждать легкие. В экспериментах было показано, что повреждение легких при ИВЛ не сходно с изменениями на фоне острого респираторного дистресс синдрома. Данные, полученные в моделях на животных, привели к стратегически новым направлениям использования ИВЛ, которые были проверены в кли­нических исследованиях и показали, что исходы заболеваний критических больных зависят в значительной мере от применения ИВЛ. Это были первые крупные рандомизированные исследования, подтвердившие лечебный эффект ИВЛ при РДСВ. С тех пор подобные исследования стали широко проводиться на концепции экспериментальных моделей вентилятор-ассоциированных повреждений легких (ВАПЛ). Отмечено, что получаемые в эксперименте результаты сходны с клиническими данными.

Повреждения легких, вызванные механической вентиляцией

Подобные поражения легких включают утечку воздуха (баротравма) и некардиогенный отек легких, характеризующийся диффузным поражением альвеол (травма эпителия и эндотелия). Последнее при ВАПЛ может быть вызвано избыточным давлением в конце вдоха (волюмотравма) и/или повторяющимся коллапс/открытие нарушением проходимости дистальных отделов дыхательных путей (ателектравма). Такой механический стресс может провоцировать патологические изменения на молекулярном уровне, что приводит к повышению концентрации цитокинов в легких и системном кровотоке (биотравма), усиливая повреждение легких и способствуя развитию полиорганной недостаточности.

Баротравма

Она характеризуется утечкой воздуха в ткани или пространства вокруг дыхательных путей или альвеол. Это может привести как к подкожной, так и к интерстициальной эмфиземе легких, стать причиной появления воздуха в плевральной полости, средостении, перикарде, забрюшинном пространстве и, наконец, к воздушной эмболии. Баротравма обычно развивается на фоне ИВЛ с использованием положительного давления, которое приводит к появлению избыточного градиента давлений в дистальных дыхательных путях и окружающей интерстициальной ткани. Однако в недавних исследованиях не удалось обнаружить корреляции между давлением в конце выдоха (ПДКВ), пикового и давления плато, дыхательного объема, комплайнса системы дыхания и частотой возникновения баротравмы. Во все это мы охотно верим только потому, что все перечисленные факторы сравнения использовались без учета величины экстрамурального (интерстициального) давления и влияния значительного механического стресса на емкость поддерживающих легкие структур. Заболевания легких (такие, как РДСВ), проявляющиеся острой дыхательной недостаточностью, имеют очень высокий риск развития баротравмы. Это, вероятно, обусловлено тяжестью дыхательной недостаточности, которая требует повы­шенного давления в дыхательных путях для поддержания адекватной оксигенации, а также снижением объема дыхательных путей, чтобы противостоять значительному механическому сдавлению (например, при массивной пневмонии).

Волюмотравма

В эксперименте доказано, что избыточный дыхательный объем и транспульмональное давление, которое противостоит пиковому давлению в дыхательных путях, могут привести к перенапряжению легочной ткани и повышению ее проницаемости (некардиогенный отек легких). Определить избыточный дыхательный объем относительно легочных объемов пациента при проведении вентиляции несложно. У здоровых людей легочные объемы зависят от размеров тела. У пациентов с РДСВ объем легочной ткани, получающий дыхательный объем, может быть значительно снижен в силу отека или регионарного коллапса легких («легкие ребенка»).

Существуют методики вентиляции, при которых оценивается соотношение задаваемого дыхательного объема со степенью перерастяжения легочной ткани, хотя они несовершенны. В силу того, что транспульмональное давление изменяется параллельно с размером объема альвеол, верхняя граница транспуль­монального давления (альвеолярное минус плевральное) отражает степень перенапряжения альвеол. Чтобы определить максимальное альвеолярное давление на фоне механической вентиляции, пользуются инспираторной паузой в 3 - 5 секунд (давление плато). Плевральное давление измеряется пищеводным балонным способом, однако он не всегда доступен. К тому же давление в пищеводе не всегда достоверно отражает плевральное в положении пациента лежа на спине. Однако без этой методики определить плевральное давление невозможно. Основываясь на параметрах нормальной физиологии дыхания, давление плато, составляющее не более 25 см  Н₂О, нельзя ассоциировать с перерастяжением альвеол.

