Wentylacja chroniąca płuca na sali operacyjnej Korzyści kliniczne wynikające ze znieczulenia z niskimi i minimalnymi przepływami Znieczulenie ogólne z wykorzystaniem niskich przepływów świeżego gazu było obiektem szerokiej dyskusji dotyczącej potencjału oszczędzania anestetyków wziewnych i tlenu w kontekście znacznych korzyści natury ekonomicznej i ekologicznej. W szerszej perspektywie anestezja z niskimi i minimalnymi przepływami oferuje również znaczne korzyści kliniczne, które były tematem niedawnych dyskusji dotyczących śródoperacyjnej wentylacji chroniącej płuca. Drägerwerk AG & Co. KGaA 1
Korzyści kliniczne wynikające ze znieczulenia z niskimi i minimalnymi przepływami Znieczulenie ogólne z wykorzystaniem niskich przepływów świeżego gazu było obiektem szerokiej dyskusji dotyczącej potencjału oszczędzania anestetyków wziewnych i tlenu w kontekście znacznych korzyści natury ekonomicznej i ekologicznej. W szerszym kontekście anestezja z niskimi i minimalnymi przepływami oferuje również znaczne korzyści kliniczne, które były tematem niedawnych dyskusji dotyczących śródoperacyjnej wentylacji chroniącej płuca. Nie bez przyczyny w ostatnich latach prowadzono wiele badań i dyskusji dotyczących śródoperacyjnej wentylacji chroniącej płuca (PV, z ang. protective ventilation). Wiele badań wykazało, że strategia wentylacji ochronnej pozwala zredukować ryzyko wystąpienia pooperacyjnych powikłań płucnych (PPC, z ang. postoperative pulmonary complications). Blisko 5% zapadalność oznacza, że PPC są często występującymi powikłaniami w szerokiej i niejednorodnej grupie pacjentów 1,2. Jeden na pięciu pacjentów z PPC umiera w ciągu pierwszych 30 dni po operacji. Te wyniki badania kohortowego wśród populacji, potwierdzające wnioski z innych badań, sugerują znaczny wpływ na zachorowalność i śmiertelność. 1,2 Niezależne czynniki ryzyka dla PPC obejmują niski poziom przedoperacyjny SpO 2, niedawno przebyte ostre infekcje układu oddechowego, zaawansowany wiek (> 75 lat), anemię, istniejącą wcześniej chorobę płuc oraz otyłość (BMI > 30 kg/m 2 ). 1,2,3 Wyżej wspomniana dyskusja na temat śródoperacyjnej wentylacji ochronnej dotyczyła jednak głównie parametrów wentylacji mechanicznej, takich jak objętość oddechowa, wartości ciśnienia podczas wentylacji, PEEP i manewrów rekrutacji. 2,3,4 Inne potencjalnie istotne czynniki były dotąd ignorowane w tej dyskusji, mimo że na oddziałach intensywnej terapii uważano je za istotne. Jednym z tych czynników jest nawilżenie oraz ogrzewanie gazu oddechowego. Na OIT nikt nie ma wątpliwości, że przygotowanie gazu oddechowego ma istotne znaczenie dla ochrony płuc i stanowi uniwersalny standard opieki. 5 Jednak aspekt ten bywa pomijany w dyskusji na temat śródoperacyjnej wentylacji ochronnej, mimo że techniki wykorzystujące niski i minimalny przepływ gazu oferują efektywny i prosty sposób nawilżania gazu oddechowego 6,10,11,21 W niniejszej publikacji zbadamy potencjalnie szkodliwe efekty wentylacji nieprzygotowanym, czyli zimnym i suchym gazem. Dodatkowo przedstawimy możliwości znieczulania z niskimi i minimalnymi przepływami w zakresie nawilżania i ogrzewania gazu wentylacyjnego w celu zniwelowania potencjalnie szkodliwych efektów wentylacji gazem zimnym i suchym. KLIMATYZACJA W URZĄDZENIACH ANESTEZJOLOGICZNYCH Gaz przepływający między stanowiskiem do znieczulania, a pacjentem, jest ogrzewany i nawilżany w miarę upływu czasu przez samego pacjenta oraz przez materiał absorpcyjny. Ciepło i