Kardioventilační spojka u kriticky nemocných pacientů

Oscilace nitrohrudního tlaku v důsledku přetlakové ventilace vyvolávají cyklické modifikace aktivity plicních vaskulárních receptorů a srdečních mechanoceptorů. Tyto účinky mění modulaci autonomního nervového systému s modifikací jak sympatické, tak vagové aktivity.

Kardioventilační interakce byla nedávno studována prostřednictvím variability srdeční frekvence u kriticky nemocných mechanicky ventilovaných pacientů. Analýza hustoty výkonového spektra poskytuje informaci o tom, že výkon (rozptyl intervalu mezi jednotlivými údery) je distribuován jako funkce frekvencí. Zdravé spontánně dýchající subjekty vykazují cyklické nádechové zvýšení a exspirační snížení srdeční frekvence a „fázovou vazbu“ mezi srdečními údery a dýcháním (způsobující srdeční údery v konstantních fázích dýchacího cyklu), běžně známé jako kardioventilační spojení. Tyto jevy pocházejí ze složité souhry několika mechanismů včetně centrálního pohonu, zpětné vazby od arteriálních baroreceptorů, zpětné vazby od hrudních a plicních napínacích receptorů a neneurálních mechanismů vlastních srdci, které nejsou plně pochopeny. Ačkoli fyziologický význam respirační sinusové arytmie a kardioventilační vazby nebyl objasněn, několik autorů navrhlo, že by mohly zlepšit přizpůsobení ventilace/perfuze prostřednictvím redistribuce srdečních tepů (a následně perfuze) v rámci dýchacího cyklu s příznivými účinky na výměnu plynů. . Kromě toho se snížená amplituda respirační sinusové arytmie používá jako indikátor zhoršené autonomní kontroly a špatného klinického výsledku, také během mechanické ventilace. Ukázalo se, že během řízené mechanické ventilace je amplituda respirační sinusové arytmie značně snížena a kardioventilační vazba obecně zrušeno. Teoreticky mohou režimy mechanické ventilace, které pomáhají dýchací pumpě při spuštění pacientem, jako je ventilace s tlakovou podporou (PSV), udržovat vyšší hladiny respiračních sinusových arytmií prostřednictvím centrálně vytvořené fázické vagové modulace ve srovnání s řízenou mechanickou ventilací. Kromě toho by mechanická ventilace s proměnlivými dechovými objemy dech po dechu, takzvaná „variabilní ventilace“, mohla lépe zachovat respirační sinusovou arytmii a kardioventilační vazbu, a to by mohlo hrát roli ve zlepšené arteriální oxygenaci zjištěné u různých modelů akutní poškození plic, i když s proměnlivými výsledky, při srovnání variabilní a konvenční mechanické ventilace. U anestetizovaných experimentálních zvířat byla kardioventilační vazba více zachována během tlakově asistované ventilace než tlakově řízené ventilace. Jestli by tyto nálezy mohly být přítomny u lidí, zatím není známo. Dále bylo prokázáno, že některé nové metodiky asistované ventilace, jako je neurally adjustovaná ventilační podpora (NAVA), zvyšují variabilitu dech-dech a variabilitu dechového objemu, ale jejich účinky na kardioventilační vazbu nejsou známy.

Cílem studie je měřit variabilitu srdeční frekvence, variabilitu dechové frekvence a kardioventilační vazbu u kriticky nemocných pacientů při mechanické ventilaci jak v řízeném režimu (tlakově řízená), tak v asistovaném režimu (tlaková podpůrná ventilace a NAVA).

Metody zařazení pacienti jsou připojeni k monitoru S/5 JIP (GE, Helsinki, Finsko) a jsou mechanicky ventilováni Servo-I ventilátorem (Maquet, Německo) vybaveným modulem elektrické aktivity bránice (EAdi, Maquet, Německo). Nazogastrický 16-Fr EAdi katetr je umístěn u všech pacientů. Zahájí se sekvence tří po sobě jdoucích fází studie různých režimů mechanické ventilace (PCV, PSV a NAVA). Sekvence ventilačních režimů je náhodná pro každého pacienta. Po 10minutovém aklimatizačním období pro každou fázi studie jsou elektrokardiografické, arteriální tlakové a ventilační vlny sbírány po dobu 30 minut do přenosného počítače pomocí softwaru S/5 Collect (GE, Helsinki, Finsko) a NAVA Tracker (Maquet, Německo) pro Okna.

