Niewydolność oddechowa wynikająca z jednostronnej patologii płuc, gdy występują istotne różnice w ich podatności i oporności, może wymagać użycia specjalnych metod wentylacji zastępczej. Zastosowanie konwencjonalnych technik wentylacji zagraża w tych warunkach rozdęciem płuca zdrowego (rozedma następcza) oraz niedostatecznym upowietrznieniem płuca chorego [1, 2, 3]. Optymalnym postępowaniem jest w tym przypadku odrębna (niezależna) wentylacja płuca lewego i prawego, co wymaga intubacji dooskrzelowej i użycia dwóch synchronicznie pracujących respiratorów. Nastawy respiratorów muszą uwzględniać aktualne warunki wentylacyjne w obu płucach. Metoda ta, oprócz użycia dwóch respiratorów – co zajmuje dużo miejsca i ogranicza dostęp do chorego – wymaga zwiększenia liczby personelu medycznego [4, 5, 6]. Inna metoda polega na użyciu jednego respiratora [7, 8, 9] oraz rozdzielnika objętości oddechowej [10, 11, 12].

Rozdzielnik włączany jest w układ oddechowy respiratora i kieruje gazy, niezależnie do każdego z płuc, w wybranym stosunku od 1:1 do 1:5. Z tego miejsca strumienie objętości oddechowej poprzez dwa odrębne układy oddechowe oraz dwuświatłową rurkę intubacyjną docierają do obu płuc. Gazy wydechowe ewakuowane są z płuc przez niezależne od siebie układy wydechowe. Zakładana objętość oddechowa oraz liczba oddechów ustalana jest za pośrednictwem respiratora, a dystrybucja strumienia gazów oddechowych w wyznaczonej proporcji – przy udziale rozdzielnika. Gazy dostarczane są do płuc w sposób zsynchronizowany: kolejne fazy cyklu oddechowego występują w obu płucach w tym samym czasie. Rozdzielnik może być dodatkowo wyposażony w zastawki PEEP, dzięki czemu uzyskuje się różne wartości ciśnienia końcowo-wydechowego w prawym i lewym płucu.

Podczas większości znieczuleń do zabiegów chirurgicznych w obrębie klatki piersiowej stosowana jest intubacja dooskrzelowa, która powoduje rozdział dróg oddechowych i ich izolację [13]. Sytuacja taka stwarza korzystne warunki operacyjne oraz chroni zdrowe płuco przed ewentualnym zaciekiem krwi lub wydzieliny z płuca operowanego. Separacja dróg oddechowych umożliwia wentylację jednego płuca lub niezależną wentylację obu płuc różnymi objętościami oddechowymi. Jednak wentylacja jednego płuca może w tych warunkach doprowadzić do zaburzeń wymiany gazowej zwiększając śródpłucny przeciek nieutlenowanej krwi [14, 15, 16]. Z tych powodów niezależna, synchroniczna wentylacja, poprzez kontrolę objętości oddechowych dostosowanych do każdego płuca z osobna, wydaje się być optymalną metodą postępowania podczas znieczulenia do zabiegów torakochirurgicznych.

Celem badań była ocena dystrybucji objętości oddechowej oraz ciśnień w drogach oddechowych przy stosowaniu niezależnej wentylacji płuc w warunkach znieczulenia ogólnego do operacji wewnątrz klatki piersiowej.

METODYKA

Po uzyskaniu zgody Komisji Bioetycznej przy UM w Lublinie badania przeprowadzono u chorych spełniających kryteria stanu fizycznego wg ASA I-II stopnia, poddawanych planowym zabiegom torakochirurgicznym, w znieczuleniu ogólnym złożonym, wymagających intubacji dooskrzelowej. Z badań wykluczono chorych z patologią dróg oddechowych, przewlekłą obturacyjną chorobą płuc lub u których intubacja dooskrzelowa była niemożliwa.

Wszystkich chorych premedykowano doustnie 1 h przed zabiegiem za pomocą diazepamu 10 mg. Przed indukcją znieczulenia stosowano preoksygenację, podawano 5 µg kg-1 fentanylu oraz 0,5 mg atropiny. Indukcję znieczulenia przeprowadzano przy użyciu tiopentalu 5 mg kg-1 oraz suksamentonium 1 mg kg-1, następnie chorych intubowano rurkami dwuświatłowymi typu Robertshaw , a ich prawidłowe położenie weryfikowano fiberoskopem. Wentylację płuc prowadzono metodą IPPV w trybie objętościowozmiennym przy użyciu aparatu do znieczulenia Primus (Dräger, Niemcy). W trakcie wykonywania badań stosowano: VT 6-10 mL kg-1, f 12-15 min-1 i FIO2 1,0. Znieczulenie podtrzymywano frakcjonowanymi dawkami fentanylu 0,001mg kg-1 oraz sewofluranem 1,5-3%. Zwiotczenie mięśni uzyskiwano za pomocą wekuronium 0,1 mg kg-1. Podczas znieczulenia rutynowym monitorowaniem objęto SAP, DAP, HR, SpO2, ETCO2 oraz ETsewofluranu.

