Введение
Гипоксемия — широко распространенное состояние, возникающее у пациентов различного профиля, которое необходимо корректировать [1, 2]. Острая дыхательная недостаточность (ОДН) является основной причиной госпитализации пациентов с COVID-19 в отделение реанимации и интенсивной терапии (ОРИТ) [3—5].
Как известно, общепринятая оценка выраженности степени дыхательных нарушений проводится на основании исследований газового состава и кислотно-основного состояния (КОС) артериальной крови [6—8]. Однако данное исследование в рутинной практике часто недоступно в режиме реального времени. В качестве доступных клинических критериев тяжести ОДН используют значения частоты дыхания (ЧД) и сатурации (SpO2), определенной методом пульсоксиметрии [8—10].
Для оценки тяжести ОДН у пациентов, которым проводится искусственная вентиляция легких (ИВЛ), ранее предложено использовать индекс Р/F — отношение парциального давления кислорода в артериальной крови (PaO2) к его содержанию в дыхательной смеси (FiO2). Снижение индекса до уровня менее 150 свидетельствует о тяжелой ОДН [10, 11]. В случаях, когда определение PaO2 недоступно, рекомендовано использовать показатель SpO2/FiO2: если его максимально достижимое значение ниже или равно 315, это свидетельствует об остром респираторном дистресс-синдроме [11—13]. К сожалению, индексы P/F и S/F не могут быть корректно использованы у спонтанно дышащих пациентов при проведении рутинной кислородотерапии по причине невозможности точного определения фракции кислорода во вдыхаемой смеси. Совсем недавно для оценки состояния пациентов, которым проводится высокопоточная оксигенотерапия (ОТ), предложено использование ROX-индекса [14—16]. Однако его применение также затруднено, если пациенты получают стандартную ОТ или неинвазивную ИВЛ (НИВЛ). Указанные индексы оценки ОДН характеризуют уровень оксигенации артериальной крови в зависимости от содержания кислорода во вдыхаемой смеси, что также позволяет судить об эффективности проводимого лечения. Это крайне актуально, так как рутинная оценка выраженности ОДН не только важна сама по себе для верификации тяжести состояния, но и необходима для выбора метода коррекции ОДН [17—20].
Главным ограничением применения указанных индексов является условие точного определения содержания кислорода во вдыхаемой смеси. Вместе с тем оценка выраженности ОДН и эффективности лечения не должна определяться только уровнем кислородной поддержки. Как известно, скрининговым методом для выявления гипоксемии является параметр SpO2. Падение SpO2 ниже 93% считается высоковероятным признаком артериальной гипоксемии. Увеличение ЧД более 25 в минуту также является классическим критерием дыхательной недостаточности [11, 12, 18]. Однако причинами, приводящими к снижению значения транскутанной сатурации, могут быть не только факторы, связанные с дыхательной системой, гипоксемия может наблюдаться при значениях ЧД менее 25 в минуту [1, 21, 22]. Кроме того, каждый из этих параметров по отдельности не позволяет определить степень гипоксемии на фоне тех или иных дыхательных усилий. Так, например, SpO2 90% может быть при ЧД 20 и 40 в минуту, что свидетельствует о разной степени дыхательных усилий, компенсации дыхательной недостаточности, стадии и степени ОДН, а значит, и о разных подходах к ее коррекции. Указанные факты являются существенными недостатками скрининга ОДН, основанного на изолированной оценке ЧД или SpO2.
На наш взгляд, изолированная оценка степени выраженности ОДН по одному из параметров — ЧД или SpO2 является неправильным подходом. Как известно, ЧД как показатель «инспираторного драйва» в большей степени отражает проблемы, связанные с нарушением вентиляции, выведением СО2. Поэтому тахипноэ развивается как компенсаторный механизм, связанный прежде всего с затруднением элиминации СО2 [22, 23]. В то же время установлена связь SpO2 со значениями РаО2 у пациентов с ОДН — при отсутствии нарушений микроциркуляции снижение SpO2 коррелирует со снижением значения РаО2 [22, 23].
Вместе с тем у пациентов с COVID-19 ОДН на начальных этапах ее развития носит гипоксемический характер. Увеличение ЧД при гипоксемии является компенсаторным механизмом, направленным на увеличение объема поступления кислорода, при этом возможна гипокапния вследствие гипервентиляции [23, 24]. По мере прогрессирования нарушений газообмена у пациентов с COVID-19 гипоксемическая дыхательная недостаточность усугубляется появлением и прогрессированием гиперкапнической составляющей [25—27]. При этом субкомпенсированный ацидоз сменяется декомпенсированным [25].
