Венозный возврат и легочная гемодинамика при искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

В обзоре рассмотрены механизмы изменений венозного возврата и легочной гемодинамики при искусственной вентиляции легких с положительным давлением в конце выдоха. В указанных условиях повышение давления в правом предсердии не является ведущей причиной снижения венозного притока крови к сердцу, поскольку при этом повышается также и среднее давление наполнения сосудистой системы, то есть градиент давления для венозного возврата практически не изменяется. Снижение венозного возврата при искусственной вентиляции легких с положительным давлением выдоха обусловлено увеличением сопротивления вен как в результате непосредственного возрастания внутригрудного и трансдиафрагмального давления, так и в результате активации рефлекторных нейрогенных механизмов. В указанных условиях на фоне повышенного давления в альвеолах улучшается диффузионная способность легких, что уменьшает проявления гипоксической легочной вазоконстрикции и способствует снижению легочного сосудистого сопротивления. Характер изменения последнего зависит от реакции интрапаренхимальных сосудов легких — альвеолярных и экстраальвеолярных, что приводит к изменению резистивной и емкостной функций сосудов легких. При высоких величинах положительного давления в конце выдоха (более 30 см вод. ст.) величина альвеолярного давления сопоставима или даже больше давления в легочной артерии (12–16 мм рт. ст.), что способствует снижению сократимости правого желудочка и вызывает уменьшение венозного возврата крови к сердцу. В указанных условиях увеличение коэффициента капиллярной фильтрации сосудов легких может быть обусловлено активацией механочувствительных ванилоидных каналов транзиторного рецепторного потенциала 4-го типа (transient receptor potential vanilloid-4 — TPRV4) и увеличением входа ионов кальция в эндотелиальные клетки.

Об авторах

Вадим Иванович Евлахов

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»; ФГБОУ ВО «Первый Санкт-Петербургский государственный медицинский университет им. акад. И.П. Павлова»

Автор, ответственный за переписку.
Email: viespbru@mail.ru
SPIN-код: 9072-4077

д-р мед. наук, заведующий лабораторией физиологии висцеральных систем им. К.М. Быкова; доцент кафедры нормальной физиологии

Россия, Санкт-Петербург

Илья Залманович Поясов

ФГБНУ «Институт экспериментальной медицины»; ФГАОУ ВО «Санкт-Петербургский государственный университет аэрокосмического приборостроения»

Email: ilpoar@yandex.ru
SPIN-код: 7285-0493

д-р биол. наук, ведущий научный сотрудник лаборатории физиологии висцеральных систем им. К.М. Быкова; профессор кафедры медицинской радиоэлектроники

