что такое поточный кислород
Высокопоточная оксигенотерапия при лечении острой дыхательной недостаточности различного генеза
В современной реаниматологии и интенсивной терапии одной из наиболее актуальных проблем является тяжелая острая дыхательная недостаточность (ОДН), требующая протезирования функции внешнего дыхания.
По разным оценкам, в США регистрируется до 137 случаев тяжелой ОДН на 100 тысяч человек, из которых 31-дневная летальность составляет 31,4 %. В странах Европы распространенность тяжелой ОДН составляет от 77,6 до 88,6 случая на 100 тысяч человек в год, для острого респираторного дистресс-синдрома (ОРДС) эти цифры колеблются в пределах 12-28 случаев на 100 тысяч человек в год.
В России, по разным данным, в год в среднем регистрируются 15 тысяч случаев ОРДС, с более частым развитием тяжелой ОДН в отделениях реанимации (ОР), в зависимости от характера заболеваний, повреждений и травм, в среднем от 18 до 56% от всех больных в ОР.
У подавляющего числа живых организмов все процессы метаболизма протекают с участием кислорода. Как отмечал великий химик Я. Берцелиус, «Кислород — это вещество, вокруг которого вращается вся земная химия». Гипоксемия и гипоксия, развивающиеся при дыхательной недостаточности (ДН), вне зависимости от их этиологии, ведут к развитию каскада тяжелых субклеточных, клеточных, органных и системных, часто необратимых, функциональных нарушений.
Поэтому принципиальным является профилактика развития, своевременная диагностика и адекватное лечение ДН у самого разного контингента больных, пострадавших и раненых.
Основным методом лечения ОДН и временного протезирования функции внешнего дыхания является респираторная терапия (РТ), начиная от оксигенотерапии и неинвазивных методов искусственной вентиляции легких (НИВЛ) и заканчивая инвазивными и агрессивными методами полностью управляемой искусственной вентиляции легких (ИВЛ).
Оксигенотерапия — это метод лечения с применением кислорода. Оксигенотерапия является компонентом респираторной терапии (РТ), которая включает в себя комплекс мероприятий, направленных на восстановление вентиляционной и газообменной функций легких. Основными показаниями для ингаляционной оксигенотерапии являются легкие формы паренхиматозной, циркуляторной, гемической и цитотоксической гипоксии.
Среди большого разнообразия способов реализации оксигенотерапии в повседневной клинической практике наиболее часто используется инсуфляция увлажненного кислорода через носовые канюли, назальные или лицевые маски (с клапаном Вентури или без него).
Однако оксигенотерапия, проводимая традиционными методами, не всегда может быть достаточной для больного с ОДН, когда вследствие нарушения вентиляционно-перфузионных отношений в легких простое увеличение фракции кислорода во вдыхаемом газе не приводит к улучшению артериальной оксигенации. Кроме того, эта методика имеет ряд ограничений:
Согласно современным представлениям, при лечении тяжелой ОДН целесообразно использовать не только РТ, но и комплекс нереспираторных и фармакологических методов как с целью воздействия на разные механизмы патогенеза ОДН, так и для снижения агрессивности ИВЛ и профилактики развития вентилятор-ассоциированного повреждения легких (VALI).
Действительно, используемая при тяжелой ОДН инвазивная ИВЛ с агрессивными параметрами, с одной стороны, позволяет корректировать тяжелые нарушения газообмена, с другой, имеет ряд немедленных и отстроченных отрицательных эффектов на органы и системы: гиперинфляция, баротравма, волюмотравма, ателектотравма, биотравма, региональные нарушения вентиляции / перфузии, респиратор-ассоциированные трахеобронхит и пневомния, внелегочные гнойно-септические осложнения, нарушения кардиогемодинамики и т. д.
Поэтому в последние годы получила развитие концепция безопасной или щадящей ИВЛ. Одним из принципов этой концепции является сохранение и поддержание спонтанного дыхания больного даже в условиях инвазивной ИВЛ, что обеспечивает:
Наиболее полно эти эффекты могут быть реализованы при использовании НИВЛ, которая имеет ряд преимуществ:
НИВЛ позволяет эффективно корректировать различные нарушения газообмена в легких, снижает потребность в интубации, дает возможность более ранней экстубации. Существуют много методов НИВЛ и способов соединения респиратора с ДП больного.
