Недостаток оксигенации. Что такое оксигенация крови

Физиологическое значение системы органов дыхания
Главная функция системы органов дыхания - это газообмен. Кислород поступает в легкие во время вдоха и из альвеол диффундирует в кровь, растворяясь в плазме и соединяясь с гемоглобином (оксигенация). Углекислый газ (CO2) диффундирует из капилляров в альвеолы, откуда выделяется во время выдоха (вентиляция). Острые нарушения дыхания могут возникать при любых поражениях дыхательных путей, легких, или при нервно-мышечных заболеваниях, когда ухудшается оксигенация или вентиляция.
У детей высокий уровень метаболизма и, следовательно, высокая потребность в кислороде на килограмм массы тела. Потребление кислорода у младенцев составляет 6 - 8 мл/кг в минуту по сравнению с 3 - 4 мл/кг в минуту у взрослых . Поэтому при возникновении у ребенка апноэ или альвеолярной гиповентиляции, гипоксемия и тканевая гипоксия могут развиться быстрее, чем у взрослого.
Возникновение и развитие дыхательных нарушении может привести к:

• Гипоксемии - недостаточной оксигенации артериальной крови
• Гиперкарбии - недостаточной вентиляции
• Сочетанию гипоксемии и гиперкарбии

Тканевая гипоксия развивается при недостаточной оксигенации тканей. В начале ребенок может компенсировать эти нарушения увеличением частоты и усилия при дыхании для повышения оксигенации артериальной крови. Кроме того, у детей часто развивается тахикардия, что повышает сердечный выброс и помогает компенсировать низкое содержание кислорода увеличением кровотока для поддержания доставки кислорода. По мере усиления тканевой гипоксии, утяжеляются клинические признаки нарушения функции сердечно-сосудистой и дыхательной систем.
Признаки тканевой гипоксии включают:

• Тахипноэ
• Бледность
• Возбуждение, беспокойство
• Цианоз (в конце)
• Утомление
• Брадипноэ, апноэ (в конце)
• Тахикардия (в начале)
• Брадикардия (в конце)

• Гипоксемическая гипоксия - снижение насыщения кислородом артериальной крови.
• Анемическая гипоксия - насыщение артериальной крови кислородом нормальное, но общее содержание кислорода в крови уменьшено из-за низкой концентрации гемоглобина. Это

Таблица. Механизмы развития гипоксемии

У детей с недостаточной вентиляцией типично развитие тахипноэ (для устранения избытка CO2). Исключение составляют дети с угнетением дыхательного центра в результате действия медикаментов/наркотиков или при патологии центральной нервной системы, когда гиперкапния не сопровождается компенсаторным увеличением частоты дыхания. Ребенок с угнетением дыхательного центра требует тщательного наблюдения и обследования. Тяжесть последствий недостаточной вентиляции зависит от степени повышения PCO2 в крови и выраженности респираторного ацидоза.
Симптомы недостаточной вентиляции довольно неспецифичны и представлены одним или более из следующего:

• Тахипноэ или несоответствие частоты дыхания возрасту и клиническому состоянию
• Раздувание крыльев носа, втяжения
• Возбуждение, беспокойство
• Изменение психического статуса

История экстракорпоральной мембранной оксигенации

Сегодня можно использовать новые достижения исследователей, занимающихся искусственным кровообращением и разработкой новой аппаратуры для вспомогательного кровообращения. Создание мембранного легкого позволило осуществлять газообмен в течение нескольких дней и даже недель, т.е. появилась возможность помочь больным, которым грозит cмерть от острой дыхательной недостаточности. Каждый метод лечения имеет пределы своего воздействия, и судить о его эффективности можно только по приобретении достаточного опыта его применения.

Впервые метод экстракорпоральной мембранной оксигенации был применен у больного с дыхательной недостаточностью J.A. Helmsworth в 1952 году. Однако до создания современных мембранных оксигенаторов он не мог получить широкого распространения. Так же, как и новые методы вспомогательного кровообращения, мембранную оксигенацию применяли у умирающих больных, поэтому успех терапии был незначительным.

Непрерывное совершенствование оксигенаторов заставляет по-новому оценить роль ЭКМО в лечении больных с острой дыхательной недостаточностью. Накапливающийся опыт убеждает в необходимости начинать ЭКМО до развития необратимых процессов в органах и тканях, обязательно учитывая при этом степень эффективности обычных терапевтических мероприятий.

Больным с такими видами острой дыхательной недостаточности показана ЭКМО, когда, несмотря на вдыхание смеси, содержащей более 50% кислорода, напряжение кислорода в артериальной крови не поднимается выше 50 мм рт.ст. При гипоксемии такой степени (в условиях нормальной работы сердца), веноартериальное шунтирование составляет более 2 /3 общего объема легочного кровотока. Дальнейшее повышение инспираторной фракции кислорода существенно не влияет на величину напряжения кислорода в артериальной крови, но возрастает риск токсического действия кислорода и дальнейшего поражения легких. Одним из действенных способов снизить внутрилегочное шунтирование является применение постоянной искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха, которая позволяет повысить напряжение кислорода в артериальной крови. В тех случаях, когда, несмотря на большую концентрацию кислорода в дыхательной смеси, гипоксемия сохраняется, нужно, прежде всего, применить положительное давление в конце выдоха.

