Oxémie a ARDS permisívní hypoxémie

Transkript

1 Oxémie a ARDS permisívní hypoxémie Jan Máca Colours of Sepsis, 2017 ARDS

2 Plán O 2 hypoxémie/hypoxie hyperoxie best evidence vs. praxe kontrola oxémie a permisivní hypoxémie závěr

3 O 2 je jed

4 oxémie hypoxémie hyperoxémie

5 objev kyslíku 1774 Joseph Priestley It might be peculiarly salutary to the lungs in certain morbid cases but it might not be so proper for us in usual healthy state of the body.

6 O 2 oxidace živin - zdroj energie strukturální prvek biomolekul součást procesu signalizace (redox) 0.13 kpa 1 mmhg 1 kpa 7.5 mmhg spotřeba O 2 je cca 250 ml/min 350 l/den v klidu v těle neexistují větší zásoby kyslíku (stačí cca na 5 min) dýchání a dodávka kyslíku tkáním je nepřetržitý děj úplné přerušení znamená ohrožení života

7 O 2 ve směsi plynů (alveolární O 2 ) O 2 v krvi O 2 ve tkáních

8 104 mmhg 13.3 kpa 95 mmhg 12.4 kpa 40 mmhg 5.2 kpa

10 CaO 2 (ml O 2 /dl) CaO 2 = vázaný O 2 na hgb + rozpuštěný O 2 CaO 2 = hgb (g/dl) x 1.34 (ml O 2 /g hgb) x SaO 2 + PaO 2 x (ml O 2 /mmhg/dl) vázaný O 2 (97 %) rozpuštěný O 2 (3 %)

11 dodávka O 2 DO 2 = CO x CaO 2 DO 2 = CO x [(hgb x 1.34 x SaO 2 ) + (PaO2 x 0.003)]

12 dodávka O 2 DO 2 = CO x CaO 2 CO hgb

14 safety factor ve tkáních a v buňkách pto 2 závisí na: po 2 je obvykle 5 40 mmhg (Ø 23 mmhg/3kpa) buňka - je třeba jen 1 3 mmhg O 2 transportu do tkáni (DO 2 ) spotřebě O 2 tkáněmi

15 DO2 VO2

16 disociační křivka O 2 Bohrův efekt

17 Spotřeba O 2 Pokud je pto 2 > 1 mmhg spotřeba závisí jen na koncentraci ADP spotřeba O 2 je kontrolována energetickou spotřebou buňky (ATP ADP)

18 Kdy O 2 škodí? nedostatečné množství ve tkáních - hypoxie (DO 2 /VO 2 mismatch) nadměrné množství ve směsi plynů (alveolární O 2 ) - FiO 2 ve tkáních - hyperoxie plíce tkáně

19 Kde může O 2 škodit? O 2 ve směsi plynů (alveolární O 2 ) dýchací cesty, respirační zóna (alveoly) FiO 2 krev O 2 ve tkáních buňky/tkáně DO 2 závažné ARF (ARDS) kombinace hyperoxie (plíce) a hypoxemie/hypoxie (krev/tkáně)

20 Slovníček Hypoxémie koncentrace O 2 v krvi CaO 2 = PaO 2 + SaO 2 Hypoxie koncentrace O 2 ve tkáních 1. Hypoxická hypoxie - nízký parciálním tlak O 2 v arteriální krvi nízká inspirační frakce kyslíku postižení dýchacího systému arteriovenózní zkraty (V/Q nepoměr) 2. Anemická hypoxie - nedostatečný počet funkčních ery nebo hgb 3. Stagnační (cirkulační) hypoxie - celková nebo místní porucha oběhu (stagnace/ischemie) při normálním složení arteriální krve 4. Histotoxická hypoxie - nechopnost buněk zužitkovat O 2 Ischemie porucha prokrvení (deficit O 2 i živin)

21 ARDS hypoxická hypoxémie/hypoxie

22 hypoxémie/hypoxie PaO 2 < 8 kpa, SpO 2 < 88%, PaO 2 /FiO 2 < 300 mmhg hypoxie tkání

23 příklad kombinace všech mechanizmů plicní formy hypoxémie ARDS

24 ARDS hypoventilace V/Q nepoměr, shunty zltuštění AKM

25 lokální nebo celková alveolární hypoventilace malá změna FiO 2 např. suplementární oxygenoterapie významná změna oxygenace

26 V/Q poměr (nepoměr) alveolární ventilace je 4 5 litrů/min, minutový srdeční výdej je 5 l normální hodnota V/Q 0,8 1,0

27 V/Q = 0 V/Q = V D hyperventilace/ FiO 2 ventilovatelných alveolů nekompenzuje dostatečně hypoxemii

28 AKM 1/3 času průtoku safety factor

29 hypoxémie/hypoxie adaptace + jak škodí?

