Kardioventilatorisk kobling hos kritisk syge patienter

Intratorakale tryksvingninger på grund af positivt trykventilation inducerer cykliske modifikationer af aktiviteten af ​​de pulmonale vaskulære receptorer og hjertemekanoceptorer. Disse effekter ændrer moduleringen af ​​det autonome nervesystem med modifikation af både sympatisk og vagal aktivitet.

Cardio-ventilatorisk interaktion er for nylig blevet undersøgt gennem hjertefrekvensvariabiliteten hos kritisk syge mekanisk ventilerede patienter. Analysen af ​​effektspektrumtætheden giver information om effekten (variansen af ​​slag-til-slag-intervallet) er fordelt som frekvensernes funktion. Sunde spontant vejrtrækningspersoner viser en cyklisk inspiratorisk stigning og eksspiratorisk fald i hjertefrekvensen og 'fasekobling' mellem hjerteslag og respiration (hvilket får hjerteslag til at forekomme i konstante faser af respirationscyklussen), almindeligvis kendt som kardioventilatorisk kobling. Disse fænomener stammer fra et komplekst samspil mellem flere mekanismer, herunder centralt drev, feedback fra arterielle baroreceptorer, feedback fra thorax- og lungestrækreceptorer og ikke-neurale mekanismer, der er iboende til hjertet, som ikke er fuldt ud forstået. Selvom den fysiologiske betydning af respiratorisk sinusarytmi og kardioventilatorisk kobling ikke er blevet belyst, foreslog flere forfattere, at de kunne forbedre ventilation/perfusionsmatchning gennem en omfordeling af hjerteslag (og som følge heraf af perfusion) inden for respirationscyklussen med gavnlige effekter på gasudveksling . Desuden er nedsat respiratorisk sinusarytmi-amplitude blevet brugt som en indikator for nedsat autonom kontrol og for dårligt klinisk resultat, også under mekanisk ventilation. Det har vist sig, at under kontrolleret mekanisk ventilation er respiratorisk sinusarytmi-amplitude betydeligt reduceret og den kardioventilatoriske kobling generelt afskaffet. Teoretisk set kan mekaniske ventilationstilstande, der hjælper respirationspumpen ved udløsning af patienten, såsom trykstøtteventilation (PSV), opretholde højere respiratoriske sinusarytminiveauer gennem centralt opstået, fasisk vagal modulering sammenlignet med kontrolleret mekanisk ventilation. Derudover kunne mekanisk ventilation med åndedrag-for-ånde variable tidalvolumener, såkaldt 'variabel ventilation', bedre bevare respiratorisk sinusarytmi og kardioventilatorisk kobling, og dette kan spille en rolle i den forbedrede arterielle iltning, der findes i forskellige modeller af akut lungeskade, dog med varierende resultater, når man sammenligner variabel og konventionel mekanisk ventilation. Hos bedøvede forsøgsdyr var den kardioventilatoriske kobling mere bevaret under trykassisteret ventilation end trykstyret ventilation. Det er endnu ukendt, om disse fund kunne være til stede hos mennesker. Ydermere er det blevet påvist, at nogle nye metoder til assisteret ventilation, såsom neuralt justeret ventilationsassist (NAVA), øger åndedræt-til-ånde-variabiliteten og tidalvolumenvariabiliteten, men deres virkninger på kardioventilatorisk kobling er ikke forstået.

Studiet har til formål at måle hjertefrekvensvariabiliteten, respirationsfrekvensvariabiliteten og den kardioventilatoriske kobling hos kritisk syge patienter under mekanisk ventilation både i kontrolleret tilstand (trykstyret) og i assisteret tilstand (trykstøtteventilation og NAVA).

Metoder tilmeldte patienter er forbundet til en S/5 ICU-monitor (GE, Helsinki, Finland) og ventileres mekanisk med en Servo-I ventilator (Maquet, Tyskland) forsynet med diafragmatisk elektrisk aktivitetsmodul (EAdi, Maquet, Tyskland). Et nasogastrisk 16-Fr EAdi-kateter er placeret i alle patienter. En sekvens af tre på hinanden følgende undersøgelsesfaser af forskellige mekaniske ventilationstilstande (PCV, PSV og NAVA) startes. Sekvensen af ​​ventilatortilstande er randomiseret for hver patient. Efter en akklimatiseringsperiode på 10 minutter for hver undersøgelsesfase, opsamles elektrokardiografiske, arterielle tryk og ventilatoriske bølger i på hinanden følgende 30 minutter til en bærbar pc via S/5 Collect (GE, Helsinki, Finland) og NAVA Tracker (Maquet, Tyskland) software til Windows.

