IV. Разделы, изученные ранее и необходимые для данного занятия

1. Анатомо-физиологические особенности дыхательной системы.

2. Особенности кровообращения и транспорта кислорода в здоровом легком.

V. Рекомендуемая литература

Учебники по анатомии, нормальной и патологической физиологии, гистологии, хирургии, комбустиологии для студентов медицинских ВУЗов.

Рекомендуемая литература по теме занятия

Основная литература

1. Долина О.А. Анестезиология и реаниматология. / О.А. Долина. — М., 2009. — С. 301–345.

Дополнительная литература

1. Спас В.В. Респираторный дистресс-синдром взрослых. / В.В. Спас, Р.Э. Якубцевич. — Мн., 2007. — 230 с.

2. Малышев В.Д. Интенсивная терапия. Реанимация. Первая помощь. / В.Д. Малышев. — М., 2000. — С. 83–86.

3. Марино П.Л. Интенсивная терапия. / П.Л. Марино. — М., 1998. — С. 287–290.

4. Сумин С.А. Неотложные состояния. / С.А. Сумин. — М., 2004. — С. 139–147.

5. Сатишур О.Е. Механическая вентиляция легких. / О.Е. Сатишур. — М., 2006. — С. 237–257.

6. Интернет ресурсы.

VI. Вопросы для самоподготовки

Вопросы по базисным знаниям

1. Анатомия нижних дыхательных путей.

2. Механика дыхания.

3. Вентиляция легких.

4. Диффузия газов в легких.

5. Легочный кровоток.

Вопросы по изучаемой теме

1. Этиологические факторы приводящие к развитию РДСВ.

2. Патогенез и патоморфология респираторного дистресс-синдрома.

3. Клиническое течение, стадии РДСВ, диагностика.

4. Интенсивная терапия респираторного дистресс-синдрома взрослых. Принципы проведения респираторной поддержки, выбор режимов, критерии адекватности.

5. Изучение протоколов лечения обследования и лечения больных с РДСВ..

Темы УИРС

1. Выбор параметров респираторной поддержки при РДСВ.

2. Экстракорпоральная мембранная оксигенация в лечении РДСВ.

Дидактические средства для организации самостоятельной работы студентов

1. Компьютерная база данных.

2. Задачи, тестовый контроль.

3. Тематические больные.

4. Истории болезни пациентов.

5. Банк заданий для самостоятельной работы студентов.

VII. Учебный материал

Этиология РДСВ

Широко распространено мнение, что причинами РДСВ служат многие острые патологические процессы, в том числе прямое повреждение легких (контузия), инфекционные процессы в них (бактериальная или вирусная пневмония), аспирация желудочного содержимого, химический ожог, утопление, ингаляция дыма, гипо- и гипертермические повреждения, эмболия легочной артерии, лучевой пневмонит и др. Однако, с этим мнением трудно полностью согласиться. Действительно, очень многие тяжелые состояния в конечном счете приводят к полиорганной недостаточности, в том числе к РДСВ. Но, как правило, это происходит после перенесенного организмом крайне тяжелого, терминального состояния, которое сопровождается заметными нарушениями гемодинамики, причем чаще всего - относительно длительными. Тогда основную роль начинает играть не первоначальная причина циркуляторного кризиса, а последний как таковой. Если же тяжелых и длительных нарушений гемодинамики не возникало, каждый из упомянутых этиологических факторов вызывает развитие специфического патологического процесса, но не РДСВ. То есть появляются такие нарушения, как пневмония, кардиогенный отек легких и др. Следует, правда, отметить, что при многих поражениях паренхимы легких иногда выявляются определенные черты РДСВ, и механизмы последнего играют существенную роль в патогенезе основного критического состояния.

Основными факторами возникновения РДСВ являются:

1. Ведущие к первичному поражению легочной ткани:

• аспирация токсических жидкостей (синдром Мендельсона);

• ингаляция токсических газов;

• длительная ингаляция 100% О₂;

• ингаляция горячего воздуха;

• ушиб легкого.

