Погода в Украине

 
Locations of visitors to this page

Результат применения экстракорпоральной мембранной оксигенации крови при лечении острой альвеолярной недостаточности
Написав Д.Э. Герасютенко; г. Запорожье   

Кислородзависимые процессы составляют основу метаболизма всех клеток организма, определяя интенсивность окислительно-восстановительных реакций, биотрансформации энергии, свободнорадикального окисления, детоксикации и т.д. Нарушение окислительных процессов при различных патологических состояниях является основным метаболическим синдромом, формирующим развитие многочисленных многофункциональных изменений

, которые ведут к гипоксическому поражению органов и тканей [1, 2, 12, 13].
Альвеоло-артериальная разница по напряжению кислорода (Р(А-а)О2) при дыхании воздухом у здоровых людей обычно колеблется в пределах 5-20 мм рт. ст. и повышается с возрастом. Разница между альвеолярным и артериальным напряжением кислорода у здоровых людей невелика, но при патологических состояниях имеет большое диагностическое значение.
Напряжение кислорода в артериальной крови (РаО2) отражает оксигенирующую функцию легких и помогает на практике определить имеется ли гипоксия при наличии гипоксемии, необходима или нет ингаляционная оксигенотерапия. В артериализированной ткани РаО2 колеблется в пределах 50-90 мм рт. ст., в смешанной венозной крови 35-45 мм рт. ст., в митохондриях 1-3 мм рт. ст. Такой каскад кислорода в организме человека понятен, поскольку дыхательная поверхность капилляров легких составляет 120 м2, эритроцитов 3000-4000 м2, а дыхательная поверхность всех митохондрий организма около 100000 м2, т.е. с уменьшением парциального давления увеличивается дыхательная поверхность.
Часть кислорода, поступающего из альвеол в кровь, связывается с гемоглобином, а часть растворяется в плазме. Растворенный и химически связанный кислород обычно находится в состоянии динамического равновесия: с увеличением количества растворенного, возрастет количество связанного кислорода. Это продолжается до полного насыщения гемоглобина кислородом, после чего дальнейшее возрастание количества физически растворенного в крови кислорода уже не влияет на уровень оксигемоглобина. По закону Генри, количество кислорода, фактически растворяющегося в плазме или другой жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению этого газа, находящегося над жидкостью. Поэтому вдыхание чистого кислорода при нормальном атмосферном давлении увеличивает количество физически растворенного кислорода в плазме с 0,3 до 2,2 об%. Этот феномен используется в медицинской практике для увеличения содержания кислорода в крови без увеличения кислородной емкости крови. Физически растворененный кислород не может обеспечить оптимальное снабжение кислородом органов и тканей поэтому важное значение как переносчик кислорода имеет гемоглобин. Соединяясь с гемоглобином, кислород образует легко диссоциирующее соединение – оксигемоглобин (HbO2). Кривая десатурации оксигемоглобина (КДО) отражает зависимость насыщения гемоглобина кислородом (SO2) от напряжения кислорода в крови. Физиологическое значение нелинейной зависимости насыщения гемоглобина кислородом от РO2 проявляется тем, что объемное содержание кислородла в крови (CtO2)сможет оставаться достаточно высоким даже при значительном снижении РO2. Оценка КДО проводится по расположению на ней точки, которая соответствует 50% насыщению данного гемоглобина кислородом (Р50). При снижении Р50 КДО смещается влево, а при повышении – вправо. Смещение влево характеризует снижение сродства кислорода к гемоглобину и снижение его отдачи тканям. Такие факторы как рН, РСО2, температура тела, содержание в эритроцитах 2,3-дифосфоглицерата (2,3-ДФГ) значительно изменяют способность гемоглобина связывать кислород, регулируя тем самым оксигенацию организма. Повышение температуры, содержания 2,3-ДФГ, возрастание РСО2 и снижение рН (эффект Бора) уменьшает сродство гемоглобина к кислороду. КДО при этом сдвигается вправо, что отражает более легкое освобождение кислорода из оксигемоглобина и возможность потребления тканями кислорода увеличивается. Эти физиологические сдвиги КДО обеспечивают совершенную регуляцию кислородного снабжения организма [3].
Полученные показатели (Hb, РO2, SO2), позволяют рассчитать объемную концентрацию кислорода в крови (CtO2 об%), часто называемую кислородной емкостью крови. Объемную концентрацию кислорода в артериальной (СtаО2) и смешанной венозной крови (CtvО2), можно вычислить по формуле:

