Integreret forudsigelse af ekstubationsresultatet ved det spontane vejrtrækningsforsøg hos nyfødte spædbørn

Forlænget endotracheal mekanisk ventilation har betydelige bivirkninger hos nyfødte spædbørn, herunder subglottisk stenose, bakteriel kolonisering og bronkopulmonal dysplasi. Neonatale sundhedsprofessionelle tilstræber at begrænse perioden med mekanisk ventilation til den mindst mulige varighed. Beslutningen om at ekstubere er almindeligvis en klinisk, baseret på aktuelle ventilatorindstillinger, blodgasanalyse og spædbarnets generelle kliniske tilstand. På den anden side mislykkes nyfødte spædbørn almindeligvis ekstubering og kræver reintubation, som er en traumatisk invasiv procedure, som yderligere kan forlænge den totale varighed af invasiv mekanisk ventilation. Således vil nøjagtig forudsigelse af beredskab til ekstubationsresultat sandsynligvis medføre en bemærkelsesværdig reduktion i respiratorisk morbiditet.

En række undersøgelser har evalueret metoder til at forudsige ekstubationsresultater. Af dem har det spontane åndedrætsforsøg (SBT) vist sig at have den højeste prædiktive værdi: det involverer at placere et spædbarn fra invasivt mekanisk tryk, tidsbegrænset ventilationsventilation til endotrakealt kontinuerligt positivt slutekspiratorisk tryk (ET-CPAP) i en periode 5 minutter, hvor mætning og hjertefrekvens overvåges nøje. Spædbarnet ville bestå testen, hvis der ikke er hypoxi eller bradykardi under testen. En vellykket SBT har en positiv prædiktiv værdi på 93 %, sensitivitet på 97 % og specificitet på 73 %. Kombinationen af ​​en vellykket SBT med øget variabilitet i respiratoriske parametre under SBT er blevet rapporteret at øge følsomheden af ​​forsøget yderligere; desværre forbliver specificiteten under 75%.

Det skal bemærkes, at på King's College Hospital er SBT en del af rutinemæssig klinisk pleje i henhold til kliniske retningslinjer, og det er efter den behandlende læges skøn at udføre forsøget før ekstubation.

Arbejdet med vejrtrækningen udføres af åndedrætsmusklerne. Nedsat respirationsmuskelfunktion er forbundet med en højere risiko for respiratorisk muskeltræthed og respirationssvigt og behov for mekanisk ventilation. Åndedrætsmuskelfunktion er blevet identificeret som en uafhængig prædiktor for ekstubationsresultatet hos mekanisk ventilerede spædbørn. En simpel måde at kvantificere respiratorisk muskelfunktion er hastigheden af ​​afslapning af de inspiratoriske muskler, som kan afbildes ved hastigheden af ​​faldet i luftvejstryksignalet efter et spontant åndedræt. I konceptet manifesteres ineffektiv muskelfunktion ved et mere gradvist fald til baseline af luftvejstrykket over tid. Princippet, som metoden bygger på, er, at når skeletmuskler trækker sig sammen mod øgede ydre belastninger, bremses deres afspænding som følge af skeletmuskelfibrenes langsommere calciumoptagelse. Med hensyn til fysiske egenskaber tager trætte muskelfibre længere tid om at slappe af efter sammentrækning, og denne reduktion i afslapningshastigheden kan kvantificeres ved en stigning i tidskonstanten for afslapning og et fald i den maksimale afslapningshastighed.

Hastigheden af ​​afslapning af de inspiratoriske muskler har vist sig nøjagtigt at beskrive respiratorisk muskelfunktion i ikke-neonatale populationer. Informationen om den inspiratoriske muskelafspændingshastighed er let tilgængelig i ventilatorgrafikken, der som en del af rutinemæssig klinisk pleje bruger en trykport og en flowsensor til at registrere luftvejsflow, leveret volumen og tryk over tid. Så vidt efterforskeren ved, er den potentielle værdi af denne information til forudsigelse af ekstubationsudfald hos nyfødte spædbørn ikke blevet undersøgt til dato.