В мультицентровом исследовании у пациентов с РДСВ при проведении профилактической вентиляции легких (низкий дыхательный объем) среднее давление плато составило 25 см Н₂О. Хотя плевральное давление измерить непросто, несмотря на это можно учитывать, что изменения его при заданном дыхательном объеме зависит от комплайнса грудной клетки. Например, при низком комплайнсе грудной клетки будет снижаться пиковое транспульмональное давление (и таким образом, степень растяжения альвеол), связанное с заданным пиковым альвеолярным давлением (давле­нием плато) во время ИВЛ. Чтобы точно оценить риск возникновения баротравмы при заданном давлении плато, необходимо учитывать комплайнс грудной клетки и внутрибрюшное давление. Несмотря на то, что при некоторых обстоятельствах комплайнс грудной клетки может быть значительно снижен (ожирение, увеличенный в размерах живот) дыхательный объем должен устанавливаться с таким расчетом, чтобы давление плато не превышало 25 см  Н₂О. Таким путем можно снизить риск перерастяжения альвеол. Некоторые исследователи используют для построения кривой псевдостатическое давление/объем, чтобы определить перерастяжение альвеол. Такой подход является спорным и не всегда доступен в обычной практике.

Ателектравма

Этот вид поражения легких подразумевает открытие и закрытие участков легких, особенно в зависимых отделах. Раскрытие захлопнутых бронхиол теоретически является причиной «синдрома ножниц», который может привести к повреждению эпителиальной поверхности. Утверждение, что ИВЛ с низким давлением в конце выдоха имеет неблагоприятное повреждающее влияние на легкие, появилось в результате сравнения данных исследований традиционной ИВЛ (без или с низким ПДКВ) с ИВЛ с высоким ПДКВ или ИВЛ с высокочастотной характеристикой (ВЧИВЛ). Концепция открытия и коллабирования альвеол в целом принимается, но остается несколько нерешенных вопросов. Например, при поражении легких жирными кислотами в зависимых зонах не происходит коллабирования альвеол несмотря на тяжелое поражение, вероятно, за счет отека, при котором альвеолы наполняются жидкостью.

В ситуации с точно контролируемой гемодинамикой (модель изолированно перфузируемых легких) использование ПДКВ с целью поддержания альвеол открытыми и/или ограничения дыхательных экскурсий не имеет профилактического значения. Несмотря на то, что сохраняется много спорных вопросов, концепция поддержания легких открытыми несет положительный им­пульс к внедрению новых методик ИВЛ и вдохновляет клинических исследователей. Безопасные методики (по крайней мере, используемые в последнее время) у некоторых пациентов приводят к улучшению газообмена. Насколько изменяются при этом исходы заболеваний, остается неясным. Другим аспектом ИВЛ, который может привести к повреждению легких, является частота, с которой доставляется дыхательный объем.

Биотравма

Механический стресс легких может стать причиной воспаления с активацией нейтрофилов и усиленной продукцией различных цитокинов. Такая реакция способствует дальнейшему повреждению легких и запускает системный воспалительный ответ и полиорганную недостаточность. Недостаточно ясно, на какой стадии такая ответная реакция может служить маркером тяжести ВАПЛ или ключевым элементом повреждающего процесса в целом. Подобные ответные реакции оцениваются и в клинических ситуациях.

ВАПЛ и гемодинамика в легких

Повреждение легких за счет вентилятора - это состояние, которое является следствием использования избыточного дыхательного объема и/или перемежающегося открытия и коллабирования дыхательных путей. Состояние гемодинамики может также влиять на ВАПЛ.

Например, некоторые профилактические эффекты ПДКВ могут в некоторой степени влиять на состояние системной гемодинамики. West и колл. отметили, что взаимодействие дыхательного объема и гидростатического интрамурального капиллярного давления в совокупности могут стать причиной эпителиального и эндотелиального повреждения. В изолированном перфузированном легком кролика такие факторы, как ин­тенсивность кровотока и среднее давление в дыхательных путях способствуют развитию ВАПЛ. Эти факторы приводят к повышению внутрисосудистого давления за счет ускорения кровотока в сосудах, диаметр которых сужается на фоне увеличенных легочных объемов и среднего давления в дыхательных путях. Это предполагает, что пациенты на ИВЛ имеют высокий риск развития ВАПЛ в зависимости от гемодинамики, а также то, что лечебные режимы ИВЛ могут стать несостоятельными из-за связанных с ними нарушений гемодинамики.

