Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung in Kombination mit intermittierenden Seufzeratmungen: Auswirkungen auf die Sauerstoffversorgung des Blutes und die Stabilität der Sauerstoffversorgung

Die Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung (HFOV) wird seit mehr als drei Jahrzehnten in der neonatalen Beatmung eingesetzt. Die HFOV bietet einen effektiven Gasaustausch mit minimaler Druckschwankung um einen eingestellten mittleren Atemwegsdruck (MAP), der als kontinuierlicher Dehnungsdruck (CDP) fungiert, und ein im Vergleich zur konventionellen Beatmung (CV) niedriges Tidalvolumen. Daher wurde angenommen, dass die HFOV das Risiko einer bronchopulmonalen Dysplasie bei beatmeten Frühgeborenen verringern kann. Die Ergebnisse randomisierter kontrollierter Studien, in denen HFOV mit konventioneller Beatmung verglichen wurde, waren jedoch widersprüchlich, und Metaanalysen haben keine eindeutigen Beweise dafür erbracht, dass HFOV sicherer oder wirksamer als konventionelle Beatmung ist, weder als Initialstrategie noch als Rettungsstrategie bei Frühgeborenen mit Atemnotsyndrom (RDS). Folglich gibt es keine absolute Indikation für die HFOV bei Frühgeborenen und die meisten Neonatologen verwenden die HFOV heute als Rettungsmodus, wenn die konventionelle Beatmung im akuten Setting des RDS sowie bei Säuglingen mit bronchopulmonaler Dysplasie versagt.

Die Aufrechterhaltung einer angemessenen funktionellen Residualkapazität (FRC) zusammen mit dem Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs FiO2 sind die Hauptdeterminanten der Oxygenierung. Je größer die FRC, desto größer ist das Volumen an verfügbarem Sauerstoff in den Alveolen für den Gastransport. Eine ausreichende Sauerstoffsättigung (SAT) des Blutes in der Raumluft oder eine Verbesserung der Sauerstoffsättigung ohne Änderung des Anteils des eingeatmeten Sauerstoffs kann als indirekter Indikator für eine normale oder normalisierte FRC angesehen werden, und die meisten Neonatologen verwenden die Sauerstoffsättigung als indirekten Marker für die Lunge Lautstärke während HFOV.

Der CDP oder Set-MAP ist die Hauptdeterminante der Lungenbelüftung während der HFOV. Ein zu niedriger MAP kann eine inhomogene Belüftung und Atelektase verursachen, was zu einem Atelektotrauma und einer Umleitung des Luftstroms zu nachgiebigeren Alveolen führt, was zu einer lokalisierten Hyperinflation führt.

Dementsprechend zeigten frühe Tierstudien, dass die Rekrutierung und Aufrechterhaltung von FRC während der HFOV Lungenschäden reduzieren könnte. Die Lungenrekrutierung wurde ursprünglich erreicht, indem konventionelle Beatmung (CV) auf HFOV mit niedrigerem MAP als heute verwendet wurde, entweder als wiederkehrendes, anhaltendes Aufblasen von 15-20 Sekunden etwa alle 20 Minuten, als intermittierende Seufzer-Atemzüge (3-5 Tidal-Atemzüge pr Minute) als normale konventionelle Atemzüge oder als konventionelle Beatmung mit normaler Frequenz in Kombination mit HFOV.

Heutzutage führen die meisten Neonatologen dieses Konzept der sogenannten "offenen Lunge" durch, indem sie den Set-MAP anpassen, indem sie die Oxygenierung als indirekten Leitfaden für die Rekrutierung der Lunge verwenden. Es werden unterschiedliche Ansätze verwendet, die durch Schwierigkeiten bei der direkten Überwachung der FRC am Krankenbett erklärt werden. Einige initiieren HFOV mit MAP 2–3 cm H2O über dem MAP, der während der konventionellen Beatmung benötigt wird, und passen den MAP anschließend an, bis der Anteil des eingeatmeten O2 (FiO2) erreicht ist.

Während der HFOV kann der MAP wie oben erwähnt angepasst werden. Eine weitere Erhöhung des MAP kann die FRC durch erhöhte Belüftung erhöhen und folglich die Oxygenierung verbessern. Obwohl neuere klinische Studien darauf hindeuten, dass dieser Ansatz sicher ist, könnte er möglicherweise zusätzlich zu einer Beeinträchtigung des systemischen venösen Rückflusses und des Herzzeitvolumens zu einer generalisierten Hyperinflation und einem Volutrauma führen, insbesondere wenn er nicht mit einer direkten Überwachung des Lungenvolumens kombiniert wird, die derzeit in der routinemäßigen klinischen Versorgung nicht verfügbar ist.

