Wirksamkeit und Sicherheit eines Lungenrekrutierungsprotokolls bei Kindern mit akuter Lungenschädigung (Recruitment)

I. Einführung A. Hintergrund Lungeneinheiten, die am Gasaustausch teilnehmen, sind als "rekrutierte" Lunge bekannt. Patienten mit Lungenschädigung leiden unter einem Anteil von Einheiten, die nicht am Gasaustausch teilnehmen (d. h. dem Derekrutierungszustand), was manchmal zu einem beeinträchtigten Gasaustausch führt. Das Derecruitment von Alveolen kann auch einen intrapulmonalen Shunt verursachen und die Lungenschädigung durch ein Atelektotrauma verschlimmern7. Ergebnisse beim akuten Atemnotsyndrom haben sich deutlich verbessert Stimmt das wirklich? seit Kliniker damit begonnen haben, Lungenschutzstrategien anzuwenden, einschließlich Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen und permissiver Hyperkapnoe8, 9. Es wurde jedoch erkannt, dass die Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen das rekrutierte Lungenvolumen verringert, ein Phänomen, das trotz der aggressiven Strategie des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) fortbesteht, die in ARDSNet-Studien angewendet wurde4. Atelektase im Zusammenhang mit Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen wird durch die Verwendung sogenannter Zeichenatemzüge oder Rekrutierungsatemzüge gelindert10. Darüber hinaus kann der Anteil der Lunge, der im Derecruited-Zustand verbleibt, zur Morbidität und Mortalität im Zusammenhang mit dem akuten Atemnotsyndrom (ARDS) beitragen11. Bei Erwachsenen wurden mehrere Strategien zur Rekrutierung der Lunge angewendet: anhaltende Inflation (SI) und die Strategie der maximalen Rekrutierung. Der sogenannte Open-Lung-Ansatz (OLA) beinhaltet einen SI gefolgt von der Einstellung des PEEP auf den gemessenen unteren Wendepunkt der PV-Kurve. Ein alternativer Ansatz zur Einstellung des PEEP ist eine dekrementelle PEEP-Titration, die das sequenzielle Absenken des PEEP umfasst, bis eine vorbestimmte Abnahme von PaO2 oder SaO2 auftritt. Studien, die keine Strategie zur Aufrechterhaltung der Lungenrekrutierung nach einem Rekrutierungsmanöver enthalten, wurden alle untersucht.

Der Einfluss der Lungenrekrutierung auf den Langzeitverlauf von ARDS ist noch nicht klar. Es ist klar, dass die Lungenrekrutierung früher im Verlauf von ALI/ARDS am effektivsten ist. Grasso et al. zeigten, dass Patienten, die an Tag 1 ± 0,3 von ARDS ein Rekrutierungsmanöver erhielten, rekrutiert werden konnten, im Gegensatz zu Patienten, die an Tag 7 ± 1 rekrutiert wurden. In ähnlicher Weise fanden Gattinoni et al.11 und Crotti et al.5 eine begrenzte Rekrutierung bei Patienten, die sich in einem guten ARDS-Verlauf befanden. Borges et al., Tugrul et al. Jede dieser Studien zeigte eine Fähigkeit zur Verbesserung der Sauerstoffsättigung und (manchmal untersucht) des endexspiratorischen Lungenvolumens. Während keine Studie die Auswirkung dieser Veränderung auf Morbidität oder Mortalität untersucht hat, ist Hypoxämie bei Kindern als häufige Ursache für Morbidität bekannt. Wichtig ist, dass bei Kindern die Behandlung von Hypoxie häufig zu eskalierenden Beatmungseinstellungen, der Verwendung von Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung (HFOV) oder der Verwendung von extrakorporaler Membranoxygenierung (ECMO) führt. Eine frühzeitige Rekrutierung von Kindern mit ALI/ARDS kann die Notwendigkeit einer Ausweitung der Versorgung auf diese invasiveren und risikobehafteteren Therapien verhindern.

Derzeit gibt es keine Leitlinien für die klinische Praxis oder Behandlungsstandards in Bezug auf Lungenrekrutierungsstrategien für Kinder mit Lungenverletzungen. Bisher wurden keine Studien an Kindern durchgeführt, die die Wirksamkeit oder Sicherheit einer der in der Intensivmedizin verwendeten Strategien dokumentierten. Das Hauptziel dieser Studie ist es, die Wirksamkeit und Sicherheit von anhaltender Inflation und maximalen Rekrutierungsmanövern bei Kindern mit Lungenverletzung zu demonstrieren.

