Полное закрытие дыхательных путей при механической вентиляции у пациентов с ОРДС

27.09.2021
Author: Жан-Мишель Арналь, реаниматолог, больница Hôpital Sainte Musse, Тулон, Франция, Reviewer: Дэвид Грумс, Сюха Демиракча, Томас Реймер

Полное закрытие дыхательных путей – это часто возникающее явление при механической вентиляции легких у пациентов с ОРДС. Хотя расположение и механизм закрытия дыхательных путей остаются предметами дискуссий, использование аппаратов ИВЛ увеличивает риск травмирования легких. Обнаружение проблемы и последующая оптимизация настроек – важный элемент профилактики.

Основные выводы

  • Полное закрытие дыхательных путей – это явление, возникающее при механической вентиляции у пациентов с ОРДС и увеличивающее риск травмирования легких.
  • Обнаружение проблемы и последующая оптимизация настроек – важный элемент профилактики.
  • В случае полного закрытия дыхательных путей показатели общего PEEP и соответствующие расчеты рабочего давления, статической податливости и соотношения между набором и наполнением могут быть неверными.
  • Кривая инфляции при низком потоке может использоваться для выявления закрытия дыхательных путей, а также для расчета давления открытия дыхательных путей при настройке параметров «PEEP».

Закрытие дистальных дыхательных путей – это физиологическое явление, которое происходит при форсированном выдохе у бодрствующих пациентов со спонтанным дыханием. Вследствие этого невозможно полностью очистить легкие. У пациентов, находящихся под наркозом, полное закрытие дыхательных путей в вентилируемой части легкого является распространенным явлением (1). Закрытие дыхательных путей возникает вследствие снижения функциональной остаточной емкости, особенно у пациентов с ожирением, в положении лицом вниз и/или при пневмоперитонеуме (2). Основная причина – превышение плеврального давление в конце выдоха над давлением внутри дыхательных путей, вследствие чего возникает отрицательное трансмуральное давление. Основное последствие – послеоперационный ателектаз в вентилируемый части легкого, нарушающий газообмен.

Повторные закрытия дыхательных путей из-за задержки газовой смеси уже описывалась ранее (3). Особенности такого закрытия дыхательных путей заключаются в том, что оно не ограничивается вентилируемый частью, а затрагивает все легкое. Кроме того, оно не обязательно связано с полным коллапсом легких. Причины и фактическое место закрытия дыхательных путей до конца не изучены и, судя по всему, связаны не только с давлением в дыхательных путях. Изменения поверхностного натяжения, распределения жидкости и недостаток поверхностно-активных веществ могут быть основными причинами нестабильности дыхательных путей. Гипотеза заключается в том, что причиной сужения дистальных дыхательных путей являются уменьшение функциональной остаточной емкости и увеличения плеврального давления. Это увеличивает поверхностное натяжение, и в какой-то момент появляется внутрибронхиальный жидкостный мост, который закупоривает сегмент дистальных дыхательных путей. Судя по некоторым данным, высокий уровень недостаточности поверхностно-активных веществ, приводящий к изменению силы поверхностного натяжения в дистальных отделах дыхательных путей, может способствовать их закрытию (4). Чтобы открыть закрытые дыхательные пути, газовая смесь под высоким давлением проходит через жидкость и разделяет бронхиальные стенки. Давление открытия дыхательных путей (AOP) – это давление в дыхательных путях, которое необходимо для повторного открытия закрытых дыхательных путей и начала наполнения легких газовой смесью. При провидении компьютерного моделирования открытия дыхательных путей, используемом для исследования гидродинамического механизма, можно заметить, что вязкость секрета нижних дыхательных путей резко увеличивает AOP (5). Этот факт подтверждает необходимость использования активного увлажнения при вентиляции легких. В недавнем отчете об использовании электроимпедансной томографии указывается, что AOP равномерно распределяется между вентральной и дорсальной областями (6).