Niezależną wentylację płuc wykonywano przy pomocy rozdzielnika objętości oddechowej, konstrukcji Instytutu Biocybernetyki i Inżynierii Biomedycznej Polskiej Akademii Nauk (IBiIB PAN) [17].

Badania miały charakter sekwencyjny i wykonywane były u chorych przed rozpoczęciem zabiegu chirurgicznego, przy zamkniętej klatce piersiowej. Pomiary rozpoczynano w ułożeniu chorego na plecach z rozdziałem swobodnym mieszaniny oddechowej między oba płuca (etap I) a następnie z rozdziałem wymuszonym w stosunku 1:1 dla każdego płuca z osobna (etap II). Po przełożeniu chorego na bok, powracano do wentylacji z rozdziałem swobodnym (etap III) a następnie z rozdziałem wymuszonym w stosunku 1:1 (etap IV). W każdym przypadku rejestracji danych dokonywano po upływie 10 min od wdrożenia kolejnego etapu badań. Ocenie poddano wartości objętości oddechowych dla obu płuc łącznie (VTtot), płuca prawego (VTP) i lewego (VTL) oraz ciśnień szczytowych płuca prawego (PmaxP) i lewego (PmaxL). Rejestracji danych dokonywano przy pomocy analizatora Florian (Acutronic, Niemcy).

W analizie statystycznej uzyskanych danych wykorzystano wskaźnik struktury wyrażany w %, średnią arytmetyczną oraz odchylenie standardowe. Do testowania różnic między średnimi stosowano test t-Studenta w przypadku spełnienia założeń normalności rozkładu, w innych przypadkach test kolejności par Wilcoxona dla prób zależnych lub U Manna-Whitneya dla prób niezależnych. We wszystkich testach przyjęto poziom istotności p<0,05.

WYNIKI

Badaniami objęto 34 chorych, 11 kobiet i 23 mężczyzn w wieku 19-78 lat i masie ciała 55-106 kg. Rodzaj wykonywanych operacji zestawiono w tabeli I. Średnia wartość VTtot w trakcie znieczulenia wynosiła 625±82 mL.

W pozycji na plecach, zarówno w I jak i w II etapie badań, rejestrowano rozdział gazów do poszczególnych płuc w równych proporcjach. W pozycji na boku (18 chorych – lewym, 16 chorych – prawym) w III etapie badań rozdział był zawsze nierównomierny: płuco „dolne” (nieoperowane, zależne) otrzymywało 47,4±6,8%, płuco „górne” (operowane, niezależne) – 52,6±6,8% aktualnej wartości VTtot, a notowane różnice były istotne (p=0,035). Po zastosowaniu rozdziału wymuszonego (etap IV), nie stwierdzono różnic w dystrybucji gazów oddechowych między dwoma płucami (tab. II).

Wartości Pmax w pozycji na plecach wahały się od 16,0±4,0 cm H2O do 16,4±3,7 cm H2O (1,6±0,4 – 1,6±0,4 kPa), w pozycji na boku od 16,8±3,8 cm H2O do 17,7±5,0 cm H2O (1,6±0,4 – 1,7±0,5 kPa) (tab. III). Zastosowanie rozdziału wymuszonego nie powodowało istotnych zmian Pmax w obu płucach niezależnie od pozycji chorego (tab. IV).

U wszystkich badanych przebieg znieczulenia i operacji był niepowikłany. Po zakończeniu zabiegu i rutynowym wyprowadzeniu chorych ze stanu znieczulenia, transportowano ich do oddziału pooperacyjnego celem kontynuacji leczenia.

DYSKUSJA

Prezentowana ocena przydatności niezależnej, synchronicznej wentylacji płuc w warunkach klinicznych jest pierwszym tego rodzaju badaniem w kraju. Wykonano ją z udziałem chorych, których stan ogólny był dobry, bez rozległej patologii płucnej i konieczności sztucznej wentylacji płuc w okresie pooperacyjnym. Podczas badań stosowano unikalny rozdzielnik przepływu objętości konstrukcji IBiIB PAN oraz jeden respirator pracujący w trybie objętościowozmiennym.

