Inspiratorisk muskeltræning hos patienter, der er svære at fravænne

1. Introduktion.

Fravænning dækker hele processen med at befri patienten fra mekanisk ventilation (MV) støtte og endotrakealtuben eller trakeostomi. For størstedelen af ​​mekanisk ventilerede patienter kan spontan vejrtrækning (fravænning) opnås hurtigt og nemt, men dette er ikke tilfældet for 15-30 % af ventilerede patienter. De mest almindelige faktorer, der fører til fravænningssvigt, er i) respiratorisk muskeltræthed ii) hyperkapni iii) dyspnø og iv) angst. På denne måde foreslog en mekanisme, der kan bidrage til fravænningsfejl, nemlig teorien om ''stjæleeffekt''. Mere specifikt antager ''stjæleeffekten''-teorien, at under fravænningsprocessen kan energibehovet fra åndedrætsmusklerne stige i en sådan grad, at åndedrætsmusklerne kan fratage ilt og blod fra andre væv, såsom hjernen. Faktisk, i det mindste for hjernen, kunne faldet i blod- og ilttilførsel teoretisk set disponere dette organ for dysfunktion. Begrænsning i ilttilførsel til hjernen kan have en negativ indvirkning på funktionen af ​​åndedrætsmusklerne i sig selv ved at forringe respirationscentrets output og den neuromuskulære kompetence i den respiratoriske pumpe, hvilket gør den respiratoriske pumpe ude af stand til at puste lungerne op og dermed overdrive respirationssystemet. muskeltræthed og fører til fravænningssvigt. Inspiratorisk muskeltræning (ΙΜΤ) er en ikke-farmakologisk og omkostningseffektiv behandling, som har vist sig at forbedre den funktionelle kapacitet af de inspiratoriske muskler hos patienter med respiratorisk muskelsvaghed, mens den for nylig er blevet foreslået som en mulig yderligere komponent i fravænningsstrategier. Implementering af et IMT-program kan mindske energibehovet for inspiratoriske muskler ved på den ene side at forbedre inspiratoriske musklers vejrtrækningseffektivitet og på den anden side ved at optimere respiratoriske musklers iltudnyttelse. Forbedring af muskelstyrke og kontraktil funktion, såvel som oxidativ kapacitet som reaktion på IMT, som er blevet dokumenteret hos patienter med kroniske lungesygdomme som reaktion på IMT, kan øge iltudnyttelsen af ​​de inspiratoriske muskler og dermed mindske behovet for blodgennemstrømning og ilt til fordel for hjernebarken.

Projektets mål er:

1. At undersøge om de inspiratoriske muskler stjæler blod og ilt fra hjernebarken (''stjæleeffekt'').
2. At undersøge effekten af ​​''tyveeffekt''-teorien på fravænningsresultater.
3. At evaluere virkningerne af IMT ved hjælp af en nyligt udviklet TFRL-enhed på fravænningsresultater og på ''stjæleeffekten'' hos patienter, der er svære at fravænne, på intensivafdelingen sammenlignet med en falsk lavintensiv udholdenhedstræningsgruppe.

2. Primære metoder

Patienter med vanskelig fravænning vil blive inkluderet efter inklusionskriterier. Derudover vil en gruppe af "simpel fravænning" defineret som patienter, der lykkes i det første fravænningsforsøg, blive brugt som kontrolgruppe til at adressere undersøgelsens 1. og 2. mål. Patienter med simple fravænning, vanskelige fravænningspatienter og langvarige fravænningspatienter vil blive klassificeret efter kriterier, der er blevet foreslået i det nylige WIND-studie. Specifikt vil patienter blive klassificeret i gruppe 1 (dvs. enkel fravænningspatient - fravænning opnået med succes ved første fravænningsforsøg, hvilket resulterer i vellykket ekstubation inden for 1 dag. Patienter vil blive inkluderet, hvis de er klassificeret i gruppe 2 (dvs. svære at fravænne - fravænning opnået med succes efter mere end 1 dag, men inden for mindre end 1 uge efter det første adskillelsesforsøg (vellykket adskillelse eller død) eller gruppe 3 (dvs. forlænget fravænning - fravænning stadig ikke afsluttet 7 dage efter det første adskillelsesforsøg ved succes eller død). Efter at være blevet informeret om undersøgelsen vil der blive indhentet skriftligt informeret samtykke fra alle patienter, hvis de er vågne og tilstrækkelige, eller fra et familiemedlem, hvis de er bevidstløse. For at imødekomme undersøgelsens 3. mål vil patienter derefter blive randomiseret i en af ​​de to grupper: IMT-gruppe eller udholdenhedstræningsgruppe (SHAM). Blokrandomisering vil blive udført stratificerende på to faktorer: score på APACHE II og tilstedeværelsen af ​​KOL. Konvolutter vil blive klargjort og forseglet (80 til behandlingsgruppen og 80 til udholdenhedstræningsgruppen). Bunker af kuverter vil blive adskilt i APACHE<18, APACHE>18, ikke-KOL eller KOL og dets kombinationer (20 for hver tilstand) under hensyntagen til 10 IMT-kuverter og 10 udholdenhedstræningskonvolutter for hver bunke.

