Please wait. Loading...
 
Αποστολή σε φίλο
 
Υψίσυχνος ταλαντευτικός αερισμός
Ο υψίσυχνος ταλαντευτικός αερισμός αποτελεί ένα εναλλακτικό μοντέλο μηχανικού αερισμού με κύρια χαρακτηριστικά τη χορήγηση υψηλής αναπνευστικής συχνότητας και χαμηλού αναπνεόμενου όγκου. Συγκριτικά με τον συμβατικό μηχανικό αερισμό, διαφέρει σημαντικά ως προς τον τρόπο λειτουργίας και τους μηχανισμούς μέσω των οποίων επιτυγχάνεται η ανταλλαγή αερίων αίματος. Η εφαρμοζόμενη μέση πίεση των αεραγωγών είναι σταθερή και δημιουργείται μέσω ρυθμιζόμενης παράπλευρης ροής αερίων. Ο αερισμός επιτυγχάνεται μέσω ενός ηλεκτρομαγνητικά κινούμενου εμβόλου, το οποίο «υπερθέτει» διαφορά πίεσης (ΔP) γύρω από τη μέση πίεση των αεραγωγών. Κατ’ αυτόν τον τρόπο διατηρείται συνεχής κυκλική χορήγηση όγκου και ο αναπνεόμενος όγκος είναι ανάλογος της ΔP. Η αρχική εφαρμογή HFOV αφορούσε αποκλειστικά στο μηχανικό αερισμό νεογνών με σύνδρομο οξείας αναπνευστικής δυσχέρειας. Την τελευταία δεκαετία η χρήση του επεκτάθηκε σε ενήλικες ασθενείς με ARDS. Με βάση τα μέχρι τώρα δεδομένα γνωρίζουμε οτι η εφαρμογή HFOV σε ασθενείς με ARDS εμφανίζει αρκετά πλεονεκτήματα συγκριτικά με τον συμβατικό μηχανικό αερισμό. Ωστόσο, αναγκαία θεωρείται η περαιτέρω διενέργεια τυχαιοποιήμενων μελετών σύγκρισης. Πνεύμων 2006, 19(3):180-191.

 

 

ΕΙΣΑΓΩΓΗ

Ο "υψίσυχνος μηχανικός αερισμός" (high frequency ventilation, HFV) αναφέρεται σε μια ομάδα μοντέλων μηχανικού αερισμού, κύριο χαρακτηριστικό των οποίων αποτελεί η χορήγηση υψηλής αναπνευστικής συχνότητας και πολύ χαμηλού αναπνεόμενου όγκου. Υπάρχουν διάφορες παραλλαγές του υψίσυχνου αερισμού, όπως ο υψίσυχνος αερισμός θετικών πιέσεων (high frequency positive pressure ventilation), ο υψίσυχνος αερισμός με εκτόξευση αερίων (high frequency jet ventilation) και ο υψίσυχνος ταλαντευτικός αερισμός (high frequency oscillatory ventilation, HFOV)1.

 

Από τις διάφορες παραλλαγές του HFV σε αυτή την ανασκόπηση θα αναφερθούμε στον υψίσυχνο ταλαντευτικό αερισμό που αποτελεί και το μοντέλο που εφαρμόζεται πλέον σχεδόν κατ' αποκλειστικότητα. Περιγράφηκε για πρώτη φορά από τους Lunkenheimer και συν2 και τα τελευταία χρόνια έχει προταθεί ως εναλλακτικό μοντέλο μηχανικού αερισμού σε ασθενείς με ARDS.

 

 

ΒΑΣΙΚΕΣ ΑΡΧΕΣ ΛΕΙΤΟΥΡΓΙΑΣ ΤΟΥ HFOV

Κατά τη διάρκεια μηχανικού αερισμού με HFOV χορηγείται μέσω ειδικού αναπνευστήρα αναπνεόμενος όγκος που αντιστοιχεί σε 0.8-2 ml/kg ΣΒ, σε συχνότητα 3-9 Hz και η μορφή της ροής μπορεί να είναι γραμμική ή στροβιλώδης1,3-6. Σε αντίθεση προς τις δύο άλλες παραλλαγές υψίσυχνου αερισμού, κατά τη διάρκεια εφαρμογής HFOV, τόσο η εισπνευστική όσο και η εκπνευστική φάση είναι ενεργητικές1,3-6.

 

Εικόνα 1. Σχηματική αναπαράσταση της λειτουργίας του υψίσυχνου ταλαντωτή.
Το ταλαντευόμενο διάφραγμα δημιουργεί ημιτονοειδή εισπνευστική και εκπνευστική
ροή αέρος. Αλλαγές στην παράπλευρη ροή οξυγόνου (bias flow) επηρεάζουν
τη μέση πίεση αεραγωγών. Από [4] με τροποποίηση.

Στα διάφορα μοντέλα αναπνευστήρων, ως συσκευές παραγωγής ταλαντώσεων, έχουν χρησιμοποιηθεί μεγάφωνα, μαγνητικοί κινητήρες, ή αντλίες με έμβολα (piston pumps). Οι τελευταίες είναι ενσωματωμένες στο πιο πρόσφατο μοντέλο αναπνευστήρα που είναι διαθέσιμο στην αγορά και ενεργούν προκαλώντας ταλάντωση ενός διαφράγματος σε συχνότητες 3-9 Hz5-7. Επειδή δεν υπάρχει δυνατότητα χορήγησης φρέσκων αερίων, η παροχή οξυγόνου επιτυγχάνεται μέσω παράπλευρου συστήματος σταθερής ροής οξυγόνου εκατέρωθεν του διαφράγματος (bias flow)5,7. Η επιθυμητή μέση πίεση αεραγωγών (mean airway pressure, mPaw), η οποία αποτελεί και το βασικό ρυθμιστικό παράγοντα της οξυγόνωσης, δημιουργείται μέσω της ρύθμισης της σταθερής εισπνευστικής ροής οξυγόνου5-7 (Eικόνα 1).

