Высокочастотная перкуссионная вентиляция: надежда на спасение. Терапевтическая стратегия при тяжелой респираторной дисфункции у детей с крайне низким гестационным возрастом.
Kevin Louie, Kristina Ericksen and Lance A. PartonРезюме: Целью данного исследования была оценка эффективности высокочастотной перкуссионной вентиляции - high-frequency percussive ventilation (HFPV) как метода респираторной поддержки у глубоко недоношенных новорожденных с тяжелой респираторной недостаточностью.
Методы: Проведен ретроспективный анализ 16 пациентов с экстремально низким сроком гестации, которые были переведены на HFPV после неудачных попыток применения традиционной ИВЛ и высокочастотной осцилляторной или высокочастотной струйной искусственной вентиляции легких (ВЧО ИВЛ и HFJV).
Результаты: Гестационный возраст младенцев варьировал от 24,0 до 26,0 недель, средний вес при рождении составлял 640 граммов. Выжившие новорожденные оказались менее зрелыми, чем умершие (средний срок беременности: 24,0 недели против 26,0 недель; p=0,04), а общая смертность составила 31%. Из числа умерших 60% были малыми для гестационного возраста. После перевода на ВЧ ИВЛ у выживших наблюдалось значительное снижение респираторных показателей (индексов) (р = 0,03) по сравнению с теми, кто не выжил. Это было связано с улучшением SpO2 (р = 0,01). Рентгенография грудной клетки показала улучшение аэрации легких за счет уменьшения площадей ателектазов.
Выводы: HFPV может быть подходящим методом искусственной вентиляции легких для глубоко недоношенных новорожденных и тяжелыми заболеваниями легких. Это особенно актуально для пациентов с нарушениями оксигенации и вентиляции легких, вызванными образованием ателектазов и обструкции дыхательных путей.
1. Введение
Высокочастотная перкуссионная вентиляции (HFPV) применяется у новорожденных, детей старшего возраста и взрослых пациентов с момента ее разработки (конец 1980-х годов). HFPV представляет собой универсальный тип высокочастотной вентиляции, в котором используется традиционная (циклическая по времени) вентиляция с регулируемым давлением с добавлением высокочастотных перкуссионных колебаний на протяжении всех фаз дыхательного цикла. Это позволяет сочетать конвекционный, диффузионный и перкуссионный механизмы газообмена.
Реализация высокочастотного компонента с дыхательным объемом ниже объема мертвого анатомического пространства достигается с помощью «Phasitron», в котором используется скользящая (пружинная) трубка Вентури и эффект Бернулли для постепенного рекрутирования легочной ткани и мобилизации секрета. При заполнении легких объемом создается обратное давление, которое автоматически уменьшает количество воздуха, поступающего в легкие пациента. Автоматическое регулирование воздушного потока способно предотвратить повреждение давлением. Авторегуляция также сохраняется во время восстановления механических свойств легких. По мере улучшения податливости и уменьшения сопротивления на выходе "обратная связь" легких с устройством Вентури автоматически снижает подаваемое давление, снижая риск баротравмы. В дополнение высокоскоростным профилям потока и усиленному увлажнению нагретого воздуха создается встречный ламинарный поток (по периферии), способствующий мукоциллиарному клиренсу. Этот механизм может объяснить преимущества использования HFPV у пострадавших от ожогов дыхательных путей, муковисцидоза и острого респираторного дистресс-синдрома. Компьютерная томография легких выявила увеличение площади вентиляции легких у пациентов с острым респираторным дистресс-синдромом после проведения HFPV. Некоторые из более ранних стратегий применения высокочастотной перкуссионной вентиляции легких включали лечение тяжелых заболеваний легких у новорожденных. Применение HFPV в этой области способно объединить преимущества обычной и высокочастотной вентиляции, уменьшив при этом любой связанный с ними негативный эффект. Это было продемонстрировано на моделях животных, где сохранялись насыщение кислородом и податливость легких, а также поддерживался эквивалентный объем легких при более низком среднем давлении в дыхательных путях (МАР), что способствует соблюдению принципа протективности.