B. Lungenrekrutierungsmanöver

1. Anhaltende Inflationen (SI) Anhaltende Inflationen (SI) werden üblicherweise auf der Intensivstation als Rekrutierungsmanöver eingesetzt. Bei der SI wird dem Patienten ein verlängerter positiver Druckatemzug (normalerweise zwischen 30 und 45 cm H2O) verabreicht, der zwischen 15 und 40 Sekunden dauert. Klinisch wird dieses Manöver nach einer Derekrutierung, wie z. B. Absaugen, oder wenn der Patient eine Hypoxämie aufweist, angewendet. Diese Strategie wird derzeit auf der medizinisch-chirurgischen Intensivstation des Kinderkrankenhauses Boston bei einigen Patienten mit Lungenverletzung angewendet, obwohl es keine veröffentlichten Beweise für ihre Sicherheit oder Wirksamkeit bei Kindern gibt. Könnten wir die 3 SI-Studien bei Frühgeborenen anwenden, die 20-40 cmH20 gefolgt von CPAP verwenden? 1 war eine Kaninchenstudie. Die unten beschriebenen Studien beziehen sich auf Rekrutierungsmanöver mit anhaltender Inflation.

   1. Tugrul et al.12 untersuchten die Wirkung von SI bei 24 Erwachsenen mit ARDS. SI umfasste 30 Sekunden lang 45 cm H2O, gefolgt von einer dekrementellen PEEP-Titration von 20 cm H2O nach unten, wobei bis zur Sättigung titriert wurde. Das P/F-Verhältnis stieg bei 11/24 Patienten um >200, was bei 9/24 Patienten 6 Stunden nach dem Manöver anhielt. Bei keinem Patienten wurde ein Barotrauma beobachtet.
   2. Richard et al. untersuchten4 die Wirkung von SI (45 cm H2O für 15 Sekunden) bei 10 Erwachsenen mit ARDS, die mit einer Strategie mit niedrigem Atemzugvolumen beatmet wurden. Das Manöver induzierte einen signifikanten Anstieg der rekrutierten Lungenvolumina (175 ± 108 ml vor dem Manöver gegenüber 254 ± 137 ml nach dem Manöver). Diese Verbesserung war mit einem Anstieg der arteriellen Sauerstoffsättigung verbunden. Es wurde weder über die Nachhaltigkeit der Rekrutierung noch über Nebenwirkungen berichtet.
   3. Lapinski et al.13 untersuchten die Sicherheit und Wirksamkeit des SI-Manövers bei 14 Erwachsenen mit ARDS. Der bei dem Manöver verwendete Druck war der geringere von 45 cm H2O oder der Plateaudruck, der bei Atemzügen mit 12 ml/kg Tidalvolumen verwendet wurde; das Manöver wurde 20 Sekunden lang gehalten. Die Sauerstoffsättigung stieg innerhalb von 10 Minuten von 86,9 ± 5,5 auf 94,3 ± 2,3 % an, was bei 10/14 Patienten bei 4 Stunden aufrechterhalten wurde. Die vier, bei denen die Sättigungen fielen, hatten PEEP-Werte unter 10 cm H2O. Der systolische Blutdruck nahm bei einigen Patienten während des 20-sekündigen Aufblasens ab, eine mittlere Änderung von 6,9 mm Hg, die sich nach dem Auslösen des Manövers bei allen Patienten schnell umkehrte. Bei keinem Patienten wurde bei der 24-Stunden-Nachuntersuchung ein Barotrauma festgestellt.
   4. Pelosi et al.10 untersuchten die Wirkung von drei aufeinanderfolgenden „Seufzer“-Atemzügen (einer mit einem Plateaudruck von 45 cm H2O, aber von normaler Dauer) bei 10 Erwachsenen mit ARDS. Nach 1 Stunde mit 3 Seufzer-Atemzügen pro Minute stieg das endexspiratorische Lungenvolumen (gemessen durch He-Verdünnung) von 1,49 ± 0,58 auf 1,91 ± 0,67 L und ein Anstieg des PaO2 von 92,8 ± 18,6 auf 137,6 ± 23,9 mm Hg, verglichen mit den gleichen Beatmungseinstellungen ohne Seufzer. Die Lungenelastanz und Ventilation nahmen ebenfalls zu. Es wurden keine Nebenwirkungen festgestellt.
   5. Toth et al. untersuchten die kardialen und respiratorischen Veränderungen, die bei SI (40 cm H2O für 40 Sekunden) bei 18 Erwachsenen mit ARDS auftreten. Der PaO2 stieg von vor dem Rekrutierungsmanöver bis nach der 60-minütigen Nachbeobachtungszeit (203 ± 108 vs. 322 ± 101 mm Hg, p < 0,001). Der Herzindex (CI) und das intrathorakale Blutvolumen (ITBV) nahmen nach dem Rekrutierungsmanöver ab (CI, 3,90 ± 1,04 gegenüber 3,62 ± 0,91 l/min/m2, p < 0,05; ITBVI, 832 ± 205 vs. 795 ± 188 ml/m2, p < 0,05). Es gab keine Korrelation mit dem CI und dem mittleren arteriellen Blutdruck, und es traten keine signifikanten Veränderungen im mittleren arteriellen Blutdruck auf.
   6. In der vielleicht größten Studie zu anhaltender Inflation in der Ära der protektiven Beatmung untersuchten Meade et al.14 983 Erwachsene mit ARDS, die in beiden Gruppen lungenschützende Strategien (Tidalvolumen 6 ml/kg) verwendeten. Die experimentelle Gruppe verwendete SI-Rekrutierungsmanöver (40 cm H2O für 40 Sekunden), höhere PEEP-Werte (14,6 ± 3,4 in der sogenannten „lungenoffenen Beatmungsgruppe“ gegenüber 9,8 ± 2,7 in der Kontrollgruppe) und höhere Plateaudrücke ( 30,2 ± 6,3 versus 24,9 ± 5,1 cm H2O) als die Kontrollgruppe, die keine Rekrutierungsmanöver verwendete. Während es keinen Unterschied in der Gesamtmortalität gab, hatte die Versuchsgruppe niedrigere Raten von refraktärer Hypoxämie (4,6 % vs. 10,2 %; RR 0,54), Tod durch refraktäre Hypoxämie (4,2 % vs. 8,9 %; RR 0,56) und weniger häufiger Einsatz eskalierter Therapien (definiert als Hochfrequenzbeatmung, inhaliertes Stickstoffmonoxid, Jet-Beatmung oder extrakorporale Unterstützung) (5,1 % vs. 9,3 %; RR 0,6). Dies verleiht der Vorstellung Glaubwürdigkeit, dass eine effektive Rekrutierung von Kindern im frühen Stadium einer akuten Lungenschädigung eine Eskalation der Therapie verhindern und die Sterblichkeit aufgrund schwerer Hypoxie verringern kann.

