Impact of intercurrent diseases on the biomechanical function of the lung in newborns with severe asphyxia during systemic therapeutic hypothermia

Zarubin A.A., Golub I.E., Mikheeva N.I., Bogdanova A.D., Fedorova O.S.

Irkutsk State Medical University, Ministry of Health of Russia, Irkutsk 664003, Krasnogo Vosstaniya str. 1, Russia; Irkutsk City Perinatal Center, Irkutsk 664025, Surikova str. 16, Russia
Objective. To determine the impact of intercurrent conditions on the biomechanical function of the lung in newborns with prior severe birth asphyxia during systemic therapeutic hypothermia.
Subjects and methods. The study included 40 newborns with severe birth asphyxia. According to the type of an intercurrent disease, all the babies were divided into 4 groups.
Results. Meconium aspiration syndrome (MAS) and intrauterine infection (IUI) significantly increase the length of hospital stay in the intensive care units and prolonged mechanical ventilation (MV). At the beginning of hypothermia, inspired oxygen fraction (Fi02), mean airway pressure (MAP), and respiratory rate (RR) decreased and reached minimum by the end of day 3 in infants without intercurrent diseases. At 12 hours of life, the newborn infants with MAS and IUI were observed to have increases in all MV parameters, as in these groups, there was a transition to high-frequency MV and an association with persistent pulmonary hypertension.
Conclusion. While assessing compliance, FiO2, MAP, and oxygenation index, one may estimate the severity of a respiratory system lesion and predict the duration of MV. The infants with MAS and IUI have a more severe respiratory system lesion, which require more careful monitoring of acid-base balance and MV parameters. There were no fatal outcomes in all the examined groups.

Keywords

meconium aspiration syndrome
intrauterine infection
hypoxic-ischemic encephalopathy
therapeutic hypothermia
mechanical ventilation

Гипоксически-ишемическая энцефалопатия (ГИЭ) – крайне тяжелое состояние, запускающее апоптоз клеток головного мозга, что приводит в 10–15% случаев к смерти и в 25–30% – к инвалидизации новорожденных [1, 2]. Частота встречаемости тяжелой асфиксии новорожденных в родах в большинстве развитых стран составляет от 2 до 9 случаев на 1000 новорожденных [3, 4]. По данным UK TOBY Register, наиболее частыми интеркуррентными состояниями при тяжелой асфиксии в родах, являются аспирационные синдромы и внутриутробные инфекции (ВУИ) [5].

Тяжелая асфиксия плода вызывает гипоксемию и ацидоз, что приводит к расслаблению анального сфинктера и отхождению мекония в околоплодные воды, а дыхательные движения способствуют попаданию мекония в дыхательные пути [6]. Летальность при синдроме аспирации мекония (САМ) составляет от 24 до 53% [7, 8].

Искусственная вентиляция легких (ИВЛ) в лечении новорожденных с острым периодом ГИЭ является первичным терапевтическим мероприятием и занимает ведущее место в поддержании доставки кислорода к клеткам головного мозга. Однако она оказывает как положительное, так и негативное влияние в виде паренхиматозных повреждений легких, угнетения сердечного выброса и, соответственно, мозгового кровотока, которые ухудшают состояние ребенка и могут вызвать летальный исход [9–11].

Аспирационные синдромы вызывают вентиляционно-перфузионные нарушения, что является основой для развития персистирующей легочной гипертензии (ПЛГ), вторичного инфицирования и бронхолегочной дисплазии [12, 13]. Мониторинг биомеханических свойств легких и анализ кислотно-щелочного состояния у новорожденных, является основным методом оценки эффективности ИВЛ. Работы, посвященные данной проблеме в неонатологии единичны, что и стало основанием для проведения нашего исследования [11, 14].

Цель исследования – определить влияние интеркуррентных состояний на биомеханическую функцию легких у новорожденных перенесших тяжелую асфиксию в родах, на фоне проведения системной лечебной гипотермии.

Материал и методы исследования

Исследование проводили на базе кафедры анестезиологии и реаниматологии ГБОУ ВПО Иркутский государственный медицинский университет Минздрава России, отделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных ОГАУЗ Иркутский городской перинатальный центр. Исследование одобрено этическим комитетом ИГМУ; во всех случаях получено письменное согласие от родителей или законного представителя респондента.