2.1. Regional blodgennemstrømning, ilttilførsel og ilttilgængelighedsmålinger ved NIRS-ICG-afledt BFI.

Inspiratorisk og cerebralt cortex blodgennemstrømningsindeks (BFI) vil samtidig blive målt ved nær-infrarød spektroskopi (NIRS) i kombination med injektioner af sporstoffet indocyanin green dye (ICG). ICG, der er meget udbredt som hæmodynamisk sporstof, fremkalder en absorptionstop ved 805 nm og er efter intravenøs infusion begrænset til det intravaskulære rum af >95 % binding til plasmaproteiner. NIRS-ICG afledt BFI som relativ måling af lokal perfusion i respiratoriske og perifere muskler og cerebral cortex vil blive beregnet ved at dividere muskel ICG peak koncentrationen (vurderet ved NIRS-ICG kurve) med stigningstiden fra 10 til 90% af peak. For at måle inspiratoriske muskler og cerebral cortex ICG-koncentrationer vil fire sæt NIRS-optoder blive transkutant placeret som følger: for hjernen over det præfrontale cortex-område (i tilstrækkelig afstand for at undgå interferens med sinus midtlinjen), på skalamusklerne og på den øvre rectus abdominis. En ekstra probe (4.) vil blive placeret på en ikke-arbejdende muskelgruppe (dvs. derefter eminens), som vil blive brugt som et kontrolmålepunkt. Tilførsel af ilt til skeletmuskler og cerebralt væv vil blive beregnet ved at multiplicere BFI til arterielt iltindhold; sidstnævnte vil blive beregnet ved arterielle og venøse blodgasprøver. Inspiratorisk og barmuskel og cerebral cortex iltmætning (Stio2,%) -et ikke-invasivt indeks for lokal vævsilttilgængelighed, som afspejler balancen mellem ilttilførsel og -anvendelse - vil blive registreret kontinuerligt af NIRS.

2.2 Hæmodynamisk status

Hjerteoutput vil blive vurderet løbende ved pulskonturanalyser ved hjælp af en sensor (Pulsioflex Monitor, Pulsion Medical Systems SE) forbundet til et eksisterende arteriekateter32 (se onlinetillæg). Beregningen af ​​hjertevolumen udføres slag-for-slag ved blot at gange slagvolumenet, der beregnes ved arteriel trykbølgeformanalyse, med den registrerede hjertefrekvens. Pulskonturanalysemetoden er blevet valideret i forhold til beregninger af hjertevolumen ved hjælp af guldstandardmetoder. Resultaterne viser, at denne metode kan give en klinisk acceptabel vurdering af hjerteoutputtendens hos hæmodynamisk stabile intensivafdelingspatienter. Hjertevolumen og pulsdata beregnes i gennemsnit over 60 sekunder under hver BFI-bestemmelse.

2.3. Inspirerende muskeltræningsprogram

Begge grupper (dvs. IMT-gruppe eller udholdenhedstræningsgruppe (SHAM)) vil deltage i sædvanlige plejetræningsinterventioner, der sigter på at forbedre respiratorisk muskeludholdenhed, såsom spontane vejrtrækningsforsøg (SBT) udført med trykstøttende ventilation (PSV), kontinuerligt positivt luftvejstryk ( CPAP), T-rør samt tidlig mobilisering. Efter inklusion og randomisering vil patienter i begge grupper starte træningen med TFRL-apparatet (POWERBREATHE KH2, HaB International Ltd, UK). Før og efter hver session vil respirationsfrekvens, hjertefrekvens, ilthæmoglobinmætning og blodtryk blive registreret. Sessioner vil bestå af 4 sæt af minimum 6 og maksimalt 10 vejrtrækninger pr. sæt med hvileperioder på mindst 2 minutter, hvor patienten placeres i siddende stilling (45 grader), aspireres om nødvendigt, og manchetten vil blive oppustet for at forhindre luftlækage. Patienterne vil blive instrueret i at opnå fuld inspiration og udånding ved hvert åndedrag og udføre en hurtig og kraftfuld inspiration. Instruktioner og opmuntringer under sessionerne er standardiserede. En feedbackskærm på computeren vil være tilgængelig for patienter i IMT-gruppen for at vise patienters præstationer under træningen (BreatheLink Software, HaB International Ltd, UK). Træningssessionen vil blive afbrudt, hvis patienten rapporterer symptomer på dyspnø, angst eller hoste, ubehag, eller når den transkutane iltdesaturation falder til under 85 %. Træningsbelastningen i styrketræningsgruppen vil blive justeret for at opretholde den højeste tolerable intensitet gennem hele studiet indtil fravænning af MV. Patienter i udholdenhedstræningsgruppen vil udføre det samme træningsregime uden justeringer af træningsmodstanden (<10%MIP). Efter sessionerne vil Borg-skala-score på opfattet vejrtrækningsanstrengelse og dyspnø blive registreret. Erfarne fysioterapeuter vil udføre sessionerne i alle grupper. Træningen vil vare i 28 dage eller indtil patienten er succesfuldt fravænnet fra MV. Patienter, der stadig er i MV efter 28 dages IMT, vil blive betragtet som manglende fravænning. MIP og VC vil blive målt ugentligt for at følge lungefunktionsprogression og tilstrækkelig træningsmodstand.