2. Rekrutierungsmanöver der druckkontrollierten Beatmung (PCV) Im Gegensatz zu einer SI wurde die Beatmung von Patienten mit erhöhten Plateaudrücken und erhöhten PEEP-Werten auch als Rekrutierungsmanöver verwendet. In diesem Fall wird der Patient zeitweilig auf höhere Beatmungsdrücke gesetzt, als sonst zum Beatmen eines Patienten verwendet würden. Eine Kombination aus PEEP- und Plateaudruck hilft, atelektatische Alveolen zu rekrutieren. Die druckkontrollierte Beatmung ist bei solchen Patienten der Modus der Wahl, da hier der Plateaudruck eingestellt und damit konstant gehalten wird (im Gegensatz zur volumenkontrollierten Beatmung). Somit wird ein bekannter Plateaudruck (der an der Lungenrekrutierung teilnimmt) geliefert. Im Folgenden sind die herausragenden Studien aufgeführt, die ein PCV-Rekrutierungsmanöver verwenden. ? Athanasios „TLC-Manöver“ bei narkotisierten Kindern? Kleine Studie zur Behandlung intraoperativer Atelektisen.

   1. Borges, Amato, et al6 haben die bisher überzeugendste und vollständigste Studie zum maximalen Rekrutierungsmanöver durchgeführt. Darin untersuchten sie 26 Erwachsene zu Beginn des ARDS-Verlaufs und verglichen den Ansatz mit offener Lunge (einschließlich SI von 40 cm H2O für 40 Sekunden, gefolgt von einem auf Pflex + 2 cm H2O eingestellten PEEP, wie unten beschrieben) mit der durchgeführten maximalen Rekrutierungsstrategie der Reihe nach. Die maximale Rekrutierung wurde als ein PaO2 plus PaCO2 über 400 mm Hg definiert, was auf einen minimalen intrapulmonalen Shunt hinweist. Die Strategie umfasste eine druckkontrollierte Beatmung mit 15 cm H2O, wobei der PEEP alle 5 Minuten in Schritten von 5 cm H2O erhöht wurde (maximaler PEEP 45 cm H2O), bis die maximale Rekrutierung erreicht war. Die maximale Rekrutierung wurde bei 24/26 Patienten erreicht, von denen zwei Drittel durch einen PEEP von 30 cm H2O erreicht wurden. Unter Verwendung einer PEEP-Titration zur Aufrechterhaltung der Lungenrekrutierung (siehe unten) blieb der PaO2 bei allen Patienten nach 6 Stunden über 400 (Lungen vollständig rekrutiert). Das Verfahren wurde von allen Patienten hämodynamisch toleriert und die langfristige Inzidenz von Barotrauma bei Studienpatienten (7,7 %) war niedriger als die anerkannte Inzidenz in ARDSNet-Studien (10–11 %)8.
   2. Crotti et al.5 untersuchten fünf Erwachsene mit ALI/ARDS mit unterschiedlichen Plauteau-Drücken (10, 15, 20, 30, 35, 40, 45 cm H2O) und PEEP-Werten (5, 10, 15, 20 cm H2O). Eine endinspiratorische und endexspiratorische Thorax-CT-Bildgebung wurde mit jeder Kombination aus Plateaudruck und PEEP erhalten. Der Prozentsatz der rekrutierten Lunge (wie radiografisch bestimmt) stieg nahezu linear mit zunehmendem Plateaudruck (Abbildung 1). Die maximale Öffnungsfrequenz trat bei 20 cm H2O auf, was darauf hindeutet, dass Plateaudrücke von mehr als 20 cm H2O für die Lungenrekrutierung am vorteilhaftesten wären. Es wurden keine Messungen des Gasaustauschs oder unerwünschter Ereignisse untersucht.