Россия, Санкт-Петербург

Список литературы

  1. Acosta P, Santisbon E, Varon J. The use of positive end-expiratory pressure in mechanical ventilation. Crit Care Clin. 2007;23(2):251-261. https://doi.org/10.1016/ j.ccc.2006.12.012.
  2. Davis JE, Sternbach GL, Varon J. Paracelsus and mechanical ventilation. Resuscitation. 2000;47(1):3-5. https://doi.org/10.1016/s0300-9572(00)00237-9.
  3. Luecke T, Pelosi P. Clinical review: positive end-expiratory pressure and cardiac output. Crit Care. 2005;9(6):607-621. https://doi.org/10.1186/cc3877.
  4. Mahmood SS, Pinsky MR Heart-lung interactions during mechanical ventilation: the basics. Ann Transl Med. 2018;6(18):349. https://doi.org/10.21037/atm.2018.04.29.
  5. Grübler MR, Wigger O, Berger D, Blöchlinger S. Basic concepts of heart-lung interactions during mechanical ventilation. Swiss Med Wkly. 2017;147:w14491. https://doi.org/10.4414/smw.2017.14491.
  6. Rouby JJ, Lu Q, Goldstein I. Selecting the right level of positive end-expiratory pressure in patients with acute respiratory distress syndrome. Am J Respir Crit Care Med. 2002;165(3):1182-1186. https://doi.org/10.1164/ajrccm. 165.8.2105122.
  7. Schmitt JM, Vieillard-Baron A, Augarde R, et al. Positive end-expiratory pressure titration in acute respiratory distress syndrome patients: impact on right ventricular outflow impedance evaluated by pulmonary artery Doppler flow velocity measurements. Crit Care Med. 2001;29(6): 1154-1158. https://doi.org/10.1097/00003246-200106000- 00012.
  8. Bendjelid K, Romand JA. [Cardiopulmonary interactions in patients under positive pressure ventilation. (In French)]. Ann Fr Anesth Reanim. 2007;26(3):211-217. https://doi.org/10.1016/j.annfar.2006.10.027.
  9. Berger D, Takala J. Determinants of systemic venous return and the impact of positive pressure ventilation. Ann Transl Med. 2018;6(18):350. https://doi.org/10.21037/atm.2018.05.27.
  10. Bendjelid K, Romand JA. Fluid responsiveness in mechanically ventilated patients: a review of indices used in intensive care. Intensive Care Med. 2003;29(3):352-360. https://doi.org/10.1007/s00134-002-1615-9.
  11. Marini M, Caretta G, Vagnarelli F, et al. [Hemodynamic effects of positive end-expiratory pressure. (In Italian)]. G Ital Cardiol (Rome). 2017;18(6):505-512. https://doi.org/10.1714/2700.27611.
  12. Berger D, Moller PW, Weber A, et al. Effect of PEEP, blood volume, and inspiratory hold maneuvers on venous return. Am J Physiol Heart Circ Physiol. 2016;311(3):H794-806. https://doi.org/10.1152/ajpheart. 00931.2015.
  13. Гайтон А.К., Холл Дж.Э. Медицинская физиология / пер. с англ. под ред. В.И. Кобрина, М.М. Галагудза, А.Е. Умрюхина. – 2-е изд., испр. и доп. – М.: Логосфера, 2018. – 1328 c. [Guyton AK, Hall GE. Medical physiology. Translated from English, ed. by V.I. Kobrin, M.M. Galagudza, A.E. Umryuchin. 2nd ed. revised and updated. Moscow: Logosphera; 2018. 1328 p. (In Russ.)]
  14. Морман Д., Хеллер Л. Физиология сердечно-сосудистой системы / пер. с англ. – 4-е изд. – СПб.: Питер, 2000. – 256 с. [Mohrman D, Heller L. Cardiovascular physiology. Translated from English. 4th ed. Saint Petersburg: Piter; 2000. 256 p. (In Russ.)]
  15. Koeppen BM, Stanton BA. Berne and Levy physiology. 7th ed. Elsevier Science; 2017. 944 p.
  16. Ganong WF. Ganong’s review of medical physiology. 25th ed. New York: McGraw-Hill Companies; 2016. 912 p.
  17. Gelman S. Venous function and central venous pressure: a physiologic story. Anesthesiology. 2008;108(4):735-748. https://doi.org/10.1097/aln.0b013e3181672607.
  18. Magder S. The classical Guyton view that mean systemic pressure, right atrial pressure, and venous resistance govern venous return is/is not correct. J Appl Physiol. 2006;101(5):1533. https://doi.org/10.1152/japplphysiol. 00903.2006.
  19. Magder S. Heart-lung interaction in spontaneous breathing subjects: the basics. Ann Transl Med. 2018;6(18):348. https://doi.org/10.21037/atm.2018.06.19.
  20. Mukkamala R, Cohen RJ, Mark RG. A computational model-based validation of Guyton’s analysis of cardiac output and venous return curves. Comput Cardiol. 2002;29(5):561-564. https://doi.org/10.1109/cic.2002.1166834.
  21. Pang CC. Measurement of body venous tone. J Pharm Toxicol Methods. 2000;44(2):341-360. https://doi.org/10.1016/s1056-8719(00)00124-6.
  22. Войнов В.А. Патофизиология сердца и сосудов: учеб. пособие. – М.: БИНОМ, 2017. – 208 с. [Voinov VA. Pathophysiology of the heart and vessels: textbook. Moscow: BINOM; 2017. 208 p. (In Russ.)]
  23. Beard DA, Feigl EO. Understanding Guyton’s venous return curves. Am J Physiol (Heart Circ Physiol). 2011;301(3):H629-Н633. https://doi.org/10.1152/ajpheart. 00228.2011.
  24. Bendjelit K. Right atrial pressure: determinant or result of change in venous return? Chest. 2005;128(5):3639-3640. https://doi.org/10.1378/chest.128.5.3639.
  25. Tyberg JV. How changes in venous capacitance modulate cardiac output. Pflugers Arch (Eur J Physiol). 2002;445(1):10-17. https://doi.org/10.1007/s00424-002-0922-x.
