Використання гелієво-кисневих сумішей (геліокс) в л; важка гостра астма - Swiss Medical Review
резюме
При важкій гострій астмі геліокс допомагає зменшити задишку як при спонтанному диханні, так і при штучній вентиляції легенів. Цей ефект обумовлений зменшенням опору дихальних шляхів. Крім того, спостерігалося кращий рух інгаляційних бронходилататорів. З іншого боку, ці фізіологічні ефекти, мабуть, не перетворюються на чітке клінічне покращення у цих пацієнтів. Ось чому місце цього лікування залишається невизначеним у реанімації. Однак ця газова суміш може бути корисною в екстрених ситуаціях, щоб уникнути інтубації трахеї та, якщо майже неможливо провітрити пацієнта респіратором у випадку терапевтичної невдачі інших методів лікування. Застосування геліоксу в неінвазивній вентиляції все ще є предметом дослідження.
Вступ
Декілька методів терапії, деякі з них описані як героїчні (серцево-легеневий шунтування, 1,2 обмін плазми крові, 3 індуковані переохолодження, зокрема 4), були випробувані при важкій гострій астмі, рефрактерно до добре проведеного звичайного лікування, в тому числі у дитини. 5 Серед них можна підрахувати використання газових сумішей зниженої щільності (гелій-кисень) 6-8 та мінливих анестетиків, 9,10, які будуть детально описані в наступній статті огляду. Також були запропоновані кетамін 11-13 та пропофол 14. На жаль, література, що стосується цих різних агентів, стосується переважно лише повідомлень про випадки або дуже коротких серій. Тому це більше інформації, яка часом є екзотичною, часто суто розповідною, ніж наукові дослідження, строго кажучи.
Гелій та важка гостра астма
Гелій (He) - рідкісний газ, інертний і позбавлений біологічного ефекту. Його щільність приблизно в сім разів нижча, ніж у повітря. Ця низька щільність відповідає за зменшення опору потоку газу в дихальних шляхах. Таким чином, використання гелій-кисневих сумішей (He-O2) із низьким вмістом FiO2 (геліокс) дозволяє зменшити роботу дихання. Ідея використання цієї переваги в медицині бере свій початок з 1935 року, коли Барах спостерігав поліпшення задишки у пацієнтів з важкою астмою або обструкцією верхніх дихальних шляхів шляхом вдихання 30% суміші кисню та 70% гелію. З моменту цих перших спостережень численні дослідження свідчать про сприятливий ефект цих сумішей у разі обструкції верхніх дихальних шляхів, важкої гострої астми та хронічної обструктивної хвороби легенів (ХОЗЛ). 7
Фізичні властивості гелію
Гелій (He) - рідкісний газ, щільність якого в сім разів менша (0,179 проти 1,293 г/л при 20 ° C), а в'язкість дещо вища (188,7 проти 170,8 мікропойзи при 20 ° C) до повітря. Таким чином, суміші He-O2 мають значно нижчу щільність, ніж суміші повітря-кисень (повітря-O2), тоді як в'язкість мало відрізняється від суміші до суміші. На фіг.1 представлено значення щільності, виміряної при 20 ° С, для сумішей He-O2 та повітря-O2 як функції FiO2. Видно, що щільність суміші He-O2 все ще вдвічі нижча, ніж щільність суміші повітря-O2 для FiO2 0,5.
Гелій - це інертний газ, позбавлений біологічного ефекту при атмосферному тиску. Його питома теплоємність у шість разів більше, ніж повітря. Це призводить до більшого охолодження тіл, що зазнають дії сумішей He-O2, ніж сумішей повітря-O2. Наслідки в клініці ніколи не оцінювались. Нарешті, змінена швидкість звуку в суміші He-O2 надає голосу високий металевий тембр. Зменшення щільності вдихуваних газів завдяки використанню сумішей He-O2 є важливим фактором, що пояснює зниження опору в дихальних шляхах, що шукається в терапії. Зниження опору в дихальних шляхах безпосередньо залежить від типу потоку вдихуваних газів.
