Respiratory mechanics and gas exchange during respiratory support in patients with necrotizing pancreatitis depending on the outcome

D.V. Gaigolnik1, K.Yu. Belyaev1, E.A. Gritsan2, A.I. Gritsan1,2

1 Krasnoyarsk Regional Clinical Hospital, Regional Public Health Institution, Krasnoyarsk

2 Krasnoyarsk State Medical University named after professor V.F. Voyno-Yasenetsky, Ministry of Health of the Russian Federation, Krasnoyarsk

For correspondence: Alexey I. Gritsan, Dr. Med. Sci., Professor, Chief of the Department of Anaesthesiology and Intensive Care Krasnoyarsk of the State Medical University named after Professor V.F. Voyno-Yasenetsky, Ministry of Health of the Russian Federation, Krasnoyarsk; e-mail:

For citation: Gaigolnik DV, Belyaev KYu, Gritsan EA, Gritsan AI. Respiratory mechanics and gas exchange during respiratory support in patients with necrotizing pancreatitis depending on the outcome. Alexander Saltanov Intensive Care Herald. 2019;1:65–77.

DOI: 10.21320/1818-474X-2019-1-65-77

Objective. To compare the dynamics of ventilation parameters, mechanical properties of the lungs and gas exchange in the process of respiratory support in patients with a favorable and unfavorable outcome of intensive treatment of necrotic pancreatitis.

Methods. The work is based on the results of a single-center observational study. The results of treatment of 94 patients aged from 25 to 65 years with necrotic pancreatitis complicated by acute respiratory distress syndrome and sepsis are analyzed. All patients were divided into two groups: group 1 (68 patients with severe sepsis), group 2 (26 patients with severe sepsis complicated by septic shock). Within each group, patients were divided into two subgroups: the group of sepsis — patients with a favorable outcome (28 patients) and unfavorable outcome (40 patients), in the group of septic shock — patients with a favorable outcome (5 patients) and unfavorable outcome (21 patients). All patients were treated with complex therapy according to international and Russian guidelines for the treatment of pancreatic necrosis, sepsis, and acute respiratory distress syndrome. The evaluation of the mechanical properties of the lungs was performed in patients based on the parameters recorded in the IVL card: F, Vt, MV, PIP, PEEP, CPAP, Clt, Flow.

Dynamic assessment of gas exchange was carried out by continuous monitoring of SpO2, PetCO2, plethysmography and according to gas analysis. The data were recorded in the mechanical ventilation map with the subsequent calculation of some indicators: FiO2, PaO2, PaCO2, pH, AaDO2, PaO2/FiO2.

Results. Patients with necrotizing pancreatitis with a favorable outcome in the process of artificial ventilation of the lungs to ensure sufficient oxygenation during septic shock use significantly higher (by 16.0–18.3 %) levels of PIP and PEEP than in sepsis, as well as more significant disorders of gas exchange in the lungs (by AaDO2 and PaO2/FiO2) compared with sepsis. In sepsis and septic shock with an unfavorable outcome (in comparison with a favorable one), during respiratory support, more pronounced disorders of oxygen status are observed, which indicates the presence of a more severe acute respiratory distress syndrome. In sepsis with a favorable outcome, as opposed to unfavorable, there is a direct correlation between positive changes in oxygen status (PaO2/FiO2) and Vt, PIP, PEEP levels, whereas in septic shock there is no such relationship.

Conclusion. The obtained results allowed us to offer a starting regimen of respiratory support for ARDS in patients with necrotic pancreatitis.

Keywords: necrotic pancreatitis, sepsis, acute respiratory distress syndrome, respiratory support, respiratory biomechanics, gas exchange

