Effekt af ikke-invasiv ventilation (NIV) på cerebral iltning

BAGGRUND

Nær-infrarød spektroskopi (NIRS) er en ikke-invasiv metode til måling af blodgennemstrømning i væv, første gang brugt til cerebral vævsiltning i 1977. 1 NIRS er en spektroskopisk teknik, som bruger elektromagnetiske bølger (700-950nm), en emitter og en detektor. I de sidste 20 år har der været en enorm udvikling i instrumenteringen og anvendelsen af ​​NIRS. Denne teknik giver nu mulighed for at måle iltningen af ​​hjernevævet. 2-13 INVOS Brain Oxymeter (IBO) er en pålidelig trendmonitor for ændringer i regional cerebral oxygenering (rSO2) og korrelerer med hæmoglobinmætningen i venøst, kapillært og arterielt blod ved hjælp af en algoritme baseret på Beer-Lambert-loven. 4,14 IBO-systemet bruger lys, med bølgelængder mellem 730-810 nm, der trænger ind i lag af den menneskelige krop, blandt dem huden, kraniet og hjernen. Det er enten spredt i vævet eller absorberet af nuværende kromoforer. I det ret gennemsigtige nær-infrarøde område er der mange absorberende lyskromoforer, men kun tre er vigtige for iltningen, nemlig hæmoglobin (HbO2), deoxyhæmoglobin (Hb) og cytochromoxidase (CtOx). Oxygeneret og deoxygeneret hæmoglobin absorberer lys ved forskellige bølgelængder, hvilket muliggør en differentiering af disse to former for hæmoglobin.15 Sensorerne ("SomaSensors") påføres patientens pande med et integreret klæbemiddel af medicinsk kvalitet.16 Metoden anvendes ved at bruge to kilde-detektor afstande i sensoren: en "nær" (lavvandet), 3 cm fra kilden og en "fjern" (dyb), 4 cm fra kilden. Begge prøver trænger lige godt ind i vævet under lyskilden, med den forskel, at kildedetektoren på 4 cm måler signaler dybere i hjernen.8,17 Subtraktionen af ​​den nære prøve fra den fjerne bør efterlade et signal, der hovedsageligt stammer fra hjernebarken. 16 Korrekt styring af hjerneiltning er en væsentlig komponent i alle anæstesiologiske procedurer. Ikke desto mindre forbliver hjernen et af de mindst overvågede organer under den perioperative fase og intensivbehandling. Indtil nu er den anæstesiologiske anvendelse af NIRS som en metode til måling af cerebral iltning kun blevet undersøgt hos patienter, der gennemgår hjertekirurgi eller cerebrovaskulær kirurgi, ældre patienter, der gennemgår større abdominal kirurgi og neonatale spædbørn. 18-21 Disse undersøgelser indikerer, at den målte cerebrale iltning påvirkes af den relative andel af blod i den arterielle eller venøse del af kapillærlejet, hæmoglobinkoncentrationen og den systemiske mætning ud over hjertevolumenet. De præcise konsekvenser af ændringer i den systemiske mætning (SaO2) på den cerebrale iltning (rSO2) forbliver ukendte. Det er en aktuel antagelse, at rSO2 er direkte forbundet med Sa02, således at en stigning af SaO2 også fører til en stigning i rSO2. Mængden af ​​ilt i det arterielle blod afhænger af den indåndede ilt og pulmonal gasudveksling. Disse to parametre påvirkes primært af den enkeltes respirationsventilation. Patienter med kronisk respirationssvigt, eller blot en midlertidig (akut) vejrtrækningsmangel (f.eks. efter generel anæstesi), behandles rutinemæssigt med kontinuerlig positivt luftvejstryk (CPAP). Det er også almindeligt anvendt til behandling af søvnapnø og hos nyfødte (især for tidligt fødte). Hos disse patienter kan CPAP-ventilation forhindre behovet for tracheal (gen-) intubation eller muliggøre tidligere ekstubation.

CPAP-terapi blev udviklet af Dr. George Gregory og kolleger på neonatal intensivafdeling ved University of California, San Francisco i 1971 22 og derefter modificeret af professor Colin Sullivan på Royal Prince Alfred Hospital i Sydney, Australien, i 1981. 23 Oprindeligt blev CPAP-terapien hovedsageligt brugt til behandling af obstruktiv søvnapnø i hjemmet. I dag anvendes det almindeligvis på intensivafdelinger som en form for ikke-invasiv mekanisk ventilation. Der er det normalt forbeholdt undergrupper af patienter, hvor iltbehandlingen via en ansigtsmaske er utilstrækkelig. Patienter i CPAP-behandling overvåges nøje i intensivafdelingen. Behandlingen understøtter patientens spontane vejrtrækning ved at opbygge et positivt endeekspiratorisk tryk (PEEP). Det tryk, der kræves af de fleste patienter, varierer mellem 5 og 12 cmH2O. Patienten kan individuelt bestemme sin egen respirationsfrekvens samt respirationsdybden.