Дизайн: ретроспективное, обсервационное, продольное, когортное исследование, проведенное у 40 новорожденных, родившихся в тяжелой асфиксии, с проявлениями ГИЭ II и III степени по шкале Sarnat (в модификации A. Hill, J.J. Volpe, 1994) [15]. Критерии включения в исследуемые группы: новорожденные дети с гестационным возрастом более 35 недель, рожденные в тяжелой асфиксии в родах; тяжелое нарушение кислотно щелочного баланса: рН≤7,0; дефицит буферных оснований (Ве) ниже 16 ммоль/л; лактат ≥10 ммоль/л в крови, взятой в течении первого часа жизни; наличие ГИЭ по шкале Sarnat II или III степени. Критерии исключения из исследуемых групп: масса тела при рождении менее 1800 г; внутричерепные кровоизлияния; пороки развития, не совместимые с жизнью; пороки развития, требующие немедленной хирургической коррекции; наличие нейроинфекции и натальной травмы.

Все дети с первых минут жизни находились на синхронизированной перемежающейся принудительной вентиляции (SIMV) с контролем по давлению в дыхательных путях. Для проведения ИВЛ использовали аппараты экспертного класса: Maquet servo-i, SensorMedics 3100A и Leoni plus. В связи с наличием показаний у всех детей, была проведена процедура общей контролируемой гипотермии, согласно утвержденному протоколу [16]. Для обеспечения температурного режима использовали систему: «Allon 2001» во время проведения гипотермии, затем использовалась открытая реанимационная система Cosy Cot. Интенсивная терапия основывалась на общепринятых методиках лечения новорожденных [17].

В зависимости от наличия и вида интеркуррентных заболеваний все исследуемые дети были разделены на 4 группы: группа 1 – дети без интеркуррентных заболеваний (n=9), группа 2 – дети с ВУИ легких (n=9), группа 3 – дети с аспирацией чистых околоплодных вод (ОПВ) (n=12), группа 4 – дети с аспирацией мекониальных околоплодных вод (САМ) (n=10).

Для оценки степени тяжести поражения дыхательной системы использовалась шкала градации тяжести поражения легких (табл. 1).

При оценке от 0 до 3 баллов поражение легких оценивалось как легкое, от 4 до 6 баллов — средней степени и от 7 до 9 баллов — тяжелой степени.

Исследования проводили в несколько этапов: при поступлении в отделение реанимации и интенсивной терапии новорожденных (ОРИТН), через 12, 24, 48, 72, 96 и 120 часов после поступления и в последний день респираторной поддержки. Для оценки эффективности проводимой ИВЛ до и во время процедуры охлаждения, а также после нормализации температуры тела фиксировались такие параметры ИВЛ, как фракция кислорода во вдыхаемой смеси (FiO2), среднее давление в дыхательных путях (MAP), частота дыхательных движений (RR) и комплаенс легких. Динамику изменений кислотно-щелочного состояния (КЩС), оценивали на анализаторе Radiometr (Дания): измеряли рН – кислотность крови, парциальное давление рСО2 – углекислого газа и рО2 – кислорода, Bе – дефицит буферных оснований. Транскутанный мониторинг газового состава крови проводили при помощи аппарата TCM4.

Данные статистически обрабатывали с использованием программы Statistica v. 8.0. и Microsoft Office Access 2013. Основная часть полученных данных не соответствовало закону нормального распределения, в связи с чем результаты представлены в виде медианы, 25-го и 75-го перцентилей. Анализ достоверности различий между группами осуществляли с использованием метода непараметрической статистики U-тест Манна–Уитни. За критический уровень значимости было принято значение р<0,05.

Результаты исследования и их обсуждение

Масса тела новорожденных в среднем составила 3670 (2600–4300) г, различий массы тела, связанных с полом не выявлено. В табл. 2 приведены сравнительные характеристики изучаемых групп.

Анализируя данную таблицу, можно сделать вывод что аспирационные синдромы достоверно чаще встречаются у доношенных, сроком гестации 40–41 недель и переношенных новорожденных (р<0,05). Ряд авторов отмечает наиболее частое сочетание тяжелой интранатальной асфиксии с аспирационными синдромами у переношенных новорожденных [6, 19–22]. САМ и ВУИ достоверно увеличивают продолжительность госпитализации в условиях ОРИТН (р<0,05). Во всех исследуемых группах летальных исходов не было. Выявлена взаимосвязь оценки по шкале Sarnat III (р<0,001) и оценки по шкале Апгар на первой минуте до 2 баллов, а на 5-й минуте – до 3 баллов (р<0,05) с аспирационными синдромами. Это доказывает, что асфиксия повышает риск аспирации [6,23].

В табл. 3 приведены результаты оценки степени тяжести поражения легочной системы в зависимости от вида интеркуррентных заболеваний.