2. Ведущие к вторичному поражению легочной ткани:

• сепсис;

• шок;

• панкреатит;

• массивные гемотрансфузии;

• искусственное кровообращение;

• жировая эмболия;

• эмболия околоплодными водами;

• ожоговая болезнь;

• ДВС-синдром.

Патофизиология РДСВ

Вследствие описанных выше массивных атак тем или иным этиологическим фактором растяжимость легких резко снижается, они становятся жесткими, возникает заметная гиповентиляция и шунтирование крови. Именно поэтому артериальная гипоксемия при РДСВ не поддается оксигенотерапии даже 100% О₂. При респираторном дистресс-синдроме взрослых отмечаемая гипоксемия смешанного происхождения обусловлена как повышением артериовенозного шунтирования крови и регионарной гиповентиляцией, так и нарушением диффузии газов.

Гипоксемия, вызванная шунтом. Шунтирование крови в легких - одна из наиболее частых причин артериальной гипоксемии у пациентов с РДСВ. Шунт - это часть легочного кровотока в невентилируемых участках легких. Венозная кровь, притекающая к легким и попадающая в шунты, не изменяет свой состав и, вытекая из легких, встречается с кровью, которая оттекает от нормально работающих альвеол. В результате смешивания этих двух потоков образуется артериальная кровь, напряжение кислорода в которой снижено из-за примеси венозной крови. Поэтому шунтирование крови относят к расстройствам легочного газообмена, объединенным названием «венозная примесь». При РДСВ массивное шунтирование крови происходит через зоны интерстициального отека и консолидации альвеолярной ткани, множественные микроателектазы и участки с локальной обструкцией бронхов.

Еще один вероятный механизм шунтирования - раскрытие артерио-венозных анастомозов в легких, не функционирующих в нормальных условиях. Факт существования таких анастомозов доказан экспериментально, но в целом проблема изучена недостаточно. Предполагается, что эти анастомозы предназначены для сброса части венозной крови при резком повышении давления в легочной артерии. Степень артериальной гипоксемии напрямую зависит от объема шунтирования. Вместе с тем при одинаковом объеме шунтирования SpO₂ оказывается меньше у больных с анемией, сниженным минутным объемом кровообращения или повышенной потребностью в кислороде. У таких пациентов ткани усиленно извлекают кислород из артериальной крови. В результате от органов оттекает венозная кровь с резко сниженным содержанием кислорода. Шунтирование в легких венозной крови с аномально низким содержанием кислорода способствует дополнительному уменьшению сатурации. Поэтому коррекция гипоксемии, обусловленной шунтированием, включает также меры по нормализации системной гемодинамики и ликвидации анемии. К сожалению, во многих случаях рассчитывать на быстрое устранение шунта не приходится. Наоборот, прогрессирование РДСВ сопровождается вовлечением в патологический процесс все новых и новых участков легочной ткани, увеличением шунта и углублением гипоксемии. Чтобы выиграть время, необходимое для коррекции критических легочных нарушений, применяют оксигенотерапию, которая уменьшает гипоксемию при работающих шунтах.