Mål:

Det primære studiemål er undersøgelse af effekten af ​​CPAP-terapi på rSO2 i forhold til de vitale parametre hæmoglobin, SaO2 (analyseret ved BGA) og SpO2. Disse kombinerede målinger kan bruges til yderligere at beskrive effekten af ​​CPAP-terapi på rSO2. Indtil videre er denne form for undersøgelse ikke blevet udført på patienter på intensivafdelingen. Derfor sigter dette projekt på at opnå ny indsigt i CPAP-terapiens indflydelse på den cerebrale mætning. Derudover vil forskelle i SaO2 og vitale parametre være korreleret til rSO2. Også forekomsten af ​​opkastning og kvalme, hovedpine og uro under CPAP-behandlingen vil blive registreret.

Følgende parametre vil blive målt, beregnet og noteret i CRF (caserapportformular):

• Blodtryk (BP)
• Puls (HR) og rytme
• rSO2 (venstre og højre halvkugle)
• BGA: arterielt partialtryk af oxygen (PaO2)
• BGA: pH, Elektrolytter (Na, K, Ca), Glucose, Lactat, SaO2
• BGA: Hb, Hk, MetHb, CoHb, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ventilation: CPAP, MV, RR, TV, trykstøtte, Pmean
• ASA klassifikation: 1-6
• Fysiske lidelser under CPAP med ja eller nej, hvis ja angivet:

øjne, ører, næse, hals respiratorisk kardiovaskulær muskuloskeletal genitourinær hud endokrin neurologisk psykiatrisk hypotese

Nul og alternativ hypotese:

H0: Der er INGEN ændring af rSO2 under CPAP-behandling. H1: Der er en ændring af rSO2 under CPAP-behandling. Type-I og -II fejl og effekt α = 0,05 Effekt = 0,9 Midlertidig analyse

• Statistisk metodik Randomiseret observationel eksperimentel enkeltcenter klinisk forsøg.
• Beregning af prøvestørrelse:

Parret t-test, middelværdi af forskel: 5%, SD af forskel: 10%; Effektstørrelse på 0,5; en fejlsandsynlighed tosidet: 0,05; Effekt: 0,9; Samlet stikprøvestørrelse: 50 patienter. (5% frafald inkluderet).

METODER Dette randomiserede kliniske studie vil omfatte 50 forsøgspersoner fra 18 år og frem, der gennemgår behandling på en intensivafdeling ved det medicinske universitet i Wien (13C1, 13C2, 13C3, 13B1, 13I1, 9D, E11 (Neurokirurgisk ICU), som kræver intermitterende CPAP-behandling. Hverken ansøgeren eller den kliniske investigator vil være involveret i beslutningen om indikationen for CPAP-behandling.

Undersøgelsen vil blive udført i overensstemmelse med Helsinki-erklæringen (1964) og retningslinjer for god klinisk praksis (GCP) og anbefalingerne fra Equator-netværkets hjemmeside, herunder aktuelle revisioner. Studieprotokollen vil blive forelagt den etiske komité ved Medical University of Vienna til etisk godkendelse. Undersøgelsen vil blive registreret hos clinicaltrials.gov. Deltagelsen i det kliniske studie vil ske uafhængigt af den medicinske indikation for patientens ophold på intensivafdelingen. Forsøgspersonen skal inden optagelse i undersøgelsen have givet samtykke til deltagelse, efter at arten, omfanget og de mulige konsekvenser af proceduren er forklaret i en for ham eller hende forståelig form. Patienten skal give samtykke mundtligt og skriftligt. Den enkeltes samtykke vil blive bekræftet med efterforskerens underskrift. Alle emnenavne vil blive holdt hemmelige i efterforskernes akter. Forsøgspersoner vil blive identificeret ved dokumentation og evaluering i hele det antal, de får tildelt under undersøgelsen. Deltagerne vil blive informeret om, at hele undersøgelsens data vil blive opbevaret og behandlet fortroligt. Der vil blive anvendt en dataprotokol ved hjælp af et sagsrapport.

Varigheden af ​​forsøget er 30 min. Undersøgelsen starter 15 minutter før CPAP og slutter, når patientens rSO2 når en steady state (ingen ændring i rSO2 ± 2 % i 3 minutter, maksimalt 15 minutter) under CPAP-behandling. Deltagerne er ikke forpligtet til at deltage i eventuelle opfølgende besøg.

