В.Е. Лешкова1, Ш.В. Тимербулатов1, М.А. Садритдинов1, В.М. Сибаев1, Б.И. Гиматдинов2, Р.М. Сахаутдинов2
Экспериментальная лаборатория инновационных технологий в хирургии, анестезиологии и реаниматологии ГОУ ВПО БГМУ Росздрава, 2ГБУЗ РБ Больница скорой медицинской помощи, г. Уфа
Введение
В настоящее время травматизм является одной из важнейших медико-социальных проблем. Сегодня в экономически развитых странах мира травмы занимают 3 место среди причин смерти населения, причем травмы уносят жизни людей наиболее молодого трудоспособного возраста. По данным ФГУ «ЦНИИОИЗ Минздравсоцразвития РФ» внутричерепные травмы находятся на 6 месте в структуре травматизма, ежегодно в России регистрируется около 500 000 случаев [1]. До настоящего времени остается высокой не только смертность в ближайшее после тяжелой черепно-мозговой травмы (ЧМТ) время, но и инвалидность в отдаленном периоде. Синдром острого повреждения легких, и его более тяжелая форма – острый респираторный дистресс-синдром, встречается у 20-25% пациентов с изолированной черепно-мозговой травмой и служит независимым предиктором неблагоприятного исхода [2], а вентиляция легких с положительным давлением в конце выдоха (ПДКВ) является одной из наиболее эффективных методик для коррекции и поддержания адекватного газообмена у таких пациентов. В то же время, общепринятым является тот факт, что у больных с травмой головного мозга существует тесная взаимосвязь между клиническим исходом и внутричерепным давлением (ВЧД). Обладая неоспоримыми положительными эффектами, респираторная поддержка с ПДКВ, увеличивая внутригрудное давление, уменьшает венозный возврат, среднее артериальное давление, сердечный выброс, повышает давление в системе яремных вен, влияя тем самым как на ВЧД, так и на церебральное перфузионное давление (ЦПД). Настоящее исследование было проведено с целью оценки эффекта ПДКВ на ВЧД и ЦПД при внутричерепной гипертензии в эксперименте на биологической модели.
Материал и методы Исследование осуществлялось в соответствии с «Европейской конвенцией по защите позвоночных животных, используемых в экспериментальных и других научных целях» (1986 г.) и «Правилами проведения работ с использованием экспериментальных животных» (Приказ Минвуза СССР № 742 от 13.11.1984). Эксперимент был проведен на 10 свиньях мужского пола породы Крупная белая в возрасте 1,5-2 месяца, массой 14-17 кг. Экспериментальных животных анестезировали. Внутримышечная премедикация включала атропин (0,05 мг/кг), кетамин (7 мг/кг). После премедикации в одну из аурикулярных вен устанавливали катетер (20-gauge), начинали инфузионную терапию (0,9% раствор NaCl). Индукцию осуществляли внутривенным введением тиопентала натрия (10 мг/кг). После миоплегии дитилином (3 мг/кг) интубировали трахею, начинали ИВЛ аппаратом ИВЛ МВ-200 «ЗисЛайн», Тритон Электроникс) в режиме CMV / VCV (принудительная вентиляция легких с управляемым объемом вдоха) со следующими параметрами: дыхательный объем 10 мл/кг, частота дыхания 20/мин, FiO2 0,4, I:Е 1:2, ПДКВ 0 см вод. ст. На этапе поддержания анестезии использовали дробное введение тиопентала натрия (5 мг/кг/ч) и кетамина (2 мг/кг/ч), с целью миоплегии применяли ардуан (0,08 мг/кг/ч). С целью мониторинга осуществляли канюлирование магистральной артерии и вены. Мониторировались следующие параметры: артериальное и центральное венозное давление (инвазивное измерение, прикроватный монитор Mindray iPM 9800), внутричерепное давление (паренхиматозный датчик, монитор Spigelberg ICP), статический легочный комплайнс и пиковое инспираторное давление. На основе полученных данных рассчитывали церебральное перфузионное давление. Для контроля адекватности проводимой искусственной вентиляции легких проводилась оценка кислотно-щелочного состояния (КЩС) артериальной крови (Анализатор кислотно-основного равновесия крови ЭЦ-60, КвертиМед). После стабилизации состояния и нормализации КЩС градуировано повышали ПДКВ до 5, 10, 15 и 20 см вод. ст. каждые 15 минут с регистрацией параметров в соответствии с протоколом эксперимента. Моделирование внутричерепной гипертензии проводилось с помощью последовательного градуированного раздувания баллона, установленного субдурально в теменной области. Проведено три серии экспериментов: при нераздутом баллоне, при раздувании баллона до 1 и 2 мл.