3. Plan for statistisk analyse

3.1. Statistisk analyseplan for undersøgelsens 1. og 2. mål

Til prøvestørrelsesberegningen af ​​denne undersøgelse brugte vi ændringen i hjernebark BFI fra MV til SBT mellem SBT-succes og SBT-svigtpatienter. En forventet effektstørrelse [Cohens d] på 0,467 blev beregnet ud fra den gennemsnitlige forskel af cerebral cortex BFI (dvs. 6,70 nM/s) og den tilsvarende poolede standardafvigelse (dvs. 14,0 nM/s) fra en tidligere undersøgelse, der undersøgte interhemisfærisk forskelle i cerebral cortex BFI hos kritisk syge patienter. Ved anvendelse af denne effektstørrelse beregnes den kritiske stikprøvestørrelse til at være 20 SBT-svigtpatienter på basis af anvendelse af en ANOVA som den statistiske analysemetode. Idet man forventer, at ca. kun 1 ud af 5 patienter (20 % rate)1 forventes at svigte SBT, anses et estimeret antal (dvs. 20*5=100) patienter i alt for at være inkluderet for at identificere de 20 fravænninger svigtpatienter. Kontinuerlige variable vil blive præsenteret som middelværdier med standardafvigelser, hvis normalfordelte eller som en median med et interkvartilområde, hvis ikke. Kategoriske værdier vil blive præsenteret som tal og proportioner. For sammenligninger mellem SBT succes eller fiasko gruppe, vil kontinuerte variable blive sammenlignet ved hjælp af Student t-test eller Mann Whitney U test baseret på fordelingen af ​​variablerne. Kategoriske værdier vil blive sammenlignet med Chi-square eller Fishers eksakte test, alt efter hvad der er relevant. To-vejs variansanalyse (ANOVA) vil blive anvendt til at undersøge interaktionen mellem respiratoriske, hæmodynamiske, blodgasser og perifer cirkulation og iltningsresponser og forskellige tidspunkter (dvs. T1-T4, se tabel 1) mellem SBT succes og SBT fiasko gruppe. Envejs ANOVA med gentagne mål vil blive brugt til sammenligning af de forskellige tidsmålinger (dvs. T1-T4, se tabel 1) for hver gruppe. Uafhængig sammenhæng mellem ændringer i cerebral cortex BFI fra MV til forskellige tidsmålinger under SBT- og SBT-resultater (fejl, succes) vil blive udforsket ved logistisk regressionsanalyse. Yderligere udforskning af uafhængige sammenhænge mellem SBT-resultater (svigt, succes) og alle respiratoriske, hæmodynamiske, blodgasser og perifere cirkulations- og iltningsvariabler vil også blive udforsket ved logistisk regressionsanalyse. Endelig vil multipel logistisk regressionsanalyse, herunder alle signifikante uafhængige prædiktorer (efter at have kontrolleret dem for kollinearitet) udført for at identificere determinanter for SBT-resultater. Data vil blive analyseret ved hjælp af SPSS-softwaren (Chicago, IL, USA). Statistisk signifikans vil blive defineret som p<0,05. Derudover vil analoge analyser blive udført for fravænningsresultater (fejl, succes).

3.2. Statistisk analyseplan for undersøgelsens 3. mål

Prøvestørrelsesberegningen for effektiviteten af ​​IMT (IMT-gruppe versus udholdenhedstræningsgruppe) på fravænningsresultat er baseret på en tidligere litteraturgennemgang, der evaluerede virkningerne af IMT hos patienter, der er svære at fravænne. Ifølge proportionerne af fravænningssucces observeret i denne meta-analyse, 78 % i IMT-gruppen og 50 % i kontrolgruppen, og under antagelse af [a]- og [β]-risici på 5 % og 20 %, vil en prøve på 45 patienter bør indgå i IMT-gruppen og 45 i udholdenhedstræningsgruppen. Til dataanalyse, vedrørende det første formål med denne undersøgelse - sammenligning mellem IMT-gruppe x udholdenhedstræningsgruppe - vil chi-square test blive brugt til at sammenligne fravænningssucces mellem grupper og uafhængig prøve t-test (eller korrespondent ikke-parametrisk test) vil blive brugt. bruges til at sammenligne fravænningsvarighed mellem grupper. Andre kontinuerte variable vil også blive evalueret ved de samme tests. Sammenligninger af vejrtrækningsmønsterkarakteristika inden for patienten vil blive evalueret ved t-tests for parrede mål, eller Wilcoxon signed-rank test vil blive udført i henhold til normaliteten af ​​prøvefordelingen. Statistisk signifikans vil blive sat til p<0,05.