СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ
БЛД - бронхолегочная дисплазия
ГЗФАП - гемодинамически значимый функционирующий артериальный проток
ИВЛ - искусственная вентиляция легких
ОНМТ - очень низкая масса тела
ОРИТ - отделение реанимации и интенсивной терапии
РДСН - респираторный дистресс-синдром новорожденных
ЭНМТ - экстремально низкая масса тела
O2 - кислород
CliO2 - автоматическая регуляция концентрации кислорода (FiO2) по показателям пульсоксиметрии
FiO2 - фракция O2 во вдыхаемом воздухе
PaO2 - парциальное давление кислорода в артериальной крови
SpO2 - сатурация, насыщение крови кислородом, измеряемое методом пульсоксиметрии
Кислородотерапия (О2-терапия) является наиболее старым, всесторонне изученным и важным компонентом интенсивной респираторной терапии новорожденных. Повышение концентрации кислорода во вдыхаемой смеси используется при различных жизнеугрожающих, острых или хронических состояниях. В наиболее тяжелых случаях концентрация кислорода во вдыхаемой газовой смеси в несколько раз превышает его естественное содержание в атмосферном воздухе. Учитывая, что повышение концентрации кислорода в дыхательных путях, альвеолах и артериальной крови сопровождается целым рядом побочных эффектов, применение О2-терапии должно быть обосновано и осуществляться под тщательным клиниколабораторным контролем [1]. Особое значение это имеет в неонатологии, и в первую очередь при лечении недоношенных детей.
Известно, что недоношенные дети, особенно дети, родившиеся с очень низкой (ОНМТ) и экстремально низкой массой тела (ЭНМТ) часто нуждаются в респираторной поддержке, а в наиболее тяжелых случаях - в респираторной терапии с использованием пролонгированной искусственной вентиляции легких (ИВЛ) с повышением фракции О2 (FiO2) во вдыхаемой смеси. Ведение детей с частыми эпизодами гипоксемии представляет большие трудности для медицинского персонала ОРИТ. Оксидативный статус таких пациентов зависит от многих патологических факторов (колебания артериального давления, нарушение системной и церебральной перфузии, анемия, гиповолемия и др.) и может стремительно меняться на фоне проводимой комплексной интенсивной терапии.
Все это затрудняет объективную оценку адекватности О2-терапии и предрасполагает к чередованию эпизодов гипоксии и гипероксии.
На практике при ручной регуляции концентрации кислорода отмечаются выраженные колебания напряжения кислорода в артериальной крови (РаО2) недоношенного ребенка. Учитывая функциональную незрелость антиоксидантной системы новорожденных [1-3], такие флюктуации концентрации кислорода в артериальной крови могут иметь как кратковременные, так и долгосрочные негативные последствия. Комплекс патологических реакций организма человека на повышение концентрации кислорода можно определить термином "оксидативный стресс" [1]. Среди клинических последствий оксидативного стресса у новорожденных наиболее часто встречаются: утяжеление основного состояния и/или ведущих патологических синдромов, возникновение новых осложнений, приводящих к удлинению пребывания пациента в ОРИТ [1-5]. Длительно сохраняющиеся колебания О2 крови и в первую очередь гипероксические кризы могут вызывать тяжелые поражения органа зрения (ретинопатия недоношенных), легких (бронхолегочная дисплазия), а также способствовать нарушению церебральной перфузии (внутричерепные кровоизлияния: внутрижелудочковые, субарахноидальные кровоизлияния), с негативным долгосрочным прогнозом для здоровья [6-10].
Таким образом точность и оперативность подбора оптимальной концентрации О2 при респираторной терапии новорожденных, в первую очередь искусственной вентиляции легких, - очень важный элемент работы медицинского персонала ОРИТН. Традиционно концентрация О2 регулируется неонатологами вручную, с учетом упрощенных алгоритмов оценки лабораторной (газы крови, уровень гемоглобина/эритроцитов и др.), инструментальной (мониторинг вентиляции, оксигенации) и клинической (оценка цвета кожных покровов и слизистых оболочек) информации. Нередко врачи и медицинские сестры, подбирая оптимальную концентрацию О2 во вдыхаемой смеси в процессе ИВЛ, отталкиваются от эмпирически установленных критериев целесообразности, а уровень концентрации кислорода при этом превышает истинную потребность ребенка в кислороде в конкретный момент времени. В экстренных ситуациях, например при падении пульсоксиметрического показателя, отражающего концентрацию оксигенированного гемоглобина эритроцитов в процентном отношении оксигемоглобина к карбоксигемоглобину (SpO2) до критических значений, многие медицинские сестры и врачи сразу увеличивают концентрацию О2 во вдыхаемой смеси до максимальных значений - 90-100%. В некоторых отделениях до сих пор принято существенно увеличивать FiO2 во вдыхаемой смеси перед санацией трахеи. Подобные действия могут приводить к резкому увеличению напряжения кислорода в крови (PaO2), что может иметь не менее негативные последствия для организма ребенка, чем при гипоксемии.
