Circuitflowets rolle under mekanisk ventilation af nyfødte (E-Flow)

- Baggrund for projektet

Omkring 1,5 % af nyfødte har brug for mekanisk ventilation. Selvom mekanisk ventilation kan være livreddende for nyfødte med respirationssvigt, kan det forårsage lungeskade på grund af for højt luftvejstryk (barotrauma), levering af høje tidalvolumener (volutrauma) og gentagen lukning/genåbning af lungeenheder (atelectotrauma)1 . Meget præmature nyfødte er særligt sårbare over for ventilatorinduceret lungeskade. Ventilatorassocieret lungeskade er en af ​​flere faktorer, der bidrager til byrden af ​​kronisk lungesygdom i spædbørn, også kaldet bronkopulmonal dysplasi (BPD).

Ventilatorer har flere forskellige tilstande. Den hyppigst anvendte tilstand er tidscyklus, trykbegrænset, hvor lægen indstiller det inspirerede iltniveau, det maksimale inflationstryk (PIP), hastigheden og oppustningstiden for ventilatoren. I denne tilstand er oppustningerne normalt synkroniseret med babyens vejrtrækning. Dette er enten Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation (SIPPV), hvor ventilatoren synkroniserer oppustninger med alle babys vejrtrækninger, eller Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation (SIMV), hvor ventilatoren kun synkroniserer med et fastsat antal vejrtrækninger. Disse kan leveres med eller uden målretning af tidalvolumenet leveret til en indstillet værdi ved at justere det maksimale oppustningstryk. Denne tilstand kaldes volumengaranti (VG). En lignende ventilationstilstand er flow-cyklus eller Pressure Support Ventilation (PSV) og kan kombineres med tidalvolumenmålretning 2. I denne tilstand afsluttes inflationen, så snart flowhastigheden falder til 15 % af det maksimale flow under oppustning.

Disse tilstande har kontinuerlig gasstrøm gennem ventilationskredsløbet. Oppustningen starter, og trykket stiger, når udåndingsventilen lukkes. Kredsstrømshastigheden ændrer ventilationsbølgeformerne. Med tidscyklusventilation, jo højere kredsløbsflowet er, jo hurtigere stiger trykket, lungen er udspilet og potentielt skadet, og jo tidligere den indstillede PIP opnås. Et højt flow, med en relativt lang oppustningstid, vil resultere i et "trykplateau", det vil sige at PIP opretholdes efter at flowet ind i babyen er stoppet, fordi lungevolumenet er maksimalt ved det anvendte PIP (Figur 1). I PSV stopper inflationen, når flowet er faldet til ~15% af peak-inflationsflowet, og derfor er inflationstiden kortere. Forøgelse af apparatets flow forkorter oppustningstiden og reducerer derved det gennemsnitlige luftvejstryk.

På trods af virkningerne på ventilationsmønstre og hastigheden af ​​lungedistens og -skade, er der sjældent taget hensyn til kredsløbsflowet. Efter protokol sættes den normalt til 7-10 L/min, når ventilatoren er tændt, og den ikke ændres.

Dette er relativt højt og producerer normalt en "firkantet" trykbølgeform med en hurtig udspilning af lungerne og et vedvarende trykplateau. (se A i figur 1) Med PSV resulterer et højt flow i en relativt kort oppustningstid (~0,2 sek; det skal være mindst 0,3 sek for tilstrækkelig lungeluftning). Der er ingen beviser for, at disse høje flow er bedst til optimal ventilation og minimal lungeskade. I en præmature lam-model var der ingen negative effekter på gasudveksling eller kardiovaskulære parametre, før flowet var reduceret til 3 l/min 3. I dyreforsøg resulterede ventilation med høj flow i histologiske og molekylære ændringer af lungeskade 4. Effekten af ​​at sænke ventilatorkredsløbets flowhastighed er aldrig blevet undersøgt i kliniske undersøgelser.