30 hypoxemie podle rychlosti nástupu a délky trvání pacienti v kritické péči subletální hypoxémie/hypoxie adaptace na zejména celulární úrovni

31 hypoxemie - rychlá adaptace alveolární ventilace sympatikotonie = CO a DO 2 posun disociační křivky hemoglobinu doprava

32 hypoxemie - rychlá adaptace Cévní odpověď vliv na plicní cévní řečiště systémové řečiště hypoxémie vazodilatace plicní řečiště hypoxémie vazokonstrikce snaha o redistribuci krve k lépe ventilovaným oblastem plic, obnovení V/Q poměru u významné plicní patologie - PVR ARHF CO podání O 2 může vést ke PVR

33 hypoxie - subakutní (pomalá) adaptace Buněčná odpověď (adaptace) oxygen conformance reverzibilní změny redukce VO 2 snížení non-esenciálních buněčných procesů o 40-60% deaktivace mitochondrií, mitochondriální biogeneze mitochondriálního uncouplingu (UCP) regulace apoptózy HIFs CAVE: pacienti na UPV - snížená možnost hypoxémické adaptace, kromě HIF

34 hypoxie - subakutní (pomalá) adaptace Buněčná odpověď (adaptace) HIFs hypoxia inducible factors HIF 1, HIF 2 Heterodimery (HIF 1α, HIF 2α, HIF 1β) HIF 1β cytoplazma HIF 1α za normální okolností je nedetekovatelný VHL von Hippel-Lindau protein (E3 ligázová aktivita) označení HIF 1α a k degradaci v proteasom/ubiquitin systému

35 hypoxie - subakutní (pomalá) adaptace role HIF-1α Hydroxylace HIF 1α cestou prolyl hydroxylasy (PHD)

36 hypoxie - subakutní (pomalá) adaptace HIF 1, HIF 2 exprese adaptačních genů (stovky) glykolytické geny angiogenní faktory (VEGF) funkce bb. v rámci snahy o přežití prolongovaná expozice vede k narušení cytoarchitektoniky tkáně (např. VEGF-mediated retinopatie u diabetiků a nedonošenců)

37 hyperoxie/hyperoxémie normobarická

38 hypoxemie/hypoxie PaO 2 > 16 kpa hyperoxie tkání

39 hyperoxie 1. polovina 20. století experimenty, guinejská prasátka a psi, dlouhodobá expozice hyperoxii smrt 1966 Becker-Freyseng/Clamann po 24 hodinách parestezie, dyspnoe, leukocytóza 65 hodin hyperoxie (FiO 2 90%) po 65 hodinách horečka, tachykardie, pokles vitální kapacity plic (fluidothorax a zn. bronchoneumonie) zlepšení až po 6 týdnech od expozice

40 1967 Kistler et al. krysy, 98.5% FiO 2, 6h až 72 hodin hyperoxie změny plicní edém + destrukce endotelu imunocytů deplece nevedla ke zlepšení sekundární reakce 1981 Freeman et al. rodents ROS hyperoxia-induced ALI (HALI) antioxidanty zlepšení

41 ROS/RNS a hyperoxií indukované plicní poškození (HALI) zdroje O 2 - Buněčná úroveň

42 ROS (H 2 O 2 ) normální hladiny - facilitace celulární adaptace na hyperoxii Aktivace transkripčních faktorů antioxidační kapacity buňky ( SOD) exprese anti-apoptotických genů aktivace MAPK pathway zastavení buněčného cyklu a aktivace autofagie organel aktivace NF-κB rekruitment imunocytů a produkce anti-apoptotických proteinů excesívní koncentrace oxidace proteinů a lipidů geneze RNS (peroxinitrit) poškození DNA aktivace PHD cesty aktivace degradace HIF-1α produkce růstových faktorů (VEGF) protrahovaný stav aktivace apoptózy a nekrózy

43 hyperoxie - HALI tracheobronchitis snížení mukociliárního transportu redukce imunitní odpovědi (AM) atelektázy (V/Q) a) redukce tvorby surfaktantu, b) viskozity bronchiálního hlenu, c) absorpční atelaktázy inflamace plicní edém intersticiální fibróza Míra poškození je úměrná koncentraci a délce působení O 2 pokud je FiO 2 < 0.5, poškození je jen výjimečně

44 hyperoxie hyperoxie obtížně odhadnutelná pomocí SpO 2 těžká hyperoxie může vést k apoptóze, nekróze a inflamaci HALI je nerozlišitelné od základního onemocnění u ARDS může být souběh hyperoxie a hypoxie > 48 hodin, > 0.5 FiO 2, změny podobné ARDS

45 best evidence vs. praxe

46 Prevence hypoxie Prevence MODS Prevence hyperoxie Prevence MODS - HALI

47 PaO 2 /FiO 2 není dobrým prediktorem outcome (mortality) různé ventilační i neventilační strategie: oxygenace bez zlepšení outcome outcome ale nezlepšení oxygenace oxygenace ale bez změny outcome INO, HFV, ECMO pronace

