Akutt respirasjonssvikt ved alvorlig sykdom og skade

Helge Opdahl Om forfatteren
Artikkel

Alvorlig respirasjonssvikt hos tidligere lungefriske skyldes som oftest en utbredt betennelsesprosess i lungevevet. Hvis årsaken er infeksiøs (f.eks. bakteriell pneumoni), går prosessen som regel tilbake ved effektiv behandling av det utløsende agens. Ved ikke-infeksiøse årsaker, som mekanisk skade av lungevevet, aspirasjon av mageinnhold til luftveiene eller inhalasjon av skadelige gasser, finnes det ingen spesifikk behandling.

En betennelsesprosess kan også oppstå sekundært til brudd- eller vevsskader andre steder i kroppen eller til infeksjoner hvor fokus er lokalisert fjernt fra lungene. Slike prosesser er en vanlig årsak til at pasienter trenger respiratorbehandling. Tilbakegang av svikten er betinget av hvorvidt den utløsende årsak er reversibel. I denne artikkelen er det først og fremst respirasjonssvikt som oppstår sekundært til sykdomsprosesser utenfor thorax som omtales.

Materiale og metode

Grunnlaget for artikkelen er et ikke-systematisk litteratursøk i Medline, der det er gjort et skjønnsmessig utvalg av artikler basert på forfatterens erfaring innen feltet. I tillegg er det brukt artikler hentet fra forfatterens eget litteraturarkiv. Forfatteren har over 20 års erfaring fra kirurgiske intensivavdelinger ved Oslo universitetssykehus, Ullevål, og har doktorgrad fra Universitetet i Oslo i 1993 med vekt på nøytrofile granulocytters betydning for utvikling av akutt lungesviktsyndrom.

Lungeshunt og oksygenering av arterieblod

Lungeshunt oppstår når deler av blodet som strømmer gjennom lungene passerer lungevev hvor oksygenopptaket fra alveolene er redusert eller opphørt. Dette fører til at arterieblodets oksygentrykk (paO₂) blir lavere enn det som forventes ut fra oksygentrykket i inspirasjonsluften. Forskjellen mellom aktuell og forventet paO₂ avhenger av forholdet mellom de fraksjoner av blodet som passerer alveolområder med henholdsvis normal, nedsatt eller ingen ventilasjon (fig 1). Vanlige årsaker til nedsatt ventilasjon er økt luftveismotstand eller at lungevevets elastisitet er redusert. Opphørt ventilasjon ses først og fremst i områder hvor alveolene er fylt av ødemvæske eller puss eller har falt sammen (atelektaser).

Figur 1  Alveolluft og lungeshunt. Alveolluftens oksygentrykk, pAO₂, bestemmes av barometertrykk, trykket av CO₂ i alveolene og oksygenfraksjonen i inspirasjonsluften. Normalt øker pO2 i forbipasserende lungekapillærer i takt med pAO₂. Ved lungeshunt avhenger effekten av økt O₂ i inspirasjonsluften av forholdet mellom normalt ventilerte (V/Q ≈ 1), dårlig ventilerte (O < V/Q < 1) og ikke-ventilerte (V/Q = 0) alveoler, dvs. shuntfraksjonen i lungene. Behandling som konverterer dårlig ventilerte alveoler til godt ventilerte og ikke-ventilerte til ventilerte, eller som øker O₂-innholdet i blandet venøst blod (CVO₂) ved å bedre forholdet mellom O₂-tilbud og -forbruk, vil alltid øke paO₂

I klinisk sammenheng angis shunten ofte som forholdet mellom oksygentrykket i arterieblodet og fraksjonen av O₂ i inspirasjonsluften, paO₂/FiO₂, eller som differansen mellom beregnet oksygentrykk i alveolene (pAO₂)og det som måles i arterielt blod: pAO₂ – paO₂.

Akutt lungesviktsyndrom

Akutt respirasjonssvikt etter store skader og sjokktilstander, uavhengig av om skaden innbefattet lungene, har lenge vært kjent blant militærleger og skadekirurger. Tilstanden ble ofte kalt «sjokklunge». Den ble erkjent som et eget sykdomsbilde først etter at Asbaugh og medarbeidere beskrev den som et syndrom i 1967 (1) og kalte det «acute respiratory distress syndome» (ARDS). På norsk er betegnelsen «akutt lungesviktsyndrom». Betegnelsen økte forståelsen for at slik respirasjonssvikt ikke var en hyperakutt pneumoni, men at svikten kunne oppstå sekundært til en rekke andre sykdommer og skader.

