Cíle okysličování u pacientů po kardiochirurgii – studie před a po

Pozadí Kyslík je nezbytný pro život a doplňková oxygenoterapie se běžně podává během operace, aby se zabránilo život ohrožující hypoxémii. Doplňková oxygenoterapie se často podává jako vysoká a fixní frakce vdechovaného kyslíku (FiO2) v rozmezí od 0,60 do 1,00. V důsledku toho parciální tlak arteriálního kyslíku (PaO2) často překračuje normální hodnoty. Přibývá důkazů o potenciálním poškození při liberálně podávané oxygenoterapii. Proto je třeba dále prozkoumat standardní režimy kyslíkové terapie během operace.

Účelem studie je zhodnotit, zda je proveditelný režim oxygenoterapie zaměřený na normální hladiny PaO2 při elektivním kardiochirurgickém výkonu s použitím kardiopulmonálního bypassu (CPB) a v prvním pooperačním dni na jednotce intenzivní péče (JIP). Dále budou hodnoceny metabolické změny v kondenzátu vydechovaného dechu a v arteriální krvi odebrané před operací, před a po CPB, první pooperační den na JIP a třetí pooperační den na chirurgickém oddělení.

Uspořádání studie Uspořádání studie je studie před a po u pacientů plánovaných na elektivní srdeční operaci, kterou je bypass koronární tepny nebo náhrada chlopně nebo kombinace obou. Prvních 25 pacientů bude dodržovat náš ústavní standardní režim doplňkové oxygenoterapie; tj. minimální FiO2 0,60 během mechanické ventilace a alespoň 3 litry kyslíku za minutu po odstavení od ventilátoru na JIP. Poté bude dalších 25 pacientů dostávat doplňkovou oxygenoterapii k dosažení normálního PaO2 definovaného jako 10-12 kPa (75-120 mmHg) během operace a na JIP.

Kondenzáty z vydechovaného dechu budou odebírány přes náustek během spontánního dýchání před operací, první a třetí pooperační den, zatímco kondenzáty budou odebírány přes tracheální trubici při mechanické ventilaci. Současně budou odebírány vzorky arteriální krve. Kondenzáty vydechovaného dechu a vzorky séra budou rozděleny na alikvoty a uchovávány v mrazáku -80 stupňů Celsia až do finální analýzy po zahrnutí všech pacientů.

Metabolické změny v kondenzátech vydechovaného vzduchu a ve vzorcích séra budou analyzovány pomocí nukleární magnetické rezonance (NMR) spektroskopie a hmotnostní spektrometrie (MS). Spektra poskytnou snímek všech metabolitů v daném vzorku a objasní změny v metabolických profilech v reakci na expozici kyslíku.

Hypotéza Hypotézou je, že cílení oxygenace je proveditelné a že změna doplňkové oxygenační terapie na cílení oxygenace v normálním rozsahu sníží FiO2 a tím i poměr PaO2/FiO2.

Výsledky Primárním výsledkem je poměr PaO2/FiO2 třetí pooperační den. Sekundárními výstupy budou změny metabolických profilů v kondenzátech vydechovaného vzduchu a ve vzorcích séra, změny parametrů oxygenace, PaO2 a saturace kyslíkem, změny doby do odstavení od ventilátoru na JIP, změny FiO2 a doplňkové oxygenoterapie po odstavení ventilátoru, a změny pooperačních komplikací definovaných jako zápal plic, arytmie, reoperace a opětovné přijetí na JIP.

Statistické analýzy Toto je pilotní studie, která představuje studii proveditelnosti před a po. Na základě institucionálních dat je proveden výpočet výkonu odhadující zvýšení poměru PaO2/FiO2 z 30 ± 7 kPa se standardním režimem pro oxygenoterapii na 36 ± 7 kPa s přístupem cíleného okysličování a s hodnotou alfa 0,05 a a síla 80 % (1-beta), je potřeba 23 pacientů v každé skupině. Pro pokrytí předčasných odchodů u celkem 50 pacientů bude přijato 25 pacientů v každé skupině.

Data budou posouzena z hlediska normality. Spojité normálně rozdělené proměnné budou porovnány pomocí Studentových t testů a vykázány jako průměr a směrodatná odchylka, zatímco data s nenormálním rozložením budou porovnána pomocí Wilcoxonových rank-sum testů a vykázána jako medián a interkvartilní rozmezí. Všechny analýzy budou provedeny pomocí Stata (Metrika Consulting AB, Stockholm, Švédsko), Matlab.

Složení metabolomiky bude porovnáno multivariabilní analýzou. Pro multivariační analýzu budou různé nekontrolované a řízené analýzy prováděny v softwaru Matlab (The MathWorks Inc., Natick, Spojené státy americké) a Python (Python Software Foundation, Delaware, Spojené státy) s interními skripty. Analýza hlavních komponent bude použita pro získání předběžného výhledu dat, pro screening odlehlých hodnot a detekci shluků. Nakonec budou k provedení redukce dat a klasifikace ošetření použity parciální diskriminační analýzy nejmenších čtverců (PLS-DA) spojené s různými algoritmy výběru vvrs. Pro účely validace bude použit přístup křížové validace Venetian-Blinds.

Etika Pacienti budou zahrnuti po obdržení informovaného podepsaného obsahu. FiO2 0,60 se běžně podává pacientům podstupujícím srdeční operaci s CPB v Aalborgské univerzitní nemocnici. Cílení na fyziologickou hladinu PaO2 mezi 10 a 12 kPa je považováno za bezpečné. Pacienti podstupující kardiochirurgický výkon jsou běžně maximálně monitorováni během operace a na JIP. Zodpovědný srdeční anesteziolog může cíl PaO2 kdykoli nabít.

Sběr kondenzátu vydechovaného vzduchu je bezbolestný a bez jakéhokoli nepohodlí pro pacienta. Odběr arteriální krve třetí pooperační den provede srdeční anesteziolog se zkušenostmi s tímto výkonem, který před punkcí aplikuje subkutánní analgezii lidokainem 1% a předejde tak bolesti při výkonu. Poté bude provedena manuální komprese po dobu 2 minut, aby se minimalizovalo riziko hematomu. Celkem se odeberou čtyři vzorky krve navíc pro metabonomiku a jedna analýza krevních plynů navíc. Celkové množství krve extrahované ve studii je 12,5 ml.

Všechny ostatní procedury a ošetření se řídí standardními režimy.