По всей видимости, в оценке выраженности ОДН у спонтанно дышащих пациентов с COVID-19 была бы полезной оценка обеих составляющих дыхательных нарушений (это гипоксемия — SpO2 и гиперкапния — ЧД), объединенных в одном параметре. Возможно, таким параметром могло бы быть отношение SpO2 к ЧД. С учетом потенциального применения SpO2/ЧД для оценки эффективности самостоятельного дыхания у пациентов с гипоксемической ОДН его можно было бы обозначить как индекс эффективности самостоятельного дыхания (ИЭСД).
В связи с этим научный интерес представляет изучение взаимосвязи основных параметров газового состава артериальной крови (РаО2, РаСО2), кислотно-основного состояния (pH), а также венозной сатурации (SvO2) и уровня лактата венозной крови как критериев кислородной задолженности и гипоксии тканей, развивающейся при гипоксемии, с параметрами, отражающими оксигенацию (SpO2) и вентиляцию (ЧД), и их отношением (SpO2/ЧД) у самостоятельно дышащих атмосферным воздухом пациентов с ОДН, вызванной COVID-19.
Цель исследования — изучить возможность применения отношения SpO2 к частоте самостоятельного дыхания (индекса SpO2/ЧД) в оценке тяжести ОДН у пациентов с COVID-19 на фоне самостоятельного дыхания.
Материал и методы
Проведено двухцентровое проспективное исследование, включившее суммарно 90 пациентов (мужчин — 42, женщин — 48) с тяжелым течением новой коронавирусной инфекции, госпитализированных в инфекционные стационары Нижнего Новгорода с симптомами ОДН различной выраженности. Исследование одобрено локальным этическим комитетом ФГБОУ ВО «ПИМУ» Минздрава России (Нижний Новгород). Диагноз COVID-19 устанавливали на основании критериев, изложенных в актуальных временных методических рекомендациях Минздрава России [7].
Средний возраст пациентов составил 66 (55; 73) лет, все они имели сопутствующие заболевания с индексом коморбидности Charlson от 2 до 7. Характеристика сопутствующей патологии у пациентов, включенных в исследование, приведена в табл. 1.
Таблица 1. Характеристика сопутствующей патологии у обследованных пациентов
| Нозология | Частота признака, n случаев |
| Сахарный диабет | 42 |
| Артериальная гипертензия | 85 |
| Ишемическая болезнь сердца | 60 |
| Хроническая сердечная недостаточность | 35 |
| Постоянная форма фибрилляции предсердий | 6 |
| Хроническая обструктивная болезнь легких | 16 |
| Бронхиальная астма | 2 |
| Избыточная масса тела | 31 |
| Заболевания нервной системы | 9 |
| Онкопатология | 14 |
| Заболевания печени и желудочно-кишечного тракта | 9 |
| Заболевания соединительной ткани | 5 |
| Анемия | 9 |
| ВИЧ-инфекция | 2 |
Тяжесть состояния пациентов, оцененная по шкале NEWS, составляла от 3 до 14 баллов. Степень легочного альвеолярного повреждения по данным компьютерной томографии — КТ-1—3.
В исследование включены пациенты, у которых во время стационарного лечения при самостоятельном дыхании атмосферным воздухом выявляли одновременно увеличение ЧД более 16 в минуту и уменьшение сатурации ниже 95%. В исследование не включали пациентов, которые на момент обследования имели клинику шока, синдрома полиорганной недостаточности, комы; пациентов, которым проводили инвазивную ИВЛ, а также пациентов в возрасте младше 35 и старше 80 лет.
Пациентов распределили в шесть групп по 15 человек в каждой группе в зависимости от уровня сатурации: 1-я группа — SpO2 93—95%; 2-я группа — SpO2 90—92%; 3-я группа — SpO2 85— 89%; 4-я группа — SpO2 80— 84%; 5-я группа — SpO2 75—79%; 6-я группа — SpO2 70—74%. При выявлении снижения SpO2 менее 93% начинали оксигенотерапию потоками от 5 до 60 л/мин. При невозможности достигнуть уровня SpO2 более 93% или ЧД менее 30 начинали проведение НИВЛ. Никому из пациентов во время забора артериальной и венозной крови инвазивная ИВЛ не требовалась. Для забора артериальной крови пунктировали бедренную артерию, забор венозной крови проводили через периферический венозный катетер. На время забора крови однократно проводили тест для определения уровня сатурации при спонтанном дыхании атмосферным воздухом. Фиксировали данные сатурации, ЧД, газового состава крови, КОС, содержание лактата в артериальной и венозной крови. Полученные значения заносили в регистрационную карту, из них по каждому измерению формировали сводную таблицу и осуществляли статистическую обработку данных.