Symptomer og diagnose

Lungenes elastisitet er redusert, og nedsatt oksygeninnhold i blodet gir økt trettbarhet i respirasjonsmuskulaturen. Symptombildet likner pneumoni, med anstrengt ventilasjon, takypné, takykardi og cyanose. Funnene ved auskultasjon er ofte uspesifikke. Ved en internasjonal konsensuskonferanse i 1990-årene (2) vedtok man følgende definisjon av akutt lungesviktsyndrom:

  1. Bilaterale, diffuse lungefortetninger

  2. Utelukking av kardial årsak til respirasjonssvikten

  3. paO₂/FiO2 ≤ 26,7 kPa (200 mm Hg)

Det samme sykdomsbildet, men med en mindre alvorlig lungesvikt, klassifiseres som «acute lung injury» (ALI). På norsk er betegnelsen «akutt lungeskade». Skadede lunger blir lett infiserte. Bakterielle pneumonier kan være utgangspunkt for sepsis, som igjen kan utløse akutt lungesviktsyndrom. Liknende respirasjonssvikt kan utløses av bl.a. rusmidler og forgiftninger (3) samt transfusjoner (4). Definisjonsmessig kan derfor både pneumoni og de fleste andre årsaker til direkte skade av lungene inngå i begrepet «akutt lungesviktsyndrom» (ramme 1).

Ramme 1

Vanlige årsaker til akutt lungesviktsyndrom

Direkte lungepåvirkning

  • Pneumoni

  • Aspirasjonspneumoni

  • Inhalasjonsskade

  • Lungekontusjoner

  • Fettembolier

  • Nærdrukning

  • Reperfusjonsskade

Indirekte lungepåvirkning

  • Sepsis

  • Multitraume/sjokk

  • Multiple blodtransfusjoner

  • Akutt pankreatitt

  • Kardiopulmonal bypass

  • Overdoser av rusmidler

  • Disseminert intravaskulær koagulasjon (DIC)

  • Hodeskader/brannskader

Forekomst

I et skandinavisk materiale fra 1999 beregnet man en insidens på 17,9 tilfeller av akutt lungeskade per 100 000 personer per år (5). Data fra USA indikerer en forekomst på 78,9 tilfeller (6). Tall som angir forekomsten av akutt lungesviktsyndrom varierer med en faktor på ti mellom forskjellige land (7). Divergensene kan skyldes variasjoner i tolking av sykdomsdefinisjonen, ulik tilgjengelighet til helsetjenester, forskjeller i bruk av intensivbehandling eller ulike rapporterings- og registreringsrutiner. Sannsynlig forekomst er innen området 20–75 pasienter per 100 000 personer per år (8).

Utløsende faktorer

Vev som utsettes for mekanisk eller kjemisk skade, infeksjon eller hypoksi, frigjør molekyler med proinflammatoriske egenskaper (9). Samtidig kan endotelets overflate endres slik at dette både induserer koagulasjon (10) og aktiverer nøytrofile granulocytter og andre leukocytter. Kombinasjonen av proinflammatoriske agenser varierer med de utløsende faktorer. Bakterietoksiner, celle- eller fettfragmenter, aktiverte komplementfaktorer og proinflammatoriske cytokiner er viktige. I tillegg induseres endringer i celleoverflate og syntesemønster hos f.eks. endotelceller, nøytrofile granulocytter, monocytter og makrofager (11). Enhver sykdom eller skade som kan indusere en generell inflammatorisk respons kan også utløse et akutt lungesviktsyndrom (ramme 1).

Patofysiologi

Ødemdanning

I akuttfasen dannes økte mengder proteinrik ødemvæske i alveolene. Dette skyldes økt permeabilitet for proteiner og væske i lungekarene. Karenes hydrostatiske trykk kan være normale. Ødemdanningen er sjelden så massiv at ødemvæske kommer opp i de øvre luftveier. Alveolepitelets evne til å resorbere ødemvæske fra alveolene er nedsatt. Proteiner som inngår i koagulasjonskaskaden, lekker ut med ødemvæsken og gjør at denne blir som en gel når aktiverte makrofager og monocytter stimulerer koagulasjonen (11). Kombinasjonen av ødelagt cellemateriale og koagulerte plasmaproteiner danner typiske hyaline membraner i de små luftveiene (12).

Generell betennelse

Betennelsesreaksjonen gjør at nøytrofile granulocytter binder seg til endoteloverflaten og deretter vandrer ut i vevet. Når de stimuleres av proinflammatoriske agenser fra blod eller fra lokale celler i lungene, utskiller de store mengder reaktive oksygenforbindelser og vevsnedbrytende enzymer (13). Denne reaksjonen skader både endotel og type 1-pneumocytter i alveolene og bryter ned lungevevet. Også andre immunkompetente celler deltar i betennelsesutviklingen.

Endotel og koagulasjon

Påvirkning av bakterietoksiner og proinflammatoriske cytokiner kan endre endotelcellenes overflate, de går fra å ha antikoagulante til å ha prokoagulante egenskaper (10). Aktivering av trombocytter og koagulasjonskaskaden fører til trombosering i lungenes mikrosirkulasjon. Dette endrer perfusjonsforholdene og øker lungekarmotstanden, med fare for høyre ventrikkel-svikt.