СtО2 = [Hb] x 1,39 x SO2/100 + РO2 x 0,0031,
где Hb – концентрация гемоглобина в г на 100 мл крови; SO2 – насыщение гемоглобина кислородом, %; 0,0031 – коэффициент Бунзена, отражающий растворимость кислорода в плазме при стандартных условиях.

Из данной формулы видно, что кислородная емкость зависит не только от уровня гемоглобина, но и от насыщения и напряжения кислорода.
Артериальная кровь, протекая через органы и ткани, отдает часть кислорода, происходит деоксигенация крови, она превращается в венозную, поэтому напряжение и насыщение кислорода в венозной крови становятся ниже. Снижается и объемная концентрация кислорода в венозной крови.
Разница по объемной концентрации кислорода между артериальной и венозной кровью вычисляется в объемных процентах (об%) и обозначается Ct(a-v)O2. Объемное содержание O2 венозной крови тем ниже, а артерио-венозная разница тем больше, чем интенсивнее метаболические процессы в органе, от которого она оттекает.
Артерио-венозная разница по кислороду характеризует активность окислительных процессов в тканях и потребность их в кислороде, а тканевое напряжение кислорода является функцией артерио-венозной разницы. Смешиваясь в правом предсердии, венозная кровь, оттекающая от различных органов, становится смешанной венозной кровью. Именно по ней судят об обмене кислорода, происходящем на уровне целого организма. В норме разница между объемной концентрацией кислорода в артериальной и смешанной венозной крови равняется 4,5 – 5 об%. Далее смешанная венозная кровь из правого предсердия попадает в легкие, где происходит оксигенация и превращение ее в артериальную кровь. Повторяется весь цикл транспорта кислорода от легких к тканям.
В мировой литературе неоднократно делались попытки выделить ключевой показатель, по оценке которого можно было составить представление о выраженности гипоксии. Однако клиническая практика показала, что попытка выделения единственных ключевых показателей, была ошибочной, ибо гипоксия – это интегральное понятие, отражающее состояние всех звеньев транспорта кислорода.
Точную же оценку происходящих газообменных, циркуляторных и метаболических сдвигов могут дать показатели, отражающие транспорт кислорода, такие как доставка кислорода (DO2), потребление (VO2) и экстракция кислорода (ERO2). Расчет этих показателей стал возможным после того, как в 1870 г. Фиком был предложен принцип определения сердечного выброса. Для нивелирования возрастных особенностей, связанных с массой и ростом, был предложен расчетный показатель – сердечный индекс (CI), который позволял рассчитать доставку, потребление и экстракцию кислорода.
Для характеристики транспорта кислорода Nunn в 1969 г. предложил термин «кислородный поток» – объем кислорода, поступающий в организм с кровью в единицу времени. Shibutani и др. в 1983 г. ввел термин «доставка кислорода». Доставка кислорода – показатель объемного транспорта кислорода, т.е. того количества кислорода, которое транспортируется к органам и тканям за определенный промежуток времени. Для расчета доставки кислорода была предложена следующая формула:


DO2 = CI х (Hb х SO2 х 1,39) + (РаO2 х 0,003),
где CI – сердечный индекс; 0,003 – коэффициент растворимости O2; 1,39 – константа Гюфнера (1 г гемоглобина может присоединить 0,39 мл O2).