В отдельных исследованиях обобщены недостатки ручной регулировки О2 во вдыхаемой смеси при ИВЛ недоношенных новорожденных. Адекватность кислородотерапии во многом зависит от объема и качества интенсивного ухода, оценочных алгоритмов, обучения и толерантности персонала к показателям мониторов и тревожной сигнализации оборудования, используемых локальных референсных диагностических диапазонов оксидативного статуса для разных групп целевых пациентов. Большое значение имеет также ресурсная база ОРИТ [11].
Более совершенная методика регулировки О2 во вдыхаемой смеси при ИВЛ недоношенных новорожденных, предупреждающая резкие изменения оксидативного статуса ребенка, была разработана и запатентована специалистами компании "CareFusion" в США. Совместно с компанией "Masimo corp." был разработан компьютерный алгоритм, интегрированный в блок управления аппарата ИВЛ, - "Автоматическая регуляция концентрации кислорода (FiO2) по показателям пульсоксиметрии" (патентованное название - "Close loop oxygen (FiO2)" или CliO2®). Данная система позволяет автоматически подбирать концентрацию О2 во вдыхаемой газовой смеси по текущей потребности ребенка в непрерывном режиме.
В теории принцип сервоконтроля FiO2 прост и понятен (см. рисунок). На рисунке схематично указаны 2 типа регуляции концентрации О2: ручная (периодическая) - mFiO2, и сервоконтролируемая регуляция (постоянная) - cFiO2.
После установки специалистом на мониторном блоке пульсоксиметрии аппарата ИВЛ показателей безопасного для конкретного пациента диапазона "целевой" SpO2 (например, для детей с ОНМТ и ЭНМТ - 87-93% в первые дни жизни) электронный блендер аппарата ИВЛ автоматически подбирает соответствующую концентрацию О2 во вдыхаемой смеси. Благодаря быстрому отклику системы (менее 0,6 с) на медианные значения целевого диапазона SpO2 происходит быстрая корректировка концентрации О2 в газовой смеси без вмешательства специалиста [12, 13].
Чем медленнее изменяется SpO2, тем медленнее изменяется и концентрация О2 в газовой смеси для поддержания заданного диапазона SpO2, и, напротив, чем стремительнее меняется SpO2, тем быстрее идет изменение концентрации подаваемого О2. Иными словами, с помощью аппарата ИВЛ без ручного вмешательства (но под постоянным мониторным контролем) можно максимально корректно использовать ту концентрацию О2, которая реально необходима ребенку в данной клинической ситуации для поддержания стабильной оксигенации крови без выхода за целевые показатели [13-15].
Риски, связанные с качеством мониторинга пульсоксиметрии (достоверность показателей) и, соответственно, c качеством сервоконтроля концентрации О2, в процессе совершенствования данной системы были минимизированы благодаря применению усовершенствованного алгоритма пульсоксиметрии по технологии Masimo Set®.
Благодаря специальной программе оцифровки сигнала и фильтрации артефактов теперь можно использовать метод у пациентов с низкой перфузией, нарушением ритма сердечной деятельности, повышенной двигательной активностью [13-15].
Крупные международные многоцентровые рандомизированные исследования, посвященные клиническому значению данного алгоритма, показывают его большую эффективность по сравнению с традиционной (ручной) регуляцией О2 при проведении интенсивной респираторной поддержки у новорожденных с ОНМТ и ЭНМТ в краткосрочной и среднесрочной перспективе [15-19]. Отмечены обоснованные и быстрые сервоконтролируемые изменения концентрации О2 в подаваемой газовой смеси, приводящие к снижению частоты, глубины, интенсивности и продолжительности гипоксемических, гипероксемических кризов у тяжелобольных и глубоконедоношенных детей. При использовании алгоритма "CliO2" исследователями установлено существенное снижение суммарного времени использования повышенных концентраций О2 на ИВЛ и неинвазивной респираторной поддержке, по сравнению с контрольной группой (при ручной регулировке концентрации О2) [18, 19]. Важно отметить, что исследователи оценивали эффективность алгоритма сервоконтроля FiO2 как при лечении доношенных, так и недоношенных детей: у тех, кто получал инвазивную вентиляцию легких, назальный CPAP или находился под кислородной палаткой. Проводилось также сравнение эффективности лечения у детей с разной исходной частотой и выраженностью колебаний уровня оксигенации. Исследователями был сделан вывод о преимуществе сервоконтроля FiO2 и по сравнению с традиционным способом подбора режима оксигенации [18-21].