Typisk vil respiratorisk muskeldysfunktion forekomme hos for tidligt fødte spædbørn på grund af umodenhed, nedsat muskelmasse og præmaturitetsrelaterede følgesygdomme. Desuden er spædbørn med medfødt diafragmabrok (CDH) og forvægsdefekter (AWD) såsom gastroschisis og exomphalos også blevet rapporteret at have nedsat respiratorisk muskelfunktion, hvilket sandsynligvis kunne forhindre rettidig vellykket ekstubation. King's College Hospital yder pleje til et stort antal spædbørn med CDH og AWD, mens det også har en lang tradition i vurdering af respiratorisk muskelfunktion hos spædbørn, hvilket gør det til det ideelle sted at rekruttere spædbørn med CDH og AWD.

Undersøgerens hypotese er, at vurdering af respiratorisk muskelfunktion ved hjælp af afspændingshastigheden af ​​de inspiratoriske muskler under SBT nøjagtigt kan forudsige ekstubationsresultatet. Denne forudsigelse kan stå uafhængigt af afslapningshastigheden eller i forbindelse med SBT-afledte respiratoriske funktionsparametre, såsom resultatet af SBT og variabiliteten af ​​respiratoriske parametre under SBT. En integreret algoritme, der inkorporerer respiratoriske muskelfunktionsdata, kunne således fremstilles. Dette ville blive valideret i en stor kohorte og kunne øge forudsigelsesnøjagtigheden af ​​ekstubationsresultatet og dermed reducere re-intubationsassocieret respiratorisk morbiditet.

Dette vil være et prospektivt, observationelt kohortestudie. Formålet med undersøgelsen er at måle hastigheden af ​​afslapning, luftvejsflow, luftvejstryk, tidalvolumen og transkutan iltmætning i alle planlagte ekstubationer over de kommende 12 måneder på neonatalafdelingen på King's College Hospital. Data, der skal registreres, omfatter basale epidemiologiske parametre såsom drægtighed ved fødslen, fødselsvægt, korrigeret gestationsalder ved måling, levedag, vægt ved måling, blodgasparametre inden for 6 timer efter SBT og associerede komorbiditeter, der kan påvirke succes af SBT såsom åben ductus arteriosus og aktuelle tegn på infektion. Spædbørn med kendte genetiske eller kromosomale abnormiteter, spædbørn med andre medfødte anomalier end CDH eller AWD og spædbørn med fokal akut lungepatologi såsom atelektase eller pneumothorax vil blive udelukket fra undersøgelsen.

Baseret på enhedens aktivitet over de seneste to kronologiske år forventer efterforskerne, at med en succesfuld samtykkeprocent på 80 % vil det være muligt at måle 100 spædbørn i alt: 40 for tidligt fødte spædbørn, 40 fuldtidsbørn og 20 spædbørn med CDH og AWD. Da dette er et nyt indeks, kan direkte effektberegning ikke foretages før undersøgelsens påbegyndelse. En foreløbig effektberegning baseret på pilotdata vil blive udført halvvejs gennem projektet på seks måneder for at bestemme den nødvendige stikprøvestørrelse. Efterforskerne mener dog, at i betragtning af, at tidligere undersøgelser med lignende resultatmål inkorporerede et betydeligt mindre antal deltagere, vil den opnåede stikprøvestørrelse være tilstrækkelig til, at undersøgelsens mål kan nås.

Der vil blive anmodet om skriftligt informeret samtykke fra spædbørnenes forældre eller juridiske værger, og den behandlende neonatalkonsulent vil blive bedt om at give sit samtykke til undersøgelsen.