48 Low Vt 6ml/kg PBW Low group SpO 2 a FiO 2 High Vt 12ml/kg PBW Low group 8% mortality

49 významnější práce intenzívní péče

50 1 invasive mechanical ventilation for >48 hours 210 pacientů 1. skupina (n=155) 17 hodin hyperoxie FiO 2 > 0.5 i při SpO 2 >92% 2. skupina (n=55) kontroly FiO 2 a delší expozice OI (48 hod), dnů UPV, ICU stay, hospital stay no mortality difference CONCLUSIONS: Excessive oxygen supplementation is common in mechanically ventilated patients with ALI and may be associated with worsening lung function

51 2 MV pacienti (> 48 hours) Sledování FiO 2, SpO 2 a PaO 2 každých 6 hodin Kalkulace nadbytku DO 2 v rámci hyperoxie (SpO 2 >98%) Conclusions: Excess O 2 delivery and liberal O 2 therapy were common in mechanically ventilated patients.

52 3 Jan 01, 2016, AJRCCM 103 adult patients 24 hours MV no significant between-group differences in any measures of new organ dysfunction, or ICU or 90-day mortality 1. skupina: conservative oxygenation strategy with target oxygen saturation as measured by pulse oximetry (Sp O2 ) of 88 92% (n = 52) 2. skupina: liberal oxygenation strategy with target Sp O2 of greater than or equal to 96% (n = 51) Conclusions: Our study supports the feasibility of a conservative oxygenation strategy in patients receiving IMV

53 4 prospektivní single center mixed (medical-surgical) ICU populace n=480 3/2010 9/2012 předčasně ukončeno (technické problémy) Skupiny 1. konvenční Spo % 2. konzervativní spo % manipulace s FiO2

54

55 vývoj oxygenačních cílů

56 70. až 80. léta ARDS plíce homogenní, těžké a tuhé Cíl: normální PaO 2 a PaCO 2 high pressure/volume ventilace, doporučený standard byl Vt ml/kg ( 20ml/kg) 1. normální PaCO 2 high volume and pressure ventilation 2. normální PaO 2 high FiO 2 and PEEP selecting PEEP (?) major concern with PEEP was the possible hemodynamic impairment caused by the increase in intrathoracic pressure.

57 80. až 90. léta the baby lung concept ARDS plíce není tuhá ale malá Crs reziduální vzdušné plíce je skoro normální Cíl: normální PaO 2, tolerance vyšší PaCO 2 Permisívní hyperkapnie Lung rest koncept 1990 Hickling et al. - low Vt ventilace rest the lung.

58 1. desetiletí 21. století Lung rest koncept LPV lung protective ventilation snaha o redukci high volume/pressure ventilace + optimalizace PEEP

59 2. desetiletí 21. století ulpv lung ultraprotective ventilation rozvoj ECMO/ECLS koncept úzké kontroly oxémie koncept permisivní hypoxémie

60 ARDS a hypoxemie

61 koncept kontroly oxemie precise control of arterial oxygenation (PCAO)

62 PCAO cíle udržení specifického rozmezí PaO 2 a SaO 2 zamezení výkyvům signifikantní variace hladiny O 2 dolní hranice detekovatelná horní není detekovatelná Monitorace oxémie je převážně SpO 2 Volba hladiny věk, klinicky vývoj, základní onemocnění, komorbidity, dle kohorty (např. IM) Konkrétní preskripce oxygenoterapie mmhg, 8-20 kpa vs. > 60 mmhg

63

64 permisivní hypoxémie (PH)

65 PH cíle akceptování nižší hladiny arteriálního O 2 minimalizace negativního vlivu normalizace oxémie za podmínek udržení adekvátní DO 2 u subakutní nebo protrahované hypoxémie (adaptace) CO hgb

66

67 PH PH a adaptace PH a manipulace s CO, hgb

68 oxygenoterapie u ARDS - poznámky oxygenoterapie je podpůrná intervence řešící následky patofyziologie vyvolávajícího onemocnění, oxygenoterapie neřeší základní onemocnění buněčná hypoxie je u ARDS výjimečná smrt pacienta s ARDS je výjimečně kvůli hypoxémii nebo respiračnímu selhání ale spíše kvůli základnímu onemocnění popř. MODS

69 praktické závěry úzká kontrola oxémie u kohort pacientů ano prevence hyperoxie v plicích (FiO 2 < 0.6) redukce FiO 2 na nejnižší možnou hladinu (SpO2 88%) použití monitorace markerů tkáňové hypoxie: ScvO2 > 70%, laktát > 2 mmol/l, cv-a CO 2 diference < 6 mmol/l, cv-a CO 2 /AcV O 2 < 1.23, rescue postupy (homogenizace V/Q pronace/peep, ECLS) prevence hyperoxie ve tkáních (normální DO 2 ) manipulace DO 2 (hgb, CO) benefit vs. rizika manipulace s VO 2 (sedativa, myorelaxace, hypotermie?) problematika neurologického outcome permisivní hypoxémie málo BE

70 Děkuji za pozornost