   3. Foti, et al.15 verglichen Änderungen der Oxygenierung und des endexspiratorischen Lungenvolumens bei steigenden PEEP-Werten mit überlagerter volumenkontrollierter Beatmung mit einem anhaltenden Inflationsmanöver bei 15 Erwachsenen mit ARDS. Obwohl die Rekrutierung variabel war (aufgrund der Verwendung von VCV, daher variable Plateaudrücke), stellte er fest, dass die maximale Erhöhung der Oxygenierung bei hohen anhaltenden PEEP-Werten (durchschnittlich 16 cm H2O für 30 Minuten) im Vergleich zu 30-sekündigen Rekrutierungsmanövern und niedrigen auftrat PEEP (Mittelwert von 9 cm H2O). Das PEEP/Plateau-Protokoll war nicht mit hämodynamischen Veränderungen verbunden, wie beim Manöver mit anhaltender Inflation.
   4. Villagra et al. untersuchten ein Rekrutierungsmanöver mit 2-minütiger Beatmung mit druckkontrollierter Beatmung (PCV) bei 18 Erwachsenen mit frühem ARDS. Für den RM wurde der PEEP auf 3 cm H2O über dem oberen Wendepunkt der PV-Kurve und der Spitzendruck auf 50 eingestellt. Wichtig ist, dass sich die RM-Spitzendrücke nicht signifikant von der Baseline-Ventilation unterschieden (43,6 ± 7,6 vor RM, 47 ± 4,5 während RM und 42,8 ± 7,1 cm H2O nach RM), obwohl der PEEP (14 ± 1,3 vor RM vs 30±4,9 cm H2O). Die Forscher fanden keinen signifikanten Unterschied im PaO2 nach dem Rekrutierungsmanöver (127 ± 63 vor RM, 162 ± 108 während und 149 ± 85 cm H2O nach RM). Dieser Befund impliziert mehrere wichtige Erkenntnisse bezüglich der Lungenrekrutierung. Erstens stellt der Spitzendruck eine signifikante Determinante bei der Lungenrekrutierung dar. Im Gegensatz dazu waren Borges et al. in der Lage, alle 18 ARDS-Patienten vollständig zu rekrutieren, indem sie in der maximalen Rekrutierungsphase Antriebsdrücke verwendeten, die sich signifikant von denen vor der RM unterschieden (50–60 cm H2O während der Rekrutierung gegenüber 30 cm H2O zu Studienbeginn). Außerdem dauerte das hier verwendete Rekrutierungsmanöver nur 2 Minuten im Vergleich zu der von Borges verwendeten inkrementellen Titration, die in jeder Phase 4 Minuten dauerte. Obwohl nicht systematisch untersucht, deutet das Fehlen einer signifikanten Verbesserung des PaO2 nach RM, das in dieser Studie gefunden wurde, darauf hin, dass die Rekrutierung unter Verwendung von PCV eine Funktion der Zeit und der Spitzendrücke sein kann, die im RM verwendet werden.
   5. Medoff,3 et al. stellten einen einzelnen Patienten mit refraktärer Hypoxämie vor. Das Management schloss wiederholte anhaltende Inflationen ein, wobei der PEEP basierend auf der PV-Kurve knapp über Pflex eingestellt war. Es wurde ein Rekrutierungsmanöver mit 20 cm H2O PEEP und 40 cm H2O Dehnungsdruck für 2 Minuten durchgeführt. Der Patient zeigte eine deutliche Verbesserung der Sauerstoffversorgung und eine nahezu vollständige Rekrutierung der Lunge im CT-Scan (siehe Abbildung 2).
   6. Während alle oben genannten Studien eine erfolgreiche Rekrutierung erzielten, untersuchten Gattinoni et al.11 68 Erwachsene mit spätem ARDS (5±6 Tage Beatmung bei der Aufnahme), die keine erfolgreiche Rekrutierung erzielten. Die Rekrutierungsmanöver umfassten eine druckkontrollierte Beatmung mit einem Spitzendruck von 45 cm H2O, einem PEEP von 5 cm H2O und einer Atemfrequenz von 10. Anschließend wurden PEEP-Werte in zufälliger Reihenfolge zwischen 5 und 15 cm H2O angewendet. Er fand heraus, dass die Studienpatienten laut CT-Scan nur 13 ± 11 % rekrutierbare Lungen hatten. Bei allen Patienten stellte er fest, dass selbst bei einem Atemwegsdruck von 45 cm H2O 24 % des Lungengewebes nicht rekrutierbar waren. Es wurden keine Gasaustauschmarker gemessen.