Первый опыт использования автоматической регуляции концентрации кислорода был приобретен в ОРИТН МБУЗ ДГКБ № 8 г. Челябинска в 2013-2014 гг. Алгоритм "CliO2" применялся нами при респираторной терапии наиболее тяжелых пациентов.
В группу использования "CliO2" были включены 14 новорожденных, которым требовалось проведение ИВЛ в связи с тяжелой дыхательной недостаточностью, обусловленной: в 10 случаях респираторным дистресссиндромом (РДС), в 2 случаях гемодинамически значимым функционирующим артериальным протоком, в 1 случае - массивной мекониальной аспирацией, в 1 случае - БДЛ. Всем детям на первом этапе интенсивной терапии требовалось проведение ИВЛ с использованием высоких концентраций кислорода (более 40%) для подержания целевых значений SpO2. Нестабильность состояния пациентов сопровождалось так называемым феноменом "плавающей сатурации", при котором отмечались выраженные и продолжительные колебания показателей SpO2 (75-93%) и снижением PaO2 в артериолизированной капиллярной крови. После активации алгоритма CliO2, включающей установку целевых значений SpO2 и границ тревожной сигнализации, происходил автоматический подбор FiO2 в постоянном режиме. Верхняя граница диапазона предельной концентрации О2 в подаваемой газовой смеси во всех случаях ограничивалась 85%. На фоне использования "CliO2" у всех пациентов в первые часы вентиляции отмечались либо выраженные колебания FiO2, либо быстро устанавливалась постоянная концентрация кислорода без вмешательства специалистов.
)
При этом периодический контроль кислотно-основного и газового состава капиллярной крови у всех пациентов демонстрировал приемлемые для каждой клинической ситуации значения PaO2. На фоне проводимого комплексного лечения и купирования основных патологических состояний практически у всех пациентов отмечалось постепенное снижение FiO2 до 21%. При этом глубина и длительность зарегистрированных эпизодов десатурации или повышения SpO2 были незначительными благодаря быстрому отклику системы. Диапазон времени, за которое происходило автоматическое снижение FiO2 до атмосферного значения, составлял от 4 ч (РДСН) до 5 сут (БЛД). 6 пациентам с РДСН в связи с недостаточной эффективностью ИВЛ на этом фоне повторно вводился куросурф эндотрахеально (первое введение сурфактанта всем детям осуществлялось в родовом зале). Важно отметить, что после повторного введения куросурфа во всех случаях концентрация О2 в газовой смеси быстро (в течение нескольких часов - одних суток) снижалась до 21%. У детей с ГЗФАП феномен "плавающей сатурации" купировался практически сразу после перевода на "CliO2", и SpO2 быстро устанавливалась в целевом диапазоне. Однако автоматически задаваемое FiO2 продолжало колебаться в широким диапазоне (25-75%) до момента фармакологического закрытия артериального протока (2-3 сут от начала лечения ибупрофеномПедеа). При этом гипероксические/гипоксические кризы у детей с ГЗФАП в процессе лечения не отмечались.
У ребенка с массивной мекониальной аспирацией на фоне периодически возникающих эпизодов экспираторного закрытия (бронхоспазма), сопровождающихся критической десатурацией, с помощью алгоритма "CliO2" удалось практически сразу полностью купировать гипоксемию. Похожий эффект наблюдался и у ребенка с БДЛ.
Однако периодическое повышение FiO2 в газовой смеси до 85% наблюдалось в течение 5 сут. Использование "CliO2" позволило предотвратить у данного ребенка гипоксемические кризы и добиться стабилизации респираторного статуса, который характеризовался устойчивым FiO2 в диапазоне 30±5%.
Накопленный нами практический опыт позволяет заключить, что респираторный алгоритм "Автоматическая регуляция кислорода по показателям пульсоксиметрии (CliO2)", реализованный на базе аппарата ИВЛ компанией "CareFusion", способствует предупреждению и быстрому купированию гипоксемических и гипероксемических кризов при проведении пролонгированной инвазивной и неинвазивной респираторной терапии новорожденных, в первую очередь детей с ОНМТ и ЭНМТ. Внедрение данного алгоритма и обоснованное использование у наиболее уязвимых категорий пациентов могут существенно повысить эффективность и безопасность лечения новорожденных в условиях отделений реанимации и интенсивной терапии.
Литература
1. Аверин А.П., Гаева А.И., Романенко К.В., Романенко В.А. Современный взгляд на некоторые аспекты первичной реанимации новорождённых. Часть I. Кислородная терапия и поддержание адекватной оксигенации в родовой комнате // Интенсивная терапия. - 2007. - № 4.