 

Ο αερισμός επιτυγχάνεται με τη βοήθεια ενός ηλεκτρομαγνητικά κινούμενου εμβόλου, το οποίο «υπερθέτει» μία διαφορά πίεσης (ΔP) επί της mPaw, ούτως ώστε να δημιουργούνται ημιτονοειδείς ταλαντώσεις γύρω από την mPaw (Εικόνα 2)5,7. Κατ' αυτόν τον τρόπο διατηρεί- ται μια κυκλική χορήγηση όγκου και ο χορηγούμενος αναπνεόμενος όγκος είναι ανάλογος της τιμής της ΔP. Η μετρούμενη πίεση στο εγγύς τμήμα του κυκλώματος μπορεί να είναι ακόμα και υποατμοσφαιρική σε συνθήκη κατά την οποία η τιμή της ΔP είναι μεγαλύτερη από τη διπλάσια τιμή της mPaw (Eικόνα 2)5,.

 

Εικόνα 2. Σχηματική απεικόνιση ενός «κύματος πίεσης» του υψίσυχνου ταλαντευτικού αερισμού σε εγγύς τμήμα του κυκλώματος.Παρατηρήστε οτι, τόσο η εισπνοή όσο και η εκπνοή, είναι ενεργητικές και οτι η εγγύς πίεση μπορεί να είναι και υποατμοσφαιρκή όταν η ΔΡ είναι μεγαλύτερη από το διπλάσιο της mPaw. IT: Εισπνευστικός χρόνος5.

 

 

ΚΑΘΟΡΙΣΜΟΣ ΤΩΝ ΠΑΡΑΜΕΤΡΩΝ ΑΕΡΙΣΜΟΥ

Ο στόχος κατά την εφαρμογή του HFOV είναι ηδιατήρηση επαρκούς τελικοεκπνευστικού όγκου μέσω εφαρμογής σταθερής mPaw (παρόμοια με την εφαρμογή CPAP στο συμβατικό ΜΑ). Η αρχική τιμή της mPaw επιλέγεται συνήθως 3-5 cm H2O πάνω από την τιμή που παρατηρείται κατά τον συμβατικό ΜΑ. Έτσι, στους ενήλικες, η αρχική τιμή της mPaw συνήθως επιλέγεται 30 cmΗ20 και τροποποιείται ανάλογα με την έκβαση της οξυγόνωσης (βλ. παράρτημα)5. Μελέτες σε πειραματόζωα έχουν δείξει οτι, για την επιλογή της βέλτιστης τιμής της mPaw, είναι αναγκαίος ο καθορισμός των μηχανικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού συστήματος και ιδιαίτερα της ενδοτικότητας8.

 

Ως δείκτης παρακολούθησης της οξυγόνωσης κατά την εφαρμογή HFOV έχει προταθεί ο «δείκτης οξυγόνωσης » (οxygenation index, OI), ο οποίος σχετίζει την mPaw με τη συγκέντρωση εισπνεόμενου οξυγόνου (FiO2) και την ΡaO2 σύμφωνα με τη σχέση:

OI = mPaw Χ FiO2 /ΡaO26,9-11

Κατά τη διάρκεια αερισμού με HFOV υπάρχει σχετική «αποσύνδεση» μεταξύ της οξυγόνωσης και του αερισμού, με τον τελευταίο να καθορίζεται κατά βάση από το μέγεθος (oscillatory pressure amplitude, ΔP) και τη συχνότητα ταλάντωσης (f) του διαφράγματος. Η αρχική ΔP ρυθμίζεται είτε 20 cm H2O πάνω από τη μετρούμενη τιμή της PaCO2 στον συμβατικό μηχανικό αερισμό, είτε στην τιμή όπου γίνονται ορατές οι δονήσεις του θωρακικού τοιχώματος10. Ο βαθμός μετάδοσης της ΔP στις περιφερικές κυψελίδες εξαρτάται από διάφορες μεταβλητές, όπως η αναπνευστική συχνότητα, ο χρόνος εισπνοής, η διάμετρος του ενδοτραχειακού σωλήνα, οι μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος και η εκάστοτε περιοχή του πνεύμονα12. Για παράδειγμα, η χαμηλή ενδοτικότητα μπορεί να προκαλέσει σημαντική αύξηση της μετάδοσης της ΔP περιφερικά. Αντιθέτως, αυξημένες αντιστάσεις στους περιφερικούς αεραγωγούς μπορεί να προκαλέσουν μείωση της μετάδοσης της ΔP στο τμήμα των περιφερικών κυψελίδων και αύξηση της μετάδοσης αυτής στις κεντρικές αεροφόρες οδούς.

Η επιλεγμένη συχνότητα ταλάντωσης -εκφραζόμενη σε μονάδες Hertz- καθορίζει τον απαιτούμενο χρόνο για τη μετακίνηση του διαφράγματος και ως εκ τούτου αποτελεί έναν επιπλέον παράγοντα καθορισμού του κυψελιδικού αερισμού. Σε αντίθεση με οτι ισχύει στο συμβατικό μηχανικό αερισμό, κατά τη διάρκεια αερισμού με HFOV η αύξηση του κυψελιδικού αερισμού είναι αντιστρόφως ανάλογη της συχνότητας ταλάντωσης10,13-15.

Ο αερισμός καθορίζεται επιπλέον από τον εισπνευστικό χρόνο, ο οποίος και εκφράζει τον χρόνο που διατίθεται για τη μετακίνηση όγκου αέρα στους πνεύμονες. Η αύξηση του χρόνου εισπνοής από 33% σε 50% μπορεί να επηρεάσει τον αερισμό αλλά και την οξυγόνωση μέσω της αύξησης του αναπνεόμενου όγκου και της κυψελιδικής πίεσης, αντίστοιχα16.