wilgoć są wydzielane podczas reakcji chemicznej wapna sodowanego z wydychanym CO 2. W praktyce klinicznej powszechnie stosowany jest przepływ świeżego gazu na poziomie 2 4 l/min, lecz tak wysoki poziom przepływu zimnego i suchego gazu powoduje schłodzenie i usunięcie wilgoci z systemu. W związku z ograniczonym napływem zimnego i suchego gazu (niski przepływ < 1 l/ min, minimalny przepływ < 0,5 l/ min), zastosowanie niskich przepływów jest odpowiednie dla utrzymania optymalnej temperatury i zniwelowania utraty płynu 6. Temperatura i wilgotność wdychanego gazu zapomniane elementy wentylacji chroniącej płuca? Aby zapewnić optymalną wymianę gazu w płucach, wdychany gaz musi mieć temperaturę 37 C oraz ok. 44 mg H 2 O/l wilgotności bezwzględnej (100% wilgotności względnej). W normalnych warunkach drogi oddechowe ogrzewają przechodzące powietrze i warunki te zostają spełnione już 5 cm poniżej ostrogi tchawicy. Górne drogi oddechowe mają większy wpływ na nawilżanie i temperaturę niż dolne, ponieważ nabłonek oddechowy zmienia się w miarę zbliżania do oskrzelików końcowych, wykazując coraz niższą zdolność do nawilżania i ogrzewania wdychanej mieszaniny. Podczas znieczulenia górne drogi oddechowe są jednak omijane w wyniku zastosowania intubacji dotchawiczej lub założenia maski krtaniowej, przez co dolne drogi oddechowe mogą być przeciążone zadaniem odpowiedniej aklimatyzacji zimnego i suchego gazu dostarczanego podczas znieczulenia z wysokimi przepływami. Wentylacja mechaniczna zimnym i suchym gazem może w związku z tym prowadzić do uszkodzenia nabłonka oddechowego oraz miąższu płucnego, upośledzając działanie płuc. 5,6,12 Zdolność oczyszczania śluzowo-rzęskowego, temperatura wnętrza ciała i potencjalne uszkodzenie tkanki Powszechnie wiadomo, że aktywność rzęskowa (zdolność oczyszczania śluzowo-rzęskowego) jeden z istotnych mechanizmów obronnych płuc może zostać upośledzona podczas znieczulania. 12 Bezpośrednie uszkodzenie nabłonka oddechowego oraz mniejszy transport śluzowo-rzęskowy mogą doprowadzić do powikłań takich jak infekcje i niedodma (za sprawą retencji śluzowo-rzęskowej). Badania sugerują, że strukturalne i funkcjonalne uszkodzenia nabłonka oddechowego Drägerwerk AG & Co. KGaA 2
mogą wystąpić podczas wentylacji pacjentów zimnym i suchym gazem nawet w stosunkowo krótkim okresie wentylacji okołooperacyjnej. W jednym z badań po 3 godzinach wentylacji zimnym i suchym gazem zaobserwowano 39% uszkodzonych komórek urzęsionych. Stwierdzono, że szkodliwe działanie można zniwelować dzięki stosowaniu odpowiednio przygotowanego gazu oddechowego. 12-14 Innym aspektem, któremu warto się przyjrzeć, jest homeostaza temperatury wewnętrznej ciała oraz równowaga płynów. Drogi oddechowe działają jak ogromny wymiennik ciepła i wilgoci, które będą absorbowane przez suchy i zimny gaz. Stwierdzono, że może nastąpić znaczna utrata ciepła i płynów, a przygotowany gaz (ciepły i nawilżony) wykazuje większą skuteczność w utrzymywaniu temperatury ciała oraz ograniczaniu utraty wilgotności. 7-11 Jest to szczególnie istotne w przypadku dzieci, które mają większy stosunek objętości minutowej do powierzchni ciała. Badanie wykazało utratę 0,75 C temperatury wnętrza ciała u dziecka po 90 minutach od indukcji znieczulenia z wykorzystaniem gazu nieprzygotowanego. 