Received: 05.11.2018


  1. Greer S.E., Burchard K.W. Acute pancreatitis and critical illness: a pancreatic tale of hypoperfusion and inflammation. Chest. 2009; 136 5): 1413–1419. DOI: 10.1378/chest.08-2616
  2. Johnson C.D., Besselink M.G., Carter R. Acute pancreatitis. BMJ. 2014; 349: g4859. DOI: 10.1136/bmj.g4859
  3. Pierrakos C. The changing pattern of acute respiratory distress syndrome over time: a comparison of two periods. C. Pierrakos, J.L. Vincent. Eur. Respir. J. 2012; 40(3): 589–595. DOI: 10.1183/09031936.00130511
  4. Chen Q., De-chao L.V., Bin C.A.O., et al. Study on risk factors of severe pancreatitis complicated with lung injury [Electronic resource]. J. Hepatopancr. Surg. 2012; 6. URL:
  5. Wolff C.B. Oxygen delivery: the principal role of the circulation. Adv. Exp. Med. Biol. 2013; 789: 37–42. DOI: 10.1007/978-1-4614-7411-1_6
  6. Shields C.J., Winter D.C., Redmond H.P. Lung injury in acute pancreatitis: mechanisms, prevention, and therapy. Curr. Opin. Crit. Care. 2002; 8(2): 158–163. DOI:10.4172/2165–7092.1000e149
  7. Elder A.S., Saccone G.T., Dixon D.L. Dixon injury in acute pancreatitis: mechanisms underlying augmented secondary injury. Pancreatology. 2012; 12(1): 49–56.
  8. Lundberg A.H., Granger D.N., Russell J., et al. Quantitative measurement of P- and E-selectin adhesion molecules in acute pancreatitis: correlation with distant organ injury. Ann. Surg. 2000; 231(2): 213–222.
  9. Власенко А.В. Дифференциальная диагностика и лечение вариантов острого респираторного дистресс-синдрома: автореф. дис. … д-ра мед. наук: 14.01.20. М., 2012.
  10. [Vlasenko A.V. Differential diagnosis and treatment of variants of acute respiratory distress syndrome: Author. dis. … Dr. med Sciences: 14.01.20. M., 2012. (In Russ)]
  11. Мороз В.В., Голубев А.М. Классификация острого респираторного дистресс-синдрома. Общая реаниматология. 2007; 3(5–6): 7–9. [Moroz V.V., Golubev A.M. Classification of acute respiratory distress syndrome. General reanimatology. 2007; 3(5–6): 7–9. (In Russ)]
  12. Pezzilli R., Bellacosa L., Felicani C. Lung injury in acute pancreatitis. JOP. 2009; 10(5): 481–484.
  13. Кассиль В.Л., Сапичева Ю.Ю, Хапий Х.Х. Острый респираторный дистресс-синдром и гипоксемия. М: МЕДпресс-информ, 2014.
  14. [Kassil V.L., Sapicheva Yu.Y., Hapiy Kh.Kh. Acute respiratory distress syndrome and hypoxemia. M: MEDpress-inform, 2014. (In Russ)]
  15. Багненко С.Ф., Шах Б.Н., Лапшин В.Н. и др. Коррекция расстройств микроциркуляции и профилактика реперфузионных нарушений у пострадавших с сочетанной шокогенной травмой. Клин. физиология кровообращения. 2007; 4: 49–55.
  16. [Bagnenko S.F., Shah B.N., Lapshin V.N. Correction of microcirculation disorders and prevention of reperfusion disorders in victims with combined shock injury. Clinical Physiology of Circulation. 2007; 4: 49–55. (In Russ)]
  17. Raghu M.G., Wig J. D., Kochhar R. et al. Lung complications in acute pancreatitis. JOP. 2007; 8(2): 177–185.
  18. Esteban A., Alia I., Gordo F. Prospective randomized trial comparing pressure-controlled ventilation and volume-controlled ventilation in ARDS. For the Spanish Lung Failure Collaborative Group. Chest. 2000; 117(6): 1690–1696.
  19. Bernard G.R., et al. Report of the American — European Consensus Conference on Acute Respiratory Distress Syndrome: Definitions, mechanisms, relevant outcomes, and clinical trial coordination. J. Crit. Care. 1994; 9: 72–81.
  20. Ranieri V.M., Rubenfeld G.D., Thompson B.T., et al. Acute respiratory distress syndrome: the Berlin Definition. JAMA. 2012; 307(23): 2526–2533. DOI: 10.1001/jama.2012.5669