Механизм действия оксигенотерапии при гипоксемии, порожденной шунтом, довольно прост. При дыхании воздухом от нормально функционирующих легочных зон оттекает кровь, гемоглобин которой насыщен кислородом на 95-98%. У пациентов с утолщенными альвеоло-капиллярными мембранами из-за диффузионных расстройств этот показатель может быть и ниже. Использование газовой смеси с повышенной концентрацией кислорода позволяет насытить оставшиеся 2-6% гемоглобина крови, протекающей по функционирующим альвеолам, а также увеличить, хоть и незначительно, количество кислорода, растворенного в плазме. При небольшом объеме шунтирования этого дополнительного количества кислорода, попавшего в кровь, которая оттекает от здоровых легочных зон, достаточно, чтобы поднять сатурацию крови, поступившей из шунтов, до нормального уровня. Понятно, что при массивном шунтировании этот механизм малоэффективен, и гипоксемия остается резистентной к оксигенотерапии. Считается, что когда в легких шунтируется до 10% минутного объема крови, гипоксемию можно полностью устранить ингаляцией 30% кислорода. При 30% шунте нормализовать SpO₂ удается, только применяя чистый кислород. Если объем шунтирования свыше 50% общего кровотока, гипоксемия резистентна к кислородотерапии, и даже 100% кислородом SpO₂ удается увеличить лишь на несколько процентов. Зная механизм действия оксигенотерапии при шунтировании, нетрудно понять, почему это так.

Гипоксемия при регионарной гиповентиляции. Шунтирование крови в легких происходит при полном прекращении вентиляции снабжаемого кровью участка легких. Однако часто вентиляция отдельных легочных зон продолжается, но становится недостаточной для обеспечения в них нормального газообмена. Возникает регионарная гиповентиляция. В идеальном случае объем вентиляции легких в целом и каждого легочного региона в частности должен соответствовать объему общего и регионарного кровотока. Но даже у здорового человека в легких, наряду с такими «идеальными» регионами, есть области, где вентиляция избыточна по отношению к кровотоку. Существуют также регионы, вентиляция которых недостаточна для полноценной обработки потока венозной крови (зоны с низкими вентиляционно-перфузионными отношениями). От таких областей поступает кровь с уменьшенной сатурацией. В норме избыточная сатурация крови в одних регионах эффективно компенсирует нехватку сатурации в других. Таким образом, формируется нормальный газовый состав артериальной крови.

Возможности этого естественного компенсирующего механизма ограничены кислородной емкостью основного переносчика кислорода - гемоглобина и достаточны лишь для нормально работающих легких. В условиях РДСВ объем регионов с низкими вентиляционно-перфузионными отношениями порой увеличивается настолько, что полная компенсация становится невозможной. Когда поток недонасыщенной кислородом крови от гиповентилируемых регионов резко возрастает, несколько дополнительных процентов сатурации, заработанные небольшим потоком крови в гипервентилируемых зонах, не способны исправить ситуацию.

Появление в легких областей с низкими вентиляционно-перфузионными отношениями обусловлено двумя причинами: локальным уменьшением вентиляции и локальным увеличением кровотока. Вентиляция региона при РДСВ уменьшается в результате сдавления мелких бронхов диффузными инфильтратами. Легочный кровоток локально увеличивается в результате его патологического перераспределения. Когда давление в легочной артерии снижается и становится недостаточным для подъема крови в верхние отделы легких, кровоток осуществляется главным образом через нижележащие отделы, вентиляция которых перестает соответствовать возросшему потоку крови.

Гипоксемия при диффузионных расстройствах. Теоретические аспекты нарушения диффузии кислорода через барьер, отделяющий гемоглобин эритроцитов от альвеолярного газа, разработаны достаточно подробно. Уменьшение диффузионной способности легких сказывается прежде всего на переносе кислорода из альвеол в кровь. Внутрилегочный обмен углекислого газа не нарушается даже при существенных диффузионных расстройствах, так как СО₂ в силу своей высокой растворимости в водных средах, обладает очень большой проникающей способностью. При повышении в альвеолах концентрации вдыхаемого кислорода возрастает движущая сила диффузии - разность напряжений газа по обе стороны альвеоло-капиллярной мембраны. В результате гипоксемия уменьшается или исчезает, хотя причина, по которой она возникла, остается. Лишь при крайней степени диффузионных расстройств (РДСВ) эффект оксигенотерапии может быть неполным.

