Undersøgelse af indflydelsen af ​​forskellige tidalvolumener på udåndet vejrtrækningskondensat (EBC) hos mekanisk ventilerede patienter (TDEBC)

INTRODUKTION:

Luftvejsbetændelse spiller en nøglerolle i mange luftvejssygdomme. Der er stor efterspørgsel efter ikke-invasive metoder til at studere disse inflammatoriske processer og til at overvåge luftvejssygdomme. Stimulerende interesse er i åndedrætsanalyse, såsom analysen af ​​udåndet åndedrætskondensat (EBC), en teknik til at tage prøver af lungens epitelbeklædningsvæske (ELF), som en endnu nemmere måde at vurdere luftvejsinflammation (1,2). EBC's tiltrækningskraft ligger i dets evne til ikke-invasivt at indsamle en bred vifte af ikke-flygtige molekyler fra luftvejene, det faktum, at det kan gentages hyppigt inden for korte intervaller uden uønskede hændelser, og at opsamlingsudstyr kan bruges i en bred vifte af indstillinger inklusive intensivafdelinger (3,4,5,6).

Analyse af EBC kunne ikke begrænses til patientovervågning og forståelse af lungesygdomme. Det kunne også blive et nyttigt værktøj til overvågning og screening for raske individer for mulig tidlig lungevævsskade (6,7). Der er et særligt behov for flere data om intra-individ og dag-til-dag variation, begge væsentlige for beslutningen om, hvorvidt en biomarkør kan tjene som et forskningsværktøj eller endda har potentiale for sygdomsmonitorering i klinisk praksis (7) .

Det har i nogen tid været erkendt, at mekanisk ventilation kan fremkalde lungeskade og betændelse (8,9,10). Nylige eksperimentelle og kliniske data tyder på, at i raske lunger kan mekanisk ventilation med tidalvolumen på mellem 7 og 12 ml/kg i fravær af positivt endeekspiratorisk tryk føre til skade på endotel, ekstracellulær matrix og perifere luftveje uden større inflammatorisk respons, hvilket yderligere forværres med højere tidalvolumener (15,34). Adskillige mekanismer kan forklare skade på lungestrukturen forårsaget af mekanisk ventilation: regional overudspilning, 'lavt lungevolumen' forbundet med tidevandsluftvejslukning og inaktivering af overfladeaktivt stof (15).

Højt tidalvolumenventilation har vist sig at resultere i øget dødelighed, mens lavtidalvolumenventilation betragtes som en lungebeskyttende strategi i ALI, ARDS (11,12,13,35).

I modsætning hertil var beskyttende mekanisk ventilation i andre randomiserede undersøgelser (31,32) inklusive en heterogen gruppe af større thorax- og abdominalkirurgiske indgreb ikke forbundet med et fald i intrapulmonal og systemisk inflammation. Endvidere var der ingen evidens for, at beskyttende ventilation forhindrede lungeskadelige virkninger eller nedsatte systemiske cytokinniveauer ved hjertekirurgi (33).

I overensstemmelse med disse observationer og i betragtning af, at en praktisk parameter for øget mekanisk stress af lungen stadig skal påvises, kan undersøgelser tage fat på spørgsmålet om, hvorvidt analysen af ​​EBC-biomarkører er relateret til ventilator-induceret lungeskade ved lave eller høje tidalvolumener.

MATERIALER OG METODER:

Denne undersøgelse er et prospektivt, randomiseret, kontrolleret forsøg, der vil finde sted på intensivafdelingen på universitetshospitalet i Larissa, Thessalien. Autorisation er givet fra Det Videnskabelige Råd og den etiske komité på vores hospital.

Patienter:

ICU-patienter, der har behov for mekanisk ventilation på grund af slagtilfælde, subaraknoidal og/eller intracerebral blødning og med sundt åndedrætssystem (evalueret ved hjælp af kriterier som LISS - Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Interventioner:

EBC-opsamling vil blive udført på mekanisk ventilerede patienter gennem endotracheal-tuben i henhold til ATS/ERS task force 2005 (7). Patienterne skal være hæmodynamisk og respiratorisk stabile.

Alle patienter vil være under sedation og vil modtage ventilation ved volumenkontrol. Respirationsfrekvensen vil blive tilpasset ved det indstillede tidalvolumen for at holde pH-værdierne inden for normale grænser (7,35-7,45). SaO2 vil blive holdt lig med eller bedre end 95 %.