Доставка кислорода состоит из циркуляторного (CI), гемического (Hb, SO2) и дыхательного (РаO2) компонентов транспорта кислорода. При этом основная доля приходится на циркуляторный компонент. Все эти компоненты взаимосвязаны и изменение одного из них, как правило, приводит к изменению других. Однако, компенсаторные реакции, в ответ на те или иные изменения в компонентах транспорта кислорода, ограничиваются при развитии критического состояния. Поэтому организм подчас не в состоянии самостоятельно справиться с возникающими нарушениями.
Одной из конечных целей оценки кислородного баланса организма является получение данных о потреблении кислорода организмом, которое вычисляется по формуле:

VO2 = CI х Ct(a-v)O2 х 10 мл/мин/м2,
где Ct(a-v)O2 – артерио-венозная разница по объемному содержанию кислорода в крови. В норме потребление равно 110-180 мл/мин/м2.

Известно, что величина потребления кислорода организмом может колебаться в широких пределах и при чрезвычайных нагрузках возрастать в 3-4 раза по сравнению с нормальной.
В норме организм десатурирует кровь на 22-23%. Этот показатель отражает экстракцию кислорода тканями (ERO2) – коэффициент отношения потребления кислорода к его доставке, а именно, - отношение артерио-венозной разницы, выраженной в об% к концентрации в об% кислорода в артериальной крови:
ERO2 = VO2/DO2
ERO2 = Ct(a-v)O2/CtaO2