Потік газу в дихальних шляхах
Фізичні характеристики потоків газу в дихальних шляхах є складними. Вони залежать від геометрії трахеобронхіального дерева, потоку та типу газу та типу потоку, який, у свою чергу, є функцією змін діаметра та довжини різних анатомічних сегментів дихальних шляхів, кількості поколінь бронхів та їх кут поділу та швидкість потоку газу. Це значно варіюється залежно від фізіологічних та патологічних станів. 17,18 Режим потоку в дихальних шляхах може бути ламінарним, турбулентним або перехідним. 19 Тип режиму передбачається числом Рейнольдса (Re). 18.19
Re - безрозмірне число, представлене наступним рівнянням:
Re = В.Д.ρ/η(1) (рівняння 1)
V: швидкість газу (мл.с -1); ρ щільність газу (м.мл -1); D: діаметр трубки (см); η: динамічна в’язкість газу (г. см -1 с)
У дихальних шляхах прийнято вважати, що число Re ≤ 2000 передбачає ламінарний режим, тоді як Re ≥ 4000 передбачає турбулентний режим. Якщо 2000 2, це призводить до більшої ймовірності того, що потік є ламінарним, і це через зменшення Re. Багато досліджень намагалися охарактеризувати тип потоку в дихальних шляхах за допомогою аналітичних методів, морфометричних, даних тварин та методів моделювання. Ці дослідження показують, що потік, спочатку турбулентний в аеро-травному тракті, гортані та трахеї, поступово стає ламінарним, оскільки бронхи діляться через дуже високі місцеві швидкості потоку. Під час спокійного дихання (із середньою швидкістю потоку близько 0,5 L.s -1), перехід між турбулентними умовами та ламінарними станами відбувається близько другого покоління бронхів. Якщо швидкість потоку збільшується (2 L.s -1), перехід відбувається на рівні бронхів п’ятого покоління. 17
Різниця тиску, або робочий тиск (ΔP), необхідний для формування даного потоку через трубку, залежить від режиму потоку (ламінарного, турбулентного або перехідного), від геометрії трубки (довжини, діаметра), від її поділів. (Номер, конфігурація) та її внутрішня текстура (гладка або шорстка). 21-23
Розроблено рівняння для опису взаємозв'язку між рушійним тиском (ΔP) та генерованим потоком (V °) як функцію режимів потоку, щільності (ρ) та динамічна в'язкість (η) газ, конфігурація та текстура трубки: 24.25
Ламінарний потік с
ΔP = C2.η 0,5 .ρ 0,5 .V ° 1,5
у гладкій трубці:
ΔP = C3.η 0,25 .ρ 0,75 .V ° 1,75
Турбулентна течія в
груба трубка:
C1, C2, C3 і C4 - це константи, що інтегрують геометричні дані трубки. Таким чином, рівняння 2 - це не що інше, як класичне рівняння Пуазейля, що описує ламінарну швидкість потоку з C1 = 81/πr 4; або л: довжина трубки (м); і р: радіус трубки (м).
Ці рівняння вимагають важливих зауважень:
в умовах ламінарного потоку різниця тисків пропорційна витраті, а в турбулентних умовах пропорційна великому потоку при потужності 1,75-2 (залежно від текстури трубки).
Щільність газу не втручається в ламінарному стані (рівняння 2), але набуває все більшого значення в інших ситуаціях (рівняння з 3 по 5), тобто, як тільки трубка ділиться і умови потоку стають більше і більш бурхливий.
Ці математичні моделі були підтверджені дослідженнями на тваринах. 26 Падіння щільності газів, вдихуваних використанням He-O2, не впливає на швидкість потоку в ламінарному режимі, тоді як в турбулентному режимі швидкість потоку помітно вища при однаковому тиску руху. Переважання певного режиму потоку має першорядне значення для пояснення сприятливого ефекту зменшення щільності вдихуваних газів чи ні.
Таким чином, вентиляція He-O2 може мати два корисні наслідки:
1. Зменшуючи число Рейнольдса (рівняння 1), сприяють умовам ламінарного потоку. Отже, нижчого рушійного тиску буде достатньо для формування заданого потоку, або, навпаки, витрата буде вищим для даного рушійного тиску (рівняння 2 проти рівнянь 4 і 5);
2. В умовах турбулентного потоку He-O2 зменшує рушійний тиск, необхідний для генерування заданого потоку, і навпаки, генерує більший потік для даного рушійного тиску (рівняння 4 і 5).
На закінчення вдихання He-O2 означає зменшення опору дихальних шляхів. Очікувана клінічна користь є більш-менш важливою залежно від анатомічних характеристик, типу потоку та потоків газів у зоні дихальних шляхів, уражених перешкодою.
