Physiologische Untersuchung von niederfrequentem HFO/HFO-TGI und hochfrequentem HFO

Begründung der Studie Das akute Atemnotsyndrom (ARDS) ist ein akuter entzündlicher Zustand des Lungenparenchyms, der Hypoxämie, Atelektase, Lungenstauung und eine Verringerung der pulmonalen Compliance verursacht. Die mechanische Beatmung ist eigentlich lebensrettend, kann aber die Lunge traumatisieren (z. Volutrauma, Barotrauma, Atelektrauma und Biotrauma). Die Verwendung niedriger Tidalvolumina und eines hohen positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) zielt darauf ab, beatmungsassoziierte Lungenschäden abzuschwächen. Die ARDS-Sterblichkeit ist jedoch nach wie vor hoch. Die Hochfrequenzoszillation (HFO) ist eine alternative Beatmungstechnik, bei der sehr niedrige Tidalvolumina (1–4 ml/kg) bei hohen Frequenzen (3–15 Hz) verabreicht werden. Frühere Beobachtungsstudien haben über Verbesserungen der Oxygenierung berichtet, während neuere Zwei-Zentren-Daten zu schwerem ARDS einen Überlebensvorteil durch die intermittierende, kombinierte Anwendung von niederfrequentem HFO mit einem Manschettenleck, Rekrutierungsmanövern (RMs) und trachealer Gasinsufflation (TGI) nahelegen ). Die Zugabe von TGI verbessert die Sauerstoffversorgung und CO2-Eliminierung; Es ist jedoch noch unklar, ob es das Überleben beeinflusst. Zwei kürzlich veröffentlichte multizentrische Studien zeigten entweder neutrale (10) oder negative Ergebnisse (11) in Bezug auf das Überleben, wenn Hochfrequenz-HFO ohne Manschettenleckage bei der Behandlung von frühem ARDS verwendet wurde. Diese negativen Ergebnisse können jedoch teilweise auf rechtsventrikuläre Überlastung/Dysfunktion/Versagen zurückzuführen sein, die durch die Kombination von hohem intrathorakalem Druck und Hyperkapnie verursacht werden, mit daraus resultierender hämodynamischer Instabilität und erhöhtem Bedarf an inotroper/vasopressorischer Unterstützung. Dementsprechend stellen die Forscher die Hypothese auf, dass eine andere HFO-Strategie [die eine Kombination aus einer niedrigen Frequenz und einem Manschettenleck verwendet – was die CO2-Eliminierung erhöht und mit einem relativ niedrigen mittleren Luftröhrendruck verbunden ist – zu anderen Ergebnissen führen könnte.

Ein hoher intrathorakaler Druck kann den venösen Rückfluss behindern und den pulmonalen Gefäßwiderstand erhöhen. Diese gleichzeitige Verringerung der rechtsventrikulären Vorlast und Erhöhung der Nachlast kann rechtsventrikuläre Dysfunktion/Versagen verursachen. Andererseits führt die Platzierung eines Cuff-Lecks zu einem geringeren (um ca. 5-6 cmH2O) mittlerer Trachealdruck relativ zum eingestellten mittleren Atemwegsdruck (mPaw) des HFO-Beatmungsgeräts, mit daraus folgender Entlastung des rechten Ventrikels. Darüber hinaus kann eine weitere Entlastung des rechten Ventrikels durch die kombinierte Verwendung von Cuff-Leck, TGI und einem hohen HFO-Bias-Flow erwartet werden; Diese Maßnahmen verbessern die PaCO2-Kontrolle und können einen übermäßigen, durch Hyperkapnie verursachten Anstieg des pulmonalen Gefäßwiderstands verhindern. Die rechtsventrikuläre Funktion kann wie zuvor beschrieben durch transösophageale Echokardiographie (TEE) beurteilt werden. Eine rechtsventrikuläre Dysfunktion und die damit verbundene Dilatation können eine Verringerung des Herzzeitvolumens und eine koronare Hypoperfusion verursachen; Letzteres kann die Leistung des rechten Ventrikels weiter beeinträchtigen und zu einem rechtsventrikulären Versagen beitragen.

