AMIT AZ ÁLLATKÍSÉRLETEKBİL TANULTUNK: A MIKROCIRKULÁCIÓ MONITOROZÁSA

Átírás

1 AMIT AZ ÁLLATKÍSÉRLETEKBİL TANULTUNK: A MIKROCIRKULÁCIÓ MONITOROZÁSA Kaszaki József Ph.D. Szegedi Tudományegyetem, Sebészeti Mőtéttani Intézet

2 A mikrokeringés fiziológiája Arteriolák, kapillárisok, venulák hálózata (érátmérı <100 µm) Legfıbb szerepe az oxigén átadása a szöveteknek Struktúrája, funkciója nem egységes szervenként eltérı Központi szerepet játszik a véralvadási, immunológiai folyamatokban A mikrokeringést meghatározó tényezık: Beáramlási nyomás (driving pressure) Az arteriolák tónusa és átmérıje Hemorheológiai paraméterek (viszkozitás) Együttvéve: kapillárisok nyitottsága (patency) A mikroperfúzió szabályozása: Miogén (erı-mechanikai hatások) Metabolikus (O 2, CO 2, laktát, H + ) Neurohumorális (NO, endothelin, katekolaminok, stb.)

3 I. A mikrokeringés és a makrokeringés kapcsolata Keringési elégtelenség NO-REFLOW jelenség Fennmaradó mikrokeringési elégtelenség Keringési elégtelenség megszüntetése (reoxigenizáció, reperfúzió)

4 A makrokeringés és a mikrokeringés változása mesenteriális ischaemiareperfúzió során A lokális mikroperfúzió változása szöveti oxigenizáció (CO 2 ; ph) változás

5 I. A mikrokeringés és a makrokeringés kapcsolata Normál állapotban a mikrokeringés relatíve független a globális hemodinamikai változásoktól. DE mikrocirkulációs elváltozások mutathatók ki elfogadhatónak tekintett szisztémás hemodinamikai célértékek esetén is; A keringési elégtelenség megszüntetését célzó terápiás beavatkozás esetén, a mikrokeringés reakciója gyakran eltér annak globális hatásától jellemzı példája az un. no-reflow jelenség

6 A mikrocirkuláció indirekt monitorozása Gastrotonometria: Boda & Murányi (Lancet 1959) Ballonos tonomitor Equilibrálódási idı min. 30 perc Statikus mérıeszköz Teljes hosszában szilikon anyagú,kapilláris tonomitor Equilibrálódási idı 5-10 perc Dinamikusabb mérés Boda és mtsai.; Eur J Anaesthesiol 23: , 2006.

7 A mikrocirkuláció monitorozása Áramlás Lézer Doppler áramlásmérı NIRS Oxigenizáció, Áramlás Perfúzió, Áramlási sebesség OPS/SDF képalkotás Fluorescence quenching microscopy Oxigén tenzió Áramlás Mikrogyöngy technikák MRI Oxigenizáció, Perfúzió

8 Orthogonális Polarizációs Spectrális képalkotás OPS Sidestream Dark Field SDF : az OPS továbbfejlesztett verziója Groner W. Nature Med (1999) 5: Ince C (2005) Crit Care 9:S13-S19

9 II. A mikrokeringés speciális sajátossága: a heterogenitás Károsodott mikrocirkuláció esetén a mikrokeringési reakciók NEM egységesek, és mértékük, kiterjedésük sem hasonló. A károsodás megnyilvánulása: a perfúzió heterogenitásának fokozódása. Az oszcilláló mikroperfúzió (flowmotion) lokális oxigenizáció változást indukál, oxigén extrakciós deficitet eredményez; Tsai AG and Intaglietta M, Int J Microcirc Clin Exp (1991) 12:75-88.