Полное закрытие дыхательных путей наблюдалось у 22% пациентов со здоровыми легкими и имеющих ожирение, находящимися под наркозом (2), а также у 33–41% пациентов с ОРДС (7,8). Количество случаев увеличивается до 65% у пациентов с ОРДС и ИМТ ≥ 40 кг/м2 (8). У лиц с ОРДС, вызванным COVID-19, – от 24% до 44% (9).

Полное закрытие дыхательных путей влечет за собой определенные последствия. Во-первых, из-за циклического закрытия дыхательных путей снижается вентиляционно-перфузионный коэффициент, что, в свою очередь, ухудшает оксигенацию крови. Неправильная вентиляция определенных участков может в конечном итоге вызвать их коллапс, особенно при использовании сильно насыщенной кислородом смеси. Как следствие возникает абсорбционный ателектаз, который приводит к шунту и дальнейшему нарушению оксигенации крови, а также снижению эластичности легких. Во-вторых, статическое давление в дыхательных путях в конце выдоха не эквивалентно альвеолярному давлению, поскольку альвеолы больше не сообщаются с проксимальными дыхательными путями. Окклюзия в конце выдоха обычно имеет форму, предполагающую внутреннее PEEP, которое соответствует градиенту давления между дистальными дыхательными путями выше по потоку от места закрытия и проксимальными дыхательными путями (7). Это “внутреннее PEEP” можно устранить, увеличив время выдоха. Однако таким образом нельзя изменить AOP. Поскольку показатели общего PEEP не точны, соответствующие расчеты рабочего давления, статической податливости и соотношения между набором и наполнением могут быть неверными (7, 8). Если давление открытия дыхательных путей выше, чем PEEP, его следует рассматривать как наиболее точное поддающееся измерению альвеолярное давление и использовать данное значение вместо общего PEEP в указанных выше расчетах (7). В-третьих, повторные открытие и закрытие дистальных дыхательных путей может вызвать воспаление и привести к повреждению бронхиол. Таким образом, полное закрытие дыхательных путей является еще одной возможной причиной травмирования легких при использовании аппаратов ИВЛ (10).

Закрытие дыхательных путей обычно не обнаруживается при приливной вентиляции (независимо от используемого режима). Для этого необходимо создать кривую инфляции с низким потоком (см. рисунок 1). На начальном этапе инфляции наблюдается отсутствие или небольшое увеличение объема, поскольку дыхательные пути закрыты. Затем при определенном давлении, значение которого соответствует давлению открытия дыхательных путей, начинается инфляция. Эта точка была ошибочно интерпретирована как нижняя точка перегиба, внутреннего PEEP или давления, при котором региональное транспульмональное давление становится положительным. Измерения AOP имеют значения от 5 до 20 смH2O (7, 9).

Риск возникновения полного закрытия дыхательных путей можно уменьшить, используя маневры рекрутмента и установив значение PEEP, превышающее значение AOP (10).

При применении инструмента P/V Tool® Pro для аппаратов ИВЛ Hamilton Medical*, кривую давления/объема при низком потоке можно использовать для оценки наличия полного закрытия дыхательных путей, измерения AOP и выполнения маневра рекрутмента.

Рисунок 1: Кривая давления/объема при инфляции с низким потоком от 5 до 25 смH2O у пациента без закрытия дыхательных путей (слева). Объем увеличивается с увеличением давления. Колебания частоты сердечных сокращений видны по всей кривой давления/объема. Кривая давления/объема при инфляции с низким потоком у пациента без закрытия дыхательных путей (справа). Объем увеличивается, только когда давление в дыхательных путях достигает AOP (стрелка). Колебания частоты сердечных сокращений наблюдаются только выше значения AOP.

* Доступен как дополнительная опция на аппаратах ИВЛ HAMILTON-G5 и HAMILTON-C3/C6; стандартная функция аппарата ИВЛ HAMILTON-S1. В некоторых странах могут быть доступны не все аппаратов ИВЛ.

