Účinky neinvazivní ventilace (NIV) na cerebrální okysličení.

Blízká infračervená spektroskopie (NIRS) je neinvazivní metoda pro měření průtoku krve v tkáních, poprvé použitá pro okysličení mozkové tkáně v roce 1977. NIRS je spektroskopická technika, která využívá elektromagnetické vlny (700-950nm), emitor a detektor. V posledních 20 letech došlo k obrovskému rozvoji přístrojového vybavení a aplikace NIRS. Tato technika nyní umožňuje měřit okysličení mozkové tkáně. Mozkový oxymetr INVOS 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. Cerebrální oxymetrický systém INVOS využívá světlo o vlnových délkách 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. Senzory ("SomaSensors") se aplikují na čelo pacienta pomocí integrovaného lékařského lepidla. 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 nebo jiných částech těla. Odečtením blízkého vzorku od vzdáleného by měl zůstat signál pocházející převážně z mozkové kůry.

Správné řízení okysličení mozku je nezbytnou součástí všech anesteziologických a intenzivních výkonů. Přesto zůstává mozek jedním z nejméně sledovaných orgánů v perioperační fázi a terapii intenzivní péče. Doposud byla anesteziologická aplikace NIRS jako metody měření mozkové oxygenace zkoumána pouze u zdravé populace, pacientů po kardiochirurgických nebo cerebrovaskulárních operacích, starších pacientů po velkých břišních operacích a novorozenců. Pokud NIRS detekuje pokles rSO2 v těchto polích, existují specifické pokyny pro intervence k obnovení dostatečného zásobení mozku kyslíkem.

Proto je již nyní silně zapojen do péče o pacienty v perioperačním prostředí. Rutinní použití NIRS na JIP nebylo dosud stanoveno. Z tohoto důvodu byla většina studií na rSO2 provedena během operace. Tyto studie ukazují, že naměřená cerebrální oxygenace je 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 přímo koreluje s Sa02, takže zvýšení SaO2 vede také ke zvýšení rSO2.

Množství kyslíku v arteriální krvi závisí na vdechovaném kyslíku a výměně plicních plynů. Tato dvě východiska jsou primárně ovlivněna respirační ventilací jedince. Pacienti s chronickým respiračním selháním nebo jen dočasným (akutním) nedostatkem dýchání (např. po celkové anestezii) jsou běžně léčeni kontinuální terapií pozitivního tlaku v dýchacích cestách (CPAP), neinvazivní formou ventilace. 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 vyvinul Dr. George Gregory a kolegové na novorozenecké JIP na Kalifornské univerzitě v San Franciscu v roce 1971 a poté ji v roce 1981 upravil profesor Colin Sullivan z Royal Prince Alfred Hospital v Sydney v Austrálii. Zpočátku byla terapie CPAP používána hlavně pacienty 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). Typicky je CPAP přerušovaná terapie na JIP, což znamená, že si ji pacienti sundají během jídla nebo ji použijí, pokud potřebují dočasnou respirační úlevu. Tlak aplikovaný většinou pacientů se pohybuje mezi 5 a 12 cmH2O. Pacient si může individuálně určit vlastní dechovou frekvenci i hloubku dýchání.

Primárním cílem studie je vyhodnocení vlivu ventilace s různým nastavením FiO2 aplikované prostřednictvím NIV na rSO2 ve vztahu k vitálním parametrům, hemoglobinu, SaO2 (analyzované pomocí BGA) a SpO2. Tato kombinovaná měření mohou být použita k dalšímu popisu účinku NIV na rSO2. Tento druh studie dosud nebyl u pacientů na JIP proveden. Proto je cílem tohoto projektu získat nové poznatky o vlivu NIV na okysličení mozku.

Tato studie bude provedena u pacientů s dobrým přístupem na čelo. Měření NIRS (IBO) bude provedeno na temporoparietálním kortexu na obou stranách hlavy a jako kontrola na obou ramenech/nadloktí. Během celého vyšetření bude zaznamenáván SaO2, krevní tlak (kontinuálně invazivní nebo neinvazivní v 3minutových intervalech), srdeční frekvence a EKG. Tyto vitální funkce jsou součástí rutinního monitorování na JIP.

Měření NIRS bude prováděno CPAP terapie (FIO2: 21% - 50% - 100%) každých 10 minut. Pacienti budou randomizováni do dvou skupin se změněným pořadím aplikace FIO2.