Fibroproliferativ fase

Etter den akutte betennelses- og ødemfasen følger en fase med resorpsjon av væske og reparasjon av ødelagt vev. Selv om noe av lungevevet forblir skadet og omdannes til arrvev, vil mesteparten av det affiserte lungevevet gjenvinne normal funksjon (14). Hos noen pasienter skjer det en kraftig innvekst av bindevevsceller. Lungene hos slike pasienter forblir fibrotiske og stive selv om oksygeneringsevnen bedres. Et slikt forløp er assosiert med dårligere overlevelse (14).

Behandling

Pasienter som fyller kriteriene for akutt lungesviktsyndrom behandles i overvåkings- eller intensivavdelinger. Det finnes i dag ingen spesifikk profylakse mot eller kausal behandling av syndromet når dette skyldes en ikke-infeksiøs betennelsesprosess. Ikke-steroide antiinflammatoriske midler (NSAID) har ingen beskyttende effekt og påvirker ikke sykdomsforløpet (15). Kortikostereoider, som kan ha gunstig effekt hos enkeltpersoner, bedrer ikke overlevelsen i større pasientpopulasjoner (16).

Behandlingen bygger derfor på to hovedprinsipper. Det første er at rask og riktig behandling av utløsende skade/sykdom vil redusere produksjonen av proinflammatoriske og prokoagulante agenser. Noen av prinsippene for behandling av utløsende skade/sykdom er:

  1. Tidlig stabilisering av frakturer ved traumer

  2. Målrettet og aggressiv sjokkbehandling med rask restitusjon av vevsoksygeneringen

  3. Optimalisering av infeksjonsbehandlingen

Det andre er at man må opprettholde tilfredsstillende oksygentilbud til organismen mens man venter på at de utløsende sykdomsprosesser kommer under kontroll og lungefunksjonen bedres. Dette hindrer at vevshypoksi kompliserer de utløsende sykdomsprosesser ytterligere eller medvirker til dysfunksjon eller svikt av flere organer.

Økning av oksygenmengden i inspirasjonsluften har ofte dårlig effekt ved akutt lungesviktsyndrom. Ikke-invasiv respirasjonsstøtte via ansiktsmaske har også begrenset effekt. Intervensjoner som øker antallet vel ventilerte alveolområder gir derimot en betydelig bedring (fig 1), og overtrykksventilasjon med respirator er hjørnesteinen i behandlingen av alvorlig respirasjonssvikt. I akuttfasen forutsetter behandlingen vanligvis anestesi, intubasjon og dyp sedasjon. Kombinasjonen av anestesi/sedasjon og overtrykksventilasjon har ofte negative sirkulatoriske effekter hos normo- og hypovolemiske personer. Overtrykksventilasjon øker intratorakalt trykk og nedsetter hjertets diastoliske fylling og minuttvolum, og medikamentelt betinget vasodilatasjon aksentuerer endringene. Ved uendret O₂-forbruk vil redusert hjerteminuttvolum redusere O₂-innholdet i arterieblodet hos pasienter med konstant lungeshunt (fig 1).

Moderne respiratorer har mange ventilasjonsmodi, men de grunnleggende prinsippene for respiratorbehandling i akuttfasen er likevel enkle. Lungene ventileres vanligvis med tidevolumer i området 6–9 ml per kilo idealvekt. Atelektasetendens ved slutten av ekspirasjonen hindres ved å opprettholde et positivt trykk i luftveiene under hele ekspirasjonsfasen (positivt endeekspiratorisk trykk, PEEP). Utbredelsen av sykdomsprosessen i lungene er viktig for valg av tidevolum og PEEP-nivå. På grunnlag av data fra en større multisenterundersøkelse (17) har flere ekspertgrupper anbefalt et standardisert tidevolum på 6 ml per kilo idealvekt for alle pasienter med akutt lungesviktsyndrom. Dokumentasjonen for at dette gir optimalt resultat for alle pasienter er imidlertid usikker (18). På grunn av store variasjoner i lungenes status hos pasienter med akutt lungesviktsyndrom bør tidevolum og PEEP-nivå tilpasses individuelt, samtidig som målsettingen bør være å velge de laveste tidevolumer som gir tilfredsstillende oksygenering og CO₂-kontroll. Hos pasienter hvor atelektaser øker oksygeneringsproblemene, har ofte intermitterende hyperinflasjon av lungene (rekruttering) en gunstig effekt.