Das Hauptziel der vorliegenden Studie ist es, die Wirkung einer lungenprotektiven konventionellen mechanischen Beatmung (CMV) und verschiedener HFO-Strategien (bereits klinisch in Studien mit widersprüchlichen Ergebnissen getestet) auf die rechtsventrikuläre Leistung, bestimmt durch TEE, zu dokumentieren und zu vergleichen. Genauer gesagt beabsichtigen wir, die lungenprotektive CMV mit hohem PEEP mit einer „hohen“ mPaw/kein Manschettenleck, Hochfrequenz-HFO-Strategie und einer „hohen“ mPaw mit Manschettenleck, „niedriger“ HFO-Strategie mit und ohne zu vergleichen TGI.

Methoden METHODEN Geeignete Patienten (entsprechende Kriterien unten angegeben) mit frühem und schwerem ARDS werden nach Einholung einer informierten, schriftlichen Zustimmung der nächsten Angehörigen sowie der nicht schriftlichen Zustimmung des behandelnden Arztes aufgenommen.

Die Patientenüberwachung umfasst die elektrokardiographische Ableitung II, den intraarteriellen Druck (+/- Herzindex mit PICCO plus, Pulsion Medical Systems, München, Deutschland)] und die periphere Sauerstoffsättigung (SaO2). Die Anästhesie wird mit Midazolam und/oder Propofol und Fentanyl oder Remifentanil aufrechterhalten. Die neuromuskuläre Blockade wird mit Cisatracurium erreicht, das in Übereinstimmung mit den aktuellen Empfehlungen und als Teil der vom behandelnden Arzt verordneten medizinischen Behandlung verwendet wird. Während des Studienzeitraums erhalten alle Patienten eine Dauerinfusion mit Cisatracurium.

CMV-Strategie Geeignete Studienteilnehmer müssen mindestens 60 Minuten lungenschützendes CMV mit den folgenden Kombinationen von FiO2/PEEP erhalten haben: 0,5/10-12 cm H2O, 0,6/14-16 cm H2O, 0,7/14-16 cm H2O, 0,8 /14-16 cmH2O, 0,9/16-18 cmH2O, 1,0/20-24 cmH2O. Diese Kombinationen stellen „allgemeine“ Empfehlungen dar und weitere PEEP-Titrationen von =< 4 cm H2O durch behandelnde Ärzte auf die „beste“ Kombination aus Gasaustausch und Hämodynamik des Patienten werden als akzeptabel betrachtet. Ein hoher PEEP-assoziierter Überlebensvorteil wurde kürzlich dokumentiert. Immer wenn sich die Oxygenierung verschlechtert, wird zuerst der PEEP erhöht, gefolgt von einer Erhöhung des FiO2, wobei eine „Übereinstimmung“ mit den oben erwähnten FiO2/PEEP-Kombinationen angestrebt wird.

Das Tidalvolumen liegt zwischen 5,5 und 7,5 ml/kg des vorhergesagten Körpergewichts. Die maximale Plateaudruckgrenze beträgt 40 cmH2O und der Zielplateaudruck beträgt ≤32 cmH2O; Begründung: Wie in der Studie von Meade et al. wird ein höherer Plateaudruck toleriert, um die Verwendung eines höheren PEEP-Niveaus zu ermöglichen. Wenn der Plateaudruck 32 cmH2O für > 15 min überschreitet, werden die folgenden Anpassungen durchgeführt: Reduzierung des Tidalvolumens auf bis zu 4,0 ml/kg vorhergesagtes Körpergewicht, Erhöhung der Atemfrequenz auf bis zu 35/min und Senkung des PEEP um ≥ 2 cmH2O. Diese Anpassungen müssen gleichzeitig dazu führen, dass die unten angegebenen Gasaustauschziele erreicht werden.