Нарастание гипоксемии, несмотря на применение ИВЛ с ПДКВ 100% кислородом в течение длительного времени, а также клинические признаки ухудшения состояния больного, служат показаниями для экстракорпоральной мембранной оксигенации.

Экстракорпоральная мембранная оксигенация, однако, не является лечением самого патологического процесса, приведшего к острой дыхательной недостаточности. Это лишь симптоматическая терапия, дающая возможность выиграть время, в течение которого газообменная функция легких может быть восстановлена, Главным условием успеха данного лечения является обратимость патологических процессов в легких. Несомненно, однако, что уменьшение действия таких повреждающих факторов, как высокая концентрация кислорода и повышенное давление в дыхательных путях, при экстракорпоральной мембранной оксигенации должно способствовать обратному развитию патологических процессов.

На замену термину extracorporeal membrane oxygenation (ECMO) пришел модный термин extracorporeal life support (ECLS), т.к. экстракорпоральная поддержка жизнеобеспечения (ECLS) подразумевает под собой так же и другие системы обход желудочка сердца (VAD) и собственно экстракорпоральное кровообращение (CBP), согласно номенклатуре ELSO-Extracorporeal Life Support Organization (1989) - организации экстракорпоральной поддержки жизнеобеспечения (ЭКПЖ).

Эстракорпоральная мембранная оксигенация – процедура продленного экстракорпорального кровообращения. Используется у пациентов с остро развившимися и потенциально обратимой респираторной, сердечной или кардиореспираторной недостаточностью, которые не отвечают на стандартную терапию.

1953 г. Gibbon с коллегами впервые успешно использовал искусственную поддержку перфузии и оксигенации при операции на открытом сердце.

1965 г, Rashkind с коллегами использовали пузырьковый оксигенатор в качестве поддержки у новорожденных умирающих от дыхательной недостаточности.

1969 г, Dorson с коллегами использовали мембранный оксигенатор для искусственного кровообращения (ИК) у детей.

1970 г, Baffes с коллегами успешно использовали ЭКМО в качестве поддержки у детей после кардиохирургического вмешательства по причине ВПС.

1975 г, Bartlett с коллегами успешно использовали ЭКМО у новорожденных с тяжелым дыхательным дистресом.

Основные отличия экстракорпоральной мембранной оксигенации от стандартного искусственного кровообращения

1. Часто может быть установлено через катетеризацию сосудов шеи, которая может быть выполнена под местной анестезией.

2. Используется для долгосрочной поддержки, начиная от 3-10 дней.

3. Цель ЭКМО – дать время для собственного восстановления функции легких либо сердца.

Экстракорпоральное кровообращение

1. Канюляция проводится трансторакально (стернотомия) в условиях общей анестезии.

2. Краткосрочная поддержка на время оперативного вмешательства 0,5-8 часов.

3. Цель стандартного ИК – протезирование функции легких и сердца на время кардиохирургического вмешательства.

Оборудование необходимое для ЭКМО

• Канюли для канюляции центральных либо периферических сосудов, и 2-х просветный катетер
• Система магистралей
• Насос. Виды насосов: роликовый, центрифужный, перистальтический
• ОКСИГЕНАТОР Квадрокс D из поли-4-метил-1-пентена диффузионная мембрана (без микропор)
• Газовый смеситель
• Теплообменник
• Модуль управления (LCD)

Система безопасности

• Датчики-детекторы воздушных пузырей
• Артериальный фильтр
• Датчики давления
• Непрерывный on-line мониторинг газового состава крови прибором CDI-500

Показания

У детей и взрослых кардиальные показания: сердечная недостаточность, которая может развиться при следующих состояниях:

• После кардиохирургической коррекции (нет возможности отключить ИК)
• После трансплантации сердца, легкого или комплекса сердце-легкие
• Миокардиты, миокардиопатии
• Как дополнение к сердечно-легочной реанимации

У детей и взрослых респираторные показания, недостаточность функции легких при:

• Пневмонии

бактериальная
вирусная

• Легочное кровотечение
• Аспирация
• Трансплантация легких

Противопоказания

Абсолютные

• Противопоказана антикоагуляция
• Терминальное состояние
• PaO 2 /FiO 2 < 100 при > 10 дн. (> 5 дн.взр.)
• Полиорганная недостаточность > 2 систем
• Неконтролируемый метаболический ацидоз
• Иммуносуппрессия
• Повреждения ЦНС

Относительные

• Длительная ИВЛ более 7-10 дней
• Миокардиальная дисфункция (сердечный индекс <3,5) при инотропной поддержке
• Тяжелая легочная гипертензия СрДЛА > 45mmHg или >75% от системного
• Остановка сердца
• Возраст > 65 лет

Критерии отбора для новорожденных

• Срок гестации от 34 недель и более
• Вес при рождении от 2 000 г. и более.
• Отсутствие значимой коагулопатии или неконтролируемого кровотечения
• Отсутствие значимого внутричерепного кровоизлияния
• Механическая вентиляция менее 7-10 дней
• Обратимое повреждение легких
• Отсутствие летальных пороков развития
• Отсутствие некорригируемых пороков сердца
• Несостоятельность проводимой максимальной терапии.

