Kombinierte Hochfrequenzoszillation und Trachealgasinsufflation bei schwerem akutem Atemnotsyndrom

ZIELE UND ZUGRUNDELIEGENDE HYPOTHESE

Hochfrequenzoszillation (HFO) hat positive physiologische Wirkungen beim akuten Atemnotsyndrom (ARDS) [1-4]. Eine kürzlich durchgeführte randomisierte kontrollierte Studie mit HFO im Vergleich zu konventioneller mechanischer Beatmung (CMV) mit herkömmlichen Tidalvolumina (10,1 ± 2,8 ml·kg-1 vorhergesagtes Körpergewicht) berichtete einen Trend zu einer verringerten 30-Tage-Mortalität im HFO-Arm (37 % gegenüber 52 % in der CMV-Gruppe, P = 0,10) [3]. Bisher wurde HFO nicht mit CMV mit niedrigen Tidalvolumina (6,2 ± 1,1 ml·kg-1 vorhergesagtes Körpergewicht) bei ARDS [5] im Hinblick auf die Atmungsphysiologie und den klinischen Verlauf verglichen.

Die Hauptmechanismen des Gasaustauschs während CMV sind Massenkonvektion und Diffusion. [4, 6]. Die Trachealgasinsufflation (TGI) fördert die CO2-Eliminierung während der CMV [7-9]. Während der HFO umfassen zusätzliche Gasaustauschmechanismen asymmetrische Geschwindigkeitsprofile, Taylor-Dispersion/Turbulenz, kardiogene Mischung, Pendellufteffekt und Kollateralventilation [4, 6].

Wir haben kürzlich gezeigt, dass HFO in Kombination mit TGI (HFO-TGI) bei Patienten mit mittelschwerem bis schwerem primärem ARDS die Oxygenierung im Vergleich zu Standard-HFO und CMV gemäß dem ARDS-Netzwerkprotokoll wesentlich verbessert [5, 10]. Der mittlere Atemwegsdruck (mPaw) wurde auf 1 cm H2O über dem Punkt der maximalen Krümmung (PMC) der exspiratorischen Druckvolumenkurve eingestellt. Während HFO-TGI ist es wahrscheinlich machbar, mPaw zu reduzieren, während immer noch Ziele für PaO2 und periphere Sauerstoffsättigung (SaO2) erreicht werden, die denen des ARDS-Netzwerkprotokolls ähneln [5]. Dies kann während der HFO-TGI zu reduzierten und nicht traumatischen Beatmungsdrücken führen. Wenn die HFO-TGI-bedingten Gasaustauschvorteile während der Post-HFO-TGI-CMV aufrechterhalten werden [10], dann kann auch eine Verringerung des Beatmungsdrucks im Vergleich zur Prä-HFO-TGI-CMV machbar sein. Die Verwendung von reduzierten Beatmungsdrücken kann jedoch beatmungsassoziierte Lungenschäden minimieren. In dieser Studie werden wir die Hypothese testen, dass HFO-TGI die Atmungsphysiologie und den klinischen Verlauf von Patienten mit schwerem ARDS verbessern kann.

METHODEN Patienten

Das Protokoll wurde vom Wissenschaftlichen Komitee des Evaggelismos-Krankenhauses genehmigt. Die Einwilligung nach Aufklärung wird von den Angehörigen teilnahmeberechtigter Patienten eingeholt. Geeignete Patienten sollten folgende Kriterien erfüllen: 1) frühes (innerhalb der letzten 72 h gestellte Diagnose) ARDS gemäß den Kriterien der American-European Consensus Conference [11]; 2) schwere Oxygenierungsstörungen {definiert als PaO2/inspirierter Sauerstoffanteil (FiO2) < 150 mm Hg} bei Beatmung mit einem positiven endexspiratorischen Druck (PEEP) von ≥ 8 cm H2O (Kriterium für schweres ARDS); 3) Alter 18–75 Jahre, Körpergewicht > 40 kg und Fehlen von a) schwerem Luftleck (d. h. > 1 Thoraxdrainage pro Hemithorax mit anhaltendem Luftleck für > 72 h); b) systolischer arterieller Druck von < 90 mm Hg während der Verabreichung von Flüssigkeiten und Norepinephrin mit ≥ 0,5 μg/kg/min; c) signifikante Herzerkrankung (d. h. Ejektionsfraktion < 40 %, Lungenödem in der Anamnese und aktive koronare Ischämie oder Myokardinfarkt); d) signifikante chronisch obstruktive Lungenerkrankung (COPD) oder Asthma [10]; e) intrakranielle Anomalien, die einen unkontrollierbaren intrakraniellen Bluthochdruck verursachen; f) chronische interstitielle Lungenerkrankung in Verbindung mit bilateralen Lungeninfiltraten; g) Lungenbiopsie oder Resektion bei aktueller Aufnahme; h) frühere Lungen- oder Knochenmarktransplantation oder Vorliegen einer Immunsuppression; i) Unfähigkeit, sich von Bauchlage oder eingeatmetem Stickstoffmonoxid zu entwöhnen; k) Schwangerschaft oder krankhafte Fettleibigkeit (d.h. Body-Mass-Index > 40 kg/m2); und l) Aufnahme in eine andere interventionelle Studie. Die Patientenüberwachung umfasst elektrokardiographische Ableitung II, Hämodynamik und SaO2. Eine tiefe Sedierung/neuromuskuläre Blockade wird wie zuvor beschrieben durchgeführt [10, 12].