Список литературы:

  1.  Hedenstierna G, McCarthy. Airway closure and closing pressure during mechanical ventilation. Acta Anaesthesiol Scand. 1980 Aug;24(4):299-304.
  2. Grieco DL, Anzellotti GM, Russo A, Bongiovanni F, Costantini B, D'Indinosante M, Varone F, Cavallaro F, Tortorella L, Polidori L, Romanò B, Gallotta V, Dell'Anna AM, Sollazzi L, Scambia G, Conti G, Antonelli M. Airway Closure during Surgical Pneumoperitoneum in Obese Patients. Anesthesiology. 2019 Jul;131(1):58-73. 
  3. Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, Shklar O, Junhasavasdikul D, Telias I, Fan E, Brochard L. Airway Closure in Acute Respiratory Distress Syndrome: An Underestimated and Misinterpreted Phenomenon. Am J Respir Crit Care Med. 2018 Jan 1;197(1):132-136
  4. Coudroy R, Lu C, Chen L, Demoule A, Brochard L. Mechanism of airway closure in acute respiratory distress syndrome: a possible role of surfactant depletion. Intensive Care Med., 2019 Feb;45(2):290-291.
  5. Chen Z, Zhong M, Jiang L, Chen N, Tu S, Wei Y, Sang L, Zheng X, Zhang C, Tao J, Deng L, Song Y. Effects of the Lower Airway Secretions on Airway Opening Pressures and Suction Pressures in Critically Ill COVID-19 Patients: A Computational Simulation. Ann Biomed Eng. 2020 Dec;48(12):3003-3013.
  6. Sun XM, Chen GQ, Zhou YM, Yang YL, Zhou JX. Airway Closure Could Be Confirmed by Electrical Impedance Tomography. Am J Respir Crit Care Med. 2018 Jan 1;197(1):138-141
  7. Chen L, Del Sorbo L, Grieco DL, Junhasavasdikul D, Rittayamai N, Soliman I, Sklar MC, Rauseo M, Ferguson ND, Fan E, Richard JM, Brochard L. Potential for Lung Recruitment Estimated by the Recruitment-to-Inflation Ratio in Acute Respiratory Distress Syndrome. A Clinical Trial. Am J Respir Crit Care Med. 2020 Jan 15;201(2):178-187.
  8. Coudroy R, Vimpere D, Aissaoui N, Younan R, Bailleul C, Couteau-Chardon A, Lancelot A, Guerot E, Chen L, Brochard L, Diehl JL. Prevalence of Complete Airway Closure According to Body Mass Index in Acute Respiratory Distress Syndrome. Anesthesiology. 2020 Oct 1;133(4):867-878.
  9. Brault C, Zerbib Y, Kontar L, Carpentier M, Maizel J, Slama M. Positive end-expiratory pressure in COVID-19-related ARDS: Do not forget the airway closure. J Crit Care. 2021 Aug;64:141-143.
  10. Hedenstierna G, Chen L, Brochard L. Airway closure, more harmful than atelectasis in intensive care? Intensive Care Med., 2020 Dec;46(12):2373-2376. 

Related Articles

airway closure, distal airway closure, airway opening pressure, PEEP, VILI, low-flow curve, inflation limb, recruitment maneuver, surfactant
Back

Date of Printing: 02.12.2021
Disclaimer:
The content of this newsletter is for informational purposes only and is not intended to be a substitute for professional training or for standard treatment guidelines in your facility. Any recommendations made in this newsletter with respect to clinical practice or the use of specific products, technology or therapies represent the personal opinion of the author only, and may not be considered as official recommendations made by Hamilton Medical AG. Hamilton Medical AG provides no warranty with respect to the information contained in this newsletter and reliance on any part of this information is solely at your own risk.
Date of Printing: 02.12.2021
Disclaimer:
The content of this Knowledge Base is intended for informational purposes only. Medin Medical AG provides no warranty with respect to the information contained in this Knowledge Base and reliance on any part of this information is solely at your own risk. For detailed instructions on operating your Medin Medical device, please refer to the official Medin Medical Operator’s Manual for the respective device.