Критерии для ЭКМО

Респираторные

Критерии применяются при максимальной респираторной поддержке FiO 2 =1,0. PIP=35cmH 2 O

1) Индекс оксигенации Oxygenation Index
(OI)= (MAP x FiO 2 x 100) / PaO 2

MAP- среднее давление в дыхательных путях

• OI ≥40 в 3 из 5 пробах (постдуктального) анализа газов крови
• OI ≥ 40 → 80% риск смертности
• OI = 25-40 → 50 % риск смертности

2) Альвеолярно-артериальный градиент оксигенации:

AaDO 2 = FiO 2 x (760 - 47) - (PaCO 2 /0,8) – PaO 2,

где 47= парциальное давление водяного пара

AaDO 2 > 610 x 8 часов → 79% смертность

3) Резкое ухудшение состояния

• PaO 2 < 50 mmHg x 4 часа
• PaO 2 < 40 mmHg x 2 часа
• pH < 7,15 x 2 часа
• Неразрешимая гипотензия

Критерии для ЭКМО

Кардиальные

• Кардиогенный шок (СИ<2 л/мин/м 2)

• Гипотензия САД< 90 mmHg (взрослые)

• Лактат-ацидоз

• Максимальная инотропная поддержка:

Добутамин: 10 мкг/кг/мин
Адреналин: 0,3 мкг/кг/мин
Левонор: 0,8 мкг/кг/мин
Коротроп (Милринон): 0,75 мкг/кг/мин
Левосимендан: 0,2 мкг/кг/мин

• ДЗЛА>18 mmHg

Решение об ЭКМО следует принимать быстро и своевременно!

Подключение ЭКМО (способы канюляции)

• Вено-артериальное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в общую сонную артерию. Из бедренной вены возврат в контрлатеральную бедренную артерию.

• Вено-венозное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в нижнюю полую вену через бедренную вену

• Вено-венозное: забор через правую внутреннюю яремную вену из правого предсердия. Возврат в правый желудочек через трехстворчатый клапан (2-ходовой катетер).

Начало ЭКМО

• Анестезиологическое пособие+мониторинг
• Сборка ЭКМО-контура
• Заполнение: растворы + препараты крови
• Гепарин болюс 50-100 ед/кг, контроль АВСК. АВСК=180-240 сек.
• Канюляция сосудов, соединение физиологического контура, открытие венозного забора, ЭКМО (насыщение +О 2 и элиминация -СО 2),возврат в сосудистое русло пациента.

Объемные скорости при ЭКМО

• новорожденные: 120-150 cc/kg/min

• дети: 100-120 cc/kg/min

• взрослые: 70-80 cc/kg/min

поток крови через ЭКМО до 70-80% от МОК

• Поток свежего газа 1:1 поток крови (непрерывный on-line мониторинг газового состава крови CDI-500)

Ведение пациента при ЭКМО

Дыхательная система

• IMV с ЧД 10-20*мин. FiO2=0,21-0,30
• PIP=15-25 cmH 2 O; PEEP=3-5 cmH 2 O
• Rg-ОГК каждый день
• Строгая легочная гигиена
• Профилактика ателектазов

Гемодинамика

• У новорожденных СрАД 35-60 мм.рт.ст.
• Дети и взрослые СрАД 45-65 мм.рт.ст.
• При необходимости коррекция за счет седации, аналгезии, миорелаксации, вазопрессоров, гипотензивных препаратов.

Аналгезия и седация

• Канюляция: принятые стандарты (морфин, мидазолам).
• При ЭКМО (морфин, мидазолам, при необходимости мышечные релаксанты (панкуроний), противосудорожные (фенобарбитал).
• Деканюляция. Принятые стандарты.