  26. Brengelmann GL. A critical analysis of the view that right atrial pressure determines venous return. J Appl Physiol. 2002;94(3):849-859. https://doi.org/10.1152/japplphysiol. 00868.2002.
  27. Шмидт Р., Тевс Г. Физиология человека. Т. 2 / пер. с англ. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Мир, 2006. – 314 c. [Shmidt R, Thews G. Human physiology. Vol. 2. Transl. from English. 3rd ed., revised and updated. Moscow: Mir; 2006. 314 p. (In Russ.)]
  28. Ткаченко Б.И., Евлахов В.И., Поясов И.З. О роли постоянства давления в правом предсердии в формировании величины венозного возврата крови к сердцу // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2001. – Т. 87. – № 5. – С. 670–678. [Tkachenko BI, Evlakhov VI, Poiasov IZ. The constant level of the right atrial pressure and its role in the venous return characteristics. Russian journal of physiology. 2001;87(5):670-678. (In Russ.)]
  29. Tkachenko BI, Evlakhov VI, Poyasov IZ. Relationship between venous return and right-atrial pressure. Bull Exp Biol Med. 2001;131(5):421-423. https://doi.org/:10.1023/a:1017903410573.
  30. Tkachenko BI, Evlakhov VI, Poyasov IZ. Relationships between venous return and blood pressure in caval veins and right atrium during pressor stimulation. Bull Exp Biol Med. 2001;132(4):926-928. https://doi.org/10.1023/a:1013642622430.
  31. Jellinek H, Krenn H, Oczenski W, et al. Influence of positive airway pressure on the pressure gradient for venous return in humans. J Appl Physiol. 2000;88(3):926-932. https://doi.org/10.1152/jappl.2000.88.3.926.
  32. Falke KJ. The introduction of positive end-expiratory pressure into mechanical ventilation: a retrospective. Intensive Care Med. 2003;29(8):1233-1236. https://doi.org/10.1007/s00134-003-1832-x.
  33. Hollander EH, Dobson GM, Wang JJ, et al. Direct and series transmission of left atrial pressure perturbations to the pulmonary artery: a study using wave-intensity analysis. Am J Physiol (Heart Circ Physiol). 2004;286(1):H267-H275. https://doi.org/10.1152/ajpheart.00505.2002.
  34. Presson RG, Baumgartner WA, Peterson AJ, et al. Pulmonary capillaries are recruited during pulsatile flow. J Appl Physiol. 2002;92(3):1183-1190. https://doi.org/10.1152/japplphysiol.00845.2001.
  35. Dorfmüller P, Günther S, Ghigna MR, et al. Microvascular disease in chronic thromboembolic pulmonary hypertension: a role for pulmonary veins and systemic vasculature. Eur Respir J. 2014;44(5):1275-1288. https://doi.org/10.1183/09031936.00169113.
  36. Gao Y, Raj JU. Role of veins in regulation of pulmonary circulation. Am J Physiol (Lung Cell Mol Physiol). 2005;288(2):L213-L226. https://doi.org/10.1152/ajplung. 00103.2004.
  37. Bronicki RA, Anas NG. Cardiopulmonary interaction. Pediatr Crit Care Med. 2009;10(3):313-322. https://doi.org/10.1097/pcc.0b013e31819887f0.
  38. Luecke T, Pelosi P, Quintel M. [Hämodynamische effekte der mechanischen beatmung. (In Germ)]. Der Anaesthesist. 2007;56(12):1242-1251. https://doi.org/10.1007/s00101-007-1274-x.
  39. Pinsky MR. Functional hemodynamic monitoring. Crit Care Clin. 2015;31(1):89-111. https://doi.org/10.1016/j.ccc. 2014.08.005.
  40. Pinsky MR. The right ventricle: interaction with the pulmonary circulation. Critical Care. 2016;20(1):266-275. https://doi.org/10.1186/s13054-016-1440-0.
  41. Pinsky MR. Cardiopulmonary interactions: physiologic basis and clinical applications. Ann Am Thorac Soc. 2018;15(Suppl 1):S45-S48. https://doi.org/10.1513/annalsats.201704-339fr.
  42. Conrad SA, Zhang S, Arnold TC, et al. Protective effects of low respiratory frequency in experimental ventilator-associated lung injury. Crit Care Med. 2005;33(4):835-840. https://doi.org/10.1097/01.ccm.0000159532.56865.8a.
  43. Kopterides P, Kapetanakis T, Siempos I, et al. Short-term administration of a high oxygen concentration is not injurious in an ex-vivo rabbit model of ventilator-induced lung injury. Anesth Analg. 2009;108(2):556-564. https://doi.org/10.1213/ane.0b013e31818f10f7.
  44. Hamanaka K, Jian MY, Weber DS, et al. TRPV4 initiates the acute calcium-dependent permeability increase during ventilator-induced lung injury in isolated mouse lungs. Am J Physiol (Lung Cell Mol Physiol). 2007;293(4):L923-L932. https://doi.org/10.1152/ajplung.00221.2007.
  45. Евлахов В.И., Поясов И.З. Альфа-адренергические механизмы констрикторных реакций легочных вен при экспериментальной тромбоэмболии легочной артерии // Российский физиологический журнал им. И.М. Сеченова. – 2018. – Т. 104. – № 10. – С. 1190–1201. [Evlakhov VI, Poyassov IZ. The adrenergic mechanisms of the pulmonary veins constrictor reactions in the experimental pulmonary thromboembolism model. Russian journal of physiology. 2018;104(10):1190-1201. (In Russ.)]. https://doi.org/10.7868/S0869813918100064.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

© Евлахов В.И., Поясов И.З., 2019

Creative Commons License
Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».