Гемоглобин как переносчик кислорода
Молекула гемоглобина состоит из 4 аминокислотных цепей. Каждая молекула гемоглобина способна соединяться с 4 молекулами кислорода. Перенос кислорода гемоглобином возможен только при условии сохранности структуры как гемоглобина, так и самого эритроцита, составляющего с гемоглобином одно целое. Соединяясь с гемоглобином, кислород образует легко диссоциирующее соединение – оксигемоглобин (HbO2).
Особый интерес представляют различные виды гемоглобина, которые, имея неодинаковое сродство к кислороду, оказывают существенное влияние на его транспорт. При различной этиологии гипоксических состояний гетерогенная система гемоглобина реагирует однотипными изменениями – повышением «малых» компонентов: метгемоглобина (MetHb), карбоксигемоглобина (COHb), фетального гемоглобина (FHb) и снижением содержания основной фракции – оксигемоглобин (HbO2). Истинные причины повышения в крови «малых» фракций при гипоксических состояниях точно не установлены. Из данных литературы следует, что повышение уровня фетального гемоглобина не всегда коррелирует с тяжестью анемии и сопровождающей ее гипоксией, хотя расценивается в качестве компенсаторной реакции. В результате экстремальных воздействий (механическая травма, гипоксия, большие дозы различных медикаментов и др.) также возрастает образование MetHb в эритроцитах. Метгемоглобин уменьшает не только кислородсвязывающую, но и кислородвысвобождающую способность молекулы гемоглобина. Следствием накопления больших количеств в крови MetHb являются снижение кислородной емкости крови [3].
Таким образом, иссследования в области возможных механизмов нарушения транспорта кислорода дают возможность установить общую закономерность и взаимообусловленность течения кислородзависимых реакций, уточнение патогенеза заболевания, позволяет более направлено и обосновано проводить коррекцию различных форм гипоксических состояний. Правильный выбор применения той или иной тактики определяется как видом гипоксии, так и тяжестью состояния.
Неотложные состояния
Несмотря на особенности, присущие каждому неотложному состоянию, в основе развития таких состояний лежат сходные патологические процессы, которые развиваются по общим законам, не зависимым от этиологии. Наиболее специфические различия, обусловленные этиологическим фактором, на уровне клетки теряют специфику вследствие общности механизмов развития клеточных повреждений. Одним из универсальных патологических процессов на уровне клетки при всех критических состояниях является гипоксический синдром. В клинических условиях «чистая» гипоксия встречается редко, чаще всего она осложняет течение основного заболевания (травматический и ожоговый шок, черепно-мозговая травма, массивная кровопотеря, дыхательная недостаточность различной природы, сердечная недостаточность, различные коматозные состояния, коллаптоидные реакции, отравления дыхательными ядами и ядами, нарушающими функцию гемоглобина, хирургические вмешательства на различных органах и др.). Нередко гипоксия сочетается с ишемией тканей (атеросклеротическое поражение сосудов, тромбозы и тромбэмболии важнейших артерий).
Термином «гипоксия» обозначают состояния, при которых поступление O2 в клетку или его использование в ней недостаточны для поддержания оптимальной энергопродукции [4].
В критических состояниях, сопровождающихся явлениями шока, даже при нормальных значениях РаO2 не обеспечивается должный уровень оксигенации из-за низкого кровотока в тканях. На ранних стадиях острой дыхательной недостаточности РаO2 остается в пределах нормы, особенно при использовании оксигенотерапии, поэтому РаO2 на этом этапе не является чувствительной мерой легочной дисфункции. В это время наличие острой дыхательной недостаточности можно диагностировать по уровню гипокапнии. Снижение РаO2 происходит при тяжелых пневмониях, остром респираторном дистресс-синдроме (ARDS – Acute Respiratory Distress Syndrome), ожоговом шоке, травматическом повреждении грудной клетки, отеке легких, которые ухудшают транспорт кислорода [5].
Снижение напряжения кислорода в смешанной венозной крови – показатель, свидетельствующий о нарушении функции транспорта кислорода и может рассматриваться как универсальный признак всех основных вариантов кислородной недостаточности. Нарушение оксигенации крови в легких, проявляющееся снижением РаO2, при постоянной интенсивности обменных процессов, вызывает снижение содержания кислорода в капиллярной и, следовательно, в венозной крови. Однако величина PvO2 не всегда отражает эффективность кислородтранспортных систем организма. При периферическом шунтировании артериальной крови напряжение кислорода в смешанной венозной крови (PvO2) может быть повышено, при этом ткани будут испытывать выраженный недостаток кислорода (гипоксия периферического шунтирования). Высокие показатели PvO2 могут отмечаться также при угнетении цитохромоксидазы, в частности при отравлении цианидами. Кроме того, увеличение объемного кровотока при постоянной интенсивности окислительных процессов в тканях приводит к повышению PvO2. В клинической практике подобные отклонения встречаются редко и, как правило, снижение этого показателя соответствует серьезным нарушениям компонентов системы транспорта кислорода.
Повышение или снижение напряжения кислорода в венозной крови приводит к изменению артерио-венозной разницы по объемному содержанию кислорода.
