Zespół ostrych zaburzeń

oddechowych

(ARDS - Acute Respiratory Distress

Syndrome)

ARDS - definicja

Ostra niewydolność oddechowa

spowodowana zwiększoną

przepuszczalnością bariery

pęcherzykowo-włośniczkowej

(niekardiogenny obrzęk płuc)

ARDS - patofizjologia

V

=

K

[

(p

2

– p

1

)

– d (pi

2

– pi

1

)

]

V – objętość przesączu

K – stała proporcjonalności

d – stała proporcjonalności

związana

z przepuszczalnością błony dla

białek

pi

x

– ciśnienia koloido-onkotyczne

p

x

– ciśnienia hydrostatyczne

Naczynie

limfatyczne

Limfatycz

ne

ciśnienie

onkotyczn

e

Limfatyczne

ciśnienie

hydrostatycz

ne

Przestrzeń

śródmiąższowa

Pęcherzyk

płucny

Włośniczka

płucna

Napięcie

powierzch-

niowe

Ciśnienie

śródpęche-

rzykowe

Ciśnienie

hydrosta-

tyczne

Ciśnienie

onkotyczne

Śródmiąższowe

ciśnienie

onkotyczne

Śródmiąższowe

ciśnienie

hydrostatyczne

P

P

P

Ciśnienie hydrostatyczne

włośniczki płucnej

Ilość

przesączu

do przestrzeni

śródmiąższowej

Płuco

uszkodzone

(ALI)

Płuco

zdrowe

10
mmHg

ARDS - patofizjologia

Czynnik pośredni

Czynnik bezpośredni

SIRS

ARDS MODS

Aktywacja

kaskady

krzepnięcia

Aktywacja

dopełniacza

Aktywacja makrofagów

Uwolnienie

cytokin

Eikosanoidy

Wolne rodniki

Proteazy

Aktywacja

i degranulacja

neutrofili

Kininy

Produkty

fibrynolizy

ARDS - patomorfologia

Faza wysiękowa:

- obrzęk

- błony hialinowe

Faza proliferacyjna:

- zapalenie

- proliferacja

- zwłóknienie

- albo

ODNOWA

Mediatory egzogenne

ARDS

1. Endotoksyna (LPS)

2. Egzotoksyny

3. Mykotoksyny

Ponad połowa przypadków ARDS

wywołana jest mediatorami

uwalnianymi w procesie zakażenia

Mediatory endogenne ARDS

Uwalniane przez neutrofile, limfocyty,

makrofagi, fibroblasty, pneumocyty

1. TNF-α
2. Interleukiny (IL-1,IL-6,IL-8 w

uszkodzeniu

bezpośrednim - płuco respiratorowe!! )
3. Eikosanoidy (tromboksan, leukotrieny)
4. Wolne rodniki

- obniżony poziom antyoksydantów

- wzrost poziomu enzymów pro-

oksygenacyjnych:

peroksydazy lipidowej, oksydazy

ksantynowej

i indukowalnej syntetazy NO

Stres oksydacyjny głównym inicjatorem

wewnątrzkomórkowej reakcji zapalnej!!

Rola granulocytów w ARDS

Molekuły adhezyjne w

ARDS

Obecne na granulocytach oraz komórkach

endotelium

Warunkują proces migracji leukocytów poza

naczynie

1. Toczenie granulocytów („rolling”)

- selektyny E,P i L (na powierzchni

granulocytów)

- ICAM-1, VCAM-2 (na powierzchni endotelium)

2. Przytwierdzanie granulocytów (silna

adhezja)

- integryny (CD11b, CD18)

W ARDS wzrost ekspresji molekuł adhezyjnych na

powierzchni komórek oraz wzrost stężenia

frakcji rozpuszczalnych w osoczu

Endotelium a mediatory w

ARDS

Śródbłonek płucny jest szczególnie

narażony:

1. Słabsze połączenia międzykomórkowe
2. Cały rzut serca perfunduje płuca

(ekspozycja na wszystkie krążące mediatory)

3. Płuca dla swej funkcji muszą być

„suche”

Atak mediatorów skierowany jest

przeciwko endotelium włośniczkowemu

w całym ustroju (MODS)!