Denne undersøgelse vil blive udført på patienter med god adgang til panden. NIRS-målingen (IBO) vil blive udført på frontal cortex på begge sider af hovedet. Emissions- og detektionsprober skal tilsluttes efter aftørring af patientens pande med en blød klud eller vatrondell. Under hele undersøgelsen vil SaO2, blodtrykket (kontinuerligt invasivt eller ikke-invasivt i 3 minutters intervaller) og EKG blive registreret. Disse vitale tegn er en del af den rutinemæssige ICU-overvågning. Forsøget vil bestå af to dele, dvs. med eller uden respiratorhjælp. Rækkefølgen for at starte studiet med eller uden CPAP-terapi vil blive randomiseret. Under hver del udføres målingerne, indtil de når en steady state (ingen ændring i rSO2 ± 2 % i 3 min), men med en maksimal varighed på 15 min. Undersøgelsen er sikker, ikke-invasiv, smertefri og kan udføres meget fleksibelt, hurtigt og omkostningseffektivt med bærbart udstyr. Data indsamles fra både højre og venstre hjernehalvdel.

Enhedssystemet må kun bruges i overensstemmelse med den godkendte undersøgelsesplan og CE-certifikatet på forsøgspersoner, der modtager CPAP-terapi og har underskrevet en informeret samtykkeerklæring. Brugen af ​​enheden er begrænset til de godkendte undersøgelsesforskere. Efter hvert undersøgelsesinterval udføres en BGA.

Årsagen til, at denne undersøgelse udføres på intensivpatienter, er følgende. Patienter, der lider af respirationsmangel og har behov for respirationsassistance, er sjældent placeret på normale hospitalsafdelinger, da installationen af ​​en respirator med ekstra CPAP-tilstand skal udføres af specialiseret personale. Derudover kræver disse patienter tæt overvågning, hvilket kan garanteres i en intensivafdeling.

Gravide kvinder samt personer med svære klap- eller neurologiske sygdomme vil ikke blive inkluderet i observationsstudiet.

Efter at indikationen for CPAP-terapi er verificeret og in- og eksklusionskriterierne er kontrolleret, vil patienterne blive rekrutteret til undersøgelsen.

Undersøgelsen vil blive opdelt i to dataindsamlingsdele, begge taget i én session.

1. 15 minutter før CPAP:

   • begynder at indsamle data om enten kontinuerlig arteriel blodtryksmåling (ABP)
   • eller non-invasiv (NIBP) indtil afslutningen af ​​undersøgelsen
   • start af NIRS-måling på begge hjernehalvdele (INVOS 5100C), indtil proceduren er afsluttet
   • udtagning af en arteriel vores venøs (i henhold til tilgængelig adgang) blodprøve til en blodgasanalyse (BGA)

2. 15 min med CPAP:

   • målinger udført i punkt 1. (ABP/NIBP, NIRS) vil blive videreført
   • tage en anden arteriel vores venøse (ifølge tilgængelig linje) blodprøve for en BGA

Rækkefølgen af ​​punkt 1. og 2. (uden eller med CPAP) vil blive randomiseret i gruppe 1 og gruppe 2 hos samme patient.

OPERATIONELLE MÅL

1. st. år: Udarbejdelse af studieoplæg. Mål: - Litteratursøgning og gennemgang

   • Udarbejdelse af undersøgelsesforslag
   • Detaljeret planlægning af realisering af projektet

   Kort beskrivelse: Aktuel litteratur om CPAP-terapi, NIRS og rSO2 vil blive gennemgået. Den nøjagtige planlægning af realiseringen af ​​undersøgelsen begynder, efter at den positive etiske komitéafstemning er modtaget. En detaljeret undersøgelsesprotokol vil blive skrevet efter litteraturgennemgangen og udførelsen af ​​foreløbige målinger.

2. år: Igangsættelse af projektet

   Mål: - Udførelse af foreløbige målinger og raffinering af undersøgelsesprotokol

   • Udførelse af undersøgelsen
   • Evaluering af resultaterne

   Kort beskrivelse: Foreløbige målinger med NIRS vil blive udført, hvorefter undersøgelsesprotokollen vil blive finpudset. I henhold til den tilpassede protokol vil undersøgelsen blive udført på ICU'erne i MUW.

3. 3. år: Afslutning af projektet, statistisk evaluering; Datatolkning og skrivning af specialet.

Mål: - Evaluering af data

• Statistisk analyse
• Fortolkning af resultaterne
• Udarbejdelse af en foreløbig version af specialet
• Revision af specialet til vejledernes kommentarer
• At skrive et forskningspapir for at offentliggøre undersøgelsesresultaterne

Kort beskrivelse: Efter afslutningen af ​​undersøgelsen vil alle indsamlede data blive evalueret og underkastet statistisk analyse. Fremtidige opfølgningsundersøgelser baseret på disse resultater vil blive udarbejdet. Ansøgeren får bevilget tid til at arbejde på sit forskningsprojekt som en del af forskningsgruppen "lunge".

Samarbejdsordninger Projektet udføres på Afdelingen for Anæstesi, Almen Intensiv og Smertebehandling, MUW.

Outlook og yderligere projekter

Flere projekter med fokus på virkningerne af rSO2-ændringer i andre indstillinger er mulige:

• intensiv afdelingsterapi
• generel anæstesi

REFERENCER 1-23