2. Национальное руководство по неонатологии. - М.: ГЭОТАРМедиа, 2007.
3. Принципы ведения новорождённых с респираторным дистресссиндромом. Методические рекомендации РАСПМ. - 2008.
4. Базовая помощь новорожденному - международный опыт. - М.: ГЭОТАР-Медиа, 2008.
5. Askie L.M., Henderson-Smart D.J., Irwig L., Simpson J.M. Oxygensaturation targets and outcomes in extremely preterm infants // N. Engl. J. Med. - 2003. - Vol. 349, N 10. - P. 959-967.
6. Supplemental therapeutic oxygen for prethreshold retinopathy of prematurity/(STOP-ROP), a randomized, controlled trial. I: primary outcomes // Pediatrics. - 2000. - Vol. 105, N 2. - P. 295-310.
7. Skinner J.R., Hunter S., Poets C.F. et al. Haemodynamic effects of altering arterial oxygen saturation in preterm infants with respiratory failure // Arch. Dis. Child. Fetal Neonatal Ed. - 1999. - Vol. 80, N 2. - P. F81-F87.
8. Noori S., Patel D., Friedlich P. et al. Effects of low oxygen saturation limits on the ductus arteriosus in extremely low birth weight infants // J. Perinatol. - 2009. - Vol. 29, N 8. - P. 553-557.
9. de Graaff A.E, Dongelmans D.A, Binnekade J.M, de Jonge E. Clinicians’ response to hyperoxia in ventilated patients in a Dutch ICU depends on the level of FIO2 // Intensive Care Med. - 2011. - Vol. 37, N 1. - P. 46-51.
10. Davis D.P., Meade W., Sise M.J. et al. Both hypoxemia and extreme hyperoxemia may be detrimental in patients with severe traumatic brain injury // J. Neurotrauma. - 2009. - Vol. 26, N 12. - P. 2217-2223.
11. Claure N., Gerhardt T., Everett R. et al. Closed-loop controlled inspired oxygen concentration for mechanically ventilated very low birth weight infants with frequent episodes of hypoxemia // Pediatrics. - 2001. - Vol. 107, N 5. - P. 1120-1124.
12. Bhutani V.K., Taube J.C., Antunes M.J., Delivoria-Papadopoulos M. Adaptive control of the inspired oxygen delivery to the neonate // Pediatr. Pulmonol. - 1992. - Vol. 14, N 2. - P. 110-117.
13. Morozoff P.E, Evans R.W. Closed-loop control of SaO2 in the neonate // Biomed. Instrum. Technol. - 1992. - Vol. 26, N 2. - P. 117-123.
14. Sun Y., Kohane I.S., Stark A.R. Computer-assisted adjustment of inspired oxygen concentration improves control of oxygen saturation in newborn infants requiring mechanical ventilation // J. Pediatr. - 1997. - Vol. 131, N 5. - P. 754-756.
15. Morozoff E.P., Smyth J.A. Evaluation of three automatic oxygen therapy control algorithms on ventilated low birth weight neonates // Conf. Proc. IEEE Eng. Med. Biol. Soc. - 2009. - Vol. 2009. - P. 3079-3082.
16. Urschitz M.S., Horn W., Seyfang A. et al. Automatic control of the inspired oxygen fraction in preterm infants: a randomized crossover trial // Am. J. Respir. Crit. Care Med. - 2004. - Vol. 170, N 10. - P. 1095-1100.
17. Claure N., D’Ugard C, Bancalari E. Automated adjustment of inspired oxygen in preterm infants with frequent fluctuations in oxygenation: a pilot clinical trial // J. Pediatr. - 2009. - Vol. 155, N 5. - P. 640-645.
18. Claure N., Bancalari E., D’Ugard C. et al. Multicenter crossover study of automated adjustment of inspired oxygen in mechanically ventilated preterm infants // Pediatrics. - 2011. - Vol. 127, N 1. - P. e76-e83.
19. Johannigman J.A., Branson R., Lecroy D., Beck G. Autonomous control of inspired oxygen concentration during mechanical ventilation of the critically injured trauma patient // J. Trauma. - 2009. - Vol. 66, N 2. - P. 386-392.
20. Cirio S., Nava S. Pilot study of a new device to titrate oxygen flow in hypoxic patients on long-term oxygen therapy // Respir. Care. - 2011. - Vol. 56, N 4. - P. 429-434.
21. Claure N., Bancalari E. Automated closed loop control of inspired oxygen concentration // Respir. Care. - 2013. - Vol. 58, N 1. - P. 151-159.