Omezení exspiračního průtoku a mechanická ventilace během kardiopulmonálního bypassu v kardiochirurgii

Úvod Během celkové anestezie bylo pozorováno snížení funkční reziduální kapacity (FRC). Snížení FRC by mohlo znamenat, že uzavírací kapacita dýchacího systému (CC) překročí FRC a vede k jevu zvanému omezení výdechového průtoku (EFL). K fenoménu EFL během celkové anestezie přispívá několik faktorů, včetně samotné indukce anestezie. V tomto obrazu hrají roli také vysoké koncentrace kyslíku, svalová paralýza, poloha na zádech, zvýšená extravaskulární voda v důsledku perioperační tekutinové terapie a zánětlivá odpověď.

Navíc kardiopulmonální bypass (CPB) s aortálním cross-clampingem, který je nezbytný pro většinu výkonů v kardiochirurgii, byl spojen s přímým poškozením plic. Plicní atelektáza, apnoe a ischemie během CPB a aktivace proteolytických enzymů v plicním oběhu ovlivňují výskyt pooperačních plicních dysfunkcí po kardiochirurgických výkonech.

Test PEEP (Positive End-Expiratory Pressure) je ověřená metoda k hodnocení přítomnosti EFL během anestezie. PEEP-test je proveditelným a zcela bezpečným měřítkem snížení FRC u mechanicky ventilovaných pacientů.

Cílem studie bude posoudit, zda by mechanická ventilace během CPB v kardiochirurgii mohla snížit výskyt EFL v období po CPB.

Primární koncový bod Primárním koncovým bodem bude složený koncový bod výskytu omezení exspiračního průtoku po odvykání od CPB a pooperačních plicních komplikací.

Sekundární koncové body

Sekundární koncové body budou zahrnovat:

• readmise na JIP;
• Potřeba opětovné intubace;
• Potřeba neinvazivní ventilace;
• Doba trvání mechanické ventilace;
• Pooperační infekce;
• Závažné nežádoucí srdeční příhody;
• Délka JIP a hospitalizace;
• 30 dní a 1 rok úmrtnosti.

Materiály a metody Půjde o jednocentrovou jednoduše zaslepenou paralelní skupinu randomizovanou kontrolovanou studii. Pacienti budou náhodně rozděleni do čtyř paralelních ramen s alokačním poměrem 1:1:1:1, aby dostali jednu ze čtyř strategií mechanické ventilace během CPB. Budou přijati pacienti, kteří budou odpovídat následujícím kritériím při předoperačním hodnocení.

Randomizace a maskování Pacient bude randomizován podle počítačem generovaného seznamu náhodných čísel. Informace o přidělení pacientů budou uchovávány v uzavřených neprůhledných obálkách a před randomizací se nikdo o přidělení pacientů nedozví. Pacienti budou slepí k přidělování.

Větrací protokol

Každý pacient bude randomizován jak ohledně řízení ventilace před a po CPB, tak ohledně řízení během CPB: design studie 2x2. Pacienti budou náhodně rozděleni do čtyř skupin:

Skupina A: pacienti budou ventilováni pozitivním end-expiračním tlakem (PEEP) před a po kadiopulmonálním bypassu (CPB); během CPB bude přijat kontinuální pozitivní tlak v dýchacích cestách (CPAP).

Skupina B: pacienti budou ventilováni bez PEEP (ZEEP) před a po CPB; během CPB bude přijat CPAP.

Skupina C: pacienti budou ventilováni pomocí PEEP před a po CPB; během CPB nebude zavedeno žádné mechanické větrání (žádné MV).

Skupina D: pacienti budou ventilováni bez PEEP (ZEEP) před a po CPB; během CPB nebude přijato žádné MV.

Bezprostředně před operací budou pacienti randomizováni tak, aby dostali buď PEEP rovný nejlepšímu PEEP, hodnocený testem PEEP, bezprostředně po navození anestezie, nebo rovný nule. Všichni pacienti budou dále randomizováni tak, aby během CPB dostávali buď strategii CPAP rovnající se nejlepšímu PEEP, nebo strategii nulového PEEP (s odpojením od anesteziologického okruhu). Tyto dvě randomizace budou na sobě nezávislé.

Během CPB bude naším cílem udržovat PaO2 mezi 200 a 250 mmHg, abychom se vyhnuli poškození plic způsobenému hyperoxií; navíc bude hematokrit udržován nad 24 %.