Используя шкалу тяжести поражения легких (Ю.А. Александрович, 2014), установили, что новорожденные 2-й и 4-й группы имеют более тяжелое поражение легочной системы, чем дети 1-й и 3-й группы (р<0,01). Выявлено что в группах новорожденных с ВУИ и САМ достоверно чаще пролонгируется ИВЛ более 5 суток (р<0,01). Некоторые авторы, наоборот, отмечают меньшую продолжительность ИВЛ в группе детей с САМ в связи с более быстрым началом лечения, чем при аспирации ОПВ [24]; но в нашем случае все дети начали получать интенсивную терапию с первых минут жизни, в связи с этим отражается более достоверное влияние САМ на дыхательную систему.

Тяжесть поражения дыхательной системы статистически значимо влияла на показатели ИВЛ. Так, наиболее высокие показатели комплаенса легких (р<0,05) характерны для детей без интеркуррентных заболеваний. Более высокие значения комплаенса характерны для детей с легкой степенью поражения дыхательной системы [18]. При старте системной гипотермии FiO2, MAP и RR снижались к 12-му часу жизни и доходили до минимума к концу 3-х суток у 1-й и 3-й группы (р<0,05), данные изменения отмечают и другие авторы [25]. Во время согревания наблюдалась статистически недостоверная тенденция к повышению данных показателей у детей 1-й и 3-й группы. Полученные результаты позволяют предположить, что лечебная гипотермия улучшает уровень оксигенации и уменьшает образование pCO2, что связано со снижением обмена веществ; это подтверждают и другие исследования [25].

К 12-му часу жизни у новорожденных 2-й и 4-й группы наблюдалось статистически достоверное нарастание всех параметров ИВЛ (р<0,01), также у этих групп выявлен переход на высокочастотную ИВЛ (р<0,05). У новорожденных с САМ выявлена связь с реализацией ПЛГ (р<0,01) и с синдромом утечки воздуха (СУВ) (р<0,05), что ухудшает прогноз для этих детей [26]. В.В. Бондырев и К.Д. Горелик [27] рассказали о необходимости применения «жестких» параметров ИВЛ и высокочастотной ИВЛ у новорожденных с САМ. В связи с этим новорожденные с САМ и ВУИ требуют более тщательного контроля за витальными функциями и подбором параметров ИВЛ.

При анализе показателей кислотно-щелочного состояния крови у всех детей при поступлении был выявлен декомпенсированный метаболический ацидоз, который удалось купировать в течение первых суток (р<0,01). Наличие метаболического ацидоза доказывает наличие перенесенной асфиксии [28]. Но в динамике выявлено значимое сохранение гиперлактатацидоза в группе детей с САМ (р<0,01).

В зависимости от тяжести поражения дыхательной системы были выявлены достоверные различия при поступлении и на 12-м часу жизни. В 1-й и 3-й группе новорожденных были более высокие значения рН, рО2 и более низкие значения рСО2 (р<0,01), по сравнению со 2-й и 4-й группами. Аналогичное сочетание газового и дыхательного ацидоза крови, в зависимости от тяжести поражения дыхательной системы отмечают и другие исследователи [18, 27]. Различия между показателями 1-й и 3-й групп отсутствовали. У всех детей на фоне проведения ИВЛ удалось в течение первых 24 часов компенсировать уровень рСО2 крови. В связи с более высоким показателем рСО2 крови у новорожденных 2-й и 4-й группы, требовалось более высокое значение MAP, что подтверждает наличие паренхиматозного поражения легких. С 48-го часа жизни и далее различий кислотно-щелочного состояния выявлено не было. Стабильный уровень рСО2 и рО2 указывает на стабилизацию детей и адекватно подобранные параметры ИВЛ у всех групп.

Достоверные различия рО2 наблюдались между 1-й и 4-й группами в течение первых 48 часов: рО2=90,1 (85,4–93,1) мм рт. ст., РаО2=81,2 (71,3–85,2) мл рт. ст. (р<0,05). Во 2-й и 4-й группе всем новорожденным приходилось повышать FiO2=0,68±0,15 (р<0,001), а в 38% случаев – до 100% O2 (р<0,05). Наличие гипоксемии свидетельствует о тяжелом поражении дыхательной системы у новорожденных с САМ и ВУИ [27].