13 Dodatkowo uważa się, że oprócz bezpośredniego wpływu na zdolność oczyszczania śluzowo-rzęskowego zimny i suchy gaz oddechowy odpowiada za wzrost uwalniania mediatorów reakcji zapalnej 15. Wykazano na modelach zwierzęcych, że wykorzystanie wstępnie nagrzanego i nawilżonego gazu oddechowego zmniejszyło uwalnianie mediatorów reakcji zapalnej TNF-α, IL-6 oraz IL-8, co sugeruje redukcję szkodliwych skutków stanu zapalnego. 11, 16-18 Mimo że badania dotyczące klinicznego znaczenia dla ludzi nadal trwają, czynnik ten może stać się ważnym elementem dyskusji o wpływie drugiego ataku na pacjentów z niesprzyjającymi schorzeniami. 19 Przygotowywanie powietrza oddechowego i znieczulanie niskoprzepływowe Wilgotność bezwzględna na poziomie 30 35 mg H 2 O/l jest opisywana jako wartość docelowa w przypadku przedłużonej wentylacji mechanicznej. Z kolei przepływ minimalny wynoszący 15 20 mg H 2 O/l ma na celu zniwelowanie negatywnych skutków dla dróg oddechowych w przypadku 6, 7, 11, 12, 14 wentylacji okołooperacyjnej z użyciem nieprzygotowanego gazu. Badania kliniczne w zakresie technik: niskoprzepływowej i z minimalnym przepływem wykazały, że można osiągnąć wartości od 20 mg H 2 O/l do 7, 9, 11, 12, 21 30 mg H 2 O/l oraz 32 C. Przeprowadzone niedawno badanie (De Oliveira i inni) wykazało, że wyżej wspomniane warunki minimalne osiągnięto dzięki zastosowaniu przepływu gazu świeżego na poziomie 1 l/min bez żadnego dodatkowego ogrzewania lub nawilżania 9. W swojej broszurze dotyczącej znieczulenia z niskim i minimalnym przepływem, Hönemann i Mierke wysuwają podobne pozytywne wnioski na podstawie przeprowadzonych pomiarów. 21 W celu optymalnego wykorzystania przygotowanych gazów przy krótszych procedurach należy jak najwcześniej osiągnąć odpowiednią temperaturę i wilgotność. Badanie wykazało, że 10 minut po intubacji dotchawiczej profil wilgotności techniki niskoprzepływowej zaczyna pozytywnie wyróżniać się na tle wartości charakterystycznych dla anestezji wysokoprzepływowej. Po godzinie różnica wzrasta na korzyść niskiego przepływu. Niektórzy autorzy zalecają zastosowanie technik z niskimi i minimalnymi przepływami nawet w przypadku 15 30 minutowych interwencji oraz sugerują, by stosować niski lub minimalny przepływ gazu świeżego od samego początku. 21 26 25 24 23 22 21 25 23 21 19 17 15 13 11 9 7 temperatura gazu wdychanego [ C] wilgotność bezwzględna gazu oddechowego [g/m 3 ] przepływ gazu świeżego 0,35 L/min przepływ gazu świeżego 2 L/min przepływ gazu świeżego 6 L/min 20 czas znieczulenia 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 [min] Aparat anestezjologiczny: Dräger Primus Przewody: wąż oddechowy Dräger, silikonowy, wielostronny, 1,5 m, nieogrzewany Temperatura gazu oddechowego (w C) mierzona w ramieniu wdechowym przy trójniku pacjenta, w aparacie Primus, podczas znieczulenia przepływ gazu świeżego 0,35 L/min przepływ gazu świeżego 2 L/min przepływ gazu świeżego 6 L/min 5 czas znieczulenia 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 [min] Aparat anestezjologiczny: Dräger Primus Przewody: wąż oddechowy Dräger, silikonowy, wielostronny, 1,5 m, nieogrzewany Wilgotność bezwzględna (w g/m³) mierzona w ramieniu wdechowym przy trójniku pacjenta, w aparacie Primus, podczas znieczulenia D-44245-2015 D-44247-2015 Drägerwerk AG & Co. KGaA 3