Die Kombination von intermittierenden Rekrutierungsseufzern mit einer Frequenz von 3-5 Atemzügen/Minute mit HFOV könnte eine alternative Möglichkeit sein, die Aufrechterhaltung oder Normalisierung der FRC zu unterstützen, während der MAP nur vorübergehend und intermittierend erhöht wird. Dies könnte theoretisch zu einer schnelleren Entwöhnung bei MAP, einer geringeren Sauerstoffbelastung und möglicherweise zu einer Verringerung der Lungenschädigung führen. Es könnte jedoch bedenklich sein, dass die intermittierenden Seufzeratmungen zu intermittierenden übermäßigen Drücken in den distalen Atemwegen und zu einem übermäßigen Atemzugvolumen führen und dementsprechend überhaupt nicht vorteilhaft sind. Dennoch scheint der Ansatz, HFOV und Seufzeratmung bei niedriger Frequenz zu kombinieren, von einer Reihe von Neonatologen befürwortet zu werden.

Es wurde jedoch unseres Wissens noch nicht in einer kontrollierten Studie am Menschen getestet.

Eine Suche auf PubMed ergab keine Versuche an Menschen oder Tieren, die HFOV in Kombination mit intermittierenden Rekrutierungsseufzern bei niedriger Rate verglichen. Außerdem sind derzeit keine Studien, die diesen Ansatz untersuchen, auf www.clinicaltrials.gov registriert.

Nach unserem Wissen wurde bisher nur eine Studie am Menschen registriert, in der HFVO mit Rekrutierungsbeatmungen mit niedriger Frequenz verglichen wurde, aber nie veröffentlicht (Texas Infant Star Trial).

Die Kombination von HFOV mit konventionellen Atemzügen wurde nur in einer begrenzten Anzahl von Studien berichtet und nur mit Fokus auf HFOV in Kombination mit CV bei normaler Frequenz, was einen möglichen Nutzen zeigt. Ähnliche Ergebnisse wurden beim Vergleich von Hochfrequenz-Jet-Ventilation (HFVJ) in Kombination mit CV bei normaler Frequenz mit HFVJ allein berichtet.

Versuchsbegründung:

Die Kombination von intermittierenden Rekrutierungs-Seufzeratmungen bei niedriger Frequenz mit HFOV könnte eine weitere Möglichkeit bieten, die Aufrechterhaltung oder Normalisierung der FRC mit nur bescheidenem oder keinem Anstieg des MAP in Übereinstimmung mit dem Konzept der offenen Lunge zu unterstützen.

Ein Problem könnte jedoch sein, dass die intermittierenden Seufzeratmungen zu intermittierenden erhöhten Drücken in den distalen Atemwegen und zu einem zu großen Tidalvolumen führen und dementsprechend überhaupt nicht vorteilhaft sind. Trotzdem scheint der Ansatz, HFOV und Seufzeratmung zu kombinieren, von einer Reihe von Neonatologen befürwortet zu werden.

Es wurde jedoch unseres Wissens noch nicht in einer kontrollierten Studie am Menschen getestet. Wir möchten daher eine kontrollierte Crossover-Studie durchführen, um die Wirkung von HFOV in Kombination mit intermittierenden Seufzeratmungen auf die Oxygenierung bei beatmeten Neugeborenen zu bewerten, wobei die Oxygenierung als indirekter Indikator für die Lungenrekrutierung verwendet wird.

Ziel und Hypothese:

Die Ziele dieser Studie sind:

• Vergleichen Sie die HFOV in Kombination mit intermittierenden Rekrutierungsseufzern mit einer Frequenz von 3/min (HFOV-Seufzer) mit der reinen HFOV (nur HFOV) und prüfen Sie, ob:

• Die Oxygenierung, ausgedrückt als a/A-Verhältnis, verbessert sich mit HFOV-Seufzer

  • Das a/A-Verhältnis ist ein Maß für die Sauerstoffversorgung und wird berechnet als
  • a/A-Verhältnis = paO2/(0,95*FiO2- PaCO2),
  • paO2 und PaCO2 werden am arteriellen Blut gemessen, wenn der arterielle Zugang vorhanden ist, ansonsten als transkutane Werte (siehe weiter unten).

• Stabilität der Oxygenierung verbessert sich mit HFOV-Seufzer

  • ausgedrückt als Berechnung der prozentualen Abweichung der außerhalb des Referenzbereichs für die Sauerstoffsättigung (SAT) verbrachten Zeit für das gegebene Gestationsalter (AUC – area-under-the-curve) und Vergleich dieser mit MAP und FiO2.

• Evaluieren Sie die Möglichkeit, eine größere randomisierte kontrollierte Studie durchzuführen. Wir gehen davon aus, dass die Oxygenierung während des HFOV-Seufzens sowie die Stabilität der Oxygenierung verbessert werden, da weniger Zeit außerhalb des Referenzbereichs für SAT bei unverändertem oder niedrigerem FiO2 verbracht wird

Versuchsdesign:

Die Studie ist als klinische Doppel-Crossover-Studie mit 4 Perioden und 2 Behandlungen geplant, wobei jeder Patient seine eigene Kontrolle ist. Die Patienten werden nach dem Zufallsprinzip zugewiesen, um HFOV-Seufzer gefolgt von HFOV-nur oder umgekehrt für vier abwechselnde 1-Stunden-Perioden zu erhalten.