Η δημιουργία διαφυγής από τον αεροθάλαμο του ενδοτραχειακού σωλήνα (cuff leak) βελτιώνει επιπλέον τον αερισμό, διότι διευκολύνει την έκπλυση του CO2 γύρω από τον αεροθάλαμο, επαυξάνει τη χορήγηση αναπνεόμενου όγκου και μειώνει τη μέγιστη πίεση, καθώς και τις ταλαντώσεις που μεταδίδονται προς τις κυψελίδες5,17. Η ύπαρξη διαφυγής διευκολύνει τη χρήση υψηλότερων συχνοτήτων και χαμηλότερου ΔP, με αποτέλεσμα τη μείωση της μετάδοσης των ταλαντώσεων πίεσης προς τις περιφερικές κυψελίδες και την προστασία του πνεύμονα17.


ΜΗΧΑΝΙΣΜΟΙ ΜΕΤΑΦΟΡΑΣ ΚΑΙ ΑΝΤΑΛΛΑΓΗΣ ΑΕΡΙΩΝ
Είναι γνωστό οτι, κατά τη διάρκεια εφαρμογής συμβατικού μηχανικού αερισμού, η ανταλλαγή αερίων αίματος συντελείται σε δύο διαφορετικές ζώνες. Η πρώτη αφορά στον ανατομικό νεκρό χώρο και στους τελικούς αεραγωγούς, όπου η ανταλλαγή αερίων επιτυγχάνεται μέσω μετακίνησης φορτίου αέρα (bulk flow). Η δεύτερη ορίζεται από τον κυψελιδικό χώρο, όπου κύριος τρόπος μεταφοράς και ανταλλαγής αερίων είναι η μοριακή διάχυση (molecular diffusion).

Κατά την εφαρμογή HFOV έχουν περιγραφεί επιπρόσθετοι μηχανισμοί μεταφοράς και ανταλλαγής αερίων. Συνολικά, πρόκειται για επτά μηχανισμούς, οι οποίοι πιθανά συνυπάρχουν ταυτόχρονα σε διαφορετικές ζώνες και δρουν συνδυαστικά στη μεταφορά αερίων (Εικόνα 3)5,18-20.

 

Εικόνα 3. Μηχανισμοί μεταφοράς αερίων στον υψίσυχνο ταλαντευτικό αερισμό: Αναπαράσταση των μηχανισμών μεταφοράς αερίων κατά τον HFOV. Δεξιά επισημαίνονται οι μηχανισμοί μεταφοράς αερίων κατά τον συμβατικό μηχανικό αερισμό:μετακίνηση φορτίου αέρα (convection), μετακίνηση αέρα και διάχυση (convection and diffusion) και διάχυση (diffusion). Από [1] με τροποποίηση.



1. Μετακίνηση φορτίου αέρα (Βulk convection)
Αφορά κυρίως στις εγγύς κυψελίδες που βρίσκονται σε στενή επαφή με το τραχειοβρογχικό δένδρο. Επαρκής αποβολή CO2 επιτυγχάνεται εφόσον ο Vt αντιστοιχεί στο 0,5-0,75 του ανατομικού νεκρού χώρου5,18-20 .Σε αντίθεση προς τον συμβατικό μηχανικό αερισμό, κατά τη διάρκεια εφαρμογής του HFOV ο μηχανισμός αυτός φαίνεται οτι συμμετέχει ελάχιστα στη μεταφορά και στην ανταλλαγή των αερίων.


2. Ασύμμετρο προφίλ ταχυτήτων (Asymmetric Velocity Profiles)

Το προφίλ ταχύτητας αέρος που κινείται με γραμμική ροή στους μεγάλους ή μεσαίου μεγέθους αεραγωγούς έχει παραβολική μορφή. Υπό αυτές τις συνθήκες τα μόρια αερίων που βρίσκονται κοντά στα τοιχώματα του τραχειοβρογχικού δένδρου μετακινούνται βραδύτερα εκείνων που βρίσκονται κεντρικά του αεραγωγού. Κατά την αντιστροφή της ροής (φάση εκπνοής) τα μόρια ευθυγραμμίζονται, με αποτέλεσμα αυτά που βρίσκονται κεντρικά να μεταφέρονται προς την περιφέρεια, ενώ αυτά που βρίσκονται κοντά στα τοιχώματα να οδεύουν προς τους εγγύς αεραγωγούς (Eικόνα 3)5,18-20. Το φαινόμενο αυτό επιτείνεται κοντά στις διακλαδώσεις των αεροφόρων οδών.


3. Κατά μήκος διασπορά (Longitudinal or Taylor Dispersion)
Ο μηχανισμός αυτός προτάθηκε από τον Taylor και συν21. Αφορά στην ταχεία ταλαντευτική διασπορά μορίων κατά μήκος του μετώπου ροής στους μεγάλους και μεσαίους αεραγωγούς μέσω της οποίας επιτυγχάνεται αύξηση της μετακίνησης φορτίου αέρα και της μοριακής διάχυσης λόγω της μίξης επιπρόσθετου αερίου. Η μοριακή διασπορά εξαρτάται από το είδος της ροής (στροβιλώδης ή γραμμική) και την παρουσία διακλαδώσεων στους αεραγωγούς19,21. Οι Fredberg και συν έδειξαν οτι ο συνδυασμός της κατά μήκος διασποράς και της μοριακής διάχυσης ευθύνεται σχεδόν για το σύνολο της μεταφοράς αερίων σε HFOV22.



4. Εκκρεμοειδής κίνηση αέρα (Pendelluft ή Out-of-Phase HFV)
Αφορά στη μίξη των αερίων μεταξύ γειτονικών περιοχών του πνεύμονα που έχουν διαφορετικές σταθερές χρόνου. Το φαινόμενο αυτό είναι ιδιαίτερα εμφανές σε συνθήκες ανομοιογένειας του πνεύμονα όπου η δημιουργία ασύγχρονης ταλάντωσης μεταξύ γειτονικών περιοχών συμβάλλει στη μετακίνηση αερίου από τις περιοχές με χαμηλή σταθερά χρόνου προς εκείνες με υψηλότερη. Με αυτόν τον μηχανισμό επιτυγχάνεται η δημιουργία ομοιογενών συγκεντρώσεων των αερίων και η ελάττωση του νεκρού χώρου19,23.