Fordi ødem er en integrert del av sykdomsbildet i første fase, ønsker man å redusere lungekartrykkene. Hvis redusert væsketilførsel nedsetter hjerteminuttvolumet, kan det arterielle O₂-innholdet paradoksalt nok synke når oksygenmengden i veneblodet faller, selv om shuntfraksjonen er konstant eller bedres (fig 1). Optimalisering av hjerteminuttvolumet ved å øke hjertets endediastoliske fylling gir høyere hydrostatiske trykk i lungekarene og mer ødemdanning. Dermed øker shuntens størrelse. Økt oksygenmengde i veneblodet kan likevel gi en høyere paO₂. Ofte velger man å holde hjertets fyllingsvolum på et suboptimalt nivå og øker kontraktiliteten i myokard med infusjoner av inotrope agenser.

Mange intervensjoner og medikamentelle behandlingsregimer har vist lovende resultater i dyreeksperimentelle studier og i studier med få pasienter. Stereoidbehandling, annen antiinflammatorisk behandling, vending i mageleie, høyfrekvent ventilasjon (jetventilasjon, oscillatorisk ventilasjon), inhalasjon av nitrogenmonoksid og instillasjon av surfaktant i luftveiene er noen av de intervensjonene som har vært prøvd. Selv om flere av intervensjonene bedrer lungefunksjonen på kort sikt hos mange pasienter, har ingen av dem gitt signifikant bedring av overlevelsen (hos voksne) ved utprøvning i større studier (1922).

Enkelte utvikler katastrofal og behandlingsresistent lungesvikt og dør som følge av generalisert vevshypoksi. Ved livstruende oksygeneringssvikt økes PEEP-nivået ofte til 14–20 cm H₂O, inspirasjonstiden forlenges i forhold til ekspirasjonstiden (invers ratio-ventilasjon) og ventilasjon i mageleie prøves. Hjertets minuttvolum økes med katekolamininfusjoner for å heveoksygenmetningen i blandet venøst blod. Hvis dette ikke bedrer tilstanden, prøves eventuelt høydose steroider (det gjelder fortrinnsvis pasienter uten sepsis), eventuelt kjøles pasienten ned for å redusere organismens O₂-forbruk. Den ultimate behandling av katastrofal lungesvikt er å oksygenere blodet utenfor kroppen (ekstrakorporal membranoksygenering, ECMO). Dette gjøres ved hjelp av en hjerte-lunge-maskin – blod med lavt O₂-innhold hentes ut fra en stor vene, oksygeneres og pumpes tilbake til sirkulasjonen på venesiden (hvis tilfredsstillende hjertefunksjon) eller på arteriesiden (hvis hjertefunksjonen samtidig svikter). Behandlingen er svært ressurskrevende og er derfor gjerne bare aktuell hos personer hvor lungene er det eneste organet med alvorlig svikt (23).

Behandling som ikke er vist å gi bedre overlevelse, er å anse som udokumentert kriseintervensjon. Hvis behandlerne tidligere har erfart eller kjenner til at enkeltpasienter har respondert positivt på slik behandling, er det likevel logisk å prøve også slike alternativer ved livstruende hypoksemi på tross av optimal respiratorinnsats. Hvis behandlingen innebærer fare for ytterligere komplikasjoner og/eller medfører svært høyt ressursforbruk, bør forholdet mellom risiko og sannsynlig gevinst for pasienten overveies grundig før oppstart.

Prognose

Dødeligheten av respirasjonssvikt rapporteres i området fra 33 % (akutt lungeskade) til opptil 70 % (akutt lungesviktsyndrom) (24). Som for beregninger av forekomst varierer tallene betydelig fra studie til studie og sannsynligvis av de samme årsaker. Tall som bygger på dødelighet i kontrollgruppen ved multisenterstudier (25–30 %) kan være villledende (20), da pasienter med andre alvorlige risikofaktorer i tillegg til respirasjonssvikten ofte blir ekskludert fra slike studier.

Hos de fleste med akutt lungesviktsyndrom er svikten reversibel hvis grunnsykdommen er det. Død som en direkte følge av lungesvikt ses imidlertid hos bare 10–15 % av pasientene (25). De fleste dør som følge av at flere organer enn lungene svikter (multiorgansvikt) – summen av de patofysiologiske problemene blir for stor. Grunnsykdommen, kombinert med eventuelle preeksisterende tilleggssykdommer og alder, har derfor betydning for overlevelsen hos slike pasienter. Ved økende alder ser man også at dødeligheten hos intensivpasienter målt ett år etter intensivoppholdet er dobbelt så høy som dødeligheten i selve intensivavdelingen (26). Akutt respirasjonssvikt med alvorlig sepsis som underliggende årsak er forbundet med høyest dødelighet, mens de pasientene hvor respirasjonssvikten utløses av skader (multitraumer) har best prognose (27). De som overlever, kan gjenvinne en tilnærmet normal lungefunksjon.

Anbefalte artikler