Основной причиной летальности при тяжелых формах острых химических отравлений является несостоятельность дыхательной и сердечно-сосудистой системы [9, 10, 11]. С точки зрения клинической патофизиологии связь между системой кровообращения, дыхательной функцией крови и внешним дыханием бесспорна. Поддержание кислородного баланса на адекватном уровне и обеспечение необходимой доставки кислорода тканям у больных с тяжелыми экзотоксикозами являются одной из основных задач токсикологической реанимации. Количество кислорода, доставляемого транспортными системами, является важнейшим параметром, дающим возможность точно оценить не только гипоксическую, но и метаболическую ситуацию в целом [12, 13, 14]. В литературе имеются немногочисленные сообщения, касающиеся некоторых звеньев системы обеспечения организма кислородом [15, 16, 17, 21], однако в целом вопросы кислородтранспортной функции крови при острых отравлениях изучены недостаточно.
 В 1977 году T.Kolobow с соавторами предложил концепцию «экстракорпорального мембранного легкого для элиминации СО2» [6]. Множественные экспериментальные исследования и клинические наблюдения показали положительный эффект при включении его в лечение пневмоний различной этиологии с тяжелым течением, отека легких, асфиксии, астматического статуса, сепсиса, лейкоза, тяжелых сочетанных политравм, синдрома полиорганной недостаточности (СПОН) [7].  Синдром полиорганной недостаточности проявляется поражением всех органов и тканей агрессивными медиаторами критического состояния, часто сопровождается преобладанием симптомов той или иной органной недостаточности – легочной, почечной, печеночной, сердечной и т. д. [8].
 По клиническим наблюдениям в отделении реанимации (ОР) ЗГКБЭ и СМП преобладающим симптомом СПОН часто является дыхательная недостаточность смешанного типа, как проявление острой альвеолярной недостаточности (ОАН) и крайней ее степени респираторного дистресс-синдрома (РДС).
 Традиционные методы интенсивной терапии (искусственная вентиляция легких (ИВЛ) в различных режимах, FiO2 от 0,4 до 1,0, антигипоксанты, антиагреганты, гепарины, глюкокортикоиды, антибактериальные препараты, ультрафильтрация, бронхосанация, лечебная бронхоскопия и др.) существенно не влияют на выживание пациентов, часто отмечается нарастание уровня артериальной гипоксемии, что приводит к гибели пациентов.
 Использование гипербарической оксигенации (ГБО) для увеличения кислородной емкости крови и улучшения насыщения тканей кислородом заманчиво, но малоосуществимо из-за ограниченных технических возможностей отечественных индивидуальных барокамер (невозможность проведения мониторинга, инфузионной терапии, ИВЛ), громоздкости, дороговизны многоместных барокамер.
 Применение экстракорпоральной мембранной оксигенации крови (ЭМОК) возможно в отделениях реанимации и интенсивной терапии. Для проведения ЭМОК возможно использование минимума аппаратуры, которая не требует специального производства, проста в эксплуатации и экономически выгодна.
 Материалы и методы.
Лечение больных обоих полов в возрасте от 20 до 50 лет проходило в отделении реанимации и отделении экстракорпоральных методов детоксикации (ОЭМД) ГКБЭ и СМП. В период с 1997 по 2003гг. проведено 123 сеанса экстракорпоральной мембранной оксигенации крови (ЭМОК) у 97 пациентов с острой альвеолярной недостаточностью, острыми отравлениями, острой почечной недостаточностью.
 Показанием для применения ЭМОК являлось продолжающееся некоррегируемое снижение РаО2, увеличение РаСО2 с усугублением метаболического и дыхательного ацидоза
 Проведение ЭМОК сочеталось с ультрафильтрацией и осуществлялось с помощью аппаратов АК-10 фирмы Gambro и Fresenius 4008 или роликового насоса через диализаторы F-5, F-6, F-8, F-80 (Fresenius). Использование кислорода из системы или кислородного баллона.
 Используемые методы забора и возврата крови: вена-вена, вена-артерия, артерия-вена.
 Параметры ЭМОК:
-скорость кровотока 80 – 200 мл/мин;
-давление кислорода на входе в диализатор до 0,5 х 1000Па;
 Сеансы начинали проводить в 1-е – 4-е сутки после поступления больного в клинику. Время одного сеанса 3 – 9 часов. Среднее количество сеансов у одного больного 3-4, общая продолжительность сеансов до 36 часов. Каждый диализатор использовался в течении 3-4 сеансов у одного больного.
 Результаты и их обсуждение.
 Положительный эффект оценивали по улучшению общего состояния пациентов, нормализации кислотно-основного состояния, повышению РаО2 выше 60 мм рт. ст., снижению РаСО2 ниже 45 мм рт. ст., увеличению SаО2 с 50 – 60% до 96 – 98% у 46 пациентов (47,4%), – до 84-95% у 28 пациентов (28,8%), – до 72-83% у 20 пациентов (20,6%), – без изменений у 3 пациентов (3,09%). Незначительное повышение SаО2 у 20,6% больных связано с задержкой проведения ЭМОК по не зависящим от нас причинам. В 3,09% существенного стабильного повышения SаО2 не наблюдалось, ввиду крайне тяжелого состояния больных, у которых сеансы ЭМОК прервались в связи со смертью в результате истощения компенсаторно-защитных гистохимических реакций организма. Улучшение общего состояния, а также артерио-венозная разница по объемной концентрации кислорода 4-4,5 об% свидетельствовали об адекватном потреблении кислорода и уменьшении кислородной задолженности.
Выводы
1. Метод ЭМОК целесообразно применять в комплексе с традиционными средствами интенсивной терапии при лечении неотложных состояний с нарастающей некорегируемой острой дыхательной недостаточностью.
2. Учитывая возможность использования минимума аппаратуры и относительно небольшую стоимость расходных материалов, метод может быть применен в любом лечебном учреждении.