10 Idıben változó heterogenitás a vázizomban (fluoreszcens intravitális mikroszkóp) Az artériás beáramlás jelentıs csökkentése (70%) esetén: arterial diameter arterial flow velocity Rücker M et al. Am J Physiol (2000) 279: H550 H558. velocity in the capillaries

11 Térben változó heterogenitás A funkcionális kapilláris sőrőség meghatározása perfundált nem-perfundált Perfundált kapillárisok hossza terület Mikrocirkulációs shunt: amikor a mikrokeringési parciális oxigénnyomás (µpo 2 ) a vénás po 2 értéke alá csökken Sinaasappel et al. J Appl Physiol (1996) 81:

12 Temporális és térbeli heterogenitás kimutatása májban, Pringle manıver után (Lézer Doppler flowmérés) Variációs koefficiens (CV) ábrázolásával (CV= a standard deviáció és az átlag aránya) B/ Idıbeli heterogenitás: Egymást követı 5 sec intervallumok CV értéke C/ Térbeli heterogenitás: Több szomszédos pontban, 5 sec-os mérések CV értéke Richter S et al. Eur Surg Res (2010) 44:

13 Heterogenitás normál körülmények között Lézer Doppler flowmérés Vasomotio (flowmotion) monitorozás a herében - termoregulációval összefüggı periodicitás Vasomotio (flowmotion) monitorozás a bırben

14 Heterogenitás szövetrétegek között vérzéses shockban, VVT áramlási sebesség alapján RBCV (a 0. perc %-ban) Villus Villus 120 Izom Izom 100 RBCV (a 0. perc %-ban) p<0,05 vs. 0. perc # p<0,05 vs. Villus # # 20 # 50 Hgmm # # # 50 Hgmm # idı (perc) idı (perc) Resuscitatio: 2 x vol. 0,9% NaCl Resuscitatio: 4ml/kg Osmohes Vajda K, Szabó A, Kucsa K, Suki B, Boros M: Microcirculatory heterogeneity in the rat small intestine during compromised flow conditions. Microcirculation (2004) 11(4):

15 Hogyan értékelhetı a heterogén mikrokeringés?

16 Heterogenitás térben és idıben

17 Idıbeli heterogenitás Az áramlási mintázat változása a villusban Kiindulási állapot: folyamatos áramlás Vérzéses shock: oszcilláció Újraélesztés: folyamatos áramlás / oszcilláció 700 RBCV (µm/sec) 100 v 1 v 1 v v 2 v v 3 v v n Gyors áramlás v 2 v 3 v n Lassú áramlás t 1 T 1 t 2 T 2 t 3 T 3 t n Súlyozó faktor = az áramlási periódusok relatív idıtartama T n idı A vörösvértest áramlási sebességének (RBCV) súlyozott számtani átlaga: v 1 t 1 + V 1 T 1 + v 2 t 2 + V 2 T 2 + v n t n + V n T n A-RBCV = Szabó et al. Shock 21: , t 1 + T 1 + t 2 + T 2 + t n + T n

18 Térbeli heterogenitás A vörösvértest áramlási sebesség (RBCV) területarányosan súlyozott átlaga Hypoperfundált terület (a: relatív terület 40%) (alacsony átlagos RBCV) Normál perfúzió, magasabb RBCV értékek (A: relatív terület 60%) (magasabb átlagos RBCV) Vajda K, Szabó A, Kucsa K, Suki B, Boros M: Microcirculation (2004) 11(4): RBCV = A(RBCV) + a (RBCV) RBCV = 0.6 RBCV RBCV A + a (A + a = 1)

19 A HETEROGENITÁS EGYIK OKA: AUTOREGULÁCIÓS ZAVAR Vazokonstriktor és vazodilatátor molekulák egyensúly zavara Endothelin Nitrogén monoxid (NO) E N D O T H E L I U M

20 Az Endothelin-A antagonista kezelés csökkenti az idıbeli heterogenitást Relative duratio on of high flow (%) 1, , ,8 80 0,6 60 0,4 40 0,2 20 0,00 # # # p < 0.05 vs. 0 min # p < 0.05 vs. Saline HS Time (min) Saline HSD HSD+ETR-p1/fl Szabó A, Suki B, Csonka E, Eszlári E, Kucsa K, Vajda K, Kaszaki J, Boros M: Flow motion in the intestinal villi during hemorrhagic shock: a new method to characterize the microcirculatory changes. Shock (2004) 21(4):