Для статистического анализа использовали компьютерную программу MedCalc (MedCalc Software, Belgium). Выборочные параметры представлены как медиана (25%-75% межквартильный разброс). Корреляцию вычисляли с помощью коэффициента корреляции Спирмена (ρ). Достоверность различий оценивали с помощью тестов Mann-Whitney и Wilcoxon
Рис. 1. Динамика увеличения внутричерепного давления при раздувании баллона, установленного субдурально в теменной области.
Результаты На первом этапе эксперимента после установки баллона субдурально в теменную область, проведено последовательное градуированное его раздувание с шагом 0,5 мл. Построена S-образная кривая «объем-давление» (Рис. 1). Серии экспериментов проведены при нераздутом баллоне (базовое значение ВЧД), при раздувании баллона до 1 мл (субкомпенсированная внутричерепная гипертензия) и 2 мл (декомпенсированная внутричерепная гипертензия).Базовое значение ВЧД составило 9,4 (8,7-11,0) мм рт. ст, после раздувания баллона на 1 мл – 15,9 (12,7-16,9) мм рт.ст., на 2 мл – 28,5 (25,0-31,1) мм рт.ст. Показатели среднего артериального давления - 108 (102-112), 110 (102-114) и 99 (93-105) мм рт. ст. соответственно, церебрального перфузионного давления - 99 (91-102), 95 (83-101), 71 (59-80) мм рт. ст. соответственно, значение пикового инспираторного давления 17 (14-19) см вод. ст., статического легочного комплайнса 16,3 (14-19) мл/см вод. ст.
Рис. 2 Влияние уровня ПДКВ на ВЧД при интактном мозге и при моделировании внутричерепной гипертензии.
Во всех трех сериях экспериментов градуированное повышение ПДКВ при проведении ИВЛ сопровождалось достоверным прогрессивным ростом внутригрудного давления (ρ=1, р=0,046; ρ=1, р=0,044 и ρ=1, р=0,034 соответственно) и снижением среднего АД (ρ=-0,9, р=0,051; ρ=-1, р=0,045; ρ=-0,6, р=0,09 соответственно). Депрессия гемодинамики закономерно сопровождалась и снижением церебрального перфузионного давления. При градуированном повышении ПДКВ до 20 см вод. ст. отмечался достоверный рост ВЧД в 1 и 2 серии экспериментов до 15,8 (р=0,002) и 21,1 мм рт.ст. (р=0,001) соответственно. Наиболее резкое повышения ВЧД в ответ на повышение ПДКВ приходилось на интервал от 5 к 10 см вод. ст. (Рис. 2). При проведении искусственной вентиляции легких с градуированным увеличением ПДКВ до 20 см вод. ст. на фоне критической внутричерепной гипертензии (3 серия экспериментов) статистически значимого изменения ВЧД не наблюдалось.
Обсуждение
Одним из наиболее эффективных средств борьбы с гипоксемией как фактором вторичного повреждения головного мозга является использование методов респираторной поддержки. Зачастую применяемые методики искусственной вентиляции легких требуют применения режимов вентиляции с положительным давлением в конце выдоха. На протяжении последних десятилетий в литературе широко обсуждается возможность применения ПДКВ у больных с черепно-мозговой травмой и внутричерепной гипертензией. Для демонстрации возможностей и ограничений метода широко используются биологические модели. Так Huseby et al. [3] в экспериментальной модели на собаках показал значимое снижение среднего артериального давление, наряду с повышением ВЧД, при повышении ПДКВ от 0 до 20 см вод.ст. Feldman et al. [4] в эксперименте на кроликах отметили снижение компенсаторных возможностей в отношении внутричерепной дистензии при повышении уровня ПДКВ от 0 до 10 см вод. ст. Клинические наблюдения Zhang et al. [5] показали наличие сильной корреляционной связи между уровнем ПДКВ, средним артериальным давлением и ВЧД. Caricato et al. [6] продемонстрировали взаимосвязь ПДКВ и ВЧД в зависимости от статического легочного комплайнса – у пациентов с низким комплайнсом ПДКВ не оказывало значимого влияния на системную гемодинамику и внутричереное давление. Наши данные подтверждают наличие зависимости между уровнем ПДКВ и значениями внутригрудного давления, среднего артериального давления, церебрального перфузионного давления. Особенностью нашего исследования является тот факт, что в серии проведенных экспериментов продемонстрировано, что влияние ПДКВ на ВЧД определяется не только уровнем ПДКВ, но и значением «базальной» внутричерепной гипертензии. В нашем эксперименте повышение уровня ПДКВ при отсутствии «базальной» внутричерепной гипертензии и при субкомпенсированной внутричерепной гипертензии сопровождалось достоверным ростом ВЧД, однако при значительной внутричерепной гипертензии (внутричерепной «плюс-объем» 2 мл, внутричерепное давление 23-33 мм рт. ст.) уровень ПДКВ не оказывал значимого влияния на ВЧД.
