การบาดเจ็บของปอดจากการช่วยหายใจ (Ventilator-Induced Lung Injury: VILI)

การบาดเจ็บของปอดจากการช่วยหายใจ (VILI) คือความเสียหายของปอดที่เกิดจากหรือถูกกระตุ้นให้รุนแรงขึ้นโดยการช่วยหายใจด้วยเครื่องช่วยหายใจเอง การหายใจด้วยแรงดันบวกแบบเดียวกันที่ช่วยสนับสนุนการแลกเปลี่ยนก๊าซสามารถทำให้ถุงลมยืดมากเกินไป เปิดและปิดหน่วยปอดที่ไม่เสถียรซ้ำๆ และกระตุ้นการอักเสบได้ ดังนั้นการบำบัดแบบประคับประคองจึงกลายเป็นแหล่งที่มาของอันตราย การตระหนักถึง VILI ได้ปรับเปลี่ยนแนวคิดของการช่วยหายใจด้วยเครื่องช่วยหายใจจากการทำให้ก๊าซในเลือดเป็นปกติเพียงอย่างเดียว มาเป็นการปกป้องปอดแทน

Definition

การบาดเจ็บของปอดจากการช่วยหายใจคือการบาดเจ็บของปอดเฉียบพลันที่เกิดจากการช่วยหายใจด้วยเครื่องช่วยหายใจ ซึ่งครอบคลุมถึงการบาดเจ็บจากการยืดขยายมากเกินไป (volutrauma) การรั่วของอากาศที่เกี่ยวข้องกับแรงดัน (barotrauma) การบาดเจ็บจากการเปิดและยุบตัวของถุงลมซ้ำๆ (atelectrauma) และการกระตุ้นการอักเสบที่เกิดจากแรงเหล่านี้ (biotrauma)

Scope

บทความนี้อธิบายกลไกของ VILI แนวคิดของ volutrauma, barotrauma, atelectrauma และ biotrauma และวิธีที่หลักฐานเกี่ยวกับการช่วยหายใจแบบป้องกัน (protective ventilation) ได้รับอิทธิพลจากกลไกเหล่านี้ บทความนี้เป็นหัวข้อเชิงแนวคิดและการศึกษา และไม่ได้ให้การตั้งค่าเครื่องช่วยหายใจหรือคำแนะนำในการรักษาสำหรับผู้ป่วยแต่ละราย

Core questions

• การบำบัดที่ช่วยชีวิตสามารถทำลายปอดได้อย่างไร?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่าง volutrauma, barotrauma, atelectrauma และ biotrauma?
• เหตุใดการจำกัดปริมาตรหายใจเข้าและแรงดันจึงช่วยลดอันตรายได้?
• บทบาทของแรงดันบวกที่ปลายการหายใจออกในการป้องกัน atelectrauma คืออะไร?

Key concepts

• Volutrauma (การยืดขยายมากเกินไป)
• Barotrauma (การรั่วของอากาศจากแรงดันสูง)
• Atelectrauma (การเปิดและยุบตัวของถุงลมซ้ำๆ)
• Biotrauma (การอักเสบที่เกิดจากการส่งผ่านแรงทางกล)
• แรงดันข้ามปอด (Transpulmonary pressure)
• แรงดันขับเคลื่อน (Driving pressure)
• กำลังทางกล (Mechanical power)

Mechanisms

VILI เกิดขึ้นเมื่อแรงทางกลเกินกว่าที่เนื้อเยื่อปอดจะทนได้ ปริมาตรที่ปลายการหายใจเข้าที่มากเกินไปและแรงดันข้ามปอด (transpulmonary pressure) ที่สูงเกินไปทำให้ผนังถุงลมยืดมากเกินไป (volutrauma) แรงดันในทางเดินหายใจที่สูงอาจทำให้ถุงลมแตกและเกิดการรั่วของอากาศ (barotrauma) และการเปิดและยุบตัวซ้ำๆ ของหน่วยที่ไม่เสถียรจะทำให้เนื้อเยื่อฉีกขาด (atelectrauma) การบาดเจ็บทางกายภาพเหล่านี้จะกระตุ้นการส่งสัญญาณการอักเสบ (biotrauma) และสารสื่อกลางที่ปล่อยออกมาสามารถทำลายปอดเพิ่มเติมและเข้าสู่ระบบไหลเวียนโลหิตได้ ปริมาณการบาดเจ็บจะรวมปริมาตร แรงดัน การไหล และอัตรา ซึ่งเป็นแนวคิดที่สรุปได้ว่าเป็นกำลังทางกล (mechanical power) กลยุทธ์การป้องกันจะจำกัดปริมาตรหายใจเข้า (tidal volume) แรงดันที่ราบสูง (plateau pressure) และแรงดันขับเคลื่อน (driving pressure) และใช้แรงดันบวกที่ปลายการหายใจออก (positive end-expiratory pressure) เพื่อรักษาถุงลมให้เปิดอยู่และลด atelectrauma (Slutsky-Ranieri-2013)