Лабораторные тесты

• АВСК (АСТ) *1ч.
• ОАК+Тр, электролиты, лактат, глюкоза *8ч.
• Фибриноген *12-24 ч.
• Биохимия *12 ч.
• Посев крови до начала антибиотикотерапии, ч/з 24 ч. И если будет сепсис.
• Аспират из трахеи начала антибиотикотерапии, ч/з 24 ч. И если будет сепсис

Препараты крови

• Эритроцитарная масса 20 мл/кг если Hct < 35. Hb=120-150
• Криопреципитат 1 ЕД/кг, если фибриноген < 150 мг/дл
• СЗП 10 мл/кг если ПВ > 17
• Альбумин если в сыворотке < 25 г/л
• Тромбоциты должны быть >100 тыс./мкл

Инфузия и питание

• Постоянная инфузия гепарина 30-50 ЕД/кг/час под контролем АВСК.180-240 сек.
• Общий объем 80-100 мл/кг/сутки без учета препаратов крови.
• Липиды не более 2 г/кг/сутки и должны непосредственно поступать в пациента, чтобы исключить аккумуляцию и эмболизацию контура ЭКМО.
• Протеины могут идти в контур.
• Антациды и антагонисты Н 2 помпы.

Водный баланс и диурез

• В первые 24-48 часов ЭКМО имеет место олигурия и острый тубулярный некроз связанные с капилярной утечкой и потерей внутрисосудистого объема т.к. контакт с чужеродной поверхностью вызывает СВО, что приводит к задержке жидкости.
• Через 48 часов начинается диуретическая фаза
• Поддержание диуреза 1 мл /кг/час
• Если олигурия 48-72 ч. то использовать диуретики или включить в контур гемофильтрацию или гемодиализ
• Поддержание отрицательного баланса (в разумных рамках).

Антибиотики

Ампициллин

• если < 14 дней 150 мг/кг в/вен через 12 ч
• если >

Оксациллин

• если <14 дней 50 мг/кг в/вен через 12 ч
• если >14 дней 50 мг/кг в/вен через 6 ч

Цефотаксим

• если <14 дней 50 мг/кг в/вен через 12 ч
• если >14 дней 50 мг/кг в/вен через 8 ч

Оценка ЦНС

• У новорожденных УЗИ головного мозга.
• Перед началом канюляции 12 ч.
• После канюляции 24 ч. Т.к высокий риск внутрижелудочковых кровотечений.
• Малое ВЧК- оптимизацияция коагуляционных факторов, назначение аминокапроновой кислоты.Уменьшить АВСК (АСТ).
• Стремительное (premature) ВЧК- прекращение ЭКМО

Уход за кожными покровами

• Госпитальные рекомендации
• Подушки с гелем
• Билатеральная ротация пациента
• Центрированное поддержание головы
• Каждые 0,5 часа слегка поворачивать, чтобы перераспределить нагрузку на точки давления.

Отлучение от ЭКМО

Возможно при:

• Восстановлении функций легких и, или сердца
• Отсутствие отека легких

• Снизить объем эктрацеллюлярной жидкости
• Снизить общий объем жидкости тела

На протяжении 6-24 часов:

• Снизить постепенно производительность ЭКМО каждый час на 5-10% до 25% не менее 250 мл/мин + разумные вентиляционные (респираторные) настройки.
• Остановка на 5-10 мин. Оценка кардиореспираторной функции и принятие решения.
• Деканюляция, сосудистая реконструкция.
• Контрольные исследования.

Осложнения при ЭКМО

Механические

• Повреждение сосудов при канюляции
• Тромбообразование в контуре ЭКМО
• Воздушная и материальная эмболии
• Разрыв контура ЭКМО
• Отказ системы безопасности и мониторинга
• Снижение функции оксигенатора
• Отказ работы насоса
• Отказ работы теплообменника

Неврологические

• Нарушения мозгового кровообращения
• Судороги

Геморрагические

• Гемолиз
• Коагулопатия потребления
• Тромбоцитопения
• Кровотечение в полости, в месте канюляции

Сердечно-сосудистые

• Оглушенный миокард (снижение ФВ более чем на 25% от исходного и возвращается к норме спустя 48 часов)
• Гипертензия – риск кровотечения и ОНМК
• Аритмии

Легочные

• Пневмоторакс
• Легочное кровотечение

Ренальные

• Олигурия (обычно вначале ЭКМО)
• Острый тубулярный некроз

ЖКТ

• Желудочно-кишечное кровотечение (в результате стресса, ишемии)
• Прямая гипербилирубинемия, желчные камни (при гемолизе, длительном голодании, полном парентеральном питании, приеме диуретиков).

Септические осложнения

Водно-электролитные расстройства

При ЭКМО изменяется концентрация лекарства в крови в связи с увеличением объема распределения (необходима коррекция дозировки).

Для ЭКМО характерна мобильность и транспортабельность.