Når det kliniske team beslutter, at et spædbarn er klar til ekstubation, vil investigator skifte ventilatoren til ET-CPAP ved samme tryk som det positive endeekspiratoriske tryk under mekanisk ventilation. Luftstrøm, integreret tidalvolumen og luftvejstryk vil blive registreret med NM3 respirationsfunktionsmonitor (Philips Respironics, Connecticut, USA). Skærmen vil blive forbundet til en bærbar computer (Dell Latitude, Dell, Bracknell, UK) med tilpasset Spectra-software (3.0.1.4) (Grove Medical, London, Storbritannien). NM3 respiratorisk profilmonitor har en kombineret tryk-, flow- og kuldioxidsensor, og denne vil blive placeret på linie mellem respiratorkredsløbets inspiratoriske ben og endotracheal-tuben. NM3-monitoren kalibreres automatisk for flow og tryk. Flow vil blive målt ved hjælp af en pneumotakograf med fast åbning. Et af rørene fra pneumotakografen vil blive forbundet til en anden tryktransducer for at måle luftvejstrykket. Iltmætning og pulsmåling vil også blive udført.

En mislykket SBT vil blive registreret, hvis spædbarnet har enten en bradykardi i mere end 15 sekunder og/eller et fald i SpO2 under 85 % på trods af en stigning på 15 % i FIO2. På dette tidspunkt vil undersøgelsen blive stoppet, og ventilationen vil blive genstartet.

Spædbørn vil blive ekstuberet til enten nasal CPAP eller high flow nasal kanyle-ilt efter klinikerens skøn.

Det primære undersøgelsesresultat vil være reintubation inden for 72 timer efter ekstubation. Indikationerne for reintubation vil være: (a) mere end seks episoder med apnø, der kræver stimulering på seks timer, eller mere end én signifikant episode af apnø, der kræver pose- og maskeventilation; (b) respiratorisk acidose: PaCO2 >8,5 kPa og pH 7,25; (c)FIO2>0,60 for at opretholde SpO2 i området 90-95%.

Hvis spædbarnet har enten bradykardi i mere end 15 sekunder og/eller et fald i SpO2 under 85 % på trods af en 15 % stigning i FIO2, vil undersøgelsen blive stoppet, og ventilationen vil blive genstartet. Strenge infektionskontrolpolitikker vil blive fulgt i henhold til enhedens retningslinjer.

Data vil blive opbevaret indtil barnet er 25 år. Kontinuerlige resultater vil blive sammenlignet mellem præmature og terminsbørn og mellem terminsbørn og spædbørn med CDH/AWD. Elevens t-test vil blive brugt, når dataene er normalfordelt og Mann-Whitney U-test, når de er skæve. Kategoriske data vil blive vurderet ved hjælp af Fisher to-halede eksakte test. P<0,05 vil blive betragtet som signifikant. Respiratoriske variables evne til nøjagtigt at skelne mellem vellykket og mislykket ekstubation vil blive vurderet ved hjælp af modtagerens funktionskarakteristiske kurver. En værdi af området under kurven på 0,5 vil ikke angive nogen diskriminerende værdi, og en værdi >0,8 vil foreslå en høj forudsigelsesværdi. Standardformler vil blive brugt til at beregne sensitivitet, specificitet og positive og negative prædiktive værdier og sandsynlighedsforhold. Statistiske analyser vil blive udført ved hjælp af SPSS-software (SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA).

Efterforskerne forudser, at ved at inkorporere information om respiratorisk muskelfunktion under SBT, vil det være muligt at skabe en algoritme, der nøjagtigt vil forudsige ekstubationsresultatet hos mekanisk ventilerede spædbørn. Efterforskerne ønsker også at demonstrere, at hastigheden af ​​respiratorisk muskelafspænding kan være forskellig hos for tidligt fødte spædbørn, hos fuldbårne spædbørn og hos spædbørn med kirurgisk korrigerede anomalier såsom CDH og AWD. Disse resultater vil blive indarbejdet i lokal klinisk praksis og danne en retningslinje for "hvornår man sikkert extubere" spædbørn på mekanisk ventilation. Dette vil reducere respiratorisk morbiditet forbundet med både langvarig ventilation samt mislykket ekstubation og re-intubation.