SIRS - nieadekwatna

odpowiedź immunologiczna

Ogólnoustrojowe pobudzenie leukocytów,

fibroblastów, komórek mezo- i

endotelium (wskutek sygnalizacji

endokrynowej!)

Markery SIRS

1. Wzrost ekspresji CD11b i CD18

(integryny)

2. Wzrost osoczowego stężenia IL-6
3. Osłabiona reakcja granulocyów na

stymulację in vitro przez TNF-α

SIRS - etiologia

1. Zakażenie

2. Rozległy uraz

3. Oparzenie

4. Zapalenie trzustki

5. Wstrząs

6. Krążenie

pozaustrojowe

SIRS - kryteria kliniczne

Bone RC et al.Consensus Conference.

Chest 1992,101:1656

1. Temperatura ciała > 38

o

C, albo < 36

o

C

2. Częstość tętna > 90/min

3. Częstość oddechu > 20/min,
albo PaCO

2

< 32 mmHg,

4. Liczba leukocytów > 12 000/mm

3

,

albo < 4000/mm

3

,

albo > 10% form niedojrzałych.

SIRS - problem kliniczny

Brun-Buisson C. Intens.Care Med.2000,26:S64

1. 50% wszystkich chorych w ogólnych

OIOM

2. 80% chorych w chirurgicznych OIOM
3. 60% chorych z rozległym urazem

Konsekwencje SIRS

1. 30% rozwija się sepsis
2. 10-15% wstrząs septyczny
3. 10-15% ARDS

Uogólniony odczyn zapalny

Systemic inflamatory response syndrome

(SIRS)

SEPSIS

ARDS
MODS

INFEKCJA

SIRS

Wstrząs

Oparzenie

Pancreatitis

Zespół zapalenie i wzrostu

przepuszczalności z objawami: RTG,

klinicznymi, patofizjologii oddychania

niewytłumaczalnymi wzrostem ciśnienia

w lewym przedsionku (z wyłączeniem

niewydolności lewokomorowej)

ALI, ARDS – definicja

(AECC 1993-94)

(1967

Ashbough)

ARDS, Diffuse Alveolar

Damage

(1988 Murray)

Lung Injury Score

traumatic wet lung with associated pulmonary

oedema

ALI i ARDS - kryteria

(The North Am.-European Consensus

Conference on ARDS - 1993)

ALI

1. Hipoksemia - PaO

2

/FiO

2

< 300, niezależnie od

PEEP
2. Obustronne zagęszczenia w radiogramie płuc
3. PCWP < 18 mmHg, albo brak dowodów
(klinicznych,

echokardiograficznych i radiologicznych) na

wzrost

ciśnienia w lewym przedsionku.

ARDS

1. Hipoksemia - PaO

2

/FiO

2

< 200, niezależnie od

PEEP
2 i 3 kryterium jak wyżej

ARDS - kryteria L I S (lung injury

score)

Murray JF. 1988r

1.Radiogram klatki :

Brak ognisk niedodmy rozsianej
0
Ogniska obejmują: 1 kwadrant
1
2
kwadranty 2
3
kwadranty 3

4
kwadranty 4

2. Hipoksemia
(PaO

2

/FiO

2

):

ponad 300

0

225 - 299

1

175 - 224

2

100 -174

3

poniżej 100

4

Oceniane kryteria i punktacja

3. Wielkość PEEP-u (w cmH

2

O):

poniżej 5
0
6 - 8
1
9 - 11
2
12 - 14
3
powyżej 15
4

4. Podatność w ml/cm H

2

O:

powyżej 80
0
60 - 79
1

40 - 59
2
20 - 19
3
poniżej 19

4

Sumę punktów podzielić przez liczbę kryteriów. Wyniki:
0 pkt - płuca nieuszkodzone