Es ist wichtig, drei Aspekte dieser Studie zu beachten, die wahrscheinlich für den übermäßig hohen Prozentsatz nicht rekrutierbarer Lungen verantwortlich sind, im Gegensatz zu der äußerst erfolgreichen Rekrutierungsstrategie, die von Borges et al. skizziert wurde. Erstens untersuchte Borges Patienten früh im ARDS-Verlauf (Median, 2 Tage), während Gattinoni spätes ARDS untersuchte. Zweitens verwendete Borges Spitzendrücke von bis zu 60 cm H2O, während Gattinoni Drücke von bis zu 45 cm H2O verwendete. Schließlich führte Gattinoni keine PEEP-Titration durch, sondern senkte den PEEP nach Rekrutierungsmanövern auf 5 cm H2O. Somit unterstreicht die Studie von Gattinoni die Bedeutung hoher Spitzendrücke bei der Lungenrekrutierung, der frühen Rekrutierung bei ARDS und einer dekrementellen PEEP-Titration, um die Lungenrekrutierung aufrechtzuerhalten.

C. Strategien zum Aufrechterhalten der Rekrutierung Die Anwendung eines positiven endexspiratorischen Drucks verhindert bekanntermaßen wiederholte Derecruitment-Recruitment-Belastungen des Lungengewebes. In einem Tiermodell einer akuten Lungenschädigung zeigte Farias, dass histologische und biochemische Beweise für ein Atelektotrauma abgewendet werden, wenn PEEP nach Lungenrekrutierung angewendet wird7. Die beiden Hauptstrategien zur Vermeidung von Derecruitment nach einem Rekrutierungsmanöver umfassen den Open-Lung-Ansatz und die dekrementelle PEEP-Titration.

1. Ansatz mit offener Lunge Beim Ansatz mit offener Lunge wird der PEEP knapp über dem unteren Wendepunkt (auch bekannt als Pflex) der Druck-Volumen-Kurve des Patienten eingestellt. Dadurch wird theoretisch verhindert, dass der PEEP unter die Zone der Unterdehnung sinkt.

   1. In einem zweiten Teil der oben erwähnten Studie untersuchten Richard et al.4 auch die Wirkung einer Erhöhung des PEEP relativ zum gemessenen LIP (LIP + 4 cm H2O, kein SI) im Vergleich zum PEEP, der am unteren Wendepunkt nach SI eingestellt wurde. Bei 10 Erwachsenen, die mit Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen beatmet wurden, betrugen die gemessenen Lungenvolumina 175 ± 108 bei PEEPLIP gegenüber 332 ± 91 ml bei PEEPLIP+4. Dieser Anstieg war bei Patienten, die mit hohen Tidalvolumina (10 ml/kg) beatmet wurden, noch deutlicher, was die Rolle des Plateaudrucks (zusätzlich zum PEEP) bei der alveolären Rekrutierung demonstriert (siehe Abbildung 3).
   2. Amato et al.16 untersuchten die Auswirkungen einer „protektiven Beatmungsstrategie“ bei 53 Patienten mit ARDS. Die Schutzbeatmungsgruppe erhielt Rekrutierungsmanöver durch anhaltendes Aufblasen (35–40 cm H2O für 40 Sekunden), gefolgt von einem auf LIP + 2 cm H2O eingestellten PEEP. Die Kontrollgruppe erhielt einen auf Sättigung titrierten PEEP, keine Rekrutierungsmanöver. Die Schutzbeatmungsgruppe hatte einen dramatischen Rückgang der 28-Tage-Gesamtmortalität (38 % gegenüber 71 %, p < 0,001). Die Kontrollgruppe erhielt jedoch auch eine Beatmung mit hohem Tidalvolumen (12 ml/kg), was sich später als signifikante Determinante der ARDS-Mortalität herausstellte.8 Daher ist der Beitrag von RM und offenem Lungenansatz zur verbesserten Sterblichkeit dieser Studie, falls vorhanden, schwer zu schlussfolgern.