Региональное отделение интенсивной терапии детской больницы Марии Фарери в медицинском центре Вестчестера использует HFPV с 2001 года. Чаще всего этот метод используется в контексте стратегии спасения младенцев с острой дыхательной недостаточностью. В настоящее время нет исследований, в которых он применялся бы у новорожденных с крайне низким сроком гестации и тяжелыми заболеваниями легких, у которых другие виды искусственной вентиляции легких (включая ВЧО ИВЛ) оказались неэффективными. Поэтому авторы ретроспективно обследовали младенцев с тяжелой ДН, получавших терапию HFPV. Цель - лучше понять клинические характеристики и параметры HFPV у детей с экстремально малым сроком гестации, которых удалось спасти, а также у тех, кто не реагировал на лечение методикой HFPV.
2. Материалы и методы
Авторы провели ретроспективный обзор новорожденных с экстремально малым гестационным возрастом с декабря 2017 по декабрь 2021 года, которым проводилась респираторная поддержка в режиме HFPV (VDR®-4) в качестве стратегии спасения при тяжелой респираторной дисфункции. Это исследование было одобрено IRB НьюЙоркского медицинского колледжа и Вестчестерского медицинского центра (№ 15,343).Необходимости в письменном согласии не было. Новорожденные находились на лечении в ОРИТ Детской больницы Марии Фарери Медицинского центра Вестчестера, в учреждении IV уровня, охватывающей более 23 000 родов в год. Как правило, новорожденным на старте проводилась неинвазивная вентиляция легких, если только им не требовалась интубация (и последующая традиционная вентиляция легких). Однако все новорожденные исследуемой группы были интубированы в родильном зале и переведены на традиционную эндотрахеальную ИВЛ. Дальнейший перевод на ВЧО ИВЛ или аппарат высокочастотной струйной вентиляции jet вентиляции (HFJV) определялся клиническими потребностями, и результатами рентгенографии грудной клетки. При выявлении синдромов утечки воздуха (СУВ), интерстициальной эмфиземы легких или асимметричной аэрации легких начинали HFJV. При выявлении повышенной потребности в 02 без учета таких рентгенологических данных, начинали ВЧО ИВЛ. В тяжелых случаях, при слабой реакции на ВЧ ИВЛ, новорожденные переводились наHFPV. Решение об использовании HFPV принималось по усмотрению лечащего врача, но в первую очередь использовалось с целью спасения и/или для детей с рецидивирующими обструкциями и/или ателектазами, которые не реагировали на HFOV и/или HFJV.
Первоначальная корректировка параметров HFPV производилась в соответствии с данными пульсоксиметрии и транскутанного рCO2 (PtcCO2), а также данными о газах крови, рентгенограммах грудной клетки и реакции грудной клетки на HFPV ("вибрации’). Стратегии оптимизации оксигенации и вентиляции легких подбирались индивидуально в зависимости от состояния ребенка и сопутствующих заболеваний. При обструкции уровень насыщения кислородом обычно сначала снижался, в то время как показатели PtcCO2 повышались, что сигнализирует о необходимости санации дыхательных путей. После удаления секрета из дыхательных путей эти параметры возвращались к исходному уровню. Рутинная санация у интубированных младенцев не проводилась, когда количество или качество выделений из дыхательных путей не менялось. При диагностировании трахеита (с обнаружением нейтрофилов в аспирате) назначался 5-дневный курс тобрамицина в виде аэрозоля.