0,1-2,5 pkt - uszkodzenie średniego
stopnia
powyżej 2,5 pkt - ciężkie uszkodzenie płuc
(ARDS)

ARDS - epidemiologia

ALI

od 15 do 70 przypadków rocznie
na 100 tys. mieszkańców

ARDS

od 1,5 do 13,5 przypadków rocznie

na 100 tys. mieszkańców

ARDS - śmiertelność

Dawniej 60 %

Ale nie z powodu niewydolności oddechowej
(kwasica, hypoksemia) lecz z powodu MODS,
sepsy.
Śmiertelność nie koreluje z hypoksemią w
momencie diagnozy

Obecnie 35 %

Przyczyna - postępy w leczeniu MODS, sepsy itp ,
ale czy w leczeniu ARDS ???

Kliniczne przyczyny ARDS

Bezpośrednie

Pośrednie

1. Aspiracja treści żołądkowej - 35%

1. Posocznica -

42%

2. Inhalacja toksycznych par i gazów

2. Wstrząs

3. Zator płuc

3. Uraz wielonarządowy

4. Stłuczenie płuc

4. Masywne przetoczenia

krwi

5. Oparzenie dróg oddechowych

5. Ostre zapalenie trzustki

6. Zapalenie płuc

6. Uszkodzenie

poreperfuzyjne
7. Utonięcie

7. Przedawkowanie leków

1. Wiek

2. Alkohol

3. Palenie

4. Cukrzyca – małą częstość ARDS ?!?

ARDS - etiologia I

(Villar i wsp. Intens.Care Med. 1999,25:930)

Wyjściowe Po 24 godz.

Po 24 godz.

ARDS

ALI

ARDS

Uraz

17

13

4

Aspiracja 13 8

5 Sepsis

11 3

8

Pneumonia

9 5

4
Pancreatitis

4 1

3
Eclampsia 1 1

-
Zatrucie

1 -

1

Liczba całk. 56 31 25

ARDS - etiologia II

(Roupie i wsp. Intens.Care Med.

1999,25:920)

ARDS ALI

Pozostali

Niewydolność lewokomorowa 0 0

41

Zaostrzenie COPD 2 3

31

Bezpośrednie uszkodzenie płuc

- infekcja płucna 16 10

16

- aspiracja 13 0

15

- inne 4 0

3
Sepsis pochodzenia brzusznego 21 4

1
Sepsis pozabrzuszna 3 0

2
Inna etiologia

8 0

20

Razem chorych: 67

17

129

Rozpoznanie ARDS - I

1. Radiogram klatki piersiowej

- rozsiane zagęszczenia po 4-24 godz. od

zadziałania

czynnika uszkadzającego (podobne do

zastoinowej

niewydolności krążenia)

- w pełni rozwinięty ARDS - „obraz burzy

śnieżnej”

- silnie zależny od terapii (płyny, wentylacja

mech.)

2. Tomografia komputerowa

- lepsze poznanie patofizjologii ARDS

(L.Gattinoni)

- dobra korelacja obrazu tomograficznego i

klinicznego

- wczesne rozpoznanie powikłań (wolutrauma,

ropień)

3. Gazometria tętnicza

- proste i łatwo dostępne badanie

- w pierwszej fazie hipokapnia obok hipoksemii

Rozpoznanie ARDS - II

4. Integralność bariery pęcherzykowo-włośniczkowej

- poziom białka w płynie pęcherzykowym

- szbkość przesiękania do pęcherzyków znakowanych

J

131

albumin

- pomiar pozanaczyniowej wody płucnej:

norma - 500 ml ARDS - 1500 do 3000 ml
5. Popłuczyny oskrzelowe

- łatwe do pobrania u chorych zaintubowanych

- przewaga granulocytów (norma 5%, ARDS do 80%)

- obecność mediatorów (TNF, IL, elastaza, tromboksan)

- profil cytokinowy (IL-6, IL-8)