2. Dekrementelle PEEP-Titration Bei einer dekrementellen PEEP-Titration wird der PEEP nach einem Rekrutierungsmanöver auf ein hohes Niveau eingestellt, häufig zwischen 20 und 26 cm H2O. Der PEEP wird schrittweise verringert und Marker der Lungeninflation (z. Gasaustausch oder gemessenes Lungenvolumen) verfolgt werden. Wenn Anzeichen einer Atelektase auftreten, wird der PEEP auf oder knapp über diesem Niveau gehalten, das oft als „optimaler PEEP“ bezeichnet wird.

   1. Borges, Amato, et al6 beschreiben eine PEEP-Titration nach einem maximalen Rekrutierungsprotokoll und vergleichen sie mit dem Ansatz mit offener Lunge (PEEP eingestellt auf Pflex + 2 cm H2O). Gemäß einer maximalen Rekrutierungsstrategie (oben beschrieben) wurde der PEEP auf 25 cm H2O eingestellt und alle 4 Minuten um 2 cm H2O verringert, bis PaO2 + PaCO2 < 380 mm Hg, dann um 2 cm H2O erhöht (optimaler PEEP, Mittelwert 20 ± 5 cm H2O). Mit dieser Strategie wurde der PaO2 bei allen 24 Patienten (siehe Abbildung 4, oben) bei 30-minütiger Nachbeobachtung auf Werten über 400 mmHg gehalten und bei über 450 bei den 16 Patienten, die 6 Stunden lang nachbeobachtet wurden. Dies korrelierte mit einer prozentualen Masse des kollabierten Gewebes, gemessen durch CT-Scan von <5 % am Ende der PEEP-Titration und nach 30 Minuten Nachbeobachtung (siehe Abbildung 4, unten).
   2. Toth et al.17 beschrieben eine dekrementelle PEEP-Titration nach einem SI-Rekrutierungsmanöver. Nach SI bei 40 cm H2O für 40 Sekunden wurde der PEEP auf 26 cm H2O eingestellt und dann alle 4 Minuten um 2 cm H2O verringert, bis der PaO2 um > 10 % seines Spitzenwerts abgefallen war. Der PEEP 2 cm H2O darüber wurde als optimaler PEEP definiert. Es wurde festgestellt, dass der optimale PEEP tatsächlich niedriger ist als der Ausgangs-PEEP der Patienten (vor Beginn des Protokolls 17 ± 3 vs. 15 ± 4 cm H2O). Der PaO2 nach dem Rekrutierungsmanöver (203 ± 108 bei Baseline-PEEP gegenüber 328 ± 132 cm H2O) wurde während der 30-minütigen Nachbeobachtungszeit beibehalten (266 ± 121 cm H2O, p < 0,05 im Vergleich zu Baseline).

D. Schätzen des Lungenvolumens Derzeit wird die Möglichkeit, festzustellen, ob ein Patient seine ideale funktionelle Restkapazität erreicht, unter oder über ihrer idealen Restkapazität hat, aus Ersatzmessungen abgeleitet, einschließlich Lungenbild auf dem Röntgenbild des Brustkorbs, Trends der Vitalzeichen (insbesondere Oxygenierung) und Druck- Volumenkurven (P-V), die von modernen Beatmungsgeräten erzeugt werden. In dieser Studie werden wir eine etablierte Methode zur Bestimmung des Lungenvolumens (MBNW) verwenden, um das Lungenvolumen zu untersuchen.

1. Druck-Volumen-Kurven Die Druck-Volumen-Kurve repräsentiert den kontinuierlichen Zusammenhang zwischen Druckänderungen und Volumenänderungen der Lunge. Die Steigung der Linie repräsentiert die Compliance der Lunge. Beachten Sie in Abbildung 5 die drei Linien, die den Inspirationsschenkel umfassen (untere Kurve). Die Linie ganz links repräsentiert eine nicht nachgiebige, atelektatische Lunge. Der Punkt, an dem sich die Neigung ändert, wird als unterer Infektionspunkt, auch Pflex genannt, bezeichnet. Beim Ansatz mit offener Lunge (später besprochen) wird PEEP auf einen Druck knapp über dem unteren Wendepunkt eingestellt. Physiologisch wird die Hypothese aufgestellt, dass dies der Punkt ist, an dem alle atelektatischen Lungensegmente rekrutiert werden, und dass die Atelektase minimiert wird, wenn der Beatmungsdruck zu keinem Zeitpunkt unter diesen Wert fällt (indem der PEEP über diesem Wert eingestellt wird). Der Punkt, der die zweite Steigungsänderung der Linie auszeichnet (wieder flacher wird), wird als oberer Wendepunkt (UIP) bezeichnet. Drücke über diesem Punkt stellen überdehnte, nicht nachgiebige Alveolen dar, und somit stellt dieser Punkt den Druck dar, bei dem die Nachgiebigkeit der Lunge dramatisch abnimmt. In diesem Protokoll wird die PV-Kurve für jeden Patienten gemessen und der UIP an jedem Punkt des Protokolls als Höchstdruck verwendet. Auf diese Weise rekrutieren wir konforme Bereiche der Lunge ohne das Risiko einer Überdehnung.