Заключение
Проведение искусственной вентиляции легких с ПДКВ закономерно сопровождается увеличением внутригрудного давления и депрессией гемодинамики за счет снижения венозного возврата. Безопасный уровень ПДКВ в нашем эксперименте составил 5 см вод. ст. Влияние ПДКВ на ВЧД определяется не только величиной ПДКВ, но и тяжестью поражения головного мозга.
Список литературы
- Статистические показатели по социально-значимым заболеваниям населения России. www.mednet.ru.
- Holland M.C., Mackersie R.C., Morabito D. et al. The development of acute lung injury is associated with worse neurologic outcome in patients with severe traumatic brain injury. J Trauma, 2003, №55, р. 106–111.
- Huseby J.S., Luce J.M., Cary J.M. et al. Effects of positive end-expiratory pressure on intracranial pressure in dogs with intracranial hypertension. J Neurosurg., 1981, № 55, р. 704–707.
- Feldman Z., Robertson C.S., Contant C.F. et al. Positive end expiratory pressure reduces intracranial compliance in the rabbit. J Neurosurg Anesthesiol., 1997, № 9, р. 175–179.
- Zhang X., The impact of PEEP on cerebral perfusion pressure in brain injury patients complicated by lung injury. Chest, 2009, URL: http://meeting.chestpubs.org/cgi/content/abstract/136/4/76S.
- Caricato А., Effects of PEEP on the intracranial system of patients with head injury and subarachnoid hemorrhage: The role of respiratory system compliance. The Journal of trauma, injury, infection, and critical care, 2005, Vol. 58, №3, p. 571-576.
Эффект положительного давления в конце выдоха на внутричерепное давление при экспериментальной внутричерепной гипертензии
В.Е. Лешкова, Ш.В. Тимербулатов, М.А. Садритдинов, В.М. Сибаев, Б.И. Гиматдинов, Р.М. Сахаутдинов
Цель исследования - оценка эффекта положительного давления в конце выдоха на внутричерепное давление на экспериментальной модели. Исследование проведено на 10 поросятах. Повышали положительное давление в конце выдоха от 0 до 20 см вод. ст. при базовом значении внутричерепного давления, при субкомпенсированной и декомпенсированной внутричерепной гипертензии. Искусственная вентиляция легких с положительным давлением в конце выдоха сопровождалась увеличением внутригрудного давления и депрессией гемодинамики. Безопасный уровень положительного давления в конце выдоха составил 5 см вод. ст. Влияние положительного давления в конце выдоха на внутричерепное давление определялось не только величиной положительного давления в конце выдоха, но и тяжестью поражения головного мозга.
Ключевые слова: внутричерепная гипертензия, искусственная вентиляция легких, положительное давление в конце выдоха
The effect of positive end-expiratory pressure on intracranial pressure in experimental model of intracranial hypertension
V.E. Leshkova, Sh.V. Timerbulatov, M.A. Sadritdinov, V.M. Sibaev, B.I. Gimatdinov, R.M. Sahautdinov
Goal of the research - estimation of effect positive end-expiratory pressure on intracranial pressure in experimental model. The study was conducted on 10 piglets. Positive end-expiratory pressure was raised from 0 to 20 cm H2O at base value of intracranial pressure, at subcompensated and decompensated intracranial hypertension. Artificial ventilation of the lungs with positive end-expiratory pressure was accompanied by augmentation of intrathoracic pressure and hemodynamic depression. Safe level of positive end-expiratory pressure was 5 сm H2O. Influence of positive end-expiratory pressure on intracranial pressure was defined not only size of positive end-expiratory pressure, but also gravity of a lesion of a brain.
Keywords: intracranial hypertension, artificial ventilation of the lungs, positive end-expiratory pressure