Obecność neutrofili w popłuczynach

płucnych pogarsza rokowanie i koreluje ze

śmiertelnością

6. Monitorowanie hemodynamiczne (c. Swan-Ganza)

- różnicowanie ARDS z kardiogennym obrzękiem płuc

- możliwość monitorowania dostawy O

2

i płynoterapii

Rozpoznanie ARDS - III

mechanika oddychania

1. Podatność zdrowych płuc 80-100 ml/cm H2O

dająca 6-7 cm H2O PIP

2. Podatność płuc w ARDS <20 ml/cm H2O

dająca 28

cm H2O PIP

3. PIP nie zależy od ciężkości ARDS, nasilenia

procesu

ale od wielkości niedodmy i obrzęku

4. PIP – P plateau = 5 cm mała bo mały wzrost

oporów

5. Przeciek prawo-lewy :

norma 5 %

ARDS 25-50%

1. Przeciek 25-50%
2. Wzrost FiO2 daje mały efekt –

wazokonstrikcja zdrowych obszarów płuc i

nasilenie przecieku

3. PEEP daje poprawę – rekrutacja

pęcherzyków

4. Wzrost ciśnienia w tętnicy płucnej
5. VC ½-1/3 zdrowych płuc
6. Uwodnienie płuc jest początkowo równe –

efekt mokrej gąbki – grawitacja cięższych

płuc

ARDS – wymiana gazów,

mechanika w ARDS

ARDS – wymiana gazów

Mechanika oddychania

Mechanika oddychania

Strefa I:

normanie wentylowana, przy PEEP

hyperwentylowana

Strefa II:

Rekrutowalna przy odpowiednim PEEP

Strefa III:

nie rekrutowalna bez efektu nawet

przy wysokim PEEP

Leczenie ARDS

1. Wentylacja mechaniczna
- optymalizacja ciśnień w drogach oddechowych
- wentylacja w ułożeniu na brzuchu
- wentylacja nieinwazyjna
- wentylacja płynowa
2. Zapewnienia strumienia tlenu (DO

2

)

- wypełnienie łożyska naczyniowego
- równowaga płynowa =< 1 litr/dobę
- utrzymanie rzutu serca (ważne przy CPAP)
3. Inhalacja tlenku azotu
4. Pozaustrojowa wymiana gazów ECLS
5. Próby przyczynowego leczenia ARDS – terapia

przeciwzapalna

6. Sedacja i leczenie bólu – bez zwiotczenia.

Terapia płynowa w ARDS

1. Bilans płynów – jeżeli dodatni to n ie

więcej jak 1 litr na pierwsze 36

godzin

2. Ma zapewnić rzut serca i ukrwienie

nerek

3. Monitorowanie układu krążenia -

OCŻ

4. Mieszanka koloidów i krystaloidów
5. Uzupełnienie albumin ??? – nie w

pierwszych dobach od urazu –

nasilenie obrzęku śródmiąższowego

Wentylacja mechaniczna

podejście tradycyjne

1. Respirator sterowany objętościowo

2. Dążenie do przywrócenia

„fizjologicznych”

parametrów gazometrycznych

3. Objętość oddechowa 10 - 15 ml/kg

4. Stosunek wdechu do wydechu (I:E) 1:2

- 1:5

5. Adekwatna wartość PEEP (PaO

2

>80

mmHg

przy FiO

2

< 0,5

Respiratorowe uszkodzenie

płuc

(VILI - ventilator-induced lung injury)

1. Nadmierne rozdęcie płuc

(volutrauma)

- szkodliwa objętość, nie ciśnienie (Dreyfuss 1992)
- zmiany mikroskopowe i makroskopowe przy

ciśnieniu > 35 cmH

2

O

- mechaniczne uszkodzenie makrofagów płucnych

uwalnia prozapalne cytokiny IL-1, IL-6 i IL-8

2. Toksyczność tlenu

- efekt cytotoksyczny

- niedodma resorpcyjna

3. Siły ścinające

(atelektotrauma)

- powtarzane otwieranie i zapadanie się

pęcherzyków

Obraz morfologiczny respiratorowego

uszkodzenia płuca przypomina dysplazję

oskrzelowo-płucną.