CMV-Strategie Auf der 37-Betten-Intensivstation (ICU) des Evaggelismos-Krankenhauses wird routinemäßig eine Beatmungsstrategie ähnlich dem ARDS-Netzwerkprotokoll eingesetzt. Folglich werden die Patienten bereits vor der Randomisierung mit einer der im Netzwerkprotokoll zulässigen Kombinationen aus FiO2 und PEEP beatmet (Siemens 300C Beatmungsgerät; oder Galileo Gold, Hamilton Medical) [5]. Die verabreichten Tidalvolumina betragen 5,5-7,5 ml·kg-1, vorhergesagtes Körpergewicht, Atemfrequenz (z. 20-35•min-1) wird so eingestellt, dass der pHa innerhalb von 7,20-7,45 gehalten wird; das Verhältnis von Einatmungs- zu Ausatmungsdauer beträgt 1:1 bis 1:3; und der Zielplateau-Inspirationsdruck beträgt ≤ 30-35 cm H2O. Sauerstoffziele sind PaO2 = 55-80 mm Hg oder SaO2 = 88-95 %.

Randomisierung Die Patienten werden nach dem Zufallsprinzip entweder der CMV-Gruppe oder der HFO-TGI-Gruppe zugeteilt. Patienten der CMV-Gruppe erhalten weiterhin CMV wie oben beschrieben. In der HFO-TGI-Gruppe werden 30 min vor Beginn der HFO-TGI nacheinander eine inspiratorische und eine exspiratorische Druckvolumenkurve mit der linearen Druckrampentechnik erstellt (wenn klinisch möglich [10, 13]).

HFO-TGI-Strategie Das Beatmungsgerät Sensormedics 3100B [10] wird an den Endotrachealtubus angeschlossen. Außerdem wird ein dünner Vygon-TGI-Katheter {Innen-/Außendurchmesser = 1,0 bzw. 2,0 mm [10]} in den Endotrachealtubus eingeführt. Die Spitze des TGI-Katheters wird 0,5-1 cm hinter der Spitze des Endotrachealtubus platziert. Das proximale Ende des TGI-Katheters wird mit einem O2-Durchflussmesser verbunden. Anfängliche HFO-Einstellungen sind wie folgt: 1) FiO2 = 100 %, später titriert auf das FiO2 des vorhergehenden CMV; 2) Bias-Flow = 30 L·min-1; 3) Oszillationsfrequenz = 4,0–5,0 Hertz; 4) Oszillationsdruckamplitude = arithmetischer PaCO2-Wert während vorangegangener CMV + 20-30 cm H2O, maximal akzeptabler Wert = 95-100 cm H2O [10]; 5) Verhältnis von Einatmungs- zu Ausatmungszeit = 1:2; und 6) mPaw so eingestellt, dass der mittlere Trachealdruck = 2-3 cm H2O über dem mittleren Trachealdruck des vorhergehenden CMV liegt (entspricht einem HFO-mPaw von 9-10 cm H2O über dem vorhergehenden CMV-mPaw). Sechzig bis 120 Sekunden nach der HFO-Initiierung wird ein Rekrutierungsmanöver durchgeführt, indem der HFO-Kreislauf bei ausgeschaltetem Oszillatorkolben 20-30 Sekunden lang mit 40-45 cm H2O unter Druck gesetzt wird. HFO wird dann wieder aufgenommen, ein 3-5 cm H2O Endotrachealtubus-Manschettenleck wird platziert. Unmittelbar danach wird dem HFO ein kontinuierlicher Vorwärtsschub TGI (Fluss = 50 % des Atemminutenvolumens des vorhergehenden CMV [10]) überlagert. Der mPaw-Regler wird dann angepasst, um mPaw auf seinen ursprünglich eingestellten Wert zurückzusetzen. Fünfzehn Minuten danach wird eine arterielle Blutgasanalyse durchgeführt und die Oszillationsdruckamplitude und Oszillationsfrequenz werden angepasst, um einen PaCO2 von < 10-15 mm Hg über dem PaCO2 der vorhergehenden CMV zu erreichen und pHa > 7,20 zu halten. Nach weiteren 30–60 min wird die Blutgasanalyse wiederholt, und dann wird mPaw schrittweise reduziert (geschätzte Reduktionsrate: 0–1 cm H2O·h–1) auf einen mittleren Trachealdruck von bis zu 2–3 cm H2O niedriger als der mittlere Trachealdruck des vorhergehenden CMV (entsprechend einem HFO mPaw von 3-4 cm H2O über dem vorhergehenden CMV mPaw). Anschließend wird TGI abgesetzt und Standard-HFO für 30 min fortgesetzt. Die vorgenannten Anpassungen sollten die Aufrechterhaltung von SaO2 = 88-95 % oder PaO2 = 55-80 mm Hg und des oben beschriebenen Zielwerts PaCO2/pHa ermöglichen.