Wystąpienie niewydolności oddechowej spowodowanej jednostronną patologią płucną uzasadnia stosowanie alternatywnych metod sztucznej wentylacji płuc [3, 18]. Niesymetryczna dystrybucja gazów oddechowych podczas rutynowej wentylacji prowadzi bowiem do rozdęcia pęcherzyków oddechowych płuca zdrowego, co powoduje skierowanie przepływu krwi do słabo wentylowanych pęcherzyków uszkodzonego płuca i zwiększenie przecieku nieutlenowanej krwi w płucach [6, 19, 20].

Do utrzymania prawidłowego utlenowania w warunkach dużej różnicy podatności między płucem lewym a prawym należy stosować niezależną wentylację płuc (ILV – Independent Lung Ventilation). Niezsynchronizowana ILV z użyciem dwóch respiratorów może doprowadzić do pogłębienia zaburzeń układu krążenia (zmniejsza między innymi powrót żylny do serca i rzut serca) [21]. Respiratory mogą pracować w trybie objętościowozmiennym lub ciśnieniowozmiennym. Opisywano różnorodne modyfikacje układów oddechowych pozwalających na ILV przy pomocy jednego respiratora i stosowanie różnych wartości PEEP dla lewego i prawego płuca [3, 8].

Dobór parametrów sztucznej wentylacji podczas ILV jest uzależniony od stanu czynnościowego płuc. Najlepsze efekty terapeutyczne obserwowano, gdy wartości VT dla obu płuc były zbliżone do siebie, ale w tych okolicznościach ciśnienia w drogach oddechowych chorego płuca były znacząco większe, co zagrażało barotraumą. Z tych powodów objętość oddechową dostosowywano do wartości ciśnienia plateau w płucu chorym [22]. Inna metoda prawidłowego doboru VT opierała się na kryterium wyrównywania różnic wartości ETCO2 oraz kształtu krzywych kapnograficznych obu płuc [23]. 

Odmienny sposób niezależnej wentylacji płuc wykorzystano w badaniach własnych. Użycie rozdzielnika gazów oddechowych umożliwiało podawanie objętości oddechowych do każdego płuca z osobna oraz dokonanie stosownych porównań podczas wentylacji swobodnej i wymuszonej.

Badając rozdział swobodny stwierdzono, że w położeniu na plecach nie ma istotnej różnicy w dystrybucji gazów oddechowych do poszczególnych płuc. Podobne rezultaty uzyskano w dwóch innych badaniach [24, 25]. Wyniki te różnią się znacząco od wyników zamieszczonych w innych publikacjach, w których wykazano, że 45-46% objętości oddechowej kierowane jest do lewego płuca, a 54-55% do prawego [4, 20]. Jeszcze większe rozbieżności dotyczą wentylacji płuc chorych w pozycji bocznej. W badaniach własnych stwierdzono istotną różnicę w objętościach oddechowych dystrybuowanych do płuca zależnego w stosunku do płuca niezależnego, podczas swobodnego ich przepływu. Objętości te są znacząco różne od podawanych przez innych autorów. Bindslev i wsp. [23] analizując swobodną dystrybucję gazów oddechowych w pozycji na lewym boku wykazali, że 39% całkowitej objętości oddechowej kierowane jest do płuca zależnego i 61% do niezależnego. Baehrendtz i wsp. [24] uzyskali 34% dystrybucji do płuca zależnego i 66% do niezależnego. Z kolei w innych badaniach u chorych leczonych w oddziale intensywnej terapii wykazano, że 30% całkowitej objętości oddechowej kierowane jest do płuca zależnego i aż 70% do płuca niezależnego [4, 20]. Należy jednak podkreślić, że wszystkie cytowane badania zostały przeprowadzone z udziałem niewielkich grup chorych (od 7 do 11 osób). Co więcej, do oszacowania poszczególnych objętości używano techniki rozcieńczania gazów oraz spektrometru masowego. Jest to metoda bardzo żmudna w warunkach klinicznych, wymagająca szczególnej staranności, mogąca być źródłem licznych błędów.