Основные нарушения гемодинамики при РДСВ зависят от стадии дистресса и тяжести полиорганной недостаточности. На ранней стадии развиваются тахикардия и веноконстрикция, что приводит к повышению давления заклинивания легочных капилляров. Высокий сердечный выброс при этом объясняется тахикардией, а не увеличением сократительной активности миокарда. Более того, систолическая и диастолическая функции желудочков угнетены, несмотря на высокий сердечный выброс.

Ранние стадии РДСВ у большинства больных характеризуются продолжительной гипервентиляцией на фоне незначительной гипокапнии и респираторного алкалоза. Эта пролонгированная спонтанная гипервентиляция, по-видимому, имеет отношение к этиологическому фактору РДСВ (травма, сепсис и т.д.), однако затем становится преимущественно следствием возникающей гипоксии.

В развитии синдрома дыхательных расстройств наступает период, когда нарушение соотношения вентиляция/перфузия достигает максимальной степени и к тяжелой гипоксемии присоединяется гиперкапния. Механизм ее развития совпадает с механизмом гипоксемии: контакт вентилирующего газа с кровью в легких невозможен вследствие разобщения газового и кровяного потоков. Можно определять низкое парциальное напряжение углекислого газа на выдохе и очень высокое парциальное напряжение СО₂ в артериальной крови. Изменения кислотно-основного состояния в результате нарушения газообмена и микроциркуляции проявляются респираторным и метаболическим алкалозом. Тяжелая гипокапния и вызванный ею алкалоз нежелательны всегда. Кажущаяся безвредность алкалоза, в противоположность ацидозу, частично обусловлена логарифмической природой рН-шкалы: при алкалозе концентрация водородных ионов проявляется меньшими изменениями рН, чем при ацидозе. Респираторный алкалоз существенно влияет на деятельность головного мозга, уменьшая мозговой кровоток на 30-35%. К дыхательному алкалозу, происхождение которого в ранних стадиях респираторного дистресс-синдрома взрослых связано исключительно с гипервентиляцией, присоединяется алкалоз метаболического характера. Метаболический алкалоз является второй по значимости причиной особой тяжести состояния пациента в условиях полиорганной недостаточности. Он возникает в результате действия комбинации многих факторов и, прежде всего, потери соляной кислоты при назогастральной аспирации, введения бикарбоната натрия и др. Однако заметный избыток бикарбоната в организме может накапливаться лишь тогда, когда его экскреция в почках значительно снижается. Именно такая ситуация возникает в критических состояниях, когда клубочковая фильтрация у больных снижается. Сопутствует ей развивающийся при критических состояниях вторичный гиперальдостеронизм. Непосредственными причинами его служат стресс и почечная гипоперфузия, вызывающая активацию ренин-ангиотензин-альдостероновой системы организма.

Гиперальдостероновая фаза сочетается с исключительно высокой канальцевой реабсорбцией натрия и упорной парадоксальной ацидурией, несмотря на алкалоз в крови. Ацидурия (на первый взгляд, не сочетающаяся с алкалозом), как правило, является прогностически неблагоприятным признаком. Наоборот, превращение кислой реакции мочи в щелочную при упорном метаболическом алкалозе у больного в критическом состоянии расценивают как признак натрийуретической фазы, обещающий скорое выведение избытка натрия и, следовательно, ликвидацию алкалоза. На фоне нарушений кислотно-щелочного состояния крови и ухудшения микроциркуляции у больных в условиях полиорганной недостаточности определяется лактатацидоз. Обычно умеренное повышение лактата (до 2-4 ммоль/л) наблюдается на ранней стадии - в фазе низкого сердечного выброса, начального метаболического и дыхательного алкалоза и гипокапнии. В противоположность этому, на более поздних стадиях, на фоне повторного угнетения кровообращения и нарастания метаболического ацидоза, содержание лактата может увеличиваться до 20-30 ммоль/л. Лактат - нормальный метаболит глюкозы - появляется в результате тканевого анаэробного гликолиза. При этом на каждый моль образовавшегося в организме лактата расходуется 1 эквивалент протонов. Это и определяет возможное изменение КЩС организма с развитием ацидоза. Образование лактата не дает организму существенных энергетических выгод, так как большая часть энергетических доходов от метаболизма получается при окислительном фосфорилировании. Такой процесс проходит за пределами цикла Кребса. Из двух главных механизмов (артериальная гипоксемия и системная гипоперфузия) последний является наиболее важной причиной развития лактатацидоза. Изолированная артериальная гипоксемия при низком парциальном напряжении кислорода в крови не способствует избытку продукции лактата. Однако при сниженной перфузии тканей большое количество лактата, особенно из скелетных мышц, попадает в кровяное русло. Если в нормальных условиях печень и миокард способны метаболизировать лактат, то при нарушении кровообращения и гипоксемии этот процесс невозможен.