Жизнь после ЭКМО

• Трудно восстановить полное энтеральное питание примерно у 1/3 малышей, даже при сохраненных сосательном и глотательном рефлексах
• Соматический рост - нормальный, задержка роста определяется по другим причинам
• ~15% детей требуют оксигенотерапии в течение 28 дней после ЭКМО. Эти дети часто повторно госпитализируются по легочным причинам, особенно первые 6 мес. после ЭКМО. А так же выше показатель распространенности бронхиальной астмы.
• Дети выжившие после ЭКМО, часто повторно госпитализируются по нелегочным и хирургическим причинам.
• Частота нейросенсорных расстройств в среднем составляет 6%, задержка развития встречается у 9%.
• Нейросенсорная потеря слуха после 1 года жизни у 9% детей после ЭКМО.
• Редко встречаются нарушения зрения, чаще при повреждении зрительной коры, ретинопатий не наблюдалось, в дальнейшем зрительная функция улучшается.
• Эпилепсия встречается у 2% в возрасте 5 лет.
• Нейромоторные нарушения: от умеренной гипотонии до грубых моторных нарушений и спастического тетрапареза.
• Увеличивается частота социальных проблем, академические трудности в школьном возрасте, синдром дефицита внимания.

Для сравнения

В Великобритании имеется 4 ЭКМО-центра в течение 1 года в каждом из них подвергаются этой процедуре ~ 50 пациентов.

Всего:
~ 200 при населении Великобритании 60 млн. человек.
~200/6 = ~33 пациента для развитой РБ с ее ~ 10 млн. населением.
Для Великобритании 1 экмо/сутки стоит 10 000 фунтов.
В Республике Беларусь в настоящее время выполняется более 10 процедур ЭКМО в год и только у взрослых пациентов.

Недостаточная оксигенация крови до перфузии с явлениями гипоксии тканей, о чем свидетельствуют декомпененрованный метаболический ацидоз и резко увеличенная артерио-венозная разница по кислороду (61%), не была компенсирована за короткий период перфузии. Сочетание этих неблагоприятных условий, низкий сердечный выброс после перфузии и в связи с этим неадекватная оксигенация тканей привели к кислородной задолженности в организме. Об этом можно судить по долго сохраняющейся большой артерио-венозной разнице по кислороду в постперфузионном периоде. Больше 2 часов после нормализации рО2 артериальной крови артерио-венозная разница была равна 51%. Только через 2 часа она снизилась до нормы (27%).

В приведенном наблюдении можно отметить следующие причины развития нарушения диффузионной способности легких. В связи с нарушениями сердечной деятельности до, во время и после перфузии (блокада ножки, гипоксия миокарда и периодические явления коронарной недостаточности) минутный объем сердца значительно снизился. Это привело к нарушению циркуляции и в первую очередь к нарушению микроциркуляции в легких и почках. Произошло нарушение гидробаланса (отсутствие мочи). В легких развился интерстициальный отек. Сочетание отека легких у больного с легочной гипертонией обусловило развитие альвеолярно-капиллярной блокады. Последняя способствовала развитию выраженных признаков гипоксии тканей. Кислородное голодание тканей подтверждается значительным ростом артерпо-венозной разницы по кислороду. До перфузии острую дыхательную недостаточность следует классифицировать как тяжелую декомпенсацию дыхательной функции легких и системы кровообращения, так как рост артерио-венозной разницы по кислороду сопровождался декомпенсированный метаболическим ацидозом. Перфузия до какой-то степени улучшила артериализацию крови и повысила оксигенацию тканей. Артерио-венозная разница еще оставалась высокой в течение 2 часов после перфузии, но метаболический ацидоз был выражен нерезко. Нормализовалась деятельность сердца (исчезли аритмия, признаки гипоксии миокарда, стабилизировалось артериальное давление). Этому способствовала и адекватно произведенная коррекция порока.

Нормальному течению дальнейшего операционного и послеоперационного периода способствовало и адекватное ведение вентиляционного режима управляемого дыхания. В связи со значительным нарушением диффузионной способности альвеолярно-капиллярной мембраны больной периодически получал 50-75% кислорода в газо-наркотпческой смеси с переходом на ручное дыхание. Это привело к увеличению рО2 артериальной крови. В течение 12 часов после операции больной находился на управляемом дыхании.

Критерием восстановления диффузионной способности легких было самостоятельное дыхание в течение 1/2-1 часа на протяжении которого рО2 артериальной крови не падало ниже 90-100 мм рт. ст. (альвеолярное рО2 150 мм рт. ст., градиент альвеола - артерия 50-60 мм рт. ст.). Не было отмечено нарастающей артерио-венозной разницы по кислороду, метаболического ацидоза, нарушений гемодинамики и показателей электрокардиограммы. После получения такой информации больной экстубирован и переведен на самостоятельное дыхание с подачей кислорода через носовой катетер.

Дальнейшее течение послеоперационного периода гладкое.

Подобная тактика ведения больного с альвеолярно-капиллярной блокадой не является исключением. Она широко применяется нами и эффективна в борьбе с острой дыхательной недостаточностью, грозящей тяжелой гипоксией жизненно важных органов.