5. Αερισμός παρακείμενων περιοχών (Collateral ventilation)
Πρόκειται για έναν επιπρόσθετο μηχανισμό κατά τον οποίο παρατηρείται αερισμός παρακείμενων κυψελίδων που γειτνιάζουν χωρίς την παρεμβολή αεραγωγών. Λόγω ύπαρξης σχετικά υψηλών αντιστάσεων εντός των «καναλιών» μεταξύ των κυψελίδων, ο ανωτέρω μηχανισμός είναι μάλλον ήσσονος σημασίας24.


6. Καρδιογενής μίξη (Cardiogenic mixing)
Η καρδιακή συστολή συνεισφέρει σημαντικά στη μίξη μορίων, ιδιαιτέρως σε περιφερικές περιοχές του πνεύμονα σε γειτνίαση με το μυοκάρδιο19,25. Η συνεισφορά αυτού του μηχανισμού στην ανταλλαγή αερίων δεν έχει μέχρι τώρα διερευνηθεί ενδελεχώς.



7. Μοριακή διάχυση (Molecular diffusion)
Αφορά στον κυριότερο μηχανισμό μίξης μορίων των αερίων εντός των τελικών βρογχιολίων και των κυψελίδων. Μία ιδιαίτερα σημαντική μεταβλητή αποτελεί η «συχνότητα μετάβασης», η οποία εκφράζει τη συχνότητα, κατά την οποία η ανταλλαγή αερίων ξεκινά πλέον να εξαρτάται από τους ειδικούς μηχανισμούς μεταφοράς αερίων του υψίσυχνου αερισμού. Οι διακυμάνσεις της συχνότητας μετάβασης είναι ανάλογες της μεταβολής του κλάσματος «μεταβολικός ρυθμός/νεκρός χώρος». Η ανταλλαγή αερίων αρχίζει να εξαρτάται από αυτήν, όταν o κυψελιδικός αερισμός/συχνότητα αντιστοιχεί στο 20% του νεκρού χώρου (Vd) και ο αναπνεόμενος όγκος είναι ίσος με 1.20 Vd26.


ΠΑΡΑΓΟΝΤΕΣ ΠΟΥ ΕΠΗΡΕΑΖΟΥΝ ΤΗ ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΤΗΣ MPAW ΚΑΙ ΤΗΣ ΔΡ ΣΤΟΥΣ ΠΕΡΙΦΕΡΙΚΟΥΣ ΑΕΡΑΓΩΓΟΥΣ


Α.Αντιστάσεις του αναπνευστικού κυκλώματος και του ενδοτραχειακού σωλήνα
Οι αντιστάσεις που οφείλονται στο αναπνευστικό κύκλωμα, τον ενδοτραχειακό σωλήνα και τις αντιστάσεις του αναπνευστικού συστήματος έχουν σημαντική επίδραση στην αποτελεσματικότητα του αερισμού κατά τον HFOV. Με την αύξηση των αντιστάσεων και προ- κειμένου να υπάρξει επαρκής ροή προς τον πνεύμονα, απαιτούνται υψηλότερες ταλαντώσεις πίεσης (ΔP) με επακόλουθη επίπτωση την εμφάνιση κυψελιδικής υπερδιάτασης. Σημειώνεται οτι, σε αντίθεση με το συμβατικό μηχανικό αερισμό, όπου η αδράνεια θεωρείται αμελητέα, κατά τη διάρκεια αερισμού με HFOV η αδράνεια συμβάλλει σημαντικά στη δημιουργία αντιστάσεων ροής26. Ο ενδοτραχειακός σωλήνας (ΕΤΣ) ευθύνεται για ποσοστό μεγαλύτερο του 50% των συνολικών αντιστάσεων του αναπνευστικού συστήματος και για ~90% της αδράνειας. Η αντίσταση του ΕΤΣ εξαρτάται από τη ροή, με αποτέλεσμα, μικρή μείωση της εσωτερικής διαμέτρου να μειώνει το εύρος της ΔP και συνεπώς τη ροή και τον Vt. Επιπροσθέτως, μείωση της εσωτερικής διαμέτρου αυξάνει το μέγεθος της πτώσης της mPaw μεταξύ στόματος και κυψελίδας.

Η σχέση εισπνευστικού προς εκπνευστικό χρόνο (Ti:Te) επηρεάζει τη μεταφορά πίεσης και όγκου προς τον πνεύμονα. Έχει βρεθεί οτι σε HFOV, υπό συνθήκες «ανοικτού πνεύμονα», εάν επιλεγεί Ti= 50% η διαφορά στην τιμή της mPaw μεταξύ στόματος και κυψελίδας είναι αμελητέα16,27. Αντιθέτως, η επιλογή εισπνευστικού χρόνου (Ti) 33% έχει ως αποτέλεσμα την πτώση της mPaw λόγω υψηλότερης αντίστασης κατά την εισπνοή συγκριτικά με την εκπνοή. Η αύξηση της αντίστασης οφείλεται σε μεγάλο βαθμό στην ύπαρξη του ενδοτραχειακού σωλήνα, και αυτό, γιατί η μείωση του εισπνευστικού χρόνου συνεπάγεται τη δημιουργία υψηλότερης αντίστασης ροής16. Επιπροσθέτως, ο βαθμός πτώσης της mPaw είναι ανάλογος της συχνότητας ταλάντωσης και αντιστρόφως ανάλογος της διαμέτρου του ενδοτραχειακού σωλήνα.