Analyse af hjertefrekvensvariabilitet Lineær analyse Sekvenser på 300 på hinanden følgende hjerteslag vælges inden for hver forsøgsfase. Middelværdien og variansen af ​​hjerteperioden er udtrykt i henholdsvis msek og msek^2. Autoregressiv spektraltæthed er faktoriseret i komponenter, hver af dem karakteriseret ved en central frekvens. En spektral komponent er mærket som LF, hvis dens centrale frekvens er mellem 0,04 og 0,15 Hz, mens den er klassificeret som HF, hvis dens centrale frekvens er mellem 0,15 og 0,5 Hz. HF-effekten anses for at repræsentere respirationsdrevet vagal modulering af hjertefrekvens. For at udelukke effekten af ​​ændringer af den samlede effektspektrumtæthed på LF- og HF-komponenter, udtrykkes spektralværdier også i normaliserede enheder (NU). Normalisering bestod i at dividere styrken af ​​en given spektral komponent med den samlede effekt minus effekten under 0,04 Hz (meget lavfrekvent [VLF] spektral komponent) og gange forholdet med 100. Forholdet mellem LF-effekten og HF (LF/HF) betragtes som en indikator for balancen mellem sympatisk og vagal modulation rettet mod hjertet.

Ikke-lineær analyse Ikke-lineær analyse blev udført ved hjælp af symbolsk analyse. Den symbolske analyse udføres på de samme sekvenser af 300 på hinanden følgende hjerteslag, som bruges til den autoregressive analyse. Hele rækken af ​​R-til-R-intervallet i hver serie er ensartet opdelt i 6 skiver (symboler), og mønsteret af 3 på hinanden følgende hjerteslagsintervaller blev overvejet. Således havde hver sekvens på 300 hjerteslag sit eget R-til-R-område og 298 på hinanden følgende trillinger af symboler. Shannon-entropien af ​​fordelingen af ​​mønstrene er beregnet til at give en kvantificering af kompleksiteten af ​​mønsterfordelingen. Alle trillinger af symboler er grupperet i 3 mulige variationsmønstre: (i) ingen variation (0V, alle 3 symboler var ens), (ii) 1 variation (1V, 2 påfølgende symboler var ens, og det resterende symbol var anderledes), ( iii) mønstre med 2 variationer (2V, alle symboler var forskellige fra den forrige). Tidligere blev procentdelen af ​​0V mønstre fundet at stige (og 2V falde) som reaktion på sympatiske stimuli, hvorimod 2V mønstre steg (og 0V faldt) som reaktion på vagale stimuli. Procentdelen af ​​mønstrene 0V og 2V blev beregnet, og 0V/2V-forholdet blev beregnet for at estimere balancen mellem sympatisk og vagal modulation.

Kardioventilatorisk koblingsanalyse Fasesynkroniseringsmetode til kvantificering af kobling mellem svagt koblede selvbærende oscillatorer (her hjerte og ventilator) vil blive implementeret. Ideen bag er, at en god ventilationstilstand skal producere kardio-respiratorisk koordination, der ikke kan skelnes fra den, der observeres hos raske personer under spontan vejrtrækning med samme frekvens og amplitude. Fasesynkroniseringsteknik suppleres med fælles symbolsk analyse og krydsbetinget entropivurdering af kardio-respiratorisk kobling med hensyn til graden af ​​repeterbarhed af koordinationsskemaer mellem hjertefrekvenssignal og ventilation. Disse tilgange har de største fordele, at de er mindre følsomme over for ikke-stationariteter, og de er i stand til at fange ikke-lineære koblinger over kortere datasekvenser.

Prøvestørrelse givet en total varians med pulsvariabilitet lig med 1000 msec^2 for at detektere en forskel på 300 msec^2 (med en standardafvigelse på 200 msec^2) mellem undersøgelsesfaserne med en alfa-fejl=0,05, effekt=80 %, effektstørrelse=0,4, 22 patienter vil blive rekrutteret.

Normalfordelingen kontrolleres med Kolmogorov-Smirnov test. To haler Student t test for afhængig eller uafhængig prøve efter behov, eller Wilcoxon-U test i tilfælde af ikke normal fordeling anvendes. Gentagne mål analyseres med envejs variansanalyse (ANOVA) efterfulgt af post-hoc Bonferronis test.