Die Atemfrequenz wird auf einen pHa-Wert von 7,20–7,45 titriert. Das Verhältnis von Inspirations- zu Exspirationszeit (Ι:Ε) beträgt ≤1/2. Das Oxygenierungsziel ist SaO2 = 90-95 % und/oder PaO2 = 60-80 mmHg. Bei pHa<7,20, Der Totraum des Beatmungskreislaufs wird minimiert, indem die routinemäßig verwendete Katheterhalterung durch einen kurzen Winkelkonnektor mit geringem Volumen ersetzt wird, das Tidalvolumen wird auf bis zu 8,0 ml/kg des vorhergesagten Körpergewichts erhöht und die Atemfrequenz wird auf bis zu 35/min erhöht . Wenn diese Maßnahmen fehlschlagen, wird das Kriterium „schlechte Einstellung von pHa/PaCO2“ und die Verwendung einer Bikarbonat-Infusion zugelassen. Eine zusätzliche Option wird die extrakorporale CO2-Entfernung sein.

Algorithmus von RMs und PEEP/FiO2

1. RM – Kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck von 40–45 cmH2O für 40 Sekunden bei einem FiO2 von 1,0) und Titration von PEEP und FiO2, sodass SaO2 = 90–95 % oder PaO2 = 60–80 mmHg (RMs können zweimal täglich wiederholt werden , einmal alle 5 Stunden)
2. Der Senkung des FiO2 geht immer die Senkung des PEEP voraus.
3. Bei FiO2=0,5 und PEEP<8 cmH2O – Entwöhnungsversuch.
4. RMs können bis zu 5 Tage nach Beginn des ARDS verabreicht werden

HFO-RMs-Strategie

Zuvor veröffentlichte Empfehlungen zur Verwendung von HFO (Beatmungsgerät Sensormedics 3100B, Sensormedics, Yorba Linda, CA, USA) umfassen die folgenden Schritte:

1. Ausreichende tiefe Sedierung/Anästhesie zur Aufhebung der Aktivität der Atemmuskulatur, mit oder ohne neuromuskuläre Blockade, um eine Dyssynchronität zwischen Patient und Beatmungsgerät zu vermeiden.
2. Bestätigung der Durchgängigkeit des Endotrachealtubus und Platzierung des Tubus 3–4 cm über der Carina.
3. RMs: Unmittelbar nach dem Anschließen des Patienten an den Oszillator wird ein RM durchgeführt (Erhöhung des Drucks im Kreislauf auf 45 cmH2O für 40 Sekunden bei ausgeschaltetem Kolben des Oszillators). Die RMs werden kurz vor Änderungen der HFO-Frequenz oder kurz vor/kurz nach Beginn/Beendigung von TGI wiederholt.
4. FiO2 wird zunächst auf 1,0 eingestellt und dann (über 10-15 min) auf das FiO2 der vorhergehenden CMV reduziert, vorausgesetzt, dass SaO2 > 90 % gehalten wird.
5. Der Bias-Flow wird auf 60 l/min eingestellt, um die CO2-Clearance aus dem Beatmungskreislauf zu verbessern.
6. Das I:E-Verhältnis wird bei 1:2 gehalten.
7. Gemäß den Methoden und Ergebnissen vorangegangener Studien der Prüfärzte entspricht TGI 50 % des vorangegangenen CMV-Minutenvolumens.
8. Der anfängliche HFO-mPaw übersteigt den mPaw des vorangegangenen CΜV um 8-10 cm H2O und wird (um ±3 cmH2O) auf die beste Oxygenierungsreaktion titriert (entspricht voraussichtlich einem „Ziel“-SaO2 von >= 95 %). eine 60-minütige Dauer von Standard-Niederfrequenz-HFO mit Manschettenleckage. Der oben genannte Zeitraum geht dem unten beschriebenen 180-minütigen Zeitraum des HFO-Strategietests voraus.
9. Die anfängliche Oszillationsfrequenz wird willkürlich entweder auf 3,5–4 Hz oder auf 7 Hz eingestellt. Die niedrige Frequenzeinstellung wird mit einem 3-5 cmH2O Manschettenleck und TGI für 60 min kombiniert, gefolgt von „no-TGI“ für weitere 60 min in zufälliger Reihenfolge. Die Hochfrequenzeinstellung wird weder mit einem Manschettenleck noch mit TGI kombiniert und für weitere 60 Minuten beibehalten. Die oszillierende Druckamplitude (ΔP) wird auf 90 cmH2O eingestellt.