Praktyczne wykorzystanie niskiego i minimalnego przepływu Techniki niskiego (FGF 1 l/min) i minimalnego przepływu (FGF 0,5 L/min) uważane są za bezpieczną procedurę. 7,9 Mimo to stanowią również wyzwanie natury technologicznej. Wymogi techniczne obejmują między innymi: Szczelność systemu oddechowego: im mniej elementów i złączy, tym lepiej dany system nadaje się do pracy z niskimi przepływami Powrót próbki gazowej z systemu pomiaru gazów do systemu oddechowego (systemy z oddechem zwrotnym) Solidność i precyzja pomiaru O 2, CO 2 oraz gazu znieczulającego w wilgotnym środowisku Skuteczność parowników środków znieczulających Kompletna lista wymogów technicznych umożliwiających bezpieczne stosowanie technologii o niskim oraz minimalnym przepływie znajduje się w naszej publikacji Biuletyn techniczny (Link). Istnieje jeszcze jeden aspekt, który anestezjolog musi wziąć pod uwagę: systemy anestezjologiczne działające z niskimi lub minimalnymi przepływami gazu świeżego reagują wolniej na zmiany stężenia tlenu lub gazu znieczulającego. Można łatwo opanować tę sytuację, lecz należy o tym wiedzieć i reagować z wyprzedzeniem dla zapewnienia bezpieczeństwa. Broszura Znieczulenie z niskim, minimalnym i metabolicznym przepływem. Techniki kliniczne stosowane z systemami z oddechem zwrotnym (autorzy: C. Hönemann i B. Mierke) zapewnia więcej informacji oraz przykłady praktyczne w zakresie bezpiecznego stosowania strategii niskiego i minimalnego przepływu 21 (Link). Ponadto nowoczesne stanowiska anestezjologiczna mogą mieć dodatkowe oprogramowanie, które pozwala uczynić znieczulenie z niskim i minimalnym przepływem jeszcze bezpieczniejszym (zachęcamy do lektury naszej publikacji Biuletyn techniczny (Link)). Poza tym inteligentne systemy oprogramowania oparte na modelach fizjologicznych i technicznych, przewidujące stężenia wdychanego tlenu i anestetyków, mogą dodatkowo zwiększyć bezpieczeństwo procesu. DEFINICJA NISKIEGO PRZEPŁYWU I MINIMALNEGO PRZEPŁYWU Ze znieczuleniem z niskimi przepływami mamy do czynienia przy przepływie gazu świeżego na poziomie 1 l/ min, wartości powyżej tego progu oznaczają wysoki przepływ. Znieczulenie ogólne z przepływem gazu świeżego na poziomie 0,5 l/ min jest nazywane znieczuleniem z minimalnym przepływem. Im mniejszy jest przepływ gazu świeżego, tym mniejsza jest ilość zimnego i suchego gazu z centralnej instalacji gazów medycznych lub doprowadzonego z butli gazowych do systemu, w związku z czym więcej gazu krąży w zespole oddechowym i mniej gazu jest ewakuowane przez system odprowadzania gazów. Pozwala to zachować ciepło i wilgoć z płuc pacjenta oraz z efektów reakcji wapna sodowanego z wydychanym CO 2. Do bezpiecznego stosowania znieczulenia z niskim przepływem wymagany jest odpowiedni sprzęt, który umożliwia niezawodną i precyzyjną kontrolę przepływów i stężenia gazów, minimalizację nieszczelności, jak również precyzyjne i ciągłe monitorowanie anestetyków wziewnych. WIĘCEJ INFORMACJI MOŻNA ZNALEŹĆ NA NASZEJ STRONIE: WWW.DRAEGER.COM/PROTECTIVE-VENTILATION Więcej informacji na naszej stronie www.draeger.com/protective-ventilation CZY TEN ARTYKUŁ BYŁ POMOCNY? Pomóż nam sprawić, by nasze artykuły były jak najbardziej interesujące i odpowiadały Twoim potrzebom. Proszę kliknąć jedną z poniższych ikon!? IMPRINT GERMANY Drägerwerk AG & Co. KGaA Moislinger Allee 53 55 23542 Lubeka www.draeger.com PDF-9104543 Drägerwerk AG & Co. KGaA 4