Během odvykání od CPB provedeme jednu alveolární RM. Tuto RM provede anesteziolog ručně s plynnou směsí kyslíku a vzduchu (s podílem vdechovaného kyslíku nižším než 80 %) na konci výkonu. Po CPB bude tento náborový manévr proveden ručně, v souladu s chirurgickým postupem odvzdušnění. Tlak v dýchacích cestách bude udržován na hodnotě 40 cmH2O po dobu alespoň 10 sekund.

Stanovení mechaniky plic

Kvazistatická poddajnost dýchacího systému (Cqst,rs) bude vypočtena jako:

Dechový objem / (tlak na konci inspiračního plató - PEEPtot (ml/cmH2O), kde PEEPtot je tlak na konci exspirace v období bez průtoku. Měření bude prováděno s inspirační pauzou 60 %.

Odpor dýchacích cest (Rmin,rs) se vypočítá jako:

(Ppeak - P1) / V' kde Ppeak je maximální inspirační tlak, P1 je tlak v dýchacích cestách v bodě nulového průtoku a V' je inspirační průtok. Měření bude prováděno s inspirační pauzou 60 %.

Mechanika plic bude určena okamžitě po každém provedení testu PEEP.

Výpočet mrtvého prostoru

Výpočet zlomku mrtvého prostoru bude proveden s Enghoffovou modifikací Bohrovy rovnice:

Vd/Vt = (PaCO2-PECO2)/PaC02

Kde:

• Vd je mrtvý prostor
• Vt dechový objem
• PECO2 je tlak středního vydechovaného CO2

Výpočet bočních zlomků

Frakce zkratu bude stanovena před operací a po operaci na operačním sále v celkové anestezii, před propuštěním pacienta z operačního sálu. Shuntová frakce bude u všech pacientů hodnocena následovně:

Qs/Qt = (PAO2 - PaO2)*0,0031 / C(a-v smíšené)O2 + [(PAO2 - PaO2)*0,0031]

Kde:

• PAO2 je kyslíková alveolární koncentrace;
• PaO2 je arteriální koncentrace kyslíku;
• C(a-v smíšený)O2 je arterovenózní rozdíl v koncentraci kyslíku;
• 0,0031 je převodní faktor na objemová procenta pro O2.

Měření bude prováděno při dýchání 100% kyslíku po dobu 20 minut, aby se dosáhlo úplné saturace hemoglobinu.

Pokud bude zaveden plicní arteriální katétr (PAC), podle klinických indikací bude zkratová frakce vypočítána z následujícího vzorce:

Qs/Qt = CcO2-CaO2 / CcO2-Cv(smíšený)O2 * 100

Kde:

• CcO2 je obsah O2 v plicní kapilární krvi, odhadnutý pomocí následující rovnice: CcO2 = (Hb * 1,34) + (0,0031 * PAO2);

• CaO2 je obsah arteriálního kyslíku;
• Cv(mixed)O2 je obsah kyslíku ve vzorcích krve získaných z plicní tepny;
• PAO2 je alveolární parciální tlak kyslíku. Vzorky krve budou odebírány z arteriálního katétru a katétru pulmonální artérie ve stejném okamžiku při FiO2 100 %.

Dále bude provedena analýza krevních plynů (BGA) na arteriální krvi:

• po navození anestezie;
• po sternotomii spolu s heparinizací;
• před sternosyntézou spolu s podáváním protaminu;
• před propuštěním z operačního sálu.

Výpočet velikosti vzorku Výpočet velikosti vzorku byl založen na 2stranné α chybě 0,05 a 80% síle (p). Na základě našich zkušeností předpokládáme, že 50 % pacientů se zástavou ventilace během CPB a bez PEEP před a po CPB dosáhne složeného koncového bodu EFL po CPB a respiračních komplikacích za 5 dní, zatímco pouze 30 % pacientů léčených optimální. K dokončení studie bude zapotřebí velikost vzorku 93 pacientů na skupinu, celkem 186. Včetně 10% podílu předčasného ukončení zapíšeme 51 pacientů na skupinu, celkem 204.

Sběr a analýza dat Údaje budou shromažďovány na příslušném formuláři pro hlášení případu (CRF). Budou shromažďovány zejména anamnestické informace, údaje o operacích a pooperační klinické údaje, zejména respirační parametry. Data budou analyzována profesionálním statistickým softwarem. Dichotomické proměnné budou porovnány s dvoustranným testem chí kvadrát, případně s použitím Yatesovy korekce. Spojité proměnné budou porovnány analýzou rozptylu nebo případně neparametrickým Kruskal-Wallisovým testem.

Informovaný souhlas a provádění studie Každý pacient poskytne informovaný souhlas. Všechny části této studie budou prováděny v souladu s prohlášením o správné klinické praxi (GCP) a italskými a mezinárodními zákony o klinickém výzkumu.