В работе собраны клинические данные о детях с экстремально низким гестационным возрастом, включая данные при рождении, использование альтернативных методов ИВЛ и установки аппарата ИВЛ и после стабилизации на HFPV. Была рассчитана тяжесть респираторного статуса путем умножения FiO2 и MAP (респираторный показатель) до и после изменения респираторных стратегий. Сепсис устанавливался на основании положительного результата культур крови, мочи или ликвора. Исследование на наличие открытого артериального протока проводилось на 3-5-й день. Пациентам с значимым ФАП и потоком слева направо рассматривалась возможность парентерального введения ибупрофена или индометацина продолжительностью до 3 курсов с дозировкой, определяемой в зависимости от эффективности. Для оптимизации нутритивного статуса назначалось введение жидкости, поскольку большинство детей, участвовавших в этом исследовании, находились на полном парентеральном питании. Регулярно использовались послеродовые стероиды и диуретики для лечения с тяжелой БЛД. При наличии эхокардиографических изменений, свидетельствующих о легочной гипертензии, назначался ингаляционный NO и/или силденафил.
С целью статистического анализа использовался критерий Хи–квадрат или точный критерий Фишера с использованием теста Манна-Уитни. Респираторный показатель сравнивался до и после перевода на HFPV. Все дети были разделены на группу выживших, и тех, кто не выжил. Были проанализированы значения респираторного показателя между группами и внутри группы.
3. Результаты
Общие анамнестические данные и респираторные характеристики представлены в таблицах 1 и 2 соответственно. Сравнение между выжившими и умершими пациентами представлено в таблице 3. Гестационный возраст выживших был меньше, чем у тех, кто не выжил, и составил в среднем 24,0 недели по сравнению с 26,0 неделями, соответственно (р = 0,04). Масса тела при рождении в двух группах статистически не отличалась, хотя в группе умерших (60%), была более высокая доля младенцев с малым весом для гестационного возраста по сравнению с теми, кто выжил (0%) (р = 0,02). Из 16 младенцев, включенных в исследование, 11 выжили, а пятеро - нет. Хотя у всех умерших младенцев была бронхолегочная дисплазия (БЛД), у двоих были дополнительные осложнения, включая сепсис (у одного – множественная флора, включая MSSA и Serratia, и у одного - грамотрицательный сепсис); у одного диагностирована легочная гипертензия(ЛГ) с правожелудочковой недостаточностью и легочным сердцем, еще у одного - некротизирующий энтероколит (состояние после оперативной коррекции) с ЛГ, и у одного из них была диагностирована гипертрофическая кардиомиопатия.
Все включенные в исследование новорожденные прошли через несколько этапов искусственной вентиляции легких, но их состояние не улучшилось, что потребовало применения HFPV. В таблице 4 представлены параметры ИВЛ и потребность в кислороде для выживших и умерших пациентов перед началом HFPV. Не было обнаружено существенных различий между двумя группами в зависимости от дня жизни, начала или окончания HFPV, количества дней, в течение которых проводилась HFPV, а также других параметров, оцениваемых перед переводом на HFPV (использование ВЧО ИВЛ, ЧСС, потребность в О2). После перевода на HFPV было отмечено статистически значимое снижение респираторного показателя у всех пациентов с 12 (9, 15) до 7 (6, 13) [медиана (IQR)] (рис. 1А; p = 0,005). Также было зафиксировано значительное снижение респираторного показателя у выживших — с 11 (9, 14) до 6 (5, 13) [медиана (IQR)] (p = 0,03).
У выживших младенцев, также наблюдалось статистически значимое снижение уровня FiO2 с 0,95 (0,85, 1) до 0,6 (0,4, 0,9) после начала HFPV (рисунок 1B; p = 0,01). Статистически значимого снижения показателей в МАР не наблюдалось (рис. 1В). У пяти младенцев с летальным исходом, вообще не наблюдалось какого-либо существенного улучшения после старта HFPV. Респираторный показатель существенно не уменьшился после перевода на HFPV: с 15 (11, 16) до 11 (6,8, 14,5) (p = 0,32) (рис. 1А). Разница в FiO2 и MAP не была статистически достоверной до и после начала HFPV у этой группы пациентов.