Однако при больших безопасности и комфорте для больного НИВЛ более сложна и трудоемка для врача, так как необходимо непрерывно «адаптировать» различные параметры НИВЛ под постоянные изменения респираторного паттерна больного. Кроме неоспоримых преимуществ, НИВЛ имеет и ряд недостатков:
Высокопоточная оксигенотерапия (ВПО) является разновидностью НИВЛ, имеет несомненные преимущества перед традиционной оксигенотерапией, более комфортна, лишена многих недостатков НИВЛ и, как показывают результаты исследований, может быть эффективной альтернативой НИВЛ при ОДН различного генеза.
Оборудование
Высокопоточная оксигенотерапия реализуется посредством генератора высокоскоростного потока газа (до 60 л в минуту и более), системы для эффективного увлажнения и согревания газовой смеси с возможностью пошаговой регуляции скорости потока и температуры, точной установки фракции кислорода, а также специального контура из полупроницаемого материала, не допускающего образования конденсата, и оригинальной носовой или трахеостомической канюли.
На сегодняшний день оборудование для высокопоточной оксигенотерапии представлено двумя компаниями: Fisher and Paykel (Airvo-2, Optiflow, Новая Зеландия) и Vapotherm (High Velocity Nasal Insufflation, США).
Механизмы клинической эффективности высокопоточной оксигенотерапии
В основе клинической эффективности ВПО лежит возможность создания высокой скорости потока газа (до 60 л/мин.), что обеспечивает:
Действительно, было показано, что высокая скорость потока газа при ВПО снижает сопротивление в носоглотке, ВДП и, таким образом, уменьшает работу дыхания больного. Положительное давление в ВДП (2-5-7 см вод. ст.), создаваемое высокоскоростным потоком газа (CPAP- like effect), было измерено R. Parke и соавт. Эти авторы доказали зависимость величины генерируемого положительного давления от скорости потока — его существенный рост в среднем с 35 л/мин.
В исследованиях на здоровых добровольцах N. Groves и соавт. выявили зависимость величины положительного давления, генерируемого в ВДП при ВПО, от дыхания больного с закрытым или открытым ртом и значимую роль утечки газа вследствие несоответствия размера носовых канюль и носовой полости больных, а также ввиду индивидуальных особенностей анатомии верхних дыхательных путей.
Адекватное увлажнение и согревание газа при любом способе РТ является принципиальным вопросом защиты легких и безопасности ИВЛ. Стандартные тепловлагообменные одноразовые фильтры не в состоянии выполнить эти задачи как при инвазивной ИВЛ, так и при НИВЛ. Следует помнить, что при дыхании согревание и увлажнение воздуха в ВДП являются энергозависимым процессом (до 156 кал/мин), и расход энергии прогрессивно возрастает при ОДН.
Поэтому эффективное увлажнение и согревание газовой смеси в условиях РТ обеспечивает:
Важным условием функционирования ВПО является использование оригинального полупроницаемого материала дыхательного контура, что предотвращает образование в нем конденсата и снижает риск развития нозокомиальной инфекции.
Вышеперечисленные особенности ВПО позволяют предположить возможность более физиологического протезирования функции внешнего дыхания посредством этого метода.
Таким образом, принципиальным механизмом, определяющим клиническую эффективность ВПО, является создание потока газа, существенно превышающего инспираторный поток больного и генерирование положительного давления в ВДП. При этом следует отметить, что эффективность ВПО обусловлена совокупностью всех перечисленных факторов.
С другой стороны, в разных клинических ситуациях, в зависимости от доминирования того или иного механизма патогенеза ОДН, сложно определить, что в большей степени определяет эффективность этого метода. Поэтому необходимы дальнейшие исследования для определения оптимального алгоритма применения ВПО при ОДН различного генеза.
Клиническая эффективность высокопоточной оксигенотерапии при развитии ДН различного генеза
Традиционно до широкого внедрения в клиническую практику неинвазивной масочной вентиляции при развитии ОДН основным вопросом были своевременная интубация трахеи и начало ИВЛ. При паренхиматозной ОДН в основе нарушения оксигенирующей функции легких лежат регионарные нарушения вентиляции / перфузии в легких, поэтому в данной ситуации увеличение фракции кислорода во вдыхаемом газе при традиционной низкопоточной оксигенотерапии неэффективно.