Литература
 1. Агаджанян Н.А.,Чижов А.Я. Классификация гипоксических состояний./М.:ММП «Экоцентр», издательская фирма «КРУК», 1998. – 24 с.
 2. Рябов Г.А. Синдромы критических состояний /М.:Медицина, 1994.– 368 с.
 3. Рядовой Г.В., Тутубалин В.Н. Современные достижения в исследовании кислородтранспортной функции гемоглобина и применение их в клинике // Анест.и реаниматология – 1994. – № 2. – С.3-10.
 4. Виноградов В.М., Смирнов А.В., Криворучко Б.И. // Николай Васильевич Лазарев и современная наука. – 1997. – С.30 – 34.
 5. Альес В.Ф., Бирюков В.В., Мамедов И.А., и др. Нарушение вентиляционно-диффузионных взаимоотношений и газотранспортной функции крови в острый период ожоговой травмы у детей // Анест.и реаниматология – 1997. – № 4. – С.30-33.
 6. Зильбер А.П. Респираторная медицина.-Петрозаводск.:Издательство Петрозаводского университета, 1996.-497с.
 7. Зильбер А.П. Медицина критических состояний.-Петрозаводск.:Издательство Петрозаводского университета, 1995.
 8. Кассиль В.Л. Искусственная вентиляция легких в интенсивной терапии.-М.:Медицина, 1987.-254 с.
 9. Лужников Е.А., Костомарова Л.Г. Острые отравления. – М., 1989.
10. Савина А.С. // Кардиология. – 1992. – № 4. – С. 27-29.
11. Строкова В.А., Дагаев В.Н., Зимина Л.Н. и др. // Вопросы судебной медицины. – М., 1994. – С. 142-147.
12. Родионов В.Н., Косоногов Л.Ф. // Анест.и реаниматология – 1994. – № 2. – С.45-47.
13. Рябов Г.А. Гипоксия критических состояний. – М., 1988.
14. Трекова Н.А., Дементьева И.И., Асмангулян Е.Т. // Анест.и реаниматология – 1993. – № 3. – С.3-6.
15. Бордюг О.Ф. // Врачебное дело. – 1986. – № 11. – С.124-124.
16. Гембицкий Е.В., Гайдук В.А. // Тер.арх . – 1977. – № 1. – С.75-79.
17. Гембицкий Е.В., Гайдук В.А. // Воен.-мед.журн – 1981. – № 2. – С.28-30.
18. Петрова Л.И., Лукин-Бутенко Г.А., Ахтомова Л.В. // Экзотоксический шок. – М., 1980. – С. 91-99.
19. Garber B.G., Herbert P.C., Yelle J.-D. et all. Adult respiratory distress syndrome: A systematic overwiew of incidence and risk factors // Crit. Care Med.– 1996.– Vol. 24, № 4.– P. 687-695.
20. Luce З.M. Acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome // Crit. Care Med.– 1998.– Vol. 26, № 2.– P. 369-376.
21. Bing R.J. // Fed.Proc. – 1982. – Vol. 41, N 8. – P.2443-2446.