4. Обсуждение
Проблема респираторной поддержки, связанная с обеспечением адекватной оксигенации и вентиляции у глубоко недоношенных новорожденных с тяжелыми заболеваниями легких остается нерешенным вопросом неонатальной интенсивной терапии. Дыхательный эпителий, эндотелий сосудов и внеклеточный матрикс у новорожденных являются очень незрелыми и чувствительными к различным экзогенным факторам, таким как гипероксия, активный воспалительный процесс и потребность в проведении ИВЛ. Эндогенный сурфактант, препятствующий коллапсу альвеол, также подвержен инактивации вышеуказанными факторами. В условиях преждевременного родоразрешения и воздействия вышеописанных факторов развитие бронхолегочной системы нарушается.Авторы изучили группу глубоко недоношенных новорожденных с тяжёлой дыхательной недостаточностью, возникшей на фоне течения тяжелой формы бронхолегочной дисплазии (БЛД). Это патологическое состояние характеризуется нарушением газообмена в легких из-за таких патофизиологических механизмов как воздушные ловушки, ателектазы (коллапс альвеол) и обструкция дыхательных путей. Наряду с этим в большинстве случаев присутствуют признаки легочной гипертензии.
Стоит отметить, что опубликованные исследования, посвященные применению HFPV у глубоко недоношенных новорожденных, носят ограниченный характер и малую выборку. Большинство исследований посвящено использованию высокочастотной осцилляторной вентиляции легких (ВЧО ИВЛ) у новорожденных. Некоторые исследования показали снижение потребности в FiO2, улучшение показателей альвеолярной вентиляции и снижение среднего давления в дыхательных путях (МАР) у детей старшего гестационного возраста. В отличие от HFOV, использование HFPV остается крайне редким в отделениях интенсивной терапии новорожденных (ОРИТн), и в настоящее время нет опубликованных исследований по его применению у глубоко недоношенных новорожденных с ЭНМТ, у которых другие методы вентиляции оказались неэффективными (HFOV и HFJV). Авторы использовали HFPV в качестве «аварийного» варианта терапии для пациентов, у которых попытки лечения HFJV или HFOV оказались неэффективными. Кроме этого, показаниями к началу HFPV были супрасистемная ЛГ и потребность в проведении ингаляций оксида азота (iNO) и/или силденафила, а также терапия тяжелых форм сепсиса. Инфузионная терапия, оптимизации нутритивного статуса и диуретическая терапия осуществлялись индивидуально в зависимости от персональных потребностей.
При HFPV высокоскоростные импульсные («перкуссионные») потоки подаются с двумя различными уровнями давления (высоким и низким). Высокий уровень давления достигается за счет постепенного увеличения скорости потока, что способствует увеличению «конвекционного» давления и вентиляции дыхательных путей пациента. Второй уровень (нижний) регулируется для поддержания ФОЭ (функциональной остаточной емкости), минимизации ателектазирования и улучшения комплайнса легких при снижении влияния положительного внутригрудного давления на гемодинамику. Длительность высокого и низкого уровней давления, обозначаемых как Tinsp и Texp, соответственно, определяет скорость (длительность) конвекции и диффузии. Эти настройки обеспечивают поддержание легких в открытом состоянии и настраиваются в зависимости от индивидуальных потребностей пациента в вентиляции и/или оксигенации. Таким образом HFPV реализует стратегию искусственной вентиляции легких с эффективной минутной вентиляцией, включающей вентиляционный компонент на вдохе и сохранение функциональной остаточной емкости (FRC) за счет поддержания постоянного положительного давления в дыхательных путях (CPAP) при относительно низком PEEP, что минимизирует воздействие на венозный возврат и преднагрузку правых отделов сердца.