W badaniach własnych, po włączeniu do układu oddechowego rozdzielnika przepływu z nastawem rozdziału objętości oddechowej w stosunku 1:1, uzyskano niemalże równy rozdział objętości oddechowej do obu płuc, zarówno w pozycji chorego na plecach jak i na boku. Podobne rezultaty uzyskali inni autorzy, wentylując oba płuca niezależnie za pomocą dwóch zsynchronizowanych ze sobą respiratorów [4, 20].

Wentylacja płuc w pozycji chorego na boku jest zróżnicowana. Jest ona mniejsza w płucu „dolnym” przy zwiększonej jednocześnie perfuzji. W tym samym czasie w płucu „górnym” ciśnienie szczytowe w drogach oddechowych może przewyższać ciśnienie perfuzyjne w pęcherzykach, zwiększając tym samym udział I strefy Westa w wymianie gazowej. Wentylacja niezależna niweluje te niekorzystne zjawiska. Wykazano, że poprawia ona rzut serca, powoduje zmniejszenie domieszki krwi żylnej, a co za tym idzie zwiększenie prężności O2 we krwi tętniczej. Z drugiej jednak strony, towarzyszy temu zwiększenie ciśnień w drogach oddechowych płuca zależnego i odwrotny efekt w płucu niezależnym [4, 20, 24].

Wyniki badań własnych nie potwierdzają tych doniesień: maksymalne ciśnienia w drogach oddechowych nie przekraczały bezpiecznych granic zarówno w pozycji na plecach, jak i na boku. Co więcej, zastosowanie wentylacji wymuszonej w stosunku 1:1 nie powodowało istotnych zmian Pmax w obu płucach, niezależnie od pozycji chorego. Wydaje się, iż związane to było z faktem, że badania przeprowadzono z udziałem dużej grupy chorych bez istotnych zaburzeń podatności płuc, natomiast cytowane doniesienia dotyczą osób leczonych w oddziale intensywnej terapii z obustronną patologią płucną [4, 20]. Porównanie uzyskanych wyników utrudnia przy tym brak szczegółowego opisu pozycji bocznej chorych przez autorów niektórych doniesień [20, 24]. W badaniach własnych część chorych leżała na lewym, a część na prawym boku, co nie zawsze jest uwzględniane przy planowaniu podobnych badań [4, 23]. Mała liczba doniesień o zastosowaniu ILV w warunkach znieczulenia ogólnego powoduje potrzebę dalszych szczegółowych badań.

Zastosowanie rozdzielnika objętości oddechowej może być szczególnie przydatne podczas zabiegów w obrębie klatki piersiowej, gdy występują trudności w utrzymaniu odpowiedniej wentylacji i perfuzji płuc podczas bocznych torakotomii. Optymalne ustawienie wentylacji każdego płuca z osobna może umożliwiać bezpieczne przeprowadzenie chorego przez zabieg i znieczulenie.

WNIOSKI

1. W pozycji chorego na plecach podczas sztucznej wentylacji płuc z przepływem swobodnym gazów oddechowych podział ich objętości między lewe a prawe płuco jest równomierny.

2. W pozycji chorego na boku podczas sztucznej wentylacji z przepływem swobodnym gazów oddechowych objętość dostarczona do płuca górnego jest większa niż dostarczana do płuca dolnego.

3. Niezależna, synchroniczna wentylacja płuc w proporcji 1:1 wyrównuje objętości oddechowe kierowane do obu płuc zarówno w pozycji na plecach, jak i na boku.

4. Niezależna, synchroniczna wentylacja płuc w proporcji 1:1 nie powoduje istotnych zmian maksymalnych ciśnień w drogach oddechowych obu płuc, niezależnie od pozycji chorego.

..............................................................................................................................................................

PIŚMIENNICTWO

1.    Alberti A, Valenti S, Gallo F, Vincenti E: Differential lung ventilation with a double lumen tracheostomy tube in unilateral refractory atelectasis. Intensive Care Med 1992; 18: 479-484.

2.    Blanch L, Aguilar JL, Villagra A: Unilateral lung injury. Curr Opin Crit Care 2003; 9: 220-228.

3.    Diaz-Reganon Valverde G, Fernandez-Rico R, Irrbaren-Sarrias JL, Orgis-Piquer M, Blaco- Huelga C, Garijo-Catalina MA, Morrondo-Valdeolmillos P, Ortiz-Lopez R: Synchronized independent pulmonary ventilation in the treatment of ARDS. Rev Esp Anestesiol Reanim 1997; 44: 392-395.

4.    Baehrendtz S, Hedenstierna G: Differential ventilation and selective positive end-expiratory pressure: effects on patients with acute bilateral lung disease. Anesthesiology 1984; 61: 511-517.

