Vliv neinvazivní ventilace (NIV) na okysličení mozku

POZADÍ

Blízká infračervená spektroskopie (NIRS) je neinvazivní metoda pro měření průtoku krve v tkáních, poprvé použitá pro okysličení mozkové tkáně v roce 1977. 1 NIRS je spektroskopická technika, která využívá elektromagnetické vlny (700-950nm), zářič a detektor. V posledních 20 letech došlo k obrovskému rozvoji přístrojového vybavení a aplikace NIRS. Tato technika nyní umožňuje měřit okysličení mozkové tkáně. 2-13 INVOS Brain Oxymeter (IBO) je spolehlivým sledováním trendů změn v regionální cerebrální oxygenaci (rSO2) a koreluje se saturací hemoglobinu ve venózní, kapilární a arteriální krvi pomocí algoritmu založeného na Beer-Lambertově zákonu. 4,14 Systém IBO využívá světlo s vlnovými délkami mezi 730-810 nm, které proniká vrstvami lidského těla, mezi nimi kůží, lebkou a mozkem. Je buď rozptýlen v tkáni, nebo absorbován přítomnými chromofory. V poměrně průhledné blízké infračervené oblasti je mnoho absorbujících světelných chromoforů, ale pouze tři jsou důležité z hlediska okysličení, a to hemoglobin (HbO2), deoxyhemoglobin (Hb) a cytochromoxidáza (CtOx). Okysličený a odkysličený hemoglobin absorbuje světlo různých vlnových délek, což umožňuje odlišení těchto dvou forem hemoglobinu.15 Senzory ("SomaSensors") se aplikují na čelo pacienta pomocí integrovaného lékařského lepidla.16 Metoda je aplikována použitím dvou vzdáleností zdroj-detektor v senzoru: "blízká" (mělká), 3 cm od zdroje a "daleká" (hluboká), 4 cm od zdroje. Oba vzorky pronikají tkání pod světelným zdrojem stejně dobře, s tím rozdílem, že 4cm detektor zdroje měří signály hlouběji v mozku.8,17 Odečtením blízkého vzorku od vzdáleného by měl zůstat signál pocházející převážně z mozkové kůry. 16 Správné řízení okysličení mozku je nezbytnou součástí všech anesteziologických výkonů. Přesto zůstává mozek jedním z nejméně sledovaných orgánů během perioperační fáze a terapie intenzivní péče. Doposud byla anesteziologická aplikace NIRS jako metody měření mozkové oxygenace zkoumána pouze u pacientů podstupujících kardiochirurgickou nebo cerebrovaskulární operaci, u starších pacientů po velkých břišních operacích a u novorozenců. 18-21 Tyto studie ukazují, že naměřená cerebrální oxygenace je kromě srdečního výdeje ovlivněna relativním podílem krve v arteriální nebo venózní části kapilárního řečiště, koncentrací hemoglobinu a systémovou saturací. Přesné důsledky změn systémové saturace (SaO2) na cerebrální oxygenaci (rSO2) zůstávají neznámé. Současným předpokladem je, že rSO2 je přímo spojen s Sa02, takže zvýšení SaO2 také vede ke zvýšení rSO2. Množství kyslíku v arteriální krvi závisí na vdechovaném kyslíku a výměně plicních plynů. Tyto dva parametry jsou primárně ovlivněny respirační ventilací jedince. Pacienti s chronickým respiračním selháním nebo jen dočasným (akutním) nedostatkem dýchání (např. po celkové anestezii) jsou rutinně léčeni kontinuální terapií pozitivního tlaku v dýchacích cestách (CPAP). Běžně se také používá při léčbě spánkové apnoe a u novorozenců (zejména předčasně narozených). U těchto pacientů může ventilace CPAP zabránit potřebě tracheální (re-)intubace nebo umožnit dřívější extubaci.

Terapii CPAP vyvinul Dr. George Gregory a kolegové na novorozenecké JIP na Kalifornské univerzitě v San Franciscu v roce 197122 a poté ji v roce 1981 upravil profesor Colin Sullivan z Royal Prince Alfred Hospital v Sydney v Austrálii. 23 Zpočátku se terapie CPAP používala hlavně k léčbě obstrukční spánkové apnoe doma. V současnosti se běžně používá na JIP jako forma neinvazivní mechanické ventilace. Tam je obvykle vyhrazena pro podskupiny pacientů, kde je léčba kyslíkem přes obličejovou masku nedostatečná. Pacienti na terapii CPAP jsou pečlivě sledováni na JIP. Léčba podporuje spontánní dýchání pacienta vytvořením pozitivního tlaku na konci výdechu (PEEP). Tlak požadovaný většinou pacientů se pohybuje mezi 5 a 12 cmH2O. Pacient si může individuálně určit vlastní dechovou frekvenci i hloubku dýchání.