Кроме того, при традиционной низкопоточной оксигенотерапии скорость потока кислорода составляет 10-15 л/мин. (с невысоким объемом потока газа). Тогда как скорость пикового потока газа во время обычного вдоха взрослого человека в среднем составляет 20-40 л/мин. и значимо возрастает при развитии ОДН. В результате этой разницы во время дыхания больного к подаваемому таким образом потоку кислорода примешивается комнатный воздух и реальная фракция кислорода в потоке газа снижается.
Кроме того, при оксигенотерапии невозможно адекватное увлажнение и согревание кислородно-воздушной смеси. Все это обусловливает низкую эффективность традиционной низкопоточной оксигенотерапии и ставит вопрос о целесообразности ее применения при манифестации ОДН. Широкое внедрение в клиническую практику неинвазивных методов респираторной поддержки позволяет эффективно протезировать функцию внешнего дыхания при ДН различного генеза и во многих ситуациях избежать интубацию трахеи.
Несмотря на относительную новизну метода, ВПО показала свою эффективность при использовании у разного контингента больных при манифестации ДН различного генеза. Ряд исследований показали высокую клиническую эффективность ВПО при манифестации ОДН и возможность использования этого метода как альтернативы не только традиционной оксигенотерапии, но и неинвазивной масочной ИВЛ.
Roca с соавт. одними из первых показали клиническую эффективность ВПО при лечении больных с ОДН. При сравнении клинической эффективности этого метода с традиционной оксигенотерапией у больных с ОДН (SatО2
Интенсивная терапия. Высокопоточная назальная оксигенотерапия — практическое руководство
Сокращения: COVID-19 (coronavirus disease) — заболевание, вызванное SARS-CoV-2, CPAP (continuous positive airway pressure) — постоянное положительное давление в дыхательных путях, FiO 2 (fraction of inspired oxygen) — концентрация кислорода в дыхательной смеси, HFNOT (high-flow nasal oxygen therapy) — высокопоточная назальная оксигенотерапия, PaO 2 — парциальное давление кислорода, SpO 2 — насыщение кислородом гемоглобина артериальной крови, измеренное с помощью пульсоксиметра, ББР — бригада быстрого реагирования
Введение
Высокопоточная назальная оксигенотерапия (HFNOT) — это относительно новый метод кислородного восполнения, используемый в течение 10 лет у пациентов с дыхательной недостаточностью. Он предлагает несколько существенных преимуществ, которых не дает классическая пассивная оксигенотерапия с использованием назальных канюль (так называемых кислородных усов), простых масок, масок с насадками Вентури или масок с резервуарным мешком.
Физиологические преимущества
Аппарат HFNOT (рис. 1) позволяет получать большие (до 60 л/мин) потоки в назальных канюлях и точно устанавливать высокую концентрацию кислорода в смеси вдыхаемых газов (концентрация кислорода в дыхательной смеси [FiO 2 ] может достигать 100 %). Такой высокий поток связан с еще одним важным преимуществом этого метода — генерированием постоянного положительного давления в дыхательных путях ( CPAP ), которое дополняет лечение дыхательной недостаточности путем поддержания проходимости дыхательных путей, альвеолярного рекрутмента и снижения работы дыхания. Дыхательная смесь, вводимая пациенту, увлажняется и нагревается до температуры, выбранной врачом, что значительно повышает комфорт пациента, улучшает очищение дыхательных путей от задерживающегося секрета и уменьшает высыхание слизистой оболочки и связанный с этим риск раздражения, возникновения эрозий, изъязвлений и кровотечений. HFNOT также приводит к уменьшению анатомического мертвого пространства и удалению углекислого газа из верхних дыхательных путей, что снижает работу дыхания и повышает эффективность вентиляции.
Оборудование
Для использования HFNOT требуется специальное оборудование, состоящее из смесителя кислорода, генератора потока газов и системы их подогрева и увлажнения. Оборудование также включает одноразовые системы труб, двухканальные назальные канюли (доступны в нескольких размерах; при необходимости вместе со специально разработанными адаптерами, позволяющими использовать HFNOT у пациентов с трахеостомией) и резервуар для жидкости для увлажнения дыхательной смеси. Поэтому HFNOT является гораздо более дорогим методом, чем классическая пассивная оксигенотерапия, что ограничивает возможности его использования в центрах с меньшим финансированием.