Podmínka 1: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 21 %

Podmínka 2: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 50 %

Podmínka 3: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 100 %

Pořadí podmínek 1 a 3 bude náhodné.

Skupina 1: 21 % -> 50 % -> 100 %

Skupina 2: 100 % -> 50 % -> 21 %

Jako standardní nastavení NIV s podporou tlaku CPAP 6 mbar bude preferováno, pokud je požadováno jiné nastavení, bude to uvedeno v CRF. Po každých 10 minutách bude odebrán vzorek arteriální a centrální žilní krve za účelem provedení analýzy krevních plynů (BGA). Měření CPAP a NIRS jsou neinvazivní povahy. ABP je na druhé straně invazivní výkon, který bude proveden pouze v případě, že je již k dispozici arteriální přístup. Bude také použit pro odběr vzorku krve (každý 2 ml) pro BGA. Žádné další invazivní iv. pro studii bude instalována linka.

Dosud existuje jen málo údajů o účincích terapie NIV na rSO2 u pacientů s respiračním selháním na JIP.

Existují však pilotní studie o jiných nedostatcích dýchání, jako je syndrom obstrukční spánkové apnoe. Vyšetřovali NIV u pacientů s OSAS pomocí NIRS. Bylo možné prokázat periodický pokles HbO2, krevního objemu (BV) a indexu oxygenace tkání (TOI), který je prakticky stejný jako rSO2. Tyto studie ukazují, že zmíněný periodický pokles lze eliminovat terapií CPAP.

Řada dalších studií zkoumala jiný parametr, a to průtok krve mozkem. K tomu použili transkraniální dopplerovský ultrazvuk u pacientů s OSAS i u zdravých dobrovolníků pod terapií CPAP. Výsledky těchto studií nejsou konzistentní, protože ukazují jak snížení, tak zvýšení průtoku krve mozkem během terapie CPAP. Nekonzistence průtoku krve mozkem není zcela pochopena. Možným vysvětlením je relativní změna PaCO2, která je již u pacientů s OSAS vyšší ve srovnání se zdravými jedinci. To by také znamenalo, že aplikace terapie CPAP u zdravých dobrovolníků může být škodlivá, protože snížení PaCO2 může způsobit vazokonstrikční reakci v cévách zásobujících mozek a snížit tak okysličení mozku. Pacienti s OSAS jsou lépe přizpůsobeni vysokým hladinám PaCO2. Cévní odpověď (vazokonstrikce nebo vazodilatace) na změnu PaCO2 se proto může u pacientů s plicními chorobami ve srovnání se zdravými jedinci lišit. 30-33

Chceme prozkoumat rozdíly v rSO2 u pacientů podstupujících terapii CPAP s různým nastavením FiO2, každý po dobu 10 minut, abychom vyhodnotili okamžitý účinek NIV na cerebrální oxygenaci u pacientů na JIP s dechovou nedostatečností, abychom došli k závěru o přesnosti a odpovědnosti NIRS technika.

Primární studijní cíl:

Vliv NIV na rSO2

Následující parametry budou měřeny, vypočteny a zaznamenány v CRF:

• Krevní tlak (BP)
• srdeční frekvence (HR)
• SpO2 (FingerClip – periferní saturace kyslíkem)
• rSO2 (levá a pravá hemisféra a rameno)
• BGA: pO2, pCO2, pH, Hemoglobin (Hb), Hk, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ventilace: PEEP, minutový objem, dechový objem, dechová frekvence, FiO2
• Klasifikace ASA (1-4)

Kromě toho bude výskyt zvracení a nevolnosti, bolesti hlavy a neklidu během terapie CPAP registrován s ano a ne. Indikace CPAP u každého pacienta bude zdokumentována.

Kromě toho budou registrovány další vedlejší účinky (podle CRF):

- vedlejší účinky podle CPAP

V naší předchozí studii (Doerr et al., 2018) byl pozorován průměrný rozdíl 5,9 mezi COT vs. CPAP se standardní odchylkou 4,2. Na základě tohoto výsledku očekáváme poloviční rozdíl (2,95) mezi FIO2 21 % vs 50 % a FIO2 50 % vs 100 %. Na základě párového t-testu s celkovou velikostí vzorku 25 (+ 5 započítáno pro výpadky) to vede k mocnině 0,8.