2. Stickstoff-Mehrfach-Atem-Washout-Technik (MBNW)

   MBNW wurde in einer Reihe von klinischen Studien verwendet und gilt als Goldstandard bei der Messung des Lungenvolumens18-21. Derzeit ist die genaueste Methode zur Messung des Lungenvolumens die Verdünnung einer bekannten Menge eines Gases mit geringer Löslichkeit durch Rückatmung in einem geschlossenen System. Die Konzentrationsänderungen bei aufeinanderfolgenden Atemzügen erlauben eine Berechnung des Verteilungsvolumens des Gases. Ein Gas, das für diesen Zweck verwendet wurde, ist Stickstoff22, der aufgrund seiner allgegenwärtigen Präsenz in der Umwelt attraktiv ist. Die Messung von Stickstoffgaskonzentrationen steht jedoch nur unter Verwendung von Gaschromatographie oder Massenspektrometrie zur Verfügung, von denen keines klinisch praktikabel ist. Kürzlich wurde eine Technik validiert, durch die der Partialdruck von Stickstoff als Rest der Partialdrücke von Sauerstoffgas, Kohlendioxidgas und Stickstoffgas berechnet wird, die zusammen die einzigen drei wichtigen Gase in einem Beatmungskreislauf umfassen. Die erstgenannten zwei Gase werden ohne weiteres in einem Beatmungskreislauf in Echtzeit gemessen, variieren aber natürlich stark mit dem Stoffwechselzustand des Patienten. Stenqvist hat die NMBW-Technik entwickelt, um die FRC anhand der Änderungen des ausgeatmeten O2 und CO2 zu berechnen und die eingeatmete Sauerstoffkonzentration zu manipulieren, um den Anteil des eingeatmeten Stickstoffs zu ändern23. FRC wird wie folgt berechnet:

   FiN2 = 1-FiO2 (vom Beatmungsgerät eingestellt) FeO2 = 1-FeO2 (gemessen)-FeCO2 (gemessen)

   Eingeatmetes und ausgeatmetes alveoläres Tidalvolumen werden anhand des O2-Verbrauchs (VO2) und der CO2-Produktion (VCO2) berechnet, die durch indirekte Kalorimetrie24 berechnet werden:

   Die Volumen des eingeatmeten und ausgeatmeten Stickstoffgases, die mit einem einzelnen Atemzug verbunden sind, werden aus dem endtidalen Stickstoffgehalt (EtN2, abgeleitet aus dem gemessenen ausgeatmeten CO2- und Sauerstoffgehalt), der eingeatmeten Stickstofffraktion (FiN2) und dem inspiratorischen und exspiratorischen alveolären Tidalvolumen wie folgt berechnet:

   Bevor die inkrementelle 10%-Änderung von FiN2 durch Manipulation von FiO2 vorgenommen wird, werden Basislinienwerte für VO2, VCO2 und ETN2 vorgenommen. VO2 und VCO2 werden während der gesamten Messung als konstant angenommen. Das FiN2 wird dann manipuliert und die FRC wie folgt geschätzt:

   Die Messung der FRC unter Verwendung dieser Methode in einem Lungenmodell mit bekanntem Sauerstoffverbrauch und Lungenvolumen23 ergab eine hervorragende Präzision (mittlere FRC 103,5 %), selbst wenn inkrementelle Änderungen des FiO2 von 0,9 auf 1,0 verwendet wurden. Präzision bei erwachsenen Patienten mit respiratorischer Insuffizienz zeigte eine hervorragende Präzision unter den Messungen.