Показания
Показания к применению HFNOT постепенно меняются. Этот метод наиболее широко используется у пациентов с гипоксемической дыхательной недостаточностью. В клинической практике применение HFNOT показано при парциальном давлении кислорода в газометрии артериальной крови (PaO 2 ) 2 ], увеличение гиперкапнии, постоянное или увеличивающееся ускорение дыхания, ухудшение состояния сознания), может потребоваться вызвать бригаду быстрого реагирования (ББР, если имеется в больнице) или будет необходима консультация анестезиолога для оценки показаний к эндотрахеальной интубации. Стоит подчеркнуть, что недостаточная емкость стандартных кислородных баллонов не позволяет транспортировать пациента при использовании HFNOT.
Как использовать HFNOT
(нажмите на рисунок, чтобы увеличить)
Роль врача состоит в том, чтобы правильно подобрать три параметра:
1) размер канюль — для минимизации утечек и, следовательно, повышения эффективности лечения и повышения комфорта пациента
2) температуру дыхательной смеси — обычно есть возможность выбирать между 31–37°С; этот параметр не оказывает существенного влияния на эффективность терапии, но он важен с точки зрения комфорта пациента (следует определить вместе с пациентом, не является ли установленная температура слишком высокой)
3) поток дыхательной смеси и FiO 2 — обычно можно установить поток от 10 до 60 л/мин, при этом рекомендуется начинать с больших значений (например, 40 или 50 л/мин).
Мониторинг эффективности HFNOT
Мониторинг эффективности HFNOT, помимо оценки комфорта, связанного с заданной температурой дыхательной смеси, в принципе не отличается от мониторинга эффективности обычной пассивной оксигенотерапии. Следует регулярно оценивать:
1) частоту дыхания — замедление дыхания свидетельствует об эффективности лечения, а ускорение обычно является признаком ухудшения состояния пациента
2) SpO 2 — у пациентов без гиперкапнии или признаков метаболической компенсации гиперкапнии (pCO 2 3 – ) в конечном итоге должно составлять 92–96 %, а у пациентов с гиперкапнией (pCO 2 ≥45 мм рт. ст.) или с признаками ее компенсации (HCO 3 – >27 ммоль/л) — 88–92 %. Последняя группа требует контроля за возможным ростом гиперкапнии с помощью трансдермальной капнографии или контрольной газометрии артериальной крови, которые позволяют оценить показания для осуществления неинвазивной или инвазивной искусственной вентиляции легких.
3) состояние сознания пациента — ухудшение состояния сознания пациента, оцененное по шкале Глазго, может указывать на увеличение гипоксемии или гиперкапнии. В случае увеличения частоты дыхания, гиперкапнии, сохраняющейся гипоксемии, несмотря на введение кислорода в максимальной концентрации и с максимальным потоком дыхательной смеси, а также когда состояние сознания пациента ухудшается, следует вызвать ББР или консультанта-анестезиолога для оценки показаний к неинвазивной или инвазивной искусственной вентиляции легких и перевода больного в отделение интенсивной терапии.
Применение HFNOT у пациентов с COVID-19
Методика высоко-поточной оксигенотерапии
Принцип действия основан на том, что аппарат создает воздушный поток с помощью встроенного компрессора, который увлажняется до 100% относительной влажности и в комбинации с кислородом подается в дыхательные пути пациента при температуре 37 %С. В результате, при использовании прибора уменьшается активность воспаления в дыхательных путях, улучшается мукоцилиарный клиренс, улучшается экспекторация мокроты, уменьшается интенсивность кашля, регрессируют явления дыхательной недостаточности. Повышается уровень вентиляции в слабо вентилируемых участках легких и поддерживается слабо-положительное давление в дыхательных путях.
Более стабильный поток кислорода, эффект вымывания углекислого газа, генерация положительного давления в дыхательных путях и эффективная гидратация введенного газа являются основными механизмами, обеспечивающими больший комфорт и переносимость данной методикик пациентом, а также более эффективные оксигенация и улучшение дыхания с меньшим количеством одышки. Все эти факторы значительно улучшают усвоение кислорода организмом.
Пациент может использовать аппарат с помощью носового интерфейса Optiflow™, сохраняя способность разговаривать, принимать пищу, дышать ртом и др. непосредственно во время терапии.
В ряде случаев, применение данной методики позволяет избежать перевода пациента на ИВЛ. Аппарат так же может использоваться для перевода пациентов со сложных режимов вентиляции на обычную кислородную терапию, в т. ч. с наложенной трахеостомой.
Данная методика позволяет оптимизировать лечебный процесс пациентов с дыхательной недостаточностью и соответствовать современным научным тенденциям в плане повышения безопасности лечебного процесса.