Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung in Kombination mit intermittierenden Seufzeratmungen: Auswirkungen auf das Lungenvolumen, überwacht durch elektrische Tomographie-Impedanz.

Beatmungsinduzierte Lungenschädigung (VILI) ist ein wichtiger ätiologischer Faktor in der Pathogenese der bronchopulmonalen Dysplasie (BPD), definiert als Bedarf an Atemunterstützung oder zusätzlichem Sauerstoff im Alter von 36 Wochen nach der Empfängnis. Trotz Fortschritten in der Schwangeren- und Neugeborenenversorgung werden 50-80 % der Säuglinge mit sehr niedrigem Geburtsgewicht während ihrer Neugeborenenaufnahme beatmet. Dementsprechend bleibt die Weiterentwicklung neonataler Beatmungsstrategien mit besonderem Schwerpunkt auf lungenprotektiver Beatmung ein wichtiges Forschungsfeld. Volutrauma und Atelektotrauma, die durch übermäßiges Tidalvolumen bzw. unzureichendes Lungenrecruitment verursacht werden, werden heute eher als Barotrauma als die wichtigsten Faktoren für VILI angesehen. Die Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung (HFOV) bietet einen effektiven Gasaustausch mit minimaler Druckschwankung um einen kontinuierlichen Expansionsdruck und daher ein kleines Tidalvolumen und ist theoretisch lungenschützender. 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. Dementsprechend hat die HFOV noch keine absolute Indikation und wird meist als Notfallbehandlung eingesetzt. Frühe Tierstudien zeigten, dass die Rekrutierung und Aufrechterhaltung der funktionellen Residualkapazität (FRC) während der HFOV ("Open-Lung-Konzept") Lungenschäden reduzieren könnte. Aus Angst vor einem Barotrauma wurde die Lungenrekrutierung ursprünglich erreicht, indem konventionelle Beatmung (CV)-Atemzüge auf HFOV mit einem viel niedrigeren mittleren Atemwegsdruck (MAP) als dem, was heute verwendet wird, überlagert wurden. Heutzutage bieten die meisten Neonatologen eine „offene Lungen-HFOV“ an, indem sie einen höheren MAP liefern, indem sie die Oxygenierung als indirekten Leitfaden für die Lungenrekrutierung verwenden. In einigen Abteilungen hat sich eine klinische Praxis entwickelt, die HFOV (unter Verwendung von "modernem" hohem MAP) mit wiederkehrenden Seufzeratmungen (HFOV-Seufzer) kombiniert, die als modifizierte konventionelle Inflationen mit einer Rate von 3/min verabreicht werden. Die klinische Beobachtung ist, dass HFOV-seufzen im Vergleich zu Standard-HFOV zu einer stabileren Oxygenierung, einer schnelleren Entwöhnung von FiO2 und MAP und einer kürzeren Beatmung führt. Dieser Ansatz scheint von einer Reihe von Neonatologen befürwortet zu werden.

Die elektrische Impedanztomographie (EIT) ermöglicht die Messung und Kartierung der regionalen Ventilationsverteilung, des endexspiratorischen Lungenvolumens (EELV) und anderer atemphysiologischer Parameter. EIT erzeugt Querschnittsbilder des untersuchten Subjekts basierend auf der Messung von elektrischen Oberflächenpotentialen, die aus einer Anregung mit bekannten kleinen elektrischen Strömen (5 mAmp und 50 kHz) resultieren. Sowohl die Spannungsmessungen als auch die Strominjektionen erfolgen zwischen Paaren herkömmlicher selbstklebender Oberflächenelektroden eines am Brustumfang angebrachten 16-Elektroden-Arrays. Aus den gesammelten Potentialdifferenzen und den bekannten Anregungsströmen werden mittels gewichteter Rückprojektion in einer 32x32-Pixel-Matrix elektrische Impedanztomographie-Scans erzeugt. Jedes Pixel des Scans zeigt die momentane lokale Impedanz. EIT hat sich bei Neugeborenen als gültiges und sicheres Instrument zur Überwachung von Veränderungen der globalen und regionalen Lungenventilation und des EELV erwiesen.