EBC vil blive indsamlet ved at indsætte en speciel ledning (FILT, lunge and chest diagnostics Ltd. Berlin Tyskland) for åndedrætskondensatopsamlingsanordningen (Ecoscreen, Jaeger, Tyskland) ind i respiratorens ekspiratoriske ben. Afhentningstid for EBC vil være 30 min. Der vil ikke blive brugt befugtning under indsamlingen.

Surhedsgraden (pH) af EBC før og efter afluftning med en inert gas Argon, 350 ml/minut i 10 minutter, (gasstandardisering) (17) vil let blive målt med et pH-meter Jenway Model 3510.

Alle prøver vil blive opbevaret ved -80 ο C til efterfølgende mediatormålinger. Variabler for ventilation (frekvens, PEEP, FIO2, Vt), lungemekanik, arterielt tryk, hjertefrekvens, arteriel blodmætning, undersøgelse af ICP og gasblodprøver vil blive registreret før og under EBC-indsamlingen. Der vil også blive registreret indeks for lungeskade (PiO2/FiO2, LISS), indeks for systemisk inflammation (temperatur, leukocyt- og neutrofiltal i blodprøver) i løbet af observationsperioden. Sygdommens sværhedsgradsindeks (SOFA, SAPS, APACHE II) vil blive registreret under den indledende vurdering.

EBC analyse:

EBC indsamlet vil blive analyseret for pH, 8-isoprostan, H2O2, nitritter/nitrater og cytokiner. Målingen af ​​biomarkører vil blive udført ved hjælp af standardiserede procedurer, som tidligere beskrevet.

pH-målinger: pH vil blive målt som tidligere beskrevet (16,17). H2O2-målinger: H2O2-koncentrationen vil blive bestemt ved et enzymatisk assay med peberrodsperoxidase (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), som tidligere beskrevet (17,18,19,20).

8-isoprostan målinger: 8-isoprostan vil blive bestemt af et konkurrerende enzym immunoassay kit (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), som tidligere beskrevet (17,18,21,29). Detektionsgrænsen for assayet er 4 pg/ml.

Målinger af nitrogenoxider, nitrit/nitrat (NO2/NO3) og relaterede produkter: vil blive udført som tidligere beskrevet (17,22). Kort fortalt vil blive bestemt ved anvendelse af spektrofotometriske assays (Griess-reaktion) (23,24,25,26,27,28).

Cytokinmåling: vil blive kvantificeret med EIA/ELISA-kits som tidligere beskrevet (24,25,29,30).

Protokoldetaljer:

Patienterne efter den indledende vurdering vil blive randomiseret til at modtage mekanisk ventilation med 6 eller 12 ml/kg ideel kropsvægt beregnet ud fra følgende ligning:

For mænd [(Højde (cm)-154) x 0,9] +50 og For kvinder [(Højde (cm)-154) x 0,9] +45,5. Observationsperioden vil være minimum 10 dage (hvis muligt), og EBC-opsamling vil blive udført inden for de første 24 timer efter indlæggelsen (dag 0) og gennem dagene 1,2,4,6,8,10.

EBC-opsamling på dag 0 vil blive udført under begge ventilationsmodaliteter med det formål at undersøge mængden og sammensætningen af ​​den opsamlede EBC fra den samme patient ventileret med forskellige tidalvolumener. Til de næste målinger vil EBC-indsamlingen for hver gruppe blive udført under forudindstillede ventilationsbetingelser.

Komplikationer såsom VAP, ARDS eller sepsis i observationsperioden vil blive registreret.

Statistisk analyse:

Analyse vil blive udført ved hjælp af SPSS til Windows v. 16.0. Normaliteten af ​​distributionen vil blive kontrolleret med Kolmogorov-Smirnov test. Normalfordelte data vil blive præsenteret som middel ± standardafvigelse (SD), hvorimod skæve data som median (interkvartilområde). Sammenligninger mellem to grupper vil blive evalueret med uparrede t-tests for normalfordelte og Mann-Whitney-tests for skæve data. Sammenligninger mellem mere end to grupper vil blive udført med variansanalyse (ANOVA) med passende post hoc tests