Β. Μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος.
Η επιλογή της κατάλληλης συχνότητας στοχεύει στη διατήρηση επαρκούς κυψελιδικού αερισμού με περιορισμό κατά το δυνατόν της μετάδοσης πίεσης στα εγγύς και περιφερικά τμήματα του πνεύμονα και μειώνοντας κατά αυτόν τον τρόπο τον κίνδυνο εμφάνισης βαροτραύματος


Για την κατανόηση των αλληλεπιδράσεων μεταξύ της συχνότητας ταλάντωσης και των μηχανικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού συστήματος οι Venegas και Fredberg22 εισήγαγαν την έννοια «κόστος της πίεσης για την επίτευξη ροής» ("pressure cost of achieving flow"). Σύμφωνα με τη θεωρία αυτή, το «κόστος πίεσης» ανά μονάδα μεταδιδόμενης ροής μειώνεται με την αύξηση της συχνότητας, λαμβάνοντας την ελάχιστη τιμή όταν η συχνότητα ταλάντωσης προσεγγίζει τη συχνότητα αντήχησης (fo). Η fo εξαρτάται από τις μηχανικές ιδιότητες του αναπνευστικού συστήματος με βάση τη σχέση: fo = 1/2π√IC, όπου C και I η ενδοτικότητα και αδράνεια του αναπνευστικού συστήματος, αντίστοιχα.


Ελάχιστη συμπληρωματική απόσβεση της ΔP επιτυγχάνεται λίγο πιο πάνω από τη συχνότητα γωνίας ("corner frequency", fc), η οποία και εκφράζεται από τη σχέση: fc = 1/2πRC, όπου R η αντίσταση του αναπνευστικού συστήματος.

Από τα παραπάνω συνάγεται οτι μικρότερη απόσβεση της ΔP επιτυγχάνεται όταν η επιλεγόμενη συχνότητα ταλάντωσης προσεγγίζει την fc. Σε συνθήκες μειωμένης ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος (π.χ., σε ασθενείς με ARDS), η fc αυξάνεται και αυτό σημαίνει οτι, προκειμένου να διατηρηθεί επαρκής κυψελιδικός αερισμός, θα πρέπει να αυξηθεί η καθοριζόμενη συχνότητα ταλάντωσης. Με βάση τα μέχρι τώρα δεδομένα, σε υγιή πνεύμονα, η fo και η fc υπολογίζονται σε 2,7 Hz και 0,32 Hz αντίστοιχα. Εάν υποθέσουμε οτι η ενδοτικότητα σε ασθενείς με ARDS μειώνεται στο 1/10 της φυσιολογικής τιμής, τότε η fo είναι περίπου 8,6 Hz και η fc περίπου 3,2 Hz28. Από την άλλη, η αύξηση των αντιστάσεων μετατοπίζει την fc σε χαμηλότερες συχνότητες, με αποτέλεσμα το «κόστος πίεσης του αερισμού» να αυξάνεται δραματικά για συχνότητες μεγαλύτερες της fc.

Θεωρητικές in vitro29και in vivo μελέτες30,31 σε μοντέλα πνεύμονα έχουν δείξει οτι η απόσβεση των ταλαντώσεων εντός των αεραγωγών και των κυψελίδων εξαρτάται -ως επί το πλείστον- από την κατανομή, την ομοιογένεια και τα μηχανικά χαρακτηριστικά του πνεύμονα.

Εικόνα 4. Επίδραση της ενδοτικότητας και των περιφερικών αντιστάσεων στη διάδο-
ση της πίεσης στην τραχεία και τις κυψελίδες. Προσομοίωση σε θεωρητικό μοντέλο
πνεύμονα με συχνότητα 5 Hz, Ti 33%, εσωτερική διάμετρος ΕΤΣ7,5 mm.
Σχήμα A: Μετρήσεις με τιμές ενδοτικότητας του αναπνευστικού συστήματος μεταξύ
10 και 300 ml/cm H2O. Παρατηρήστε οτι σε συνθήκες χαμηλής ενδοτικότητας παρα-
τηρείται απότομη αύξηση της πίεσης τόσο στο κυψελίδεςόσο και στην τραχεία.
Σχήμα Β: Τιμές ολικών περιφερικών αντιστάσεων μεταξύ 0,5 και 10 cm H2O. s/L
Παρατηρήστε οτι η πίεση στην τραχεία αυξάνεται αυξανόμενων των περιφερικών
αντιστάσεων ενώ η κυψελιδική πίεση παραμένει αμετάβλητη (C=Compliance,
R=Resistance, Palv=Alveolar Pressure, Ptr=Tracheal Pressure)28.
Όπως έχει ήδη προαναφερθεί, στην περίπτωση μειωμένης ενδοτικότητας, παρατηρείται αύξηση της μετάδοσης των πιέσεων ταλάντωσης προς τους αεραγωγούς και τις κυψελίδες (βλ. Εικόνα 4A)28.

Η ανομοιογένεια του αερισμού αποτελεί πρόβλημα σε συχνότητες που χρησιμοποιούνται στον συμβατικό ΜΑ, εφόσον η
κατανομή αερίων
ελέγχεται κατά βάση από την κατανομή της ενδοτικότητας ανά περιοχή. Όσο όμως οι χρησιμοποιούμενες συχνότητες πλησιάζουν τη συχνότητα αντήχησης, η μεταφορά αερίων καθορίζεται κυρίως από τις αντιστάσεις, την αδράνεια και τις ιδιότητες των γωνιών διακλαδώσεως των κεντρικών αεραγωγών. Αύξηση των αντιστάσεων των περιφερικών αεραγωγών θα οδηγήσει σε αύξηση των ταλαντώσεων πίεσης στους αεραγωγούς εγγύς της απόφραξης, ενώ οι διακυμάνσεις ως προς τη μετάδοση πίεσης και όγκου προς τις κυψελίδες θα είναι μικρές (βλ. Εικόνα 4Β)28. Σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει η χορηγούμενη συχνότητα να ρυθμίζεται κοντά στη συχνότητα γωνίας του πνεύμονα, έτσι ώστε να μειώνεται η πιθανότητα μετάδοσης επιβλαβών πιέσεων και ανάπτυξης κακώσεων από διάσχιση.