Die Kombination von HFOV mit konventionellen Beatmungen wurde nur in einer begrenzten Anzahl von Studien berichtet und nur mit Fokus auf HFOV in Kombination mit konventionellen Beatmungen bei normaler Frequenz, die einen möglichen Nutzen zeigen. Ähnliche Ergebnisse wurden beim Vergleich von Hochfrequenz-Jet-Ventilation (HFVJ) in Kombination mit konventionellen Atemzügen bei normaler Frequenz mit HFVJ allein berichtet. Unseres Wissens wurde nur eine Humanstudie zum Vergleich von Standard-HFOV mit HFOV in Kombination mit Rekrutierungsbeatmungen mit niedriger Frequenz registriert, aber nie veröffentlicht (Texas Infant Star Trial).

Die klinische Beobachtung ist, dass die Oxygenierung während des HFOV-Seufzens verbessert zu sein scheint, was als indirektes Zeichen für ein verbessertes Lungenvolumen angesehen wird. Es gibt jedoch keine klinischen Studien zur Schätzung des Lungenvolumens während des HFOV-Seufzens, um dies zu bestätigen oder zu bestreiten, was der Hauptgrund dafür ist, dass wir diese Studie vorschlagen.

Idealerweise sollte der MAP während der HFOV auf ein Niveau eingestellt werden, bei dem das Lungenvolumen optimal ist. In einigen Situationen lässt der kardiovaskuläre Status des Patienten jedoch keine Erhöhung des MAP auf dieses Niveau zu, in diesem Fall könnte die Kombination von HFOV mit Seufzeratmung bei einem niedrigeren MAP eine alternative Möglichkeit zur Optimierung des Lungenvolumens sein.

Der Zweck dieser Studie ist es, die Wirkung von HFOV-seufzen im Vergleich zu HFOV-nur auf EIT-abgeleitete Messungen von EELV und regionaler Ventilationsverteilung und anderen atemphysiologischen Parametern wie Herzfrequenz und Atemfrequenz zu untersuchen.

Fragestellung:

Führt bei beatmeten Neugeborenen die Kombination von Hochfrequenz-Oszillationsbeatmung (HFOV) mit intermittierenden Seufzeratmungen zu einem erhöhten endexspiratorischen Lungenvolumen (EELV) und einer homogeneren Verteilung der Beatmung im Vergleich zur Standard-HFOV ohne Seufzeratmung. Lungenvolumen und Verteilung der Ventilation werden durch elektrische Impedanztomographie (EIT) überwacht.

Hypothese und Ziele des Projekts:

Die primäre Hypothese der Studie ist, dass das endexspiratorische Lungenvolumen (EELV) während HFOV kombiniert mit Seufzer-Atem (HFOV-Seufzer) relativ höher ist als das EELV während HFOV ohne HFOV (nur HFOV) und dass die regionale Verteilung der Beatmung so sein wird homogener, was auf eine homogenere Lungenrekrutierung hinweist. Die folgenden spezifischen Ziele dieser Studie werden sich mit diesen Hypothesen befassen:

• Um zu bestimmen, ob es einen signifikanten Unterschied im globalen und regionalen EELV, gemessen durch EIT, zwischen HFOV-Seufzer und HFOV-nur gibt
• Um zu bestimmen, ob es einen signifikanten Unterschied in der räumlichen Verteilung der Beatmung und dem Zeitpunkt der Beatmung zwischen HFOV-Seufzen und HFOV-nur gibt, unter Verwendung einer spezifischen, von der EIT abgeleiteten Berechnung
• Um zu bestimmen, ob es einen signifikanten Unterschied bei anderen respiratorischen Variablen wie Herzfrequenz (HF), Sauerstoffsättigung (SpO2) und spontaner Atemfrequenz zwischen HFOV-Seufzer und HFOV-nur gibt
• Bereitstellung von Informationen zur Durchführbarkeit und Daten zur Behandlungswirkung von HFOV-Seufzern zur Unterstützung der Planung einer größeren Studie.