Авторы признают ограниченность настоящего ретроспективного, неконтролируемого исследования, представляющего собой описание серии случаев респираторной поддержки. Исследование было проведено в региональном отделении интенсивной терапии новорожденных IV уровня (ОРИТн), которое служит центром родовспоможения высокого риска. Примерно половина детей в этом центре поступали в ОРИТн. Таким образом, результаты, нельзя экстраполировать на всю популяцию глубоко недоношенных новорожденных. Кроме того, выборка пациентов была незначительна, что могло повлиять на результаты. Большинство из пациентов, включенных в исследование, получали респираторную поддержку с FiO2 100% и высоким средним давлением в дыхательных путях (MAP), высокочастотную вентиляцию легких (HFOV и/или HFJV) и ингаляционный оксид азота (iNO) с сомнительным успехом. Значение МАР, полученное с помощью различных аппаратов высокочастотной вентиляции (и, следовательно, респираторного показателя), могут быть несопоставимы, поскольку измерения проводились в разных местах дыхательного контура. Стоит отметить, что настройки HFOV/HFJV, возможно, не были оптимизированы для каждого пациента до начала HFPV.
Отсутствие возможности оценки PaO2 артериальной крови у этих пациентов ограничивает возможность непосредственно сравнивать уровни PaO2 и точно рассчитывать показатели артериальной оксигенации. Авторы допускают, что оценка тяжести респираторного статуса по рентгенографии органов грудной клетки могла быть полезна в качестве сравнительного метода, но в настоящем исследовании не использовалась. Авторы обнаружили обнаружили высокую степень вариабельности данных транскутанного мониторинга газового состава крови как внутри отдельных случаев наблюдения, так и между пациентами. Отмечается, что транскутанный мониторинг может быть полезен для понимания основных патофизиологических механизмов газообмена, но в рамках настоящего исследования глубоко не изучался.
Несмотря на вышеописанные ограничения, авторы считают, что данное исследование дополняет ограниченный объем данных по высокочастотной перкуссионной искусственной вентиляции легких (HFPV) у глубоко недоношенных новорожденных. Исследований в этой популяции немного, и ни в одном из них не сравнивалось применение HFPV с другими методами вентиляции легких, особенно у недоношенных детей с тяжелыми заболеваниями легких.
Отсутствие возможности оценки PaO2 артериальной крови у этих пациентов ограничивает возможность непосредственно сравнивать уровни PaO2 и точно рассчитывать показатели артериальной оксигенации. Авторы допускают, что оценка тяжести респираторного статуса по рентгенографии органов грудной клетки могла быть полезна в качестве сравнительного метода, но в настоящем исследовании не использовалась. Авторы обнаружили обнаружили высокую степень вариабельности данных транскутанного мониторинга газового состава крови как внутри отдельных случаев наблюдения, так и между пациентами. Отмечается, что транскутанный мониторинг может быть полезен для понимания основных патофизиологических механизмов газообмена, но в рамках настоящего исследования глубоко не изучался.
Несмотря на вышеописанные ограничения, авторы считают, что данное исследование дополняет ограниченный объем данных по высокочастотной перкуссионной искусственной вентиляции легких (HFPV) у глубоко недоношенных новорожденных. Исследований в этой популяции немного, и ни в одном из них не сравнивалось применение HFPV с другими методами вентиляции легких, особенно у недоношенных детей с тяжелыми заболеваниями легких.
Выводы: Несмотря на то, что всеобъемлющий потенциал HFPV для неонатальной популяции еще предстоит полностью изучить, авторы предполагают, что этот метод респираторной терапии может стать ценной стратегией спасения глубоко недоношенных новорожденных при тяжелом поражении легких, характеризующемся нарушением оксигенации и вентиляции легких, вызванном ателектазированием и обструкцией. Глубоко недоношенные новорожденные с задержкой развития и роста наименее восприимчивы к лечению этих состояний при помощи ВЧ ИВЛ. Авторы предлагают использовать HFPV на ранних стадиях лечения, вместо того чтобы полагаться в первую очередь на экстренное лечение. Отмечается необходимость проведения рандомизированного контролируемого исследования, оценивающее долгосрочные преимущества HFPV по сравнению с другими формами ВЧ ИВЛ.