Analýza variability srdeční frekvence Lineární analýza V každé experimentální fázi jsou vybrány sekvence 300 po sobě jdoucích srdečních tepů. Průměr a rozptyl srdeční periody jsou vyjádřeny v ms a ms^2. Autoregresní spektrální hustota je faktorizována do složek, z nichž každá je charakterizována centrální frekvencí. Spektrální složka je označena jako LF, pokud je její střední frekvence mezi 0,04 a 0,15 Hz, zatímco je klasifikována jako HF, pokud je její střední frekvence mezi 0,15 a 0,5 Hz. VF výkon je považován za reprezentující vagální modulaci srdeční frekvence řízenou dýcháním. Pro vyloučení vlivu změn celkových hustot výkonového spektra na LF a HF složky jsou spektrální hodnoty také vyjádřeny v normalizovaných jednotkách (NU). Normalizace spočívala ve vydělení výkonu dané spektrální složky celkovým výkonem mínus výkon pod 0,04 Hz (spektrální složka velmi nízké frekvence [VLF]) a vynásobení poměru 100. Poměr výkonu LF k HF (LF/HF) je považován za indikátor rovnováhy mezi sympatickou a vagovou modulací zaměřenou na srdce.

Nelineární analýza Nelineární analýza byla provedena pomocí symbolické analýzy. Symbolická analýza se provádí na stejných sekvencích 300 po sobě jdoucích srdečních tepů, které se používají pro autoregresní analýzu. Celý rozsah intervalu R-to-R do každé série je rovnoměrně rozdělen do 6 řezů (symbolov) a byl uvažován vzor 3 po sobě jdoucích intervalů srdečního tepu. Každá sekvence 300 srdečních tepů tak měla svůj vlastní rozsah R-k-R a 298 po sobě jdoucích trojic symbolů. Shannonova entropie distribuce vzorů je vypočítána, aby poskytla kvantifikaci složitosti distribuce vzorů. Všechny trojice symbolů jsou seskupeny do 3 možných variant variací: (i) žádná variace (0V, všechny 3 symboly byly stejné), (ii) 1 variace (1V, 2 následné symboly byly stejné a zbývající symbol byl jiný), ( iii) vzory se 2 variacemi (2V, všechny symboly byly odlišné od předchozího). Dříve bylo zjištěno, že procento 0V vzorů se zvyšuje (a 2V klesá) v reakci na sympatické stimuly, zatímco 2V vzory se zvyšují (a 0V se snižuje) v reakci na vagové stimuly. Bylo vypočteno procento vzorů 0V a 2V a byl vypočten poměr 0V/2V pro odhad rovnováhy mezi sympatickou a vagovou modulací.

Analýza kardioventilační vazby Bude implementována metoda fázové synchronizace pro kvantifikaci vazby mezi slabě vázanými samonosnými oscilátory (zde srdcem a ventilátorem). Základní myšlenkou je, že dobrý ventilační režim by měl produkovat kardio-respirační koordinaci k nerozeznání od koordinace pozorované u zdravých jedinců během spontánního dýchání se stejnou frekvencí a amplitudou. Technika fázové synchronizace je doplněna společnou symbolickou analýzou a hodnocením křížové podmíněné entropie kardio-respirační vazby z hlediska stupně opakovatelnosti koordinačních schémat mezi signálem srdeční frekvence a ventilací. Tyto přístupy mají hlavní výhodu v tom, že jsou méně citlivé na nestacionarity a jsou schopny zachytit nelineární vazby přes kratší datové sekvence.

Velikost vzorku s celkovým rozptylem variability srdeční frekvence rovna 1000 ms^2, k detekci rozdílu 300 msec^2 (se směrodatnou odchylkou 200 ms^2) mezi fázemi studie s alfa chybou = 0,05, síla=80 %, velikost efektu=0,4, Bude přijato 22 pacientů.

Normální rozdělení je kontrolováno Kolmogorovovým-Smirnovovým testem. Podle potřeby se používá dvoustranný Studentův t test pro závislý nebo nezávislý vzorek nebo Wilcoxon-U test v případě nenormálního rozdělení. Opakovaná měření jsou analyzována jednosměrnou analýzou rozptylu (ANOVA) následovanou post-hoc Bonferroniho testem.