В поздних стадиях РДСВ, когда к нему, как правило, присоединяется недостаточность других органов и систем, возникает вторичная сердечная недостаточность с падением сердечного выброса и еще большим повышением давления заклинивания легочных капилляров. К интерстициальному отеку присоединяется альвеолярный отек легких, в патогенезе которого большую роль играет и кардиогенный фактор.

Ввиду того, что кислородный метаболизм напрямую связан с адаптационной реакцией организма, лимитирование или чрезмерный стресс-ответ которого обусловливает дисфункцию многих систем, причина возникновения этого синдрома отступает на второй план, и при неблагоприятном исходе респираторного дистресс-синдрома взрослых прогрессирует синдром полиорганной недостаточности, замыкающий порочный гипоксический круг.

Патоморфология РДСВ

На аутопсии погибших в результате резкой дыхательной недостаточности, развившейся в критическом состоянии, несмотря на большое разнообразие патоморфологических проявлений, много идентичных. Это связано с тем, что независимо от первичной причины развития РДСВ при критических состояниях действует много общих патогенетических факторов.

Исходя из патоморфологических изменений развитие респираторного дистресс-синдрома взрослых можно разделить на две фазы: экссудативную фазу и фазу организации.

1. Экссудативная фаза развивается в течение первой недели, чему предшествует повреждение легких: характерный отек, экссудация плазменных протеинов, накопление воспалительных клеток и гиалиновых мембран. Легкие при этом занимают всю грудную полость. Масса их превышает нормальную в 3-4 раза, они кажутся раздутыми. На поверхности легких видны также плевральные кровоизлияния и даже небольшие ателектазы. Поверхность разреза легких обычно сочная, с мелкими кровоизлияниями. В остальных отделах цвет легких остается нормальным. Часто выявляются участки различных размеров более яркие по цвету, чем окружающая паренхима. Почти всегда заметны признаки трахеобронхита. Слизистая оболочка трахеи и бронхов темные. При их микроскопическом исследовании в легких отмечаются признаки интерстициального отека, которые проявляются расширением альвеолярных стенок с выбуханием участков ткани в просвет альвеол. Определяются гиалиновые и фиброзные отложения на альвеолярных стенках и альвеолах, фокальные альвеолярные и интерстициальные кровоизлияния, а также признаки гиперплазии и гипертрофии альвеолярных выстилающих клеток. Реже выявляется альвеолярный отек. В альвеолах, окрашенных трихромом, можно обнаружить гиалиновые мембраны. На истонченных альвеолярных перегородках можно видеть коллагеновую выстилку и нити коллагена, которые затем утолщаются до выраженного интерстициального фиброза. В микрососудах альвеолярных перегородок определяется маргинация нейтрофилов (лейкоцитарные стазы в сосудах микроциркуляции), эритроцитарные стазы.