  21. The Third International Consensus definitions for sepsis and septic shock (Sepsis-3). Singer M., et al. JAMA. 2016; 315(8): 801–810. DOI:10.1001/jama.2016.0287
  22. Агаев Б.А., Джафарли З.Е. Комплексное лечение острого панкреатита/ Хирургия. Журн. им. Н.И. Пирогова. 2010; 4: 63–66.
  23. [Agaev B.A., Jafarli Z.E. Comprehensive treatment of acute pancreatitis. Surgery. Journal named N.I. Pirogov. 2010; 4: 63–66. (In Russ)]
  24. Деструктивный панкреатит. Доказательные методы диагностики и лечения. Под ред. В.С. Савельева. М.: РАСХИ, 2010: 12. [Destructive pancreatitis. Evidence-based diagnostic and treatment methods. ed. Saveliev V.S. M.: RASHI, 2010: 12. (In Russ)]
  25. Вычужанин Д.В., Егоров А.В., Левкин В.В. и др. Диагностика и профилактика послеоперационного панкреатита. Хирургия. Журн. им. Н.И. Пирогова. 2012; 4: 63–69.                [Vychuzhanin D.V., Egorov A.V., Levkin V.V., et al. Diagnosis and prevention of postoperative pancreatitis.Surgery. Journal named N.I. Pirogov. 2012; 4: 63–69. (In Russ)]
  26. Стяжкина С.Н., Ситников В.А., Леднева А.В. и др. Острый деструктивный панкреатит: диагностика и лечение. Междунар. журн. приклад. и фунд. исслед. 2011; 5: 110–112.
  27. [Styazhkina S.N., Sitnikov V.A., Ledneva A.V., et al. Acute destructive pancreatitis: diagnosis and treatment. International Journal of Applied and Fundamental Research. 2011; 5: 110–112. (In Russ)]
  28. Самигулина Г.Р., Спиридонова Е.А., Ройтман Е.В. и др. Острый деструктивный панкреатит: этиология, классификация, особенности течения. Вестн. интенсив. терапии. 2012; 4: 10–13.             [Samigulina G.R., Spiridonova E.A., Roitman E.V., et al. Acute destructive pancreatitis: etiology, classification, particularities of the course. Vestnik intensive therapy. 2012; 4: 10–13. (In Russ)]
  29. Dellinger R.P., Levy M.M., Rhodes A., et al. Surviving sepsis campaign: international guidelines for management of severe sepsis and septic shock: 2012. Crit. Care Med. 2013; 41(2): 580–637. DOI: 10.1097/CCM.0b013e31827e83af
  30. Грицан А.И., Колесниченко А.П., Власенко А.В. и др. Диагностика и интенсивная терапия острого повреждения легких и острого респираторного дистресс-синдрома. Сборник материалов III Международного конгресса по респираторной поддержке. Красноярск. 2009.   [Gritsan A.I., Kolesnichenko A.P., Vlasenko A.V. et al. Diagnosis and intensive care for acute lung injury and acute respiratory distress syndrome. Collection of materials of the III International Congress on respiratory support, Krasnoyarsk. 2009. (In Russ)]
  31. Грицан А.И., Ярошецкий А.И., Власенко А.В. и др. Диагностика и интенсивная терапия острого респираторного дистресс-синдрома. Клинические рекомендации ФАР. Анестезиология и реаниматология. 2016; 61(1): 62–70. DOI: 10.18821/0201-7563-2016-61-1-62-70
  32. [Gritsan A.I., Yaroshetzkiy A.I., Vlasenko A.V. et al. Diagnostics and intensive therapy of acute respiratory distress syndrome. FARʼs clinical guidelines. 2016; 61(1): 62–70. DOI: 10.18821/0201-7563-2016-61-1-62-70. (In Russ)]
  33. Chiumello D., Marino A., Brioni M., et al. Visual anatomical lung CT scan assessment of lung recruitability. Intensive Care Med. 2013; 39(1): 66–73. DOI: 10.1007/s00134-012-2707-9
  34. Suzumura E.A., Amato M.B.P., Cavalcanti A.B. Understanding recruitment maneuvers. Intensive Care Med. 2016; 42(5): 908–911. DOI: 10.1007/s00134-015-4025-5
  35. Murray J.F., Matthay M.A., Luce J.M., et al. An expanded definition of the adult respiratory distress syndrome. Am. Rev. Respir. Dis. 1988; 138: 720–723; erratum 1989; 139: 1065.