(biotrauma)

Respiratorowe uszkodzenie

płuc - strategie ochrony

1. Ograniczanie objętości i ciśnienia

- koncepcja

„małych” płuc

, a nie „sztywnych”

( w ARDS obszar powietrzny 30% objętości płuc)
- ograniczanie powoduje wzrost CO

2

oraz

niedodmę

-

planowana hiperkapnia

(wzrost PaCO

2

do 80

mmHg pozwala obniżyć MV do 50%)

- konsekwencje ostrej hiperkapnii: wzrost

przepływu

mózgowego, kwasica, hipertensja płucna i

systemowa

2. Rekrutacja pęcherzyków

- PEEP

podstawowy sposób rekrutacji

- plateau ciśnieniowe na szczycie wdechu (np. 40

cmH

2

O przez okres 20-40 sek., powtarzać co 4

godz.)

- podobny efekt „westchnienie” TV 15ml/kg 2-

3x/min.

3. Minimalizacja FiO

2

Wentylacja mechaniczna

podejście zmodyfikowane

1. Ograniczanie ciśnienia w drogach oddechowych (PCV)

2. Permisywna hiperkapnia –

leczenie kwasicy

oddechowej bikarbonatami nie poprawia
stanu hemodynamicznego i wyników leczenia
!!!!

- chorzy z uszkodzonymi nerkami i sepsą nie nadają się
do hiperkapni permisywnej !!!

3. Objętość oddechowa 5 - 8 ml/kg c.c.

4. Manewr rekrutacji pęcherzyków co 4 godz.

5. PEEP 7 - 10 cm H2O

6. Zwiększenie meanPalv zmianą stosunku I:E

7. Techniki specjalne: HFV, APRV, tlenek azotu

Wyniki kliniczne nowej

strategii

1. Efekty korzystne:

- Amato- (N.Engl.J.Med.1998,338:347): 53 chorych z ARDS w

technice PCV z rekrutacją i „optimal PEEP” - znamiennie

niższa

śmiertelność .
- Foti-(Intens.Care.Med..2000,26:501):15 chorych z ARDS

PCV z

niskim PEEP i rekrutacją oraz wysokim PEEP bez rekrutacji.

Pierwszy sposób efektywniejszy dla mechaniki i wymiany

gazowej

- ARDS Network (N.Engl.J.Med. 2000,342:1301)

Wieloośrodkowe

badania NHLI. V

T

6 ml/kg oraz rekrutacja zmniejszyły

smiertelność

o 22% w

porównaniu

do V

T

12ml/kg.

2. Brak korzyści w porównaniu z wentylacją

tradycyjną:

- Brochard (Am.J.Respir.Crit.Care Med. 1998,158:1831): 108

chorych z ARDS (LIS > 2,5). (PIP< 25 cmH

2

O , VT 8 ml/kg).

Brak różnic w śmiertelności.

- Brower (Crit.Care Med. 1999,27:1492): 52 chorych z ARDS

(pełne kryteria) (PIP< 30 cmH

2

O, V

T

7 ml/kg ).

Brak różnic

w śmier-telności.

- Eisner (Am.J.Respir.Crit.Care Med.. 2001,194:231) Badania

wielo-

ośrodkowe u 433 chorych z ALI i ARDS. Nie wykazano

różnicy

w śmiertelności pomiędzy V

T

6ml/kg i 12 ml/kg.

Wyniki kliniczne nowej

strategii

wentylacja

6-8 ml/kg

10-12

ml/kg

śmiertelność

31%

40%

P

platau

25 cm H2O

33 cm

H2O

śmiertelność 28 dni

<

przeżywalność

=

Techniki wentylacji mechanicznej I

(podział ze względu na ciśnienie w drogach

oddech.)

