Keywords
Hyperoxemia; Hemorheology; Perfusion; Viscosity; Aggregation; Deformability
Tlenoterapia jest od lat stosowana w celu zapobiegania lub leczenia hipoksemii, coraz częściej w warunkach oddziału intensywnej opieki medycznej (ICU). Zapotrzebowanie pacjentów na tlen jest przewidywane na podstawie oceny gazów we krwi, wskaźników niewydolności narządów i fizjologicznych objawów postępującej hipoksji. Kwestią dyskusyjną jest jednak stosunek frakcjonowanego tlenu natlenowanego (FiO2), który należy podać choremu, aby przezwyciężyć niekorzystne skutki hipoksemii, unikając jednocześnie szkodliwego działania tlenu. Wiele badań udowodniło istnienie toksyczności tlenu z powodu zwiększonego tworzenia reaktywnych form tlenu (ROS), szczególnie w warunkach hipoksji/reperfuzji. Chociaż efekty te są szczególnie wyraźne podczas długotrwałego podawania, tj. powyżej 12-24 h, kilka badań retrospektywnych sugeruje, że nawet hipoksemia o krótszym czasie trwania również wiąże się ze zwiększoną śmiertelnością i zachorowalnością .Skuteczność krótkotrwałej wentylacji z wysokim FiO2 (0,8-1,0) w okresie okołooperacyjnym (tj, indukcja znieczulenia lub odzwyczajanie od znieczulenia, transport pacjenta), sedacja do procedur inwazyjnych (np. cewnikowanie, próby endoskopowe) lub resuscytacja krążeniowo-oddechowa (CPR) nie jest obecnie udowodniona pod względem mikrokrążenia i perfuzji narządowej.
Wymiana gazów, składników odżywczych i metabolitów między krwią a tkankami przez sieć mikrokrążenia jest podstawą perfuzji tkanek i funkcji narządów. Koncepcja obejmująca zarówno dostarczanie tlenu, transport tlenu w tkankach, jak i zużycie tlenu przez komórki może być nazwana perfuzją tlenową tkanek. Istnieją różne nieinwazyjne metody oceny perfuzji tkankowej i utlenowania, takie jak gradient temperatury ciała, pulsoksymetria, spektroskopia w bliskiej podczerwieni, ortogonalna spektrofotometria polaryzacyjna, laserowy przepływomierz dopplerowski, oksymetria przezskórna i kapnografia podjęzykowa. Wszystkie te metody są częściowo zdolne do monitorowania podstawowych składników perfuzji, takich jak rzut serca, systemowy opór naczyniowy, wysycenie hemoglobiny tlenem i integralność mikrokrążenia. Za pomocą tych metod ocenia się ukrwienie i dostarczanie tlenu do tkanek, a tlenoterapia jest prowadzona tak, aby osiągnąć cele wystarczającego nasycenia oksyhemoglobiny i przepływu krwi. Jednakże wpływ właściwości hemoreologicznych jest często zaniedbywany.
Hemoreologia zajmuje się przepływem i zachowaniem odkształceniowym krwi i utworzonych z niej elementów (tj. krwinek czerwonych, krwinek białych, płytek krwi). Ponieważ krew jest cieczą dwufazową (osocze i elementy komórkowe), jej płynność przy danej szybkości ścinania i temperaturze zależy od właściwości reologicznych fazy osoczowej i komórkowej oraz od frakcji objętościowej (tj. hematokrytu) fazy komórkowej. Oprócz stężenia elementów komórkowych we krwi, istotnym czynnikiem determinującym płynność krwi są ich właściwości reologiczne. Głównym czynnikiem determinującym ten efekt są krwinki czerwone (RBC), które wykazują bardzo szczególne zachowanie reologiczne. Normalne RBC są ciałami wysoce odkształcalnymi i mają tendencję do orientowania się zgodnie z liniami strumienia przepływu, zwłaszcza jeśli siły ścinające są wystarczająco duże, aby lekko odkształcić te komórki. Inną ważną cechą reologiczną krwinek czerwonych jest ich tendencja do agregacji w liniowe układy, określane mianem rouleaux, w których są one ułożone jak stosy monet. Liniowe agregaty następnie oddziałują ze sobą tworząc trójwymiarowe struktury. Fibrynogen i inne duże białka osocza sprzyjają agregacji RBC, przy czym agregacja zależy od wielkości sił ścinających działających na komórki. Zwiększone ścinanie powoduje rozpad agregatów, podczas gdy zmniejszone ścinanie sprzyja agregacji. Ze względu na zwiększony efektywny rozmiar cząstek, zaburzenia linii strumienia przepływu stają się bardziej wyraźne, gdy powstają agregaty krwinek czerwonych, a lepkość krwi jest znacznie zwiększona. Agregacja krwinek czerwonych jest zatem głównym czynnikiem determinującym lepkość krwi w warunkach niskiego ścinania. Badania łączące zależne od lepkości zmiany perfuzji mikronaczyniowej z danymi dotyczącymi wyników sugerują, że lepkość krwi pełnej i odpowiednie parametry hemoroidalne są nieistotne jako czynnik determinujący perfuzję mikronaczyniową w warunkach fizjologicznych, gdy autoregulacja jest skuteczna. Ponieważ autoregulacja ma na celu utrzymanie stałego zaopatrzenia w tlen, organizm będzie kompensował zmiany w lepkości krwi, aby utrzymać dostarczanie tlenu. Jednakże, gdy fizjologiczne mechanizmy kompensacyjne są utrudnione z powodu przebiegu patologii lub interwencji terapeutycznych (tj. wentylacja mechaniczna, sedacja itp.), zmiany hemoroidalne mogą prowadzić do zaburzeń perfuzji.