5.    Hedenstierna G, Baehrendtz S, Frostell C: Differential ventilation in acute respiratory failure: indications and outcome. Bull Eur Physiopatol Respir 1985; 21: 281.

6.    Klingstedt C, Baehrendtz S, Bindslev L, Hedenstierna G: Lung and chest wall mechanics during differential ventilation with selective PEEP. Acta Anaesthesiol Scand 1985; 29: 716-721.

7.    Darowski M, Hedenstierna G, Baehrendtz S: Development and evaluation of a flow dividing unit for differential ventilation and selective PEEP. Acta Anaesthesiol Scand 1985; 29: 61-66.

8.    Charan NB, Carvalho CG, Hawk P, Crowley JJ, Carvalho P: Independent lung ventilation with a single ventilator using a variable resistance valve. Chest 1995; 107: 256-260.

9.    Carvahlo P, Thompson WH, Riggs R, Crowley JJ, Carvalho C, Charan NB: Management of bronchopleural fistula with a variable resistance valve and a single ventilator. Chest 1997; 111: 1452-1454.

10.    Darowski M, Englisz M: Artificial ventilation of the lungs for emergencies. Frontiers Med Biol Engang 2000; 10: 177-183.

11.    Glapiński J, Darowski M, Nestorowicz A, Stoń M, Michnikowski M, Rogalski A, Stankiewicz B: Unique differential lung ventilation system. Critical Care 2006; 10 (Suppl. 1): 64.

12.     Glapiński J, Darowski M ,Guc M, Michnikowski M, Rogalski A, Stankiewicz B , Nestorowicz A, Stoń M: Model and clinical studies of a novel differential lung ventilation system for adults. Critical Care 2006;10 (Suppl. 1): 30.

13.    Ost D, Corbridge T: Independent lung ventilation. Clin Chest Med 1996; 17: 591-601.

14.    Torda TA, McCulloch CH, O’Brien HD, Wright JS, Horton DA: Pulmonary venous admixture during one-lung anaesthesia. Anaesthesia 1974; 29: 272-279.

15.    Benumof JL: Conventional and differential lung management of OLV. Anesth Thor Surg 1987; 271-287.

16.    Slinger PD, Kruger M, McRae K, Winton T: Relation of the static compliance curve and PEEP to oxygenation during one lung ventilation. Anesthesiology 2001; 95: 1096-1102.

17.    Glapiński J, Darowski M, Marraro G, Luchetti M: Feedback controlled independent lung ventilation. Model studies. Biocybernetics and Biomedical Engineering 2003; 23: 55-62.

18.    Glass DD, Tonnesen AS, Gabel JC, Arens JF: Therapy of unilateral pulmonary insufficiency with a double lumen endotracheal tube. Crit Care Med 1976; 4: 323-326.

19.    Yusim Y, Berkenstadt H, Keidan I: Malignant hyperinflation of nondependent lung during chest surgery. Eur J Anaesthesiol 2001; 18: 774-777.

20.    Blanch L, Murias G, Nahum A: Lung recruitment in localized lung injury. Intens Care Emerg Med 2002; 6: 313-319.

21.    Baehrendtz S, Santesson J, Bindslev L, Hedenstierna G, Matell G: Differential ventilation in acute bilateral lung disease. Influence on gas exchange and central haemodynamics. Acta Anesthesiol Scand 1983; 27: 270-277.

22.    East TD, Pace NL, Westensknow DR, Lund K: Differential lung ventilation with unilateral PEEP following unilateral hydrochloric acid aspiration in the dog. Acta Anaesthesiol Scand 1983; 27: 356-360.

23.    Blanch L, Fernandez R, Artigas A: The expiratory capnogram in mechanically ventilated patients. Intens Care Emerg Med 1993; 411-415.

24.    Bindslev L, Santesson J, Hedenstierna G: Distribution of inspired gas to each lung in anesthetized human subjects. Acta Anaesthesiol Scand 1981; 25: 297-302.

25.    Baehrendtz S, Klingstedt C: Differential ventilation and selective PEEP during anaesthesia in the lateral decubitus posture. Acta Anaesthesiol Scand 1984; 28: 252-259.

..............................................................................................................................................................

adres/address:

*Sławomir Sawulski
Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii
UM w Lublinie
ul. Jaczewskiego 8, 20-950 Lublin
tel.: 0-81 724 43 32
e-mail: anest@am.lublin.pl

otrzymano/received: 18.10.2009
zaakceptowano/aacepted: 20.01.2010