Под влиянием различных режимов напряженной двигательной деятельности развивается функциональная устойчивость организма к кислородной недостаточности. Практика высокогорных восхождений, специальные тренировки в барокамере при пониженном атмосферном давлении, дыхание гипоксическими газовыми смесями показали, что физически тренированные лица по сравнению с нетренированными более устойчивы к гипоксии [Стрельцов В. В., 1941; Барбашова 3. П., I960; Зимкин Н. В., Коробков А. В., 1960; Агаджанян Н. А. и др., 1966—1980; Горкин М. Я. и др., 1973; Киселев Л. В., Ширшова И. Т., 1973; Степочкина. Н. А., Семенов Н. И., 1979; Бускирк Г. Р.. 1983].

Связь между кислородной недостаточностью и двигательной деятельностью отмечалась многими исследователями. Так, С. П. Летунов, Р. Е. Мотылянская (1971) отметили, что при дыхании смесью, обедненной О2, улучшение спортивных достижений происходит параллельно с нарае-танием индивидуальной устойчивости к гипоксической гипоксии. Повышение выносливости к дефициту О2 по мере нарастания тренированности свидетельствовало о наличии общих биологических закономерностей, лежащих в основе этих двух процессов. В обоих случаях в организме развиваются близкие по характеру приспособительные реакции.

При интенсивной мышечной работе, как и при дыхании воздухом, обедненным О2, происходит падение Ра0г вследствие нарушения строгой корреляции между газообменом и кровоснабжением [Маршак М. Е., 1961]. Известно, что другими причинами падения оксигенации крови могут быть затруднение диффузии О2 и прохождении части венозной крови в легких через артериовенозные анастомозы, минуя легочные капилляры. Гипоксемию у спортсменов при напряженной мышечной работе регистрировали бескровными методами многие исследователи. Этот факт подтвержден также в исследованиях с применением таких современных методов, как катетеризация сердца и сосудов.

Такие исследования во время напряженного бега в лабораторных условиях проводили К. Rowell и соавт. (1964). Результаты показали весьма выраженную артериальную гипоксемию., У тренированных лиц оксигенация падала на 12% ниже исходного уровня, у нетренированных — на 2%.

Снижение оксигенации артериальной крови под влиянием интенсивных физических упражнений А. Б. Гандельсман (1966) назвал двигательной гипоксемией, ведущей к «двигательной гипоксии». Этот термин, на наш взгляд, верна отражает существо процесса и теперь прочно вошел в спортивную физиологию. В отличие от гипоксической двигательная гипоксия у здоровых людей регистрируется при нормальном атмосферном давлении, причем тем в большей степени, чем выше их работоспособность. Так называемая относительная двигательная гипоксия возникает даже на уровне повышенного потребления О2, поскольку недостаточность потребления О2 при этом имеет место лишь по отношению к текущему кислородному запросу. Характерной особенностью двигательной гипоксии является возможность «управлять» ею в процессе произвольных движений человека, дозировать величины гипоксических изменений и продолжительность их действий. Это позволяет использовать двигательную гипоксемию при спортивных тренировках как естественный экстремальный раздражитель, ведущий к повышению общей физической работоспособности/человека. Возникновение двигательной гипоксемии тем более вероятно и тем резче она проявляется, чем напряженнее и длительнее мышечная работа. Важным фактором, вызывающим артериальную гипоксемию в этих условиях, является относительная недостаточность легочной вентиляции.

7809 0

Развитие в конце 30-х — начале 40-х годов нашего века методов экстракорпорального кровообращения революционизировало представления хирургов о лечении многих видов патологии. Операции больше уже не приходилось ограничивать из-за ряда опасных моментов.

Циркуляция и оксигенация крови могла теперь осуществляться в течение нескольких часов с помощью аппарата искусственного кровообращения, оснащенного пенным оксигенатором. Kolff и Berk наблюдали оксигенацию крови при ее прохождении через мембрану устройства, используемого для почечного диализа.

Они установили, что если бы кровь и кислород не смешивались, то была бы решена проблема гемолиза, возникающего при длительном контакте между кровью и кислородом в пенном оксигенаторе, и тогда длительная оксигенация оказалась бы возможной при дыхательной недостаточности, может быть, даже в большей степени, чем при вмешательствах на сердце. В 1963 году Колобов и Бауман разработали прототип легочной мембраны, используемой до настоящего времени.

В 1960-х годах при респираторном дистресс-синдроме (РДС) у грудных детей отмечалась чрезвычайно высокая летальность, для снижения которой были предприняты попытки применения экстракорпорального кровообращения. Попытки Рашкинда с коллегами4 и некоторых других исследователей использовать артериовенозное (A-V) перфузионное кровообращение с оксигенатором подтвердили осуществимость экстракорпоральной мембранной оксигенации (ЭКМО).

Однако новорожденные, особенно недоношенные, не могли поддерживать кровоток через оксигенатор без помощи вспомогательного насоса. В результате эти исследования были прекращены, тем более, что летальность при респираторном дистресс-синдроме значительно снизилась, благодаря разработке и применению миниатюрных аппаратов ИВЛ, с помощью которых можно было поддерживать оксигенацию у недоношенных детей.