Cíle:

Primárním cílem studie je zkoumání vlivu terapie CPAP na rSO2 ve vztahu k vitálním parametrům, hemoglobinu, SaO2 (analyzováno pomocí BGA) a SpO2. Tato kombinovaná měření mohou být použita k dalšímu popisu účinku terapie CPAP na rSO2. Tento druh studie dosud nebyl u pacientů na JIP proveden. Tento projekt si proto klade za cíl získat nové poznatky o vlivu terapie CPAP na cerebrální saturaci. Kromě toho budou rozdíly v SaO2 a vitálních parametrech korelovány s rSO2. Rovněž bude registrován výskyt zvracení a nevolnosti, bolesti hlavy a neklidu během terapie CPAP.

Následující parametry budou měřeny, vypočteny a zaznamenány do CRF (formulář případové zprávy):

• Krevní tlak (BP)
• Srdeční frekvence (HR) a rytmus
• rSO2 (levá a pravá hemisféra)
• BGA: arteriální parciální tlak kyslíku (PaO2)
• BGA: pH, Elektrolyty (Na, K, Ca), Glukóza, Laktát, SaO2
• BGA: Hb, Hk, MetHb, CoHb, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ventilace: CPAP, MV, RR, TV, tlaková podpora, Pmean
• Klasifikace ASA: 1-6
• Fyzické poruchy podle CPAP s ano nebo ne, pokud ano:

oči, uši, nos, hrdlo respirační kardiovaskulární muskuloskeletální genitourinární kožní endokrinní neurologická psychiatrická hypotéza

Nulová a alternativní hypotéza:

H0: Během terapie CPAP nedochází ke změně rSO2. H1: Během terapie CPAP došlo ke změně rSO2. Chyby typu I a -II a síla α = 0,05 Výkon = 0,9 Průběžná analýza

• Statistická metodologie Randomizovaná observační experimentální jednocentrická klinická studie.
• Vzorový výpočet velikosti:

Párový t-test, průměr rozdílu: 5 %, SD rozdílu: 10 %; Velikost efektu 0,5; pravděpodobnost chyby oboustranná: 0,05; Výkon: 0,9; celková velikost vzorku: 50 pacientů. (včetně 5% míry opuštění).

METODY Tato randomizovaná klinická studie bude zahrnovat 50 subjektů ve věku od 18 let, kteří podstupují léčbu na JIP Lékařské univerzity ve Vídni (13C1, 13C2, 13C3, 13B1, 13I1, 9D, E11 (Neurochirurgická JIP), vyžadující intermitentní terapii CPAP. Žadatel ani klinický zkoušející se nebudou podílet na rozhodování o indikaci léčby CPAP.

Studie bude provedena v souladu s Helsinskou deklarací (1964) a pokyny pro správnou klinickou praxi (GCP) a doporučeními webových stránek sítě Equator včetně aktuálních revizí. Protokol studie bude předložen Etické komisi Lékařské univerzity ve Vídni k etickému schválení. Studie bude registrována na Clinictrials.gov. Účast v klinické studii bude probíhat nezávisle na zdravotní indikaci pobytu pacienta na JIP. Před přijetím ke studiu musí subjekt souhlasit s účastí poté, co mu byla formou srozumitelnou vysvětlena povaha, rozsah a možné důsledky postupu. Pacient musí dát souhlas ústně i písemně. Souhlas jednotlivce bude potvrzen podpisem zkoušejícího. Všechna jména subjektů budou uchovávána v tajnosti ve spisech vyšetřovatelů. Subjekty budou identifikovány dokumentací a hodnocením v počtu, který jim byl přidělen během studie. Účastníci budou informováni, že veškerá data studie budou uložena a bude s nimi nakládáno důvěrně. Použije se datový protokol prostřednictvím formuláře kazuistiky.

Délka zkoušky je 30 minut. Studie začíná 15 minut před CPAP a končí, když rSO2 pacienta dosáhne ustáleného stavu (žádná změna rSO2 ± 2 % po dobu 3 minut, maximálně 15 minut) při terapii CPAP. Účastníci nejsou povinni se účastnit žádných následných návštěv.