LITERATURA: 1 Canet et al., Prediction of postoperative pulmonary complications in a population-based surgical cohort, Anesthesiology. 2010 Dec;113(6):1338-50. doi: 10.1097/ ALN.0b013e3181fc6e0a 2 Güldner et al., Intraoperative protective mechanical ventilation for prevention of postoperative pulmonary complications: a comprehensive review of the role of tidal volume, positive end-expiratory pressure, and lung recruitment maneuvers., Anesthesiology. 2015 Sep;123(3):692-713. doi: 10.1097/ALN.0000000000000754. 3 Rock P et al. Postoperative pulmonary complications. Curr Opin Anaesthesiol 2003; 16: 123-131 4 Hemmes et al., High versus low positive end-expiratory pressure during general anaesthesia for open abdominal surgery (PROVHILO trial): a multicentre randomised controlled trial., Lancet. 2014 Aug 9;384(9942):495-503. doi: 10.1016/S0140-6736(14)60416-5. 5 Al Ashry et al., Humidification during mechanical ventilation in the adult patient., Biomed Res Int. 2014;2014:715434. doi: 10.1155/2014/715434. 6 Gross et al., Humidification of inspired gases during mechanical ventilation., Minerva Anestesiol. 2012; 78(4): 496-502. 7 Brattwall et al., Brief review: theory and practice of minimal fresh gas flow anesthesia., Can J Anaesth. 2012 Aug;59(8):785-97. doi: 10.1007/s12630-012-9736-2. 8 Hönemann et al., Inhalational anaesthesia with low fresh gas flow., Indian J Anaesth. 2013 Jul;57(4):345-50. doi: 10.4103/0019-5049.118569. 9 de Oliveira et al., The Humidity in a Low-Flow Dräger Fabius Anesthesia Workstation with or without Thermal Insulation or a Heat and Moisture Exchanger: A Prospective Randomized Clinical Trial., PLoS One. 2017 Jan 27;12(1):e0170723. doi: 10.1371/journal.pone.0170723. 10 Stone et al., Adult body temperature and heated humidification of anesthetic gases during general anesthesia., Anesth Analg. 1981; 60(10): 736-41. 11 Branson et al., Humidification for Patients with Artificial Airways, Resp Care 1999 Jun;44(6) 12 Bilgi et al., Comparison of the effects of low-flow and high-flow inhalational anaesthesia with nitrous oxide and desflurane on mucociliary activity and pulmonary function tests., Eur J Anaesthesiol. 2011 Apr;28(4):279-83. doi: 10.1097/EJA.0b013e3283414cb7. 13 Branson et al., Anaesthesia circuits, humidity output, and mucociliary structure and function., Anaesth Intensive Care. 1998; 26(2): 178-83. 14 Kilgour et al., Mucociliary function deteriorates in the clinical range of inspired air temperature and humidity., Intensive Care Med. 2004 Jul;30(7):1491-4. 15 Ranieri at al., Effect of mechanical ventilation on inflammatory mediators in patients with acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trial., JAMA. 1999 Jul 7;282(1):54-61. 16 Hernández-Jiménez et al., Respiratory mechanics and plasma levels of tumor necrosis factor alpha and interleukin 6 are affected by gas humidification during mechanical ventilation in dogs., PLoS One. 2014 Jul 18;9(7):e101952. doi: 10.1371/journal.pone.0101952. 17 Jiang et al., Airway Humidification Reduces the Inflammatory Response During Mechanical Ventilation., Respir Care. 2015 Dec;60(12):1720-8. doi: 10.4187/respcare.03640. 18 Song et al., [Effect of airway humidification on lung injury induced by mechanical ventilation], Zhonghua Wei Zhong Bing Ji Jiu Yi Xue. 2014 Dec;26(12):884-9. doi: 10.3760/cma.j.issn.2095-4352.2014.12.008. 19 Tucci et al., Humidification During Invasive Mechanical Ventilation: Less Lung Inflammation With Optimal Gas Conditioning, Respir Care. 2015 Dec;60(12):1854-5. doi: 10.4187/respcare.04512. 20 Futier et al., A trial of intraoperative low-tidal-volume ventilation in abdominal surgery., N Engl J Med. 2013 Aug 1;369(5):428-37. doi: 10.1056/NEJMoa1301082. 21 Hönemann C., Mierke B., Low-Flow, Minimal-Flow und Metabolic-Flow Anaesthesia, Published by Drägerwerk AG & Co. KGaA Drägerwerk AG & Co. KGaA 5