Положение пациента и ВАПЛ

Оксигенация улучшается в положении пациента на животе примерно у 2/3 всех больных с РДСВ. Такая методика проведения ИВЛ уменьшает риск развития ВАПЛ у здоровых собак и с легкими, пораженными жирными кислотами. Существуют значительные различия между положением на спине и животе. В положении пациента на животе жидкость дыхательных путей дренируется в направлении проксимальных отделов дыхательных путей, а в положении на спине - в дорзальном направлении. В положении на животе плевральное давление относительно однородно в вертикальном направлении и более отрицательное в зависимых зонах.

Это позволяет легче раскрывать закрытые альвеолы зависимых зон и удерживать их в таком состоянии, то есть ограничивать их вентиляцию в режиме открытия/коллапса, способствовать более равномерному распределению вентиляции, что значительно снижает вероятность ВАПЛ. И, наконец, в положении на животе кровоток более однородно распределяется между зависимыми и непораженными участками легких. При ВАПЛ такое потенциально благоприятное влияние положения на животе на перфузию в легких способствует уменьшению регионарного сосудистого стресса у пациентов на ИВЛ. Клинических данных о том, что использование положе­ния на животе изменяет результаты лечения пациентов, еще нет.

В недавно завершенном, но еще не опубликованном мультицентровом итальянском исследовании сообщается, что у 2000 пациентов при использовании ИВЛ в положении на животе показатель летальности не снизился, однако показатель летальности в ранние сроки у пациентов на ИВЛ с использованием увеличенного дыхательного объема достоверно улучшился.

Клинические исследования

Большинство данных по ВАПЛ получено на экспериментальных моделях. Экстраполяция их на пациентов - очень важная проблема. В пяти исследованиях проверялась гипотеза, что влияние ИВЛ ухудшает результаты лечения. В трех исследованиях получены негативные результаты, в двух - исходы улучшились, причем у тех пациентов, которые вентилировались небольшими дыхательными объемами. В самом крупном клиническом ис­следовании при использовании ИВЛ на основе малых дыхательных объемов летальность снизилась на 25%. В других позитивных работах использование небольшого дыхательного объема заставляло применять дополнительные режимы вентиляции, а ПДКВ при этом требовалось чаще, чем в группах с традиционной ИВЛ. Летальность в ранние сроки и частота возникновения баротравмы отмечена реже.

Наиболее ярким отличием двух последних позитивных исследований и трех негативных является использование разных дыхательных объемов при сравнении групп: в двух позитивных - 6 и 12 мл/кг, а в негативных - 7 и 10 мл/кг. Ключевым положением является то, что избыточный дыхательный объем (например, 12 мл/кг) при ИВЛ у пациентов с РДСВ является вредным. Основываясь на результатах мультицентрового исследования терапии, РДСВ высказано предположение, что наиболее оптимальным дыхательным объемом при ИВЛ таких пациентов является 6 мл/кг идеальной массы тела. Это предложение не следует считать полностью обоснованным. Единственным достоверным в приведенных выше исследованиях моментом является то, что избыточный дыхательный объем при ИВЛ пациентов с РДСВ является вредным, а 6 мл/кг идеальной массы тела - идеальным. Мы же устанавливаем дыхательный объем так, чтобы давление плато не превышало 25 см Н₂О. Такой уровень давления достигался при использовании малых дыхательных объемов в мультицентровом исследовании терапии пациентов с РДСВ. Мы убеждены, что подбор дыхательного объема по давлению плато более физиологичен, чем по расчету его на массу тела, при этом следует принимать во внимание и степень тяжести заболевания легких.

Современные клинические данные и результаты многочисленных экспериментальных работ на животных указывают на то, что ВАПЛ - реальная клиническая проблема. Профилактика его развития - очень важный вопрос интенсивной терапии, который требует тщательного подбора дыхательного объема, чтобы избежать перерастяжения альвеол. В современных исследованиях проводится поиск оптимального уровня ПДКВ как вспомогательного режима ИВЛ, а также определяется роль положения пациента на животе во время механической вентиляции. Есть еще два важных фактора, которые влияют на возникновение ВАПЛ - это частота дыхания при ИВЛ с ПДКВ и состояние легочного кровотока.