Oxémie a ARDS permisívní hypoxémie

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

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

O 2 je jed

oxémie 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 1 4 1 5 1 6 1 7 hypoxémie hyperoxémie

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.

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

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

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

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 0.003 (ml O 2 /mmhg/dl) vázaný O 2 (97 %) rozpuštěný O 2 (3 %)

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

dodávka O 2 DO 2 = CO x CaO 2 CO hgb

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

DO2 VO2

disociační křivka O 2 Bohrův efekt

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)

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

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)

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)

ARDS hypoxická hypoxémie/hypoxie

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

příklad kombinace všech mechanizmů plicní formy hypoxémie ARDS

ARDS hypoventilace V/Q nepoměr, shunty zltuštění AKM

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

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

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

AKM 1/3 času průtoku safety factor

hypoxémie/hypoxie adaptace + jak škodí?

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

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

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

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

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

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

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)

hyperoxie/hyperoxémie normobarická

hypoxemie/hypoxie PaO 2 > 16 kpa hyperoxie tkání

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

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

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

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

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

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

best evidence vs. praxe

Prevence hypoxie Prevence MODS Prevence hyperoxie Prevence MODS - HALI

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

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

významnější práce intenzívní péče

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

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.

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

4 prospektivní single center mixed (medical-surgical) ICU populace n=480 3/2010 9/2012 předčasně ukončeno (technické problémy) Skupiny 1. konvenční Spo2 97-100% 2. konzervativní spo2 93-98% manipulace s FiO2

vývoj oxygenačních cílů

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 12-15 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.

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.

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

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

ARDS a hypoxemie

koncept kontroly oxemie precise control of arterial oxygenation (PCAO)

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 60-75 mmhg, 8-20 kpa vs. > 60 mmhg

permisivní hypoxémie (PH)

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

PH PH a adaptace PH a manipulace s CO, hgb

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

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

Děkuji za pozornost