Tato studie bude provedena na pacientech s dobrým přístupem na čelo. Měření NIRS (IBO) bude provedeno na frontálním kortexu na obou stranách hlavy. Emisní a detekční sondy musí být připojeny po otření čela pacienta měkkým hadříkem nebo vatovým tamponem. Během celého vyšetření bude zaznamenáván SaO2, krevní tlak (kontinuálně invazivní nebo neinvazivní v 3minutových intervalech) a EKG. Tyto vitální funkce jsou součástí rutinního monitorování na JIP. Zkouška se bude skládat ze dvou částí, tj. s nebo bez ventilační podpory. Pořadí zahájení studie s nebo bez terapie CPAP bude randomizováno. Během každé části budou měření prováděna až do dosažení ustáleného stavu (žádná změna rSO2 ± 2 % po dobu 3 minut), ale s maximální dobou trvání 15 minut. Vyšetření je bezpečné, neinvazivní, bezbolestné a lze jej provádět velmi flexibilně, rychle a levně pomocí přenosného zařízení. Data jsou sbírána z pravé i levé hemisféry.

Systém zařízení se smí používat pouze v souladu se schváleným plánem výzkumu a CE-certifikátem u subjektů, které dostávají terapii CPAP a podepsaly informovaný souhlas. Použití zařízení je omezeno na schválené výzkumné pracovníky studie. Po každém intervalu vyšetření bude provedeno BGA.

Důvod, proč je tato studie prováděna na pacientech na JIP, je následující. Pacienti, kteří trpí respiračními nedostatky a potřebují ventilační pomoc, se zřídka nacházejí na normálních nemocničních odděleních, protože instalaci ventilátoru s doplňkovým režimem CPAP musí provádět specializovaný personál. Tito pacienti navíc vyžadují pečlivé sledování, které lze zaručit na JIP.

Do pozorovací studie nebudou zahrnuty těhotné ženy, stejně jako jedinci s těžkým chlopenním nebo neurologickým onemocněním.

Po ověření indikace pro terapii CPAP a kontrole kritérií pro zařazení a vyloučení budou pacienti zařazeni do studie.

Studie bude rozdělena do dvou částí sběru dat, přičemž obě budou provedeny v rámci jednoho sezení.

1. 15 minut před CPAP:

   • zahájení sběru dat buď kontinuálního měření arteriálního krevního tlaku (ABP)
   • nebo neinvazivní (NIBP) až do konce studie
   • zahájení měření NIRS na obou mozkových hemisférách (INVOS 5100C), dokud není procedura dokončena
   • odběr arteriální naší žilní (podle dostupného přístupu) vzorku krve pro analýzu krevních plynů (BGA)

2. 15 minut s CPAP:

   • bude pokračovat měření provedená v bodě 1. (ABP/NIBP, NIRS).
   • odběr jiné arteriální naší žilní (dle dostupné řady) vzorku krve na BGA

Pořadí bodů 1. a 2. (bez nebo s CPAP) bude náhodně rozděleno do skupiny 1 a skupiny 2 u stejného pacienta.

PROVOZNÍ CÍLE

1. ročník: Vypracování návrhu studie. Cíl: - Literární rešerše a recenze

   • Vypracování návrhu studie
   • Detailní plánování realizace projektu

   Stručný popis: Bude uveden přehled současné literatury o terapii CPAP, NIRS a rSO2. Přesné plánování realizace studie začne po obdržení kladného hlasování etické komise. Po revizi literatury a provedení předběžných měření bude sepsán podrobný protokol studie.

2. ročník: Zahájení projektu

   Cíl: - Provedení předběžných měření a zpřesnění protokolu studie

   • Provedení studie
   • Vyhodnocování výsledků

   Stručný popis: Budou provedena předběžná měření s NIRS, po kterých bude protokol studie upřesněn. Podle upraveného protokolu bude studie provedena na JIP MUW.

3. ročník: Dokončení projektu, statistické vyhodnocení; Interpretace dat a psaní diplomové práce.

Cíl: - Vyhodnocení dat

• Statistická analýza
• Interpretace výsledků
• Vypracování předběžné verze diplomové práce
• Přepracování práce na připomínky vedoucích práce
• Psaní výzkumné práce za účelem zveřejnění výsledků studie

Stručný popis: Po dokončení studie budou všechna shromážděná data vyhodnocena a podrobena statistické analýze. Na základě těchto výsledků budou vypracovány budoucí následné studie. Žadateli bude poskytnut čas na zpracování jeho výzkumného projektu v rámci výzkumné skupiny "plíce".

Opatření spolupráce Projekt bude realizován na Klinice anestezie, všeobecné intenzivní medicíny a léčby bolesti MU.

Výhled a další projekty

Existuje několik projektů zaměřených na účinky změn rSO2 v jiných prostředích:

• terapie na jednotce intenzivní péče
• Celková anestezie

LITERATURA 1-23