Заключение

Таким образом, новорожденные с САМ и ВУИ требуют более тщательного контроля за витальными функциями, подбора параметров ИВЛ и частого контроля кислотно-щелочного состояния в первые часы жизни. Оценивая комплаенс, FiO2, МАР и индекс оксигенации можно оценить тяжесть поражения дыхательной системы и спрогнозировать длительность ИВЛ. Дети с САМ и ВУИ имеют более тяжелое поражение легочной системы, чем дети без интеркуррентных заболеваний и с синдромом аспирации ОПВ. Выявлено что САМ и ВУИ существенно влияют на длительность ИВЛ и увеличивают продолжительность госпитализации в условиях ОРИТН. К 12-му часу жизни у новорожденных с САМ и ВУИ наблюдалось нарастание параметров ИВЛ, также у этих групп выявлен переход на высокочастотную ИВЛ и реализация ПЛГ и СУВ. Во всех исследуемых группах летальных исходов не было.

Supplementary Materials

  1. Table 1. Scale graduation severity of lung injury (Yu. A. Alexandrovich, 2014) [18]
  2. Table 2. Characteristics of newborn
  3. Table 3. Effect of intercurrent diseases in the pulmonary system

References

1. Kurinczuk J.J., White-Koning M., Badawi N. Epidemiology of neonatal encephalopathy and hypoxic-ischaemic encephalopathy. Early Hum. Dev. 2010; 86(6): 329-38.

2. Gluckman P.D., Williams C.E. When and why do brain cells die? Dev. Med. Child Neurol. 1992; 34(11): 1010-4.

3. De Menezes M.S. Hypoxic-ischemic brain injury in the newborn. 2013. Available at: http:// emedicine.medscape.com/article/1183351

4. Platt M.J., Cans C., Johnson A., Surman G., Topp M. et al. Trends in cerebral palsy among infants of very low birthweight (

5. TOBY Protocol and handbook. Available at: https://www.npeu.ox.ac.uk/tobyregister/docs Accessed 25.11.2015.

6. Kolganova A.A. Prediction of meconium aspiration in the fetus in the ante- and intrapartum periods. Diss. Rostov-on-Don; 2010. 160p. (in Russian)

7. Bushtyreva I.O. Chernavskii V.V., Kolganova A.A. Meconium aspiration syndrome. Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal. 2010; 6(2): 378-83. (in Russian)

8. El Shahed A.I., Dargaville P., Ohlsson A., Soll R.F. Surfactant for meconium aspiration syndrome in full term/near term infants. Cochrane Database Syst. Rev. 2007; (3): CD002054.

9. Zhang D.S., Chen C., Zhou W., Chen J., Mu D.Z. Pathogens and risk factors for ventilator-associated pneumonia in neonates. Zhongguo Dang Dai Er Ke Za Zhi. 2013; 15(1): 8-14.

10. Surkov D.N., Kapustina O.G., Ivanov D.O. Effect of mechanical ventilation on cerebral status in newborns with acute hypoxic-ischemic encephalopathy. Vestnik sovremennoy klinicheskoy meditsinyi. 2014; 7(6): 46-55. Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-iskusstvennoy-ventilyatsii-legkih-na-tserebralnyy-status-u-novorozhdennyh-v-ostrom-periode-gipoksicheski-ishemicheskoy Accessed 11.02.2016. (in Russian)

11. Abbasi S., Sivieri E., Roberts R., Kirpalani H. Accuracy of tidal volume, compliance, and resistance measurements on neonatal ventilator displays: an in vitro assessment. Pediatr. Crit. Care Med. 2012; 13(4): 262-8.

12. Ovsyannikov D.Yu., Boytsova E.V., Belyashova M.A., Asherova I.K. Interstitial lung disease in infants. Moscow: PFUR; 2014. 182p. (in Russian)

13. Clark D.A., Nieman G.F., Thompson J.E., Paskanik A.M., Rokhar J.E., Bredenberg C.E. Surfactant displacement by meconium free fatty acids: an alternative explanation for atelectasis in meconium aspiration syndrome. J. Pediatr. 1987; 110(5): 765-70.

14. Gautam A., Ganu S.S., Tegg O.J., Andresen D.N., Wilkins B.H., Schell D.N. Ventilator-associated pneumonia in a tertiary paediatric intensive care unit: a 1-year prospective observational study. Crit. Care Resusc. 2012; 14(4): 283-9.

15. Hill A., Volpe J.J. Neurologic disorders. In: Avery G.B., Fletcher M.A., MacDonald M.G., eds. Neonatology: pathophysiology and management of the newborn. Philadelphia: Lippincott-Raven Publ.; 1994: 1117-38.

16. Antonov A.G. The methodology of therapeutic hypothermia to children born in a state of asphyxia. Anesteziologiya i reanimatologiya. 2014; 6: 76-8. (in Russian)

17. American Academy of Pediatrics, American Heart Association. Textbook of neonatal resuscitation. 6th ed. American Heart Association; 2010.