TEE-Messungen

Die folgenden Parameter werden während der Baseline-CMV bestimmt:

Rechtsventrikulärer diastolischer Bereich, linksventrikulärer diastolischer Bereich und Exzentrizitätsindex. Beurteilung des koronaren Blutflusses in der rechten Hauptkoronararterie und dem linken vorderen absteigenden Ast der linken Hauptkoronararterie (Hinweis: Messungen des koronaren Blutflusses erwiesen sich als technisch schwierig und zeitaufwändig und wurden daher aus dem Studienprotokoll entfernt). Dieselben Messungen werden 120, 180 und 240 min nach HFO-Einleitung und 60 min nach Rückkehr zu CMV wiederholt. Zu gleichen Zeitpunkten bestimmen wir mit PICCO plus den Gasaustausch und die Hämodynamik inklusive Herzzeitvolumen. Schließlich wird die Atmungsmechanik mit einem schnellen endexspiratorischen/endinspiratorischen Atemwegsverschluss während der CMV bewertet.

Rescue-Oxygenierung Die Methodik der Rescue-Oxygenierung kann niederfrequentes HFO-TGI mit Manschettenleckage, Bauchlage, inhaliertes Stickstoffmonoxid und extrakorporale Membranoxygenierung umfassen. Die Dauer einer Notfall-Oxygenierungssitzung beträgt mindestens 10 Stunden mit der Möglichkeit einer unbegrenzten Verlängerung, wenn PaO2 < 60 mmHg. Rettungseinleitungskriterium: PaO2 < 60 mmHg für mehr als 30 min bei FiO2 = 1,0 während des High-PEEP, Lungenschutz-CMV, ohne reversible kardiorespiratorische Pathologie und/oder Fehlfunktion des Beatmungsgeräts.

Nachsorge der Patienten Physiologische Variablen (hämodynamischer Gasaustausch und Atmungsmechanik) und Medikation werden innerhalb von 2 Stunden vor der Aufnahme in die Studie und um 9:00 Uhr an den Tagen 1-10 nach der Aufnahme in die Studie aufgezeichnet. Organfunktionsstörungen gemäß dem Sequential Organ Dysfunction Assessment Score und klinische Verlaufskomplikationen werden bis zum 60. Tag nach der Aufnahme dokumentiert. Zuletzt das Endergebnis (d.h. Überleben bis zur Entlassung aus dem Krankenhaus oder Tod im Krankenhaus) werden ebenfalls erfasst.

POTENZIELLE RISIKEN VON UNTERSUCHUNGSINTERVENTIONEN UND DEREN PRÄVENTION. Mögliches Risiko: Barotrauma. Vorbeugende Maßnahmen: Dieses potenzielle Risiko ist während CMV oder HFO gleich hoch. Wir erwarten auch keine nennenswerten klinischen Komplikationen aufgrund der Verwendung von hochfrequentem HFO mit hohem mPaw-Wert ohne Manschettenleckage, da die Verwendungsdauer die im Protokoll festgelegte Zeitgrenze von 60 Minuten nicht überschreiten wird.

MÖGLICHE NUTZEN Für den teilnehmenden Patienten: Mögliche Erhöhung der Überlebenswahrscheinlichkeit bis zur Krankenhausentlassung bei Einsatz von HFO-TGI als Rettungs-Oxygenierungsmethode und detaillierte TEE-Bewertung der Herzfunktion. Für die medizinische Wissenschaft: Mögliche Verbesserung des Verständnisses der Wechselwirkung zwischen Beatmungsstrategie, Herz und Lunge.