Dräger Babylog VN500 ventilatoren har et alternativ til at indstille et gasflow: brugeren kan indstille hældningstiden i stedet, det er den tid, der kræves for at nå det indstillede tryk. I Cambridge er det uvægerligt sat til 0,08 sek, hvilket resulterer i et flow ~7 l/min. Da vi bruger en oppustningstid mellem 0,33 - 0,45 sek., er der et trykplateau, der varer mindst 0,25 sek. og vedvarende oppustning med lille eller ingen flow.

Efterforskerne er de første til at udvikle et unikt system til at downloade og analysere data fra Dräger VN500 neonatal ventilator. Ved at bruge DataGrabber-software fra Dräger Medical kan efterforskerne hente ventilatorparametre ved 100Hz frekvens over lange perioder (timer og endda dage). For at analysere og visualisere de store datasæt udviklede efterforskerne et dataanalyse-workflow ved hjælp af Python-programmeringssproget og dets tilføjelsespakker (figur 2). Med dette værktøj kan efterforskerne nu studere detaljer om hver inflation og spontan vejrtrækning. Efterforskerne har registreret detaljerede data fra 30 babyer og vist, at det er gennemførligt, nøjagtigt, og at efterforskerne har ekspertisen (Belteki et al, fremlagt).

I denne ansøgning foreslår efterforskerne at undersøge effekten af ​​forskellige hældningstider (og derfor forskellige niveauer af kredsløbsflow) på ventilationsparametre og gasudveksling hos præmature spædbørn. Forskerne antager, at en længere hældningstid (= lavere kredsløbsflow) vil udvide lungerne mere blidt og samtidig opretholde ventilation og gasudveksling.

• Intervention:

Studiet er et inden for patient-crossover-design, der sammenligner korte perioder med ventilation med forskellige hældningstider både i SIPPV-VG og PSV-VG-tilstande med følgende indgreb:

Et ventilatordownloadværktøj og transkutane og udløbne CO2-monitorer er knyttet til ventilatoren, og dataoverførslen begynder, mens babyen ventileres med de parametre, der anvendes af det kliniske team. En arteriel blodgas udføres. De ventilerede parametre ændres som vist nedenfor. Rækkefølgen af ​​disse epoker er randomiseret. En anden arteriel blodgas udføres. Ventilator ændres tilbage til de oprindelige parametre (eller anderledes, alt efter hvad der er relevant af blodgassen). Ventilatordata og CO2-registrering fortsættes i yderligere 30 minutter.

Interventioner

Varighed Ventilator Mere Hældningstid Inspirationstid[maks] 15 min SIPPV-VG 0,08 0,40 15 min PSV-VG 0,08 [0,60] 15 min PSV-VG 0,16 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,16 15 min SIPPV-0,402 0,40 15 min. min PSV-VG 0,24 [0,60] 15 min PSV-VG 0,32 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,32 0,40 15 min SIPPV-VG 0,40 0,40 115 min PSV-VG 0,40 [0,60]

Samlet studietid er 220 minutter. En forsker vil løbende være til stede. FiO2 vil blive justeret om nødvendigt for at opretholde mætninger mellem 90-95%. Hvis FiO2 stiger >15%, eller sluttidal CO2 stiger >1,5kPa i forhold til forundersøgelsesniveauet, vil denne intervention blive opgivet.

Sammenligning:

Ved hver hældningstid vil følgende parametre blive bestemt og sammenlignet med dem, der er registreret ved 0,08 sek. hældningstid: (1) peak oppustningstryk, (2) oppustningsvarighed, (3) varighed af oppustningsplateau, (4) varighed af ingen gas flow, (5) udløbet tidal- og minutvolumener (obligatorisk/spontan, inspiratorisk/ekspiratorisk, (6) ventilatorhastighed, (7) FiO2, (8) transkutan og/eller endetidal CO2 og (9) interaktion mellem ventilatorpumpninger og babys åndedræt. Værdier for SIPPV og PSV vil også blive sammenlignet.