Под электронным микроскопом можно увидеть дегенеративные изменения в эндотелиальных клетках и пневмоцитах I порядка. Через несколько дней клетки I порядка слущиваются, вместо них появляются раскрытые базальные мембраны. Внутритканевой и альвеолярный отек, особенно заметный в первый день, затем уменьшается. Гиалиновые мембраны начинают образовываться ко второму дню, а их наличие является самой заметной морфологической чертой экссудативной фазы на 4-5 сутки. Эти эозинофильные, стекловидные (прозрачные) «мембраны» состоят из плазменных протеинов, остатков цитоплазм и ядер со слущенных клеток эпителия. Легкое внутритканевое воспаление с лимфоцитами, клетками плазмы и макрофагами проявляется рано и достигает максимума примерно через неделю. К концу первой недели и в течение последующей организации нарушений кубические пневмоциты II порядка начинают выстраиваться вдоль раскрытых (оголенных) альвеолярных мембран. Альвеолярные капилляры и легочные артериолы иногда образуют фибриновые тромбы. У умерших при явлении РДСВ легкие тяжелые, отечные и практичес­ки не содержат воздуха.

2. Фаза организации РДСВ начинается примерно через неделю после первого повреждения. В это время отмечается пролиферация фибробластов во внутритканевом и альвеолярных пространствах. Интерстициальное воспаление и образование пневмоцитов II порядка продолжаются, но гиалиновые мембраны больше не возникают. Альвеолярные макрофаги поглощают остатки гиалиновых мембран и других клеток. Вследствие свободного фиброза утолщаются альвеолярные мембраны и сморщиваются альвеолы, закупоривая их как заплатой. В тяжелых случаях в результате фиброза реструктуризируется легочная паренхима и формируются кисты.

Если сопоставить морфологические данные с результатами клинического исследования РДСВ за 4 стадии его течения, то патогистологическая картина на первой стадии выражена усиленным кровенаполнением сосудов, интерстициальным отеком и иногда кровоизлияниями в висцеральную плевру.

Изменения во вторую стадию проявляются увеличением плотности и полнокровия легких, деформацией альвеол, утолщением их стенок, клеточной инфильтрацией (эритроцитами, полиморфно-ядерными лейкоцитами, тромбоцитами) интерстиция, межальвеолярных перегородок и альвеолярных пространств.

В третью стадию РДСВ морфологические изменения заключаются в «опеченении» легких (легочная ткань бурая, тонет в воде), появлении белка и форменных элементов в альвеолах, отслойке эпителия. Кроме того, утолщается капиллярная стенка, образуются микротромбы в сосудах, возникают множественные кровоизлияния. Отмечается исчезновение пневмоцитов I порядка и дисплазия пневмоцитов II порядка.

В четвертой стадии эти изменения прогрессируют до альвеолярного отека, образования гиалиновых мембран и появления фибрина в альвеолах. Развивается фиброз участков легких, наблюдаются мелкие абсцессы.

В заключение следует отметить, что объективный и доказательный диагноз РДСВ возможен, если в распоряжении патоморфолога будут не только морфологический субстрат, но и прижизненные показатели гемодинамического профиля, газового состава крови в терминальном периоде, а также международные диагностические критерии РДСВ.

Современные методы диагностики и клиническое течение РДСВ

Как упоминалось выше, к основным диагностическим критериям РДСВ, принятым на специальной Американо-Европейской согласительной конференции по РДСВ в 1994 году, относят следующие:

• острое начало;

• двусторонняя инфильтрация на фронтальной рентгенограмме легких;

• нарушение оксигенации крови в легких - р_аО₂/FiO₂<300 мм рт. ст. для СОЛП; <200 мм рт. ст. для РДСВ;

• ДЗЛК < 18 мм рт. ст. или нет левопредсердной гипертензии.

Несмотря на эти общепринятые в мире основные диагностические критерии, существует масса вспомогательных параметров и методов диагностики респираторного дистресс-синдрома взрослых, которые используются и ведутся в четырех направлениях РДСВ:

1. оценка клинических симптомов;

2. функциональная оценка дыхательной недостаточности;

3. определение степени поражения альвеоло-капиллярной мембраны;

4. функциональная и клиническая оценка полиорганной недостаточности.