Исследование проблемы ЭКМО было продолжено у взрослых в тех ситуациях, где обычные методы вентиляции не давали результата. Эти исследования были завершены в 1979 году в Институте Сердца и Легких (Heart Lung Institute) Национального Института Здоровья (NIH— National Institute of Health).

Это совместное коллективное исследование, проводившееся в девяти медицинских центрах, показало, что не было существенного различия показателей летальности среди пациентов, которым проводилась ЭКМО, и тех, у которых осуществлялась обычная механическая вентиляция. Создавалось впечатление, что длительное экстракорпоральное кровообращение не обладает особыми преимуществами.

Однако у всех взрослых, которые были включены в данное исследование, ко времени перевода их на ЭКМО уже имелся необратимый легочный фиброз. На этот факт обратил внимание Бартлетт, принимавший участие в исследованиях ЭКМО у взрослых. Сделав вывод о том, что у новорожденных изменения в легких обычно обратимы, он начал применять ЭКМО в качестве мероприятия по спасению жизни у новорожденных в тех случаях, когда попытки механической вентиляции были безуспешными и, по мнению неонатологов, шансы на летальный исход составляли 90%.

В 1976 году было опубликовано первое сообщение об успешном применении ЭКМО у новорожденного. В дальнейшем, на первом этапе использования ЭКМО выжили 6 из 14 пациентов (43%) с респираторным дистресс-синдромом. Большинство этих детей были глубоко недоношенными, с массой тела меньше 2 кг. Из 22 новорожденных с мекониевой аспирацией выжили 15 (70%). Все они были полновесными детьми. В настоящее время у детей с синдромом мекониевой аспирации применение данного метода дает наиболее обнадеживающие результаты.

После сообщения Бартлетта были открыты центры в Питтсбурге и в Ричмонде. К 1984 году 8 центров применяли ЭКМО при дыхательной недостаточности, а в 1990 году этот метод использовался уже более, чем в 70 центрах. Критерии, позволявшие прогнозировать летальность, отличались в разных центрах. Было очевидно, что критерии, используемые в каком-либо одном центре, не могут быть универсальными для всех центров. Однако во всех учреждениях, где рано начали применять ЭКМО, показанием для применения ЭКМО являлись те ситуации, где вероятность летального исхода оценивалась в 85%.

Заболевания, при которых применяется экстракорпоральная мембранная оксигенация. Ряд заболеваний у новорожденных характеризуется восстановлением фетального типа легочного кровообращения. В Соединенных Штатах наиболее распространенное из этих заболеваний — синдром мекониевой аспирации, при котором летальность достигает в среднем 50%.

А в тех случаях, когда развивается легочная гипертензия и восстанавливается фетальный тип кровообращения, летальность еще выше. Болезнь гиалиновых мембран редко возникает у доношенных или у почти доношенных детей, но сопровождается очень высокой летальностью, которая может быть снижена при использовании ЭКМО.

Применение ЭКМО дает очень хорошие результаты при идиопатическом сепсисе или пневмонии. Успешно можно лечить с помощью этого метода и идиопатическую персистирующую легочную гипертензию новорожденных (ПЛГН). Наибольший интерес для хирургов в этом плане представляет врожденная диафрагмальная грыжа, летальность при которой составляет в среднем 50%, а у детей с диафрагмальной грыжей и респираторным дистресс-синдромом, развившимся в первые часы после рождения, летальность достигает 80—90%.

Патофизиология персистирующей легочной гипертензии у новорожденных. До рождения только 7% крови, выбрасываемой сердцем, проходит через легочный кровоток. Оксигенация крови осуществляется при этом через плаценту. Легкие требуют небольшого притока крови, необходимой лишь для их развития. Поэтому сосудистое сопротивление в легких высокое.

При рождении, с первым вдохом ребенка легочные ацинусы растягиваются, мускулатура артериол легочного сосудистого русла расслабляется, в результате кровяное давление в легких и сосудистое сопротивление стремительно падают ниже показателей системного уровня. Этот процесс приводит к тому, что давление в левом предсердии возрастает и становится выше давления в правом предсердии, овальное окно закрывается.

В результате фетальный кровоток переключается с правого на левый желудочек. В это же время закрывается артериальный проток, что завершает разделение легочного и системного кровотока.

Анатомическое закрытие овального окна и артериального протока требует нескольких недель. В начале периода новорожденности только разница давлений между легочным и системным кровотоком удерживает эти отверстия в закрытом состоянии.

Исследования 1960-х годов показали, что легочные артериолы чрезвычайно чувствительны к гипоксии. Падение напряжения кислорода в легочном кровотоке вызывает спазм артериальной мускулатуры и повышение легочного сосудистого сопротивления. Давление в легочном русле может подняться выше системного. Овальное окно и артериальный проток при этом вновь открываются, и возникает шунт справа налево, который снижает легочный кровоток.