3. Elektrische Impedanztomographie (EIT) Die elektrische Impedanztomographie nutzt Änderungen der Impedanz in luftgefüllten und gewebegefüllten Räumen, um die regionale Verteilung des Lungenvolumens am Krankenbett zu charakterisieren und zu quantifizieren. In den letzten zehn Jahren wurde erhebliche Arbeit geleistet, um die Technologie bei Tieren25 und Menschen26, 27 zu validieren. Die Technologie verwendet eine Reihe von 16 Elektroden, die über der Brust des Patienten platziert werden (Abbildung 6). Da kleine Ströme zwischen den Elektroden geleitet werden, wird die Impedanz zwischen und zwischen den Reihen gemessen. Durch eine komplexe Abfrage und Manipulation dieser Impedanzwerte entsteht ein zweidimensionales Bild (Abbildung 7), das nachweislich mit klinischen und röntgenologischen Veränderungen bei Patienten korreliert27. Bei zehn mechanisch beatmeten Erwachsenen mit ARDS korrelierte das endexspiratorische Lungenvolumen, bestimmt durch Stickstoffauswaschung, gut mit der endexspiratorischen Lungenimpedanz mit einem r2 von 0,95,26 Die Möglichkeit, das Lungenvolumen nicht-invasiv und in Echtzeit abzuschätzen, kann die Behandlungsergebnisse bei Patienten mit Lungenschädigung erheblich verbessern. Insbesondere die Fähigkeit, die ideale funktionelle Restkapazität eines Patienten zu bestimmen und ihn in Richtung dieses Ziels zu beatmen, kann die Sauerstoffzufuhr verbessern, indem die pulmonale Compliance maximiert und der pulmonale Gefäßwiderstand minimiert werden. Diese Studie versucht, unterschiedliche PEEP-Werte zu verwenden, um das endexspiratorische Volumen zu verändern, wobei EIT und andere Ersatzmaße verwendet werden, um die Wirksamkeit zu bestätigen, wobei die Oxygenierung und die Shunt-Fraktion als klinische Endpunkte gemessen werden. Sollte diese Studie die Fähigkeit zur effektiven Lungenrekrutierung und zur Minimierung von Shuntfraktionen unter Verwendung einer aggressiven PEEP-Strategie demonstrieren, sind weitere Studien zum klinischen Nutzen davon gerechtfertigt.
4. Ausgeatmetes Atemkondensat (als Maß für die Lungengesundheit) Es gibt immer mehr Hinweise auf Veränderungen des pH-Werts der Atemwegsschleimhautflüssigkeit (ALF) bei akuten und chronischen Atemwegserkrankungen, die zumindest teilweise durch Entzündungen gekennzeichnet sind. Es wurde gezeigt, dass der pH-Wert von ALF bei mehreren entzündlichen Lungenerkrankungen, einschließlich Asthma28, Mukoviszidose29, Lungenentzündung und ARDS30-32, niedrig (sauer) ist und dass dieser pH-Wert kontinuierlich, sicher und nicht-invasiv im ausgeatmeten Atemkondensat nachgewiesen werden kann (EBC)33. Der pH-Wert von EBC kann ein sicheres, nicht-invasives Screening-Tool für das Fortschreiten von ARDS und die Lungenrekrutierung sein. Es wurde anekdotisch gezeigt, dass es Atemversagen und drohende Atemwegsinfektionen vorhersagt (unveröffentlichte Daten). Wie in Abbildung 4 (links) zu sehen ist, ist der EBC-pH-Wert ein Marker mit schnellem Umsatz und kann daher für die Echtzeitüberwachung der Lungenpathologie wertvoll sein.

Kontinuierliches pH-Sammel- und Assay-System des Kondenswassers der ausgeatmeten Atemluft (ALFA-Monitor, Respiratory Research, Inc., Austin, Texas) besteht aus einem Kondensator, der am Exspirationsschenkel des Beatmungsgeräts angebracht ist. Ausgeatmetes Atemkondensat wird kontinuierlich von der Exspirationsöffnung gesammelt, in einer Kühlkammer kondensiert, CO2 entfernt und in einer unteren Kammer gesammelt, wo der pH-Wert kontinuierlich gemessen wird. Dies ergibt eine kontinuierliche, reaktionsfähige Messung von beatmeten Patienten, die (1) Proben von einer Auslassöffnung an der Außenseite des Beatmungskreislaufs nimmt und (2) dem Beatmungskreislauf keinen messbaren Widerstand hinzufügt. Die Messung von EBC bei Patienten mit Lungenschädigung kann als früher Marker für Derecruitment dienen.

II. Studienziele Spezifisches Ziel 1: Nachweis der Wirksamkeit einer maximalen Rekrutierungsstrategie zur Erhöhung des Lungenvolumens und zur Verbesserung der Sauerstoffversorgung bei Kindern mit akuter Lungenschädigung unter Verwendung von Stickstoffauswaschung mit mehreren Atemzügen (MBNW) und elektrischer Impedanztomographie (EIT) als Maß für das Lungenvolumen . (Hypothese: Lungenvolumen und Sauerstoffversorgung steigen nach dem maximalen Rekrutierungsprotokoll im Vergleich zu denen während der „Baseline-Beatmung“ oder dem „Open-Lung-Ansatz“.) Spezifisches Ziel 2: Vergleich der durch MBNW und EIT gemessenen Lungenvolumina bei unterschiedlichen endexspiratorischen Lungenvolumina. (Hypothese: Die von MBNW gemessenen Lungenvolumina korrelieren mit den von EIT erhaltenen.)