Вплив на медичне обладнання
Використання He-O2 може заважати нормальній роботі приладів для подачі медичного газу та вентиляційних пневматичних систем. 27 Падіння щільності газової суміші, ймовірно, вплине на роботу пристроїв, які протистоять потоку газу, таких як витратоміри, ротаметри, пневмотахографи, датчики тиску з відхиленням потоку, клапани вдиху та вентилятори на видиху. Спірометри гарячого дроту вимірюють втрати тепла, які є функцією швидкості потоку газу та теплопровідності. Отже, ми можемо очікувати значного завищення реальних витрат цими пристроями в присутності суміші He-O2, теплопровідність якої набагато більша, ніж повітря. В'язкість He-O2 дуже близька до в'язкості суміші повітря-O2 і повинна відігравати незначну роль.
Наслідки помилок вимірювань, спричинених He-O2, можуть мати наслідки для вдосконалених функцій, що використовують петлі зворотного зв'язку (чутливість тригера потоку, функція компенсації витоку, розрахунок механіки дихання тощо). Важко передбачити всі функціональні аномалії, викликані He-O2. Ось чому через відсутність специфічного обладнання, доступного на ринку, може знадобитися протестувати власне обладнання на стенді перед лікуванням пацієнта геліоксом.
Ефекти вдихання геліоксу при важкій гострій астмі
При важкій гострій астмі обструкція вражає великі та середні бронхи. Потік повітря дуже турбулентний у цій частині бронхіального дерева. Тому He-O2 може мати значні сприятливі ефекти до дії бронходилататора та протизапальних методів лікування.
Мимовільне дихання пацієнтам введення геліоксу під маскою
Мимовільне дихання пацієнтів при вдиханні геліоксних бронходилататорів
Пацієнти інтубували і вводили на спонтанну ШВЛ геліокс
Висновок
Таким чином, при важкій гострій астмі використання суміші He-O2 при спонтанному диханні та механічній вентиляції має такі корисні ефекти:
1. зниження частоти дихання та задишка;
2. зменшення опору дихальних шляхів, роботи дихання, інсуфляційного тиску;
3. поліпшення газообміну із зменшенням капнії та корекцією респіраторного ацидозу;
4. кращий рух інгаляційних бронходилататорів.
Важливо підкреслити, що ці ефекти не призводять до значного поліпшення результатів пацієнтів, і що на сьогоднішній день не існує твердих доказів на користь застосування геліоксу. Це підтверджується двома недавніми мета-аналізами, які проаналізували рідкісні рандомізовані дослідження у неінтубірованих астматиків, які потрапили в надзвичайні ситуації, і показали загострення середнього та важкого ступеня. Хоча аналіз, опублікований у базі даних Кокрана, не показує різниці між геліоксом та звичайною газовою сумішшю, 42 Colebourn et al. виявити сприятливий ефект геліоксу, який вважається незначним за відсутності значних клінічних наслідків. 43 Автори приходять до висновку, що сьогодні немає виправдання для використання такого складного і дорогого лікування, навіть якщо відсутні відомі побічні ефекти, безпосередньо пов’язані з He-O2.
Лікування важкої гострої астми в даний час є добре кодифікованим та ефективним у більшості випадків. Однак деякі надзвичайно важкі форми можуть призвести до смерті пацієнтів. Ранню смертність, навіть до отримання допомоги, можна зменшити лише покращивши освіту пацієнтів із групи ризику та за допомогою базової терапії. На сьогоднішній день лікарняна смертність тісно пов’язана із застосуванням інтубації трахеї та механічної вентиляції легенів, хоча в цій області досягнуто значного прогресу з вентиляцією при переносимій гіперкапнії. Будь-яка методика лікування, яка дозволяє зменшити відсоток інтубації у цих пацієнтів або зменшити легеневі ураження, викликані вентиляцією, може мати наслідки для захворюваності та смертності. З цієї точки зору He-O2 є цікавою зброєю. Його вказівки ще не кодифіковані. Він може бути зарезервований для таких вказівок:
1. при спонтанному диханні, персистенції гіперкапнії після однієї години лікування агоністами β2 та внутрішньовенними глюкокортикоїдами;
2. при механічній вентиляції легенів у разі великого спазму бронхів, що відповідає за важкий респіраторний ацидоз (рН
Що стосується неінвазивної вентиляції, то її місце при важкій гострій астмі незрозуміле. Застосування He-O2 у NIV залишається відкритим полем досліджень щодо цього показання. Перед використанням цього газу необхідно вирішити технічні проблеми з респіраторами для неінвазивної вентиляції. 44