Udowodniono, że ostra hiperoksemia jest związana z wazokonstrykcją naczyń mózgowych, śmiercią komórek nerwowych, zmniejszeniem wskaźnika sercowego i częstości akcji serca przy jednoczesnym zwiększeniu obwodowego oporu naczyniowego. Pomimo szybko rosnącej liczby informacji o pogarszającym się wpływie terapii wysokim FiO2 na perfuzję poprzez zmniejszenie przepływu krwi i cytotoksyczność związaną z ROS, istnieje niewiele danych na temat wpływu hiperoksemii na reologię krwi, która jest bezpośrednio skorelowana z perfuzją tkanek, szczególnie u krytycznie chorych pacjentów. Ostatnie dwa badania wykazały, że ostra hiperoksemia spowodowana tlenoterapią hiperbaryczną lub wentylacją normobaryczną z wysokim FiO2 nie miała istotnego wpływu na lepkość krwi, agregację i odkształcalność krwinek czerwonych. Pomimo dobrze znanych zaburzających perfuzję efektów hipoksji, takich jak zmniejszenie odkształcalności krwinek czerwonych, lepkości krwi, lepkości osocza i zwiększonej agregacji krwinek czerwonych, hiperoksemia wydaje się być nieskuteczna i/lub nieszkodliwa w zakresie perfuzji tkanek poprzez płynność krwi.
Wysokie FiO2 w inhalacji jest stosowane u ciężko chorych lub zdrowych osób z różnymi wskazaniami. Ostra i przewlekła niewydolność oddechowa są głównymi wskazaniami u pacjentów oddziałów intensywnej terapii. Ponadto, resuscytacja krążeniowo-oddechowa i wiele innych procedur inwazyjnych, takich jak odsysanie tchawicy, cewnikowanie, intubacja i ekstubacja są wykonywane przy wysokim FiO2. Najnowsze dane potwierdzają, że stosowanie wysokiego FiO2 w celu uniknięcia hipoksemii w przypadku ostrych i krótkotrwałych zabiegów wiąże się z ryzykiem potencjalnej toksyczności tlenu i upośledzenia mikrokrążenia. Potrzebne są dalsze badania w celu określenia „bezpiecznego odstępu czasu i czasu trwania” dla tlenoterapii, aby przyczynić się do poprawy utlenowania, a nie frustrującej perfuzji tkanek.
- Hafner S, Beloncle F, Koch A, Radermacher P, Asfar P (2015) Hyperoxia in intensive care, emergency, and perioperative medicine: Dr. Jekyll or Mr. Hyde? A 2015 update. Ann Intensive Care 5: 42.
- Gottrup F (1994) Fizjologia i pomiar perfuzji tkankowej. Ann Chir Gynaecol 83: 183-189.
- Alexandre L (2012) Nieinwazyjne monitorowanie perfuzji obwodowej. In: Michael R, Pinsky LB, Jordi M, Massimo A (edr) Springer Berlin Heidelberg s. 131-141.
- Baskurt OK, Meiselman HJ (2003) Blood rheology and hemodynamics. Semin Thromb Hemost 29: 435-450.
- Copley AL (1990) Fluid mechanics and biorheology. Biorheology 27: 3-19.
- Feher MD, Rampling MW, Sever PS, Elkeles RS (1988) Diabetic hypertension – The importance of fibrinogen and blood viscosity. J Hum Hypertens 2: 117-122.
- Lenz C, Rebel A, Waschke KF, Koehler RC, Frietsch T (2008) Blood viscosity modulates tissue perfusion: Sometimes and somewhere. Transfus Altern Transfus Med 9: 265-272.
- Gershengorn H (2014) Hyperoxemia–Too much of a good thing? Crit Care 18: 556.
- Sinan M, Ertan NZ, Mirasoglu B, Yalcin O, Atac N, et al. (2016) Acute and long-term effects of hyperbaric oxygen therapy on hemorheological parameters in patients with various disorders. Clin Hemorheol Microcirc 62: 79-88.
- Ulker P (2016) The effect of acute and short term normobaric hyperoxia on hemorheologic parameters. Biorheology 53: 171-177.
.