Значения SpO2 определяли зарегистрированными в России пульсоксиметрами различных производителей, ЧД — с помощью прикроватных мониторов Draeger Medical Systems, Inc. (США), «Кардекс» (Россия), Mindray Medical Sweden AB (Швеция), ООО «Тритон-ЭлектроникС» (Россия). Газовый состав и КОС артериальной и венозной крови оценивали с помощью анализаторов Radiometer Medical ApS (Дания).
Методы статистического анализа
Сттистическую обработку материала проводили с помощью программ Microsoft Office Excel и Statistica 6.0. Для оценки характера распределения данных в выборках использовали критерий Шапиро—Уилка. С учетом асимметрии выборок значения дискретных и непрерывных количественных показателей представлены в виде Me (Р25; Р75) (медианы и процентилей). Качественные показатели представлены в виде n (частоты признака). При сравнительном анализе использовали критерии для малых групп. Парное сравнение с оценкой статистической значимости различий в группах (1-я и 2-я, 2-я и 3-я, 3-я и 4-я, 4-я и 5-я, 5-я и 6-я) для количественных показателей выполняли методом Манна—Уитни (U-критерий). Статистически значимым считали различие при p<0,05. Корреляционный анализ между значениями индекса SpO2/ЧД и параметрами КОС и газового состава крови (рНа, РаО2, РаСО2, SvO2) проводили по методике Спирмена.
Результаты и обсуждение
Значения изучаемых показателей у обследованных пациентов при поступлении их в ОРИТ указаны в табл. 2.
Таблица 2. Характеристика изучаемых показателей в группах
| Показатель | Группа | |||||
| 1-я | 2-я | 3-я | 4-я | 5-я | 6-я | |
| ЧД, в минуту | 18 (17; 18)3, 4, 5, 6 | 19 (19; 20)3, 4, 5, 6 | 22 (20; 25)1, 4, 5, 6 | 28 (26; 31)1, 2, 3, 5, 6 | 33 (31; 36)1, 2, 3, 4 | 38 (35; 40)1, 2, 3, 4 |
| SpO2, % | 94 (93; 95)2, 3, 4, 5, 6 | 91 (90; 92)1, 3, 4, 5, 6 | 86 (85; 89)1, 2, 4, 5, 6 | 82 (80; 84)1, 2, 3, 5, 6 | 77 (75; 79)1, 2, 3, 4, 6 | 72 (70; 74)1, 2, 3, 4, 5 |
| PaO2, мм рт.ст. | 75 (72; 80)2, 3, 4, 5, 6 | 68 (64; 72)1, 3, 4, 5, 6 | 61 (58; 63)1, 2, 5, 6 | 59 (55; 62)1, 2, 6 | 54 (52; 56)1, 2, 3, 6 | 48 (42; 52)1, 2, 3, 4, 5 |
| PaCO2, мм рт.ст. | 35 (33; 38)3, 4, 5, 6 | 34 (33; 35)3, 4, 5, 6 | 40 (36; 43)1, 2, 4, 5, 6 | 50 (48; 53)1, 2, 3, 5, 6 | 58 (56; 61)1, 2, 3, 4, 6 | 67 (63; 69)1, 2, 3, 4, 5 |
| pHa | 7,44 (7,42; 7,45)4, 5, 6 | 7,42 (7,38; 7,45)4, 5, 6 | 7,39 (7,35; 7,42)4, 5, 6 | 7,31 (7,28; 7,33)1, 2, 3, 5, 6 | 7,22 (7,21; 7,25)1, 2, 3, 4, 6 | 7,16 (7,11; 7,2)1, 2, 3, 4, 5 |
| Лактат, ммоль/л | 1,6 (1,2; 1,8)4, 5, 6 | 1,7 (1,2; 1,9)4, 5, 6 | 1,8 (1,5; 1,9)4, 5, 6 | 2,2 (2,0; 2,5)1, 2, 3, 5, 6 | 3,4 (2,9; 4,4)1, 2, 3, 4 | 3,9 (3,3; 5,1) |
| SvO2, % | 75 (72; 77)3, 4, 5, 6 | 73 (71; 74)3, 4, 5, 6 | 65 (62; 68)1, 2, 4, 5, 6 | 57 (54; 59)1, 2, 3, 5, 6 | 46 (42; 51)1, 2, 3, 4, 6 | 34 (32; 40)1, 2, 3, 4, 5 |
| SpO2/ЧД | 5,4 (5,3; 5,8)2, 3, 4, 5, 6 | 4,8 (4,6; 4,9)1, 3, 4, 5, 6 | 4,1 (3,5; 4,3)1, 2, 4, 5, 6 | 2,9 (2,7; 3,2)1, 2, 3, 5, 6 | 2,3 (2,1; 2,4)1, 2, 3, 4 | 1,8 (1,6; 2,1)1, 2, 3, 4 |
Примечание. Различие со значением: 1 — 1-й группы (p<0,05); 2 — 2-й группы (p<0,05); 3 — 3-й группы (p<0,05); 4 — 4-й группы (p<0,05); 5 — 5-й группы (p<0,05); 6 — 6-й группы (p<0,05).