Clinical relevance

VILI เป็นหัวใจสำคัญที่ทำให้การช่วยหายใจสมัยใหม่เป็นการป้องกันมากกว่าการแก้ไข และเป็นพื้นฐานของการประเมินผลการทดลองการช่วยหายใจเกือบทุกครั้ง บทความนี้อธิบายกลไกและหลักฐานสนับสนุน โดยอธิบายว่าอันตรายเกิดขึ้นได้อย่างไร และไม่ใช่แหล่งข้อมูลสำหรับเครื่องช่วยหายใจแต่ละชนิดหรือคำแนะนำในการรักษา

Epidemiology

VILI เป็นเรื่องยากที่จะนับเป็นวินิจฉัยที่แยกต่างหาก เนื่องจากมันทับซ้อนกับการบาดเจ็บของปอดที่เป็นต้นเหตุ แต่ความสำคัญของมันอนุมานได้จากการทดลองแบบสุ่มที่มีการควบคุม ซึ่งการช่วยหายใจที่ก่อให้เกิดอันตรายน้อยลงช่วยลดอัตราการเสียชีวิต ซึ่งหมายความว่าส่วนสำคัญของอันตรายในการปฏิบัติก่อนหน้านี้เกิดจากภาวะแทรกซ้อนจากการรักษา (iatrogenic) (Amato-1998; ARDSnet-2000)

Evidence & guidelines

หลักฐานที่ชัดเจนที่สุดสำหรับ VILI มาจากการทดลองที่แสดงให้เห็นว่ากลยุทธ์การช่วยหายใจแบบป้องกันช่วยลดอัตราการเสียชีวิตเมื่อเทียบกับการใช้ปริมาตรหายใจเข้าและแรงดันที่สูงกว่า (Amato-1998; ARDSnet-2000) ซึ่งเป็นหลักการที่นำไปใช้ในแนวปฏิบัติของสมาคมวิชาชีพเกี่ยวกับการช่วยหายใจในภาวะ ARDS (Fan-2017-guideline) บทความนี้สื่อถึงทิศทางของหลักฐานนั้นโดยไม่ได้ระบุขีดจำกัดตัวเลข

History

การศึกษาในสัตว์ตั้งแต่ทศวรรษ 1970 เป็นต้นมาแสดงให้เห็นว่าการช่วยหายใจด้วยปริมาตรสูงและแรงดันสูงสามารถทำลายปอดได้เอง ซึ่งเปลี่ยนความสนใจจากแรงดันเพียงอย่างเดียว (barotrauma) ไปยังปริมาตร (volutrauma) และไปยังกลไกการยุบตัวเป็นวงจรและการอักเสบของ atelectrauma และ biotrauma หลักฐานทางคลินิกมาจากการทดลองการช่วยหายใจแบบป้องกันในช่วงปลายทศวรรษ 1990 และปี 2000 ซึ่งแสดงให้เห็นประโยชน์ด้านการรอดชีวิตจากการช่วยหายใจที่ก่อให้เกิดอันตรายน้อยลง และทำให้การป้องกัน VILI เป็นเป้าหมายหลัก (Amato-1998; ARDSnet-2000; Slutsky-Ranieri-2013)

Debates

พารามิเตอร์ใดที่สามารถบ่งชี้การช่วยหายใจที่ก่อให้เกิดอันตรายได้ดีที่สุด?

ปริมาตรหายใจเข้า, แรงดันที่ราบสูง, แรงดันขับเคลื่อน และกำลังทางกลที่รวมกัน ได้รับการเสนอว่าเป็นเป้าหมายที่เกี่ยวข้องมากที่สุดสำหรับการจำกัด VILI และพารามิเตอร์ใดที่มีประโยชน์ที่สุดข้างเตียงผู้ป่วยยังคงเป็นคำถามที่กำลังมีการศึกษาอยู่

Key figures

• Arthur Slutsky
• V. Marco Ranieri
• Marcelo Amato
• Luciano Gattinoni

Seminal works

• slutsky-ranieri-2013
• amato-1998
• ardsnet-2000

Frequently asked questions

ความแตกต่างระหว่าง barotrauma และ volutrauma คืออะไร?

Barotrauma หมายถึงการบาดเจ็บและการรั่วของอากาศที่เกี่ยวข้องกับแรงดันในทางเดินหายใจที่สูง ในขณะที่ volutrauma หมายถึงการบาดเจ็บจากการยืดขยายของปอดมากเกินไปโดยปริมาตรที่มากเกินไป; การทดลองแสดงให้เห็นว่าการยืดขยายมากเกินไป (ปริมาตร) มากกว่าแรงดันเอง เป็นปัจจัยหลักที่ทำให้เกิดการบาดเจ็บ

Atelectrauma คืออะไร?

Atelectrauma คือการบาดเจ็บของปอดที่เกิดจากการเปิดและยุบตัวซ้ำๆ ของหน่วยถุงลมที่ไม่เสถียรในระหว่างวงจรการหายใจ; แรงดันบวกที่ปลายการหายใจออกถูกใช้เพื่อรักษาหน่วยเหล่านี้ให้เปิดอยู่และลดการเฉือนเป็นวงจรนี้