1. CPAP

- PEEP nosowy i na maskę

2. Wentylacja z ograniczeniem

cisnienia
(PCV - pressure controled

ventilation)

3. Wentylacja z odwróceniem stosunku

I:E
(IRV - inversed ratio ventilation)

4. APRV i BIPAP

Wentylacja CPAP

continuous positive airway

pressure

1. Zwiększa powietrzność płuc, a tym samym
skuteczność wymiany gazowej w płucach

2. Może uzupełniać oddech samoistny oraz
wentylację mechaniczną

3. Nie stosować wartości < 5 i >15 cmH

2

O

4. „Optimal PEEP” = maksymalny strumień O

2

- pomiar rzutu minutowego serca

- ocena krzywej ciśnieniowo-objętościowej

5. Nasal PEEP - w mniej nasilonych ALI

Krzywa ciśnieniowo - objętościowa

V

P

TV

1

TV

2

TV

3

Paw

3

Paw

2

Paw

1

Dolne

ugięcie

Górne

ugięcie

Wentylacja z ograniczeniem

ciśnienia

PCV - pressure controlled ventilation

P

20

10

T

T

I

Pmax

T

E

Wentylacja z ograniczeniem

ciśnienia

PCV - pressure controlled

ventilation

Zalety:

1. Niższe ciśnienie szczytowe
2. Mniejsze zaburzenia V/Q

(wydłużenie fazy wdechu PCV-IRV)

Wady:

1. Wzrost średniego ciśnienia z efektem

kardiodepresyjnym
2. Możliwy wzrost PEEP

I

3. Przy b.długim T

I

spadek wentylacji minutowej

Wentylacja z odwróceniem I:E

IRV - Inversed ratio ventilation

1. Jest sposobem obniżenia ciśnień
szczyto-

wych przy braku opcji PCV

2. Korzystny wpływ na wymianę gazową

może

ujawnić się po dłuższym czasie (30-60

min.)

3. Dobre efekty u dzieci

4. Wskazaniem jest hipoksemia tętnicza

przy

PEEP 15 cm H

2

O

Techniki wentylacji mechanicznej

II

(podział ze względu na inicjację fazy wdechu)

1. Wentylacja kontrolowana

- CMV-continous mechanical ventilation

- CV- controlled ventilation

2. Wentylacja A/C (assisted-controlled)
3. Wentylacja okresowo wymuszana

- SIMV- synchronized intermittent ventilation

2. Wentylacja wspomagana

- ciśnieniem (PSV - pressure support

ventilation)

- przepływem (FSV - flow support ventilation)

- proporcjonalnie wspomagana (PAV -

proprtional

assist ventilation)

Wentylacja na brzuchu

prone position

1. Skuteczność u około 50% chorych z ARDS
- zastosowana po raz pierwszy w 1977
- utrwalona poprawa oksygenacji
- pozwala obniżyć PEEP i FiO2
- utrudnienie pielęgnacji u dorosłych
2. Tym skuteczniejsza im wcześniej podjęta
3. Nie jest formą fizykoterapii !
- przy zmianie pozycji migracja zagęszczeń
do dolnych segmentów już po 15 min.
4. Działa poprzez zmiany ciśnień pomiędzy różnymi

obszarami płuc a nie poprzez wzrost ciśnień
wentylacji jak przy PEEP

5. Mogą wystąpić zaburzenie rytmu serca i wzrost RR
6. Zaleca się jeżeli jest to możliwe utrzymanie tej

pozycji przez 96 godzin !!!

Perfuzja płucna przy zmianie pozycji ciała

(płuco zdrowe i ARDS)

60

40

20

Perfuzja płucna (% całkowitej)

Na plecach

Na brzuchu

Dolna

ŚrodkowaGórna

Dolna Środkowa Górna

Ciśnienie śródopłucnowe przy

zmianie pozycji ciała (płuco

zdrowe)

Ppl cmH

2

O

3

2

1

-1

-2

-3

Góra Dół

Góra Dół

Na plecach

Na brzuchu

Ciśnienie śródopłucnowe przy

zmianie pozycji ciała (ARDS)

Ppl cmH

2

O

3

2

1

-1

-2

-3

Góra Dół

Góra Dół

Na plecach

Na brzuchu