Как следует из полученных результатов, у пациентов с SpO2 более 92% и ЧД менее 18 в минуту нарушений КОС и газового состава крови не было. У пациентов с SpO2 92—90% и ЧД не более 20 в минуту отмечали легкую артериальную гипоксемию. При SpO2 89—85% и ЧД до 25 в минуту обнаруживали более тяжелую артериальную гипоксемию, но без гиперкапнии и ацидоза. У пациентов с SpO2 84—80% и ЧД до 32 в минуту выявляли тяжелую артериальную гипоксемию, умеренную гиперкапнию и субкомпенсированный ацидоз. У пациентов с SpO2 менее 80% регистрировали тахипноэ до 40 в минуту, тяжелую гипоксемию с увеличением кислородной задолженности в тканях, снижение SvO2 и увеличение уровня лактата, выраженную гиперкапнию и декомпенсированный ацидоз. Ацидоз носил смешанный характер и был обусловлен как гипоксемией с нарастанием содержания лактата, так и гиперкапнией. Выявили, что по мере нарастания дыхательной недостаточности наблюдалось снижение индекса SpO2/ЧД.
Парное сравнение значений индекса SpO2/ЧД в 1-й и 2-й группах (значения индекса 5,4 (5,3; 5,8) и 4,8 (4,6; 4,9) соответственно) выявило статистически значимое различие (p<0,05), то есть значения индекса SpO2/ЧД у пациентов без дыхательной недостаточности и пациентов с гипоксемической дыхательной недостаточностью статистически значимо различаются. У пациентов 3-й группы SpO2/ЧД составил 4,1 (3,5; 4,3), у них также выявлено статистически значимое различие (p<0,01) в сравнении с SpO2/ЧД у пациентов 2-й группы. Другими словами, значения индекса SpO2/ЧД различались у пациентов с легкой гипоксемией без тахипноэ и у пациентов с более тяжелой гипоксемией и тахипноэ. У пациентов 4-й и 5-й групп значения индекса SpO2/ЧД составили 2,9 (2,7; 3,2) и 2,3 (2,1; 2,4) соответственно (p<0,05). Следовательно, значения индекса SpO2/ЧД различались у пациентов без нарушений газового состава крови (SpO2/ЧД >5,2) и пациентов с различной выраженностью симптомов ОДН, в частности, пациентов с легкой гипоксемией без ацидоза, пациентов с умеренной гипоксемией, сопровождающейся субкомпенсированным ацидозом, и тяжелой гипоксемией с декомпенсированным ацидозом на фоне гиперкапнии. В то же время значения индекса SpO2/ЧД у пациентов 5-й и 6-й групп статистически значимо не различались. У пациентов обеих групп отмечали тяжелую гипоксемию с развитием гипоксии тканей, выраженную гиперкапнию и декомпенсированный ацидоз. Следовательно, ориентируясь на значения индекса SpO2/ЧД, можно заключить, что значение его менее 3,2 (у пациентов 5-й и 6-й групп) свидетельствует о развитии крайне тяжелой ОДН.