ΔΕΔΟΜΕΝΑ ΑΠΟ ΤΗΝ ΕΦΑΡΜΟΓΗ ΤΟΥ HFOV ΣΕ ΠΕΙΡΑΜΑΤΙΚΑ ΜΟΝΤΕΛΑ ΚΑΙ ΑΣΘΕΝΕΙΣ ΜΕ ARDS
Μελέτες σε πειραματικά μοντέλα και ασθενείς με ARDS έχουν δείξει οτι ο συμβατικός μηχανικός αερισμός μπορεί να προκαλέσει ή να επιδεινώσει την ήδη υπάρχουσα βλάβη του πνευμονικού παρεγχύματος (ventilator induced lung injury, VILI)32-35. Ως προτεινόμενοι μηχανισμοί εμφάνισης VILI έχουν αναφερθεί η δημιουργία διαφυγής αέρα (barotrauma), η διάχυτη κυψελιδική βλάβη λόγω υπερδιάτασης (volutrauma), η κυκλική σύμπτυξη και επανέκπτυξη των κυψελίδων (atelectrauma), καθώς και η απελευθέρωση μεσολαβητών φλεγμονής (biotrauma) με απώτερη επιπλοκή τη δυσλειτουργία πολλαπλών οργάνων32-35. Οι νέες στρατηγικές μηχανικού αερισμού σε ασθενείς με ARDS -αναφέρονται ως προστατευτικός μηχανικός αερισμός- αποσκοπούν στην ελαχιστοποίηση της πνευμονικής βλάβης μέσω της εφαρμογής χαμηλού αναπνεόμενου όγκου (Vt <6ml/kg ιδεατού βάρους σώματος), ΡΕΕΡ μεγαλύτερης από το LIP της καμπύλης P-V, και μέσω περιορισμού της τελικοεισπνευστικής στατικής πίεσης36-38.

Μέχρι τώρα, δεδομένα από μελέτες σε πειραματικά μοντέλα ARDS αποδεικνύουν οτι ο HFOV πληροί τα κριτήρια «προστατευτικού» μηχανικού αερισμού και οτι η εφαρμογή του σχετίζεται με τη μείωση της απελευθέρωσης τοπικών και συστηματικών φλεγμονωδών μεσολαβητών3,6,39.

Αρχικές μελέτες σε νεογνά με σύνδρομο αναπνευστικής δυσχέρειας έχουν δείξει οτι η εφαρμογή του HFOV σχετίζεται με βελτίωση της οξυγόνωσης, μείωση της ανάγκης χορήγησης επιφανειοδραστικού παράγοντα και πιθανή μείωση της βλάβης του πνεύμονα40-42.

Στις πρώτες μελέτες σε ενήλικες ασθενείς με ARDS ο HFOV εφαρμόστηκε ως «θεραπεία διάσωσης» ύστερα από αποτυχία στον συμβατικό μηχανικό αερισμό και βρέθηκε οτι η πρώιμη εφαρμογή HFOV (<7 ημέρες) σχετίζεται με υψηλότερη μέση πίεση αεραγωγών και βελτίωση της οξυγόνωσης9,43.
Η πρώτη πολυκεντρική τυχαιοποιημένη ελεγχόμενη μελέτη σύγκρισης του HFOV με τον συμβατικό μηχανικό αερισμό σταθερής πίεσης (Pressure control) δημοσιεύτηκε από τους Derdak και συν10. Εκατόν σαράντα οκτώ ασθενείς με ARDS τυχαιοποιήθηκαν στην εφαρμογή συμβατικού μηχανικού αερισμού ή HFOV10. Οι συγγραφείς έδειξαν οτι οι ασθενείς της ομάδα του HFOV, συγκριτικά με αυτούς της ομάδας συμβατικού μηχανικού αερισμού, εμφάνισαν σημαντική βελτίωση του δείκτη οξυγόνωσης 16 ώρες μετά την έναρξη της εφαρμογής των δύο μοντέλων, χωρίς εντούτοις να διαπιστώνεται σημαντική διαφορά μεταξύ των δύο ομάδων έπειτα από 72 ώρες μηχανικού αερισμού. Επιπλέον, στους ασθενείς της ομάδας HFOV παρατηρήθηκε τάση βελτίωσης της επιβίωσης στις 30 ημέρες (37% έναντι 52%) και στους έξι μήνες (47% έναντι 59%)10.
Με βάση τα δεδομένα από τις προαναφερόμενες μελέτες συμπεραίνεται οτι η εφαρμογή HFOV σε ασθενείς με ARDS εμφανίζει αρκετά πλεονεκτήματα συγκριτικά με τον συμβατικό μηχανικό αερισμό. Ωστόσο θεωρούμε οτι ασφαλή συμπεράσματα θα προκύψουν μετά από τυχαιοποιημένες μελέτες σύγκρισης της πρώιμης εφαρμογής HFOV έναντι του συμβατικού μηχανικού αερισμού σε συνθήκες προστατευτικού αερισμού.

 

 

ΠΡΑΚΤΙΚΕΣ ΕΦΑΡΜΟΓΗΣ ΤΟΥ HFOV

 


Α. Επιλογή και προετοιμασία ασθενών

Η επιλογή της χρονικής στιγμής μετάβασης από τον συμβατικό στον υψίσυχνο μηχανικό αερισμό δεν έχει μέχρι στιγμής επακριβώς καθοριστεί. Στις περισσότερες μελέτες σε ενήλικες, ο HFOV εφαρμόσθηκε σε ασθενείς με σοβαρό ARDS μετά από αποτυχία στον συμβατικό ΜΑ9,43. Από τις μελέτες αυτές γνωρίζουμε οτι η παρατεταμένη εφαρμογή συμβατικού αερισμού (>7 ημέρες) πριν την έναρξη του HFOV σχετίζεται με δυσμενή έκβαση των ασθενών43.

 

Οι κατευθυντήριες οδηγίες που προτείνονται στη συνέχεια προέρχονται από κέντρα με μεγάλη εμπειρία στην εφαρμογή HFOV6,43.

 

Οι ασθενείς στους οποίους θα εφαρμοστεί HFOV επιλέγονται με βάση τα εξής κριτήρια: FiO2 >0,60 και/ή SpO2 <88% στον συμβατικό μηχανικό αερισμό και PEEP >15 cm H2O ή Pplat >30 cm H2O ή mPaw ≥24 cm H2O ή Phigh ≥35 cm H2O στον αερισμό με απελευθέρωση πίεσης αεραγωγών (APRV).