Поскольку плацента больше не обеспечивает оксигенацию крови, то возникает порочный круг с дальнейшим нарастанием гипоксии, поддерживающей легочную гипертензию и обедняющей кровоснабжение легких (рис. 77-1).

Рис. 77-1. Персистирующая легочная гипертензия у новорожденного—механизм и методы воздействия. ЭКМО-экстракорпоральная мембранная оксигенация, FI02— концентрация кислорода во вдыхаемом воздухе.

Анатомические последствия этого порочного круга «гипоксия/гипертензия» подтверждены гистологическими исследованиями, демонстрирующими утолщение легочных артериол у новорожденных, умерших от дыхательной недостаточности. Внутри- и внекардиальное шунтирование может быть выявлено с помощью цветной эхо-допплерографии. ЭКМО позволяет прервать этот порочный круг. Кровь, поступающая в легкие, становится нормально оксигенированной или даже гипероксигенированной. Мышечный спазм артериол устраняется. Легочное кровяное давление возвращается к нормальному субсистемному уровню. Направление внутри- и внекардиального шунтирования меняется на противоположное, либо шунты закрываются.

Механическое повреждение, связанное с вентиляцией, также «делает свой вклад» в легочную гипертензию. Высокое пиковое давление на вдохе может вызвать разрушение альвеолярных мембран с экстравазацией воздуха, что на рентгенограммах дает картину легочной интерстициальной эмфиземы. Эти воздушные «карманы» могут определяться и гистологически вдоль кровеносных сосудов и вызывать сужение сосудов за счет давления снаружи.

Предпринимались попытки осуществить избирательную легочную вазодилатацию с помощью таких препаратов как толазолин и простагландин Е, однако эффект был мало значимый. Роль простагландинов многопланова, они могут вызывать как сокращение, так и расслабление сосудов. Мало что известно о их роли в развитии легочной гипертензии у новорожденных.

Вазодилататорами являются простагландины ПГЕ1, ПГЕ2 и ПГ12. ПГЕ1 особенно эффективен в плане повышения сопротивления легочных артерий в ответ на воздействие гипоксии у новорожденных животных. У пациентов с врожденными пороками сердца применение этого препарата имеет определенное клиническое значение, способствуя поддержанию открытым артериального протока и обеспечивая поступление крови в легочное русло.

Характер воздействия простагландинов при ПЛГН установить трудно, поскольку простагландины, вводимые системно (не местно), не действуют по какому-либо определенному пути. Весьма вероятно, что здесь (при ПЛГН) играют роль различные производные, образующиеся из арахидоновой кислоты и воздействующие локально на легкие. Затем они в большей степени разрушаются in situ, чем поступают в системный кровоток.

Клинические критерии-показания для экстракорпоральной мембранной оксигенация. На заре применения продленной экстракорпоральной оксигенации главным критерием, позволявшим начать ЭКМО, было заключение неонатолога о том, что все возможности и способы механической вентиляции уже исчерпаны, а шансы на летальный исход равняются 90%. ЭКМО являлась последним реанимационным методом отчаяния, применявшимся у глубоко недоношенных детей с респираторным дистресс-синдромом, которые находились в терминальном состоянии. Сочетание недоношенности и непременной при ЭКМО гепаринизации обусловливали высокую частоту внутричерепных кровоизлияний.

На 35-й неделе гестации склонность к внутричерепным кровоизлияниям значительно снижается, поэтому кандидаты на ЭКМО должны быть в «возрасте» более 34 недель гестации и иметь массу тела не менее 2 кг. При этом легочное поражение должно быть с обратимыми изменениями в легких. А поскольку о хроническом поражении легких отчетливо можно говорить, как правило, уже к концу 1-й недели вентиляции с высокими параметрами, то рассматривать вопрос об ЭКМО следует, за редким исключением, в сроки до 7—10 дня механической вентиляции, когда явно нет эффекта от максимально интенсивной терапии с помощью ИВЛ и вспомогательного лекарственного лечения, а шансы на летальный исход оцениваются по меньшей мере в 85%.

Что подразумевается под «максимально интенсивной терапией» — это понятие очень вариабельно и меняется не только от учреждения к учреждению, но зависит и от индивидуальных представлений каждого доктора относительно данной проблемы. Определить этот «термин» чрезвычайно трудно. И тем не менее, можно выделить какие-то общие параметры, характеризующие максимально интенсивно проводимую терапию.

Сюда относятся преднамеренно создаваемый путем гипервентиляции алкалоз, FI02 1,0, пиковое давление на вдохе больше 38 см Н20 и отсутствие эффекта от применения любых вазодилататоров. Поскольку ЭКМО требует гепаринизации, то коагулопатические нарушения должны быть устранены, и путем эхографии необходимо исключить внутричерепные кровоизлияния. У ребенка не должно быть тяжелых сочетанных «летальных» аномалий. До начала ЭКМО исключают с помощью эхокардиографии врожденные пороки сердца.

К.У. Ашкрафт, Т.М. Холдер