21 NO donorok helyreállítják a károsodott bél serosa és mucosa oxigenizációját mikrocirkulációját Serosa (µpo 2 ) µp ser O 2 [mmhg] SIN 1 Fluid SIN 1 = NO donor 20 Gyomor CO 2 P i CO 2 -gap [m mmhg] bl lps shock t-30 t-60 t-90 t-120 SIN 1 Fluid 5 bl lps shock t-30 t-60 t-90 t-120 Mucosa (µpo 2 ) µp muc O 2 [mmhg] SIN 1 Fluid Siegemund M, van Bommel J, Vollebrecht K, Dries J, Ince C (2000) Intensive Care Med 26:S 362 bl lps shock t-30 t-60 t-90 t-120

22 A mikrokeringési elégtelenség további okai: A sejtes reakciók A leukocyta - endothelsejt interakció jellegzetességei és monitorozásának eszközei

23 Fluoreszcens Intravitális Videomikroszkópia Videó-felvevı CCD-kamera Fényforrás Tibia Objektív MONITOR - gördülı leukocita - kitapadó leukocita -funkcionális kapilláris denzitás -Vvt áramlási sebesség Kontraszterısítés (fluoreszcens transz- és epi-illumináció) Fluoreszcens markerek: Leukocyták Vörösvértestek Permeabilitás Rhodamin 6G FITC jelölés Na-fluoreszcein

24 Leukocyta-endothel sejt interakció kapilláris lumen interstitium Rolling Adhézió Transzmigráció érendothel E-selectin P-selectin (+vérlemezke) VCAM-1 ICAM-1 (intercellularis adhéziós molekula 1) endothelialis PECAM-1 leukocyta L-selectin CD11a/CD18 CD11b/CD18 leukocyta PECAM-1

25 IVM video: Periosteális perfúzió és leukocyta adhézió végtag ischaemiában

26 A kitapadó leukocyták számának változása A. Sticking (1 mm -2 ) Sham + Saline I-R + Saline I-R +GEL x x x x x x B. Sticking (1 mm -2 ) Sham + Saline I-R + Saline I-R + DX x x x x x x x 0 Baseline Baseline C. Sticking (1 mm -2 ) Sham + Saline I-R + Saline I-R + HES x # x # x # x # 0 Baseline Time (min) Varga et al., Critical Care Med 36: , 2008.

27 MIKROCIRKULÁCIÓ MONITOROZÁS GYAKORLATI ESETE PEEP hatása az oxigenizációra és a tüdı mikrocirkulációs paramétereinek változására Centrális vénás nyomás Endotracheális tubus Pulzoximéter Jobb felsı lebeny OPS mikrokeringés vizsgálat Artériás vérnyomás szenzor

28 PEEP hatása az oxigenizációra Atelektázia megszőnése - intrapulm. shunt Parciális oxigén nyomás (PaO 2 ) Artériás oxigén szaturáció (SaO 2 ) N=6 Thoracotomia PEEP = 5 PEEP = 10 PEEP = 15 PEEP = 5 0.perc 15. perc 30. perc 45. perc = mikrokeringés felvétel Kevés adat ismert a PEEP okozta mikrocirkulációs változásokról a tüdıben

29 Artériás oxigén szaturáció és parciális nyomás Artériás oxigén szaturáció (%) Artériás oxigén parciális nyomása (Hgmm) PEEP= 15 PEEP= 10 PEEP= 5 PEEP= Idı (perc) PEEP= 15 PEEP= 10 PEEP= 5 PEEP= Idı (perc)