 

Πριν την έναρξη εφαρμογής HFOV πρέπει να προηγείται αναρρόφηση και έλεγχος βατότητας του ΕΤΣ. Σε περίπτωση αμφιβολιών συστήνεται η διενέργεια ταχείας βρογχοσκόπησης. Το μέγεθος, η σωστή θέση και η βατότητα του τραχειοσωλήνα αποτελούν ένα σημαντικό μέρος της παρακολούθησης και φροντίδας των ασθενών σε υψίσυχνο αερισμό, διότι επηρεάζουν άμεσα την ανταλλαγή αερίων ανεξάρτητα, από την υποκείμενη παθολογία του πνεύμονα44. Η αναρρόφηση των βρογχικών εκκρίσεων πρέπει να γίνεται επί κλινικής ενδείξεως και, ει δυνατόν, να αποφεύγεται κατά τις πρώτες δώδεκα ώρες. Είναι σημαντικό να χρησιμοποιείται κλειστό σύστημα αναρρόφησης, ενώ, σε περίπτωση τυχαίας αποσύνδεσης του κυκλώματος, πρέπει να εφαρμόζεται "χειρισμός επιστράτευσης των κυψελίδων" (βλ. παρακάτω). Επιπλέον, ενδείξεις βρογχοαναρρόφησης αποτελούν η αιφνίδια αύξηση της ΔP σε συνδυασμό με τη μείωση των δονήσεων του θωρακικού τοιχώματος, η ανεξήγητη υπερκαπνία ή αύξηση των αναγκών σε FiO2 και η τοποθέτηση του ασθενούς από πρηνή σε ύπτια θέση.

 

Η μερική απόφραξη του ΕΤΣ προκαλεί αύξηση των αντιστάσεων, με αποτέλεσμα, αφ΄ ενός μεν την αύξηση της τιμής της εγγύς ΔP (αλλαγή της ένδειξης στον αναπνευστήρα), αφ' ετέρου δε τη μείωση της μετρούμενης ΔP στην τρόπιδα. Η απόφραξη του ΕΤΣ είναι επίσης πολύ πιθανή, εάν η εγγύς ΔP αυξηθεί σταδιακά ή απότομα κατά >5 cm H2O, σε συνδυασμό με μείωση των δονήσεων του θωρακικού τοιχώματος, αμφοτερόπλευρη μείωση του αναπνευστικού ψιθυρίσματος και αύξηση των αναγκών σε FiO2. Η υποψία πλήρους απόφραξης πρέπει να εγείρεται όταν παρατηρούνται τα προαναφερόμενα φαινόμενα και η ΔP αυξάνεται >10 cm H2O. Σε αυτήν την περίπτωση θα πρέπει να διενεργείται επείγουσα αλλαγή τραχειοσωλήνα44.

 

Για την εξασφάλιση της ομαλής λειτουργίας του HFOV απαιτείται τιτλοποίηση της χορηγούμενης καταστολής και αναλγησίας. Σημειώνεται οτι δεν είναι αναγκαία η καταστολή όλων των αυτόματων αναπνευστικών προσπαθειών του ασθενή, εφόσον αυτές δεν προκαλούν σημαντικές διακυμάνσεις της mPaw44.

 

 

Β. Cuff leak (Αφαίρεση ποσότητας αέρος από τον αεροθάλαμο του ΕΤΣ)

Η ύπαρξη διαφυγής αέρα από τον αεροθάλαμο του ΕΤΣ κατά τον HFOV αυξάνει την αποβολή CO2 μέσω διαφόρων μηχανισμών και επιτρέπει τη χρησιμοποίηση χαμηλότερης ΔP και υψηλότερων συχνοτήτων με σκοπό την ελαχιστοποίηση της πνευμονικής βλάβης που σχε- τίζεται με το μηχανικό αερισμό5. Αρχικά αυξάνεται η παράπλευρη ροή αερίου και στη συνέχεια αφαιρείται ποσότητα αέρα από τον αεροθάλαμο του ΕΤΣ, έτσι ώστε να επιτυγχάνεται πτώση της mPaw κατά 5-7 cm H2O. Ακολούθως η mPaw ρυθμίζεται εκ νέου στο προηγούμενο επίπεδο.

 

 

Γ. Χειρισμοί επιστράτευσης κυψελίδων (Lung recruitment maneuvers, LRM)

Οι χειρισμοί επιστράτευσης κυψελίδων εφαρμόζονται για τη βελτίωση της οξυγόνωσης ύστερα από χειρισμούς όπως η βρογχοαναρρόφηση, η βρογχοσκόπηση, οι τυχαίες αποσυνδέσεις του κυκλώματος και κατά την αρχική μετάβαση από τον συμβατικό ΜΑ στον HFOV. Για την εφαρμογή χειρισμού στράτευσης αρχικά ο συναγερμός του ανώτερης πιέσεως ρυθμίζεται στα 50 cm H2O και, εάν έχει προηγηθεί cuff leak, φουσκώνεται επαρκώς ο αεροθάλαμος του ΕΤΣ. Ακολούθως αυξάνεται η mPaw κατά περίπου 10 cm H2O πάνω από την αρχική της τιμή για 40-60 sec. Κατά τη διάρκεια του χειρισμού ο ταλαντωτής τίθεται εκτός λειτουργίας, έτσι ώστε να περιορίζεται η περιφερική μετάδοση της ΔP και να διατηρείται σταθερή η mPaw44.

 

 

Δ. Εφύγρανση και θέρμανση των χορηγούμενων αερίων κατά τον HFOV

Η ύγρανση και η θέρμανση των χορηγούμενων αερίων σε HFOV επιτυγχάνεται μέσω συνεχούς διοχέτευσης αυτών διαμέσου ενός εξωτερικού υγραντήρα. Η θερμοκρασία του εισπνεόμενου αερίου πρέπει να παρακολουθείται όσο το δυνατόν πλησιέστερα στον αεραγωγό του ασθενούς και να κυμαίνεται μεταξύ 37° και 39° C44.