Как следует из приведенных результатов, снижение индекса SpO2/ЧД в группах сопровождалось снижением PaO2, pH, SvO2, увеличением содержания лактата венозной крови и РаСО2. Корреляционный анализ показал высокую положительную взаимосвязь SpO2/ЧД со следующими параметрами: PaO2 (rs=1), pH (rs=1) и SvO2 (rs=1), а также отрицательную взаимосвязь SpO2/ЧД с PaCO2 (rs=–0,943). Следовательно, снижение значения SpO2/ЧД свидетельствует о прогрессировании артериальной гипоксемии, артериальной гиперкапнии, нарастании ацидоза и кислородной задолженности.
Сопоставляя численные значения индекса SpO2/ЧД со значениями РаО2, РаСО2, рНа и SvO2, мы отметили следующие особенности.
При значениях ИЭСД от 4,8 до 5,2 наблюдали проявления легкой артериальной гипоксемии. При значениях ИЭСД от 2,9 до 4,8 фиксировали уровень РаО2 около 60 мм рт.ст. Значительную артериальную гипоксемию (РаО2 < 60 мм рт.ст.) регистрировали при значениях ИЭСД менее 2,9. Артериальную гиперкапнию более 50 мм рт.ст. обнаруживали при значениях ИЭСД менее 2,9. Снижение SvO2 менее 60% с увеличением содержания лактата в венозной крови, свидетельствующее о нарастании кислородной задолженности и гипоксии в тканях, отмечали при значениях ИЭСД менее 3,2. Критическую гипоксемию (РаО2 < 55 мм рт.ст.) и декомпенсированный ацидоз выявляли при значениях ИЭСД менее 2,3 (рисунок).
Соотношение индекса SpO2/ЧД с другими исследуемыми параметрами.
Следовательно, на основании значений ИЭСД возможно первоначальное (скрининговое) суждение о степени выраженности ОДН. При значениях ИЭСД более 5 проявлений ОДН, нарушений газового состава крови и КОС нет. При значениях ИЭСД от 4 до 5 отмечается ОДН с умеренной гипоксемией без гиперкапнии и ацидоза (умеренная ОДН, 1-й степени тяжести). При значениях ИЭСД от 3 до 4 выявляется ОДН с выраженной гипоксемией и легкой гиперкапнией с субкомпенсированным ацидозом (тяжелая ОДН, 2-й степени тяжести). При значениях ИЭСД менее 3 регистрируется ОДН с выраженной гипоксемией, выраженной гиперкапнией и декомпенсированным ацидозом (крайне тяжелая ОДН, 3-й степени тяжести). Полученные данные, в принципе, согласуются с общепринятыми представлениями о трех степенях тяжести гипоксемической ОДН («тихая гипоксемия», умеренная гипоксемия и тяжелая гипоксемия) [22, 25, 27, 28].
По всей видимости, патофизиологический смысл индекса SpO2/ЧД заключается в том, что он показывает не только способность обеспечивать оксигенацию крови за счет увеличения ЧД в процессе самостоятельного дыхания, но и эффективность выведения СО2. Данный индекс демонстрирует компенсаторные возможности самостоятельного дыхания в плане обеспечения оксигенирующей и вентиляционной функций и даже в какой-то мере отражает степень нарушения вентиляционно-перфузионных соотношений у пациентов с гипоксемической ОДН и тахипноэ, поскольку, как известно, значения SpO2, CO2 и ЧД зависят не только от диффузии газов, но и от состояния легочной перфузии и даже в случае сохранности легочной паренхимы при ухудшении легочной перфузии развиваются артериальная гипоксемия и гиперкапния [18, 23, 27].
Полагаем, что для оценки тяжести ОДН и ее динамики у пациентов с самостоятельным дыханием с COVID-19 может быть использован индекс SpO2/ЧД. Однако для полного понимания таковых возможностей необходимо продолжение исследований. Кроме того, следует указать на очевидные ограничения применения индекса SpO2/ЧД в оценке ОДН, такие как депрессия дыхания и брадипноэ, приводящие к гиповентиляции (гиперкапническая ОДН) и появлению показаний к аппаратному дыханию.
Заключение
Предварительные результаты свидетельствуют о потенциальной возможности применения отношения пульсоксиметрической сатурации к частоте самостоятельного дыхания (индекса SpO2/ЧД) для оценки выраженности острой дыхательной недостаточности у пациентов с COVID-19 на фоне самостоятельного дыхания, что является основанием для дальнейшего изучения научного и практического значения данного показателя.
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.