30 TÜDİ MIKROKERINGÉS (OPS) PEEP 5 vízcm

31 Tüdı mikrokeringés PEEP 15 vízcm

32 Tüdı mikrokeringés PEEP 5 vízcm

33 Alveolus terület Alveoláris terület (µm 2 ) PEEP= PEEP= 5 PEEP= 10 PEEP= Idı (perc) Az ábrán a medián, a 25. és a 75. percentilist tüntettük fel; p<0.05 Friedman és Dunn próbával

34 Alveolus kapillárisok perfúziós rátája Alveolus perfúziós ráta 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 PEEP= 5 PEEP= Idı (perc) PEEP= 15 PEEP= 5 Az ábrán a medián, a 25. és a 75. percentilist tüntettük fel; p<0.05 Friedman és Dunn próbával

35 Áramlási sebesség az alveoláris és perialveoláris kapillárisokban Alveolus vvt sebesség (µm s -1 ) Perialveoláris vvt sebesség (µm s -1 ) PEEP= 15 PEEP= 10 PEEP= 5 PEEP= Idı (perc) PEEP= 15 PEEP= 10 PEEP= 5 PEEP= Idı (perc) A PEEP emelése után az alveoláris és perialveoláris perfúzió eltérı dinamikájú növekedése eredményezi az artériás oxigén tenzió és szaturáció fokozódását.

36 Mikrokeringés monitorozás a klinikumban Hol és mit mérjünk?

37 A szublingualisis mikrocirkuláció klinikai jelentısége

38 Sublinguális vs intesztinális tonometria Sublinguális tonometria vs OPS videomikroszkópia Pentobarbital anaesthesia OPS mikrokeringés vizsgálat Sublingualis tonométer Artériás kanül Intestinalis tonométer CVP katéter Transzpulmonális perctérfogat mérés Vérnyomás szenzor

39 A vékonybél nyelv alatti mucosa CO 2 gap változása Hgmm Hgmm 70 x x 40 Álmőtött 60 Shock + Albumin Shock + HES Shock + Dextrán Vérzéses shock x Idı (perc) # # x Kolloid reszuszcitáció Vérzéses shock Álmőtött Shock + Albumin Shock + HES Shock + Dextrán Kolloid reszuszcitáció Idı (perc) x x x

40 A nyelv alatti mucosa mikrokeringése kontroll állapotban

41 A nyelv alatti mucosa mikrokeringése shockos állapotban

42 A vvt átlagsebesség változása a szublinguális régióban µm/perc 1200 Álmőtött Shock + Albumin Shock + HES 1000 Shock + Dextrán # # Vérzéses shock Kolloid reszuszcitáció Idı (perc)

43 CO 2 gap és vvt sebesség korreláció CO 2 gap 50 Korrelációs együttható: 0,5643 p < 0, vvt sebesség

44 A szublingualisis mikrocirkuláció klinikai jelentısége Azok a szeptikus páciensek, akiknél a szublinguális mikroperfúzió csökkenése kismértékő (22 %-os) volt, felépültek a súlyos kórállapotból, ellentétben azokkal, akiknél ez a csökkenés jelentıs (44 %-os) volt. Sakr et al. Crit Care Med (2004) 32: A mikrocirkulációs dysfunkció volt az egyetlen és szenzitiv tényezı a végkimenetel elırejelzésében.

45 Mit tanultunk az állatkísérletekbıl a mikrocirkuláció vonatkozásában? Az elsı, ami sérül, és az utolsó ami felépül. A mikrocirkuláció károsodásának jele, a perfúzió heterogenitása, amely oxigén extrakciós deficitet eredményez; A mikroperfúzió állapota meghatározhatja a végkimenetelt; A mikrocirkuláció helyreállítása terápiás végpont. Microcirculation Recruitment Manoeuvres Ince C (2005) Critical Care 9:S13-S19 Rendezni kell a kóros áramlási heterogenitást Az a cél, hogy a nyissuk ki és tartsuk is nyitva a mikrokeringést a pumpafunkció támogatásával, vazopresszorok korlátozott használatával és megfelelı folyadék adásával

46 Köszönöm a figyelmet

47