 

 

Ε. Παρακολούθηση των μεταβολών των μηχανικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού συστήματος

Κατά τον HFOV η παρακολούθηση των μεταβολών των μηχανικών ιδιοτήτων του αναπνευστικού συστήματος γίνεται έμμεσα μέσω εκτίμησης των αλλαγών στη ΔP και στη mPaw45,46. Για παράδειγμα, αύξηση της τιμής της ΔP χωρίς ταυτόχρονη αλλαγή της mPaw μπορεί να αποτελεί ένδειξη είτε αιφνίδιας μείωσης του πνευμονικού όγκου (π.χ. ενδοβρογχική διασωλήνωση), είτε αύξησης των αντιστάσεων του ΕΤΣ ή των αεραγωγών. Αντιθέτως, μείωση της τιμής της ΔP αποτελεί ένδειξη αυξανόμενου πνευμονικού όγκου. Κυμαινόμενα cuff leaks του ΕΤΣ ή αυτόματη αναπνευστική προσπάθεια μπορεί επίσης να διαφοροποιήσουν τις τιμές της ΔP. Αλλαγές στην ενδοτικότητα του αναπνευστικού συστήματος μπορεί να προκαλέσουν διαφορετικές αλλαγές στη ΔP και στην mPaw, παρόμοιες αυτών που παρατηρούνται σε αλλαγές των αντιστάσεων των αεραγωγών. Πτώση της mPaw (χωρίς σημαντική αλλαγή στη ΔP) μπορεί να είναι ένδειξη νεοεμφανιζόμενης ή επιδεινούμενης διαφυγής αέρος45,46.

 

Επιπλοκες απο την εφαρμογη HFOV

Η δημιουργία πνευμοθώρακα υπό τάση μπορεί να μην προκαλέσει σε όλες τις περιπτώσεις αλλαγές των αναγραφόμενων τιμών της ΔP ή της mPaw. Έτσι, την πρώτη κλινική ένδειξη μπορεί να αποτελεί η υπόταση και η υποξαιμία47. Μέχρι σήμερα δεν υπάρχουν δεδομένα που να αποδεικνύουν οτι η συχνότητα εμφάνισης πνευμοθώρακα σε ενήλικες υπό HFOV διαφέρει συ- γκρινόμενη με εκείνη υπό συμβατικό ΜΑ. Μελέτες σε πειραματικά μοντέλα έχουν δείξει οτι οι διαφυγές αέρος μπορούν να μειωθούν χρησιμοποιώντας χαμηλότερες τιμές mPaw και ΔP, υψηλότερες συχνότητες και μικρότερους χρόνους εισπνοής45.


 

ΒΙΒΛΙΟΓΡΑΦΙΑ

  1. Slutsky AS, Drazen JM. Ventilation with small tidal volumes. N Engl J Med 2002; 347:630-631.
  2. Lunkenheimer PP, Rafflenbeul W, Keller H, Frank I, Dickhut HH, Fuhrmann C. Application of transtracheal pressure oscillations as a modification of "diffusing respiration". Br J Anaesth 1972; 44:627.
  3. Imai Y, Slutsky AS. High-frequency oscillatory ventilation and ventilator-induced lung injury. Crit Care Med 2005; 33:S129-134.
  4. Krishnan JA, Brower RG. High-frequency ventilation for acute lung injury and ARDS. Chest 2000; 118:795-807.
  5. Derdak S. High-frequency oscillatory ventilation for acute respiratory distress syndrome in adult patients. Crit Care Med 2003; 31:S317-323.
  6. Mehta S, Granton J, MacDonald RJ, Bowman D, Matte-Martyn A, Bachman T, Smith T, Stewart TE. High-frequency oscillatory ventilation in adults: the Toronto experience. Chest 2004; 126:518-527.
  7. Slutsky AS. High frequency oscillations: physiologic considerations. Med Instrum 1985; 19:199-202.
  8. Wood B, Karna P, Adams A. Specific compliance and gas exchange during high-frequency oscillatory ventilation. Crit Care Med 2002; 30:1523-1527.
  9. Fort P, Farmer C, Westerman J, Johannigman J, Beninati W, Dolan S, Derdak S. High-frequency oscillatory ventilation for adult respiratory distress syndrome - a pilot study. Crit Care Med 1997; 25:937-947.
  10. Derdak S, Mehta S, Stewart TE, Smith T, Rogers M, Buchman TG, Carlin B, Lowson S, Granton J. Highfrequency oscillatory ventilation for acute respiratory distress syndrome in adults: a randomized, controlled trial. Am J Respir Crit Care Med 2002; 166:801-808.
  11. van Genderingen HR, van Vught JA, Jansen JR, Duval EL, Markhorst DG, Versprille A. Oxygenation index, an indicator of optimal distending pressure during highfrequency oscillatory ventilation? Intensive Care Med 2002; 28:1151-1156.
  12. Pillow JJ, Sly PD, Hantos Z, Bates JH. Dependence of intrapulmonary pressure amplitudes on respiratory mechanics during high-frequency oscillatory ventilation in preterm lambs. Pediatr Res 2002; 52:538-544.
  13. Goldstein D, Slutsky AS, Ingram RH, Jr., Westerman P, Venegas J, Drazen J. CO2 elimination by high frequency ventilation (4 to 10 Hz) in normal subjects. Am Rev Respir Dis 1981; 123:251-255.
  14. Rossing TH, Slutsky AS, Lehr JL, Drinker PA, Kamm R, Drazen JM. Tidal volume and frequency dependence of carbon dioxide elimination by high-frequency ventilation. N Engl J Med 1981; 305:1375-1379.
  15. Slutsky AS, Kamm RD, Rossing TH, Loring SH, Lehr J, Shapiro AH, Ingram RH Jr, Drazen JM. Effects of frequen
© 2011 PNEUMON Magazine, Hellenic Bronchologic Society.
Developed by LogicONE Logo LogicONE