18. Aleksandrovich Yu.S., Blinov S.A., Pshenisnov K.V., Parshin E.V. Criteria for severity of lung damage in neonates with respiratory distress syndrome. Anesteziologiya i reanimatologiya. 2014; 1: 52-7. Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/kriterii-tyazhesti-porazheniya-legkih-u-novorozhdennyh-s-respiratornym-distress-sindromom. Accessed 11.02.2016. (in Russian)

19. Wiswell T.E., Tuggle J.M., Turner B.S. Meconium aspiration syndrome: have we made a difference? Pediatrics. 1990; 85(5): 715-21.

20. Cleary G.M., Wiswell T.E. Meconium-stained amniotic fluid and the meconium aspiration syndrome. An update. Pediatr. Clin. North Am. 1998; 45(3): 511-29.

21. Zarubin A.A., Golub I.E., Bogdanova A.D., Melnikov V.A., Ionushene S.V., Fedorova O.S. The use of therapeutic hypothermia in the treatment of severe intrapartum asphyxia. Universum: Medicine and Pharmacology. Electronic scientific journal. 2015; 11(22). Available at: http://7universum.com/ru/med/archive/item/2714 Accessed 10.01.2016. (in Russian)

22. Bubnova N.I., Tyutyunnik V.L., Mikhaylova O.I. Reproductive losses in decompensated placental insufficiency caused by infection. Akusherstvo i Ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2010; 4: 55-8. (in Russian)

23. Shabalov N.P. Neonatology. Tutorial. Vol. 1. Moscow: MEDpress-inform; 2004. 608p. (in Russian)

24. Holichev D.A., Stetskaya Yu.N., Senkevich O.A. Mechanical ventilation in children with perinatal aspiration syndrome caused. Dalnevostochnyiy meditsinskiy zhurnal. 2015; 2: 41-4. Available at: http://cyberleninka.ru/article/n/iskusstvennaya-ventilyatsiya-legkih-u-detey-s-perinatalno-obuslovlennym-aspiratsionnym-sindromom Accessed 11.02.2016. (in Russian)

25. Dassios T., Ostin T. Indicators of respiratory function in neonates receiving mechanical ventilation system during therapeutic hypothermia. Neonatologiya: novosti, mneniya, obuchenie. 2014; 1: 65-70. (in Russian)

26. Lin H.C., Su B.H., Lin T.W., Peng C.T., Tsai C.H. Risk factors of mortality in meconium aspiration syndrome: review of 314 cases. Acta Paediatr. Taiwan. 2004; 45(1): 30-4.

27. Bondarev V.V., Gorelik K.D. Meconium aspiration, etiology, pathological mechanisms to assist in the pre-hospital stage. In: The conference, dedicated to the memory of Professor E.K. Tsybulkin: Materials. Moscow; 2004: 28-32. (in Russian)

28. Armstrong L., Stenson B.J. Use of umbilical cord blood gas analysis in the assessment of the newborn. Arch. Dis. Child. 2007; 92(6): F430-4.

Received 20.02.2016

Accepted 25.03.2016

About the Authors

Zarubin Aleksandr, Graduate student, assistant of the Department of Anesthesiology and Intensive Care, Irkutsk State Medical University, Ministry of Health of Russia; Doctor, Irkutsk City Perinatal Center. 664003, Russia, Irkutsk, Krasnogo Vosstaniya str. 1. Tel.: +79832493949. E-mail: aleksandr-zarubin@mail.ru
Golub Igor Professor, Doctor of Medical Sciences, Head of the Department of anesthesiology and Intensive Care, Irkutsk State Medical University. 664003, Russia, Irkutsk, Krasnogo Vosstaniya str. 1
Mikheeva N.I., Doctor, Irkutsk City Perinatal Center. 664025, Russia, Irkutsk, Surikova str. 16
Bogdanova Arina, Doctor, Irkutsk City Perinatal Center. 664025, Russia, Irkutsk, Surikova str. 16
Fedorova Olga, Doctor, Irkutsk City Perinatal Center. 664025, Russia, Irkutsk, Surikova str. 16

For citations: Zarubin A.A., Golub I.E., Mikheeva N.I., Bogdanova A.D., Fedorova O.S. Impact of intercurrent diseases on the biomechanical function of the lung in newborns with severe asphyxia during systemic therapeutic hypothermia. Akusherstvo i Ginekologiya/Obstetrics and Gynecology. 2016; (11): 101-5. (in Russian)
http://dx.doi.org/10.18565/aig.2016.11.101-5

Similar Articles

By continuing to use our site, you consent to the processing of cookies that ensure the proper functioning of the site.