Eine Rückkehr zu CMV wird bei den folgenden HFO-Einstellungen in Betracht gezogen: mPaw so angepasst, dass der HFO-mittlere Trachealdruck = bis zu 2-3 cm H2O niedriger ist als der Trachealdruck des vorhergehenden CMV (entspricht einem HFO-mPaw von 3-4 cm H2O über dem vorhergehenden CMV mPaw); FiO2 = FiO2 des vorangegangenen CMV; und TGI = 0 L·min-1. CMV wird wieder aufgenommen und fortgesetzt, vorausgesetzt, dass PaO2/FiO2 bei ≥ 150 mm Hg bei einem PEEP von ≥ 8 cm H2O gehalten wird. Eine Rückkehr zu HFO-TGI wird als notwendig angesehen, wenn nach 12-16 h CMV, PaO2/FiO2 < 150 mm Hg bei einem PEEP von ≥ 8 cm H2O ist. In der HFO-TGI-Gruppe erhalten die Patienten wiederholte tägliche Sitzungen mit HFO-TGI, bis sie das schwere ARDS-Kriterium während einer CMV für > 24 h nicht mehr erfüllen. Die vorhergesagte Mindestdauer von HFO-TGI-Sitzungen beträgt 6 h. Für Mitglieder der HFO-TGI-Gruppe muss die HFO-TGI-Gesamtdauer > 12 h betragen.

Rekrutierungsmanöver:

Rekrutierungsmanöver (mit kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck von 40-50 cm H2O und einer Dauer von 20-30 Sekunden) werden wie folgt durchgeführt:

In der HFO-TGI-Gruppe werden Rekrutierungsmanöver zu Beginn und 3 h nach Beginn jeder HFO-TGI-Sitzung und unmittelbar vor der Rückkehr zu CMV durchgeführt. In der CMV-Gruppe werden täglich > 3 Rekrutierungsmanöver (eines alle 3 h; erstes Manöver um 9:00 Uhr) durchgeführt. In beiden Gruppen werden Rekrutierungsmanöver als Teil der Frühinterventionsphase des Studienprotokolls bis zum Abklingen des schweren ARDS (falls erreicht) oder bis zum Tod fortgesetzt.

Absetzen von CMV:

Die Entwöhnung von CMV erfolgt durch druckunterstützte Beatmung, wenn ein PaO2 von ≥ 60 mm Hg bei einem FiO2 von ≤ 50 % und einem PEEP von ≤ 8 cm H2O aufrechterhalten werden kann.

Datenerhebung Daten zu demografischen, physiologischen und röntgenologischen Merkmalen, Begleiterkrankungen und Medikation werden innerhalb von 4 Stunden vor der Randomisierung erfasst. Physiologische, Labor- und Röntgen-/Bildgebungsdaten werden täglich bis zu 28 Tage nach der Randomisierung erhoben. Die Patienten werden täglich auf Anzeichen eines Versagens nichtpulmonaler Organe und Systeme überwacht.

Ergebnismessungen werden im entsprechenden Abschnitt angegeben.

In Übereinstimmung mit einem Vorschlag eines kürzlich erschienenen Leitartikels (Intensive Care Med (2014) 40:743-745), dem Original und (seiner Überarbeitung) der endgültigen Form des Studienprotokolls (entspricht auch NCT00637507), in dem die vorab festgelegte Studie detailliert beschrieben wird Die Planung (die den Grund für alle vorherigen Änderungen in den aktuellen Registrierungsdaten erklärt) kann gefunden werden, indem Sie bis zum Ende der folgenden Webseite scrollen: http://www.evaggelismos-hosp.gr/0010000688/%CE%B9%CF %83%CF%84%CE%BF%CF%81%CE%B9%CE%BA%CE%BF-%CE%B5%CE%B5%CF%80%CE%BD%CE%B5.html