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Impact of Non-invasive Positive Pressure Ventilation on Cardiac Function and Echocardiographic Parameters

26. Oktober 2018 aktualisiert von: University Hospital Inselspital, Berne
Cardiologists and intensive care specialists are confronted daily with mechanically ventilated patients exhibiting cardiac failure. It is of paramount importance to understand the effect of mechanical ventilation on cardiac function and to interpret echocardiographic findings correctly in order to provide the patient with the best possible treatment to support cardiac and circulatory function. Currently physicians interpret echocardiographic findings based on studies that were performed in spontaneously breathing patients. With this study, the investigators intend to contribute to the understanding of cardiac physiology in patients needing ventilatory support, especially they aim to provide the physiological basis for the interpretation of echocardiographic findings in order to improve medical support (e.g. fluid resuscitation, vasoactive drugs, ventilation strategy) of ventilated patients with impaired cardiovascular function.

Studienübersicht

Detaillierte Beschreibung

Background

Mechanical ventilation (MV) is commonly used in intensive care units (ICU) to improve gas exchange and to reduce breathing effort. The need for MV is the single most prominent reason for admission to an intensive care unit, either for acute cardiac or respiratory failure, postoperative ventilation or other reasons. Its usefulness is not limited to critically ill patients but has also gained recognition in treating sleep-related breathing disorders. Soon after the introduction of MV to clinical practice its adverse hemodynamic effects were noted and have been studied ever since. It is now well accepted that MV, by applying external positive pressure in order to achieve tidal breathing, affects lung volume and intrathoracic pressure which in turn influence cardiac loading and function.

Echocardiography is increasingly used in intensive care to evaluate hemodynamics and especially Doppler assessments of mitral inflow and annular tissue velocity to describe left ventricular (LV) diastolic function. There is a growing body of evidence stating that diastolic dysfunction is a key factor for weaning failure from MV, a clinical issue affecting up to one third of patients. Worsened diastolic LV filling under MV may decisively lower cardiac performance and cause hemodynamic instability especially in case of pre-existing diastolic dysfunction in patients with arterial hypertension, a disease with a high prevalence of 30-45% in the general population. So far, despite the extensive use of echocardiography in ventilated patients, the causative pathophysiological mechanisms underlying ventilation-induced changes of echocardiographic parameters used to determine diastolic LV function have never been thoroughly evaluated. Assessing diastolic function during MV is complex since Doppler derived surrogate parameters all depend on cardiac loading conditions and loading itself is inevitably coupled to MV. The question therefore arises whether echocardiography allows for detection of deteriorating LV diastolic function in terms of impaired intrinsic ventricular relaxation or LV stiffness or whether it primarily mirrors MV-induced loading alterations. It is important to differentiate if echocardiographic signs of diastolic dysfunction in the patient under MV are caused by changes in loading or a LV filling restraint since in case of hemodynamic instability the two scenarios would ask for different therapeutic measures. In case of a loading problem, pre- and afterload can be targeted using drugs or fluid resuscitation. If a MV-induced filling restraint is the predominant problem one may consider special ventilatory modes or even deep sedation and the use of muscle relaxants to minimize Pit.

The basic concepts of heart-lung interactions under positive pressure ventilation make it conceivable that extrinsic pressure applied to the thorax and therefore, as explained later in more detail, to the heart may mimic diastolic dysfunction even in a totally healthy heart if assessed by echocardiography. Echocardiographic parameters to assess diastolic function have been evaluated against the gold standard - invasive LV pressure and volume measurements - in spontaneously breathing patients. Such an evaluation is lacking for the patient with ventilatory support and therefore the value of echocardiography for assessment of diastolic function under MV needs further clarification. The investigators intend to comparatively study cardiac and particularly left ventricular diastolic function in ventilated patients using both invasive and ultrasound methods.

Objective

The presented study will elucidate the influence of positive pressure ventilation on cardiac function in humans. Furthermore, the investigators aim to describe the changes of echocardiographic parameters under different levels of positive pressure ventilation and link these changes to the underlying pathophysiological alterations in hemodynamics induced by positive pressure ventilation.

Methods

Prospective single-centre study at the University Hospital Berne. 30 patients scheduled for an elective coronary angiogram will be included. During spontaneous breathing and two different levels of non-invasive PPV transthoracic echocardiography is performed while recording LV-pressure-volume loops using an impedance catheter. Simultaneously the pulmonary artery occlusion pressure, the right atrial pressure and the intrathoracic pressure are recorded using a pulmonary artery catheter and an oesophageal balloon respectively.

Studientyp

Interventionell

Einschreibung (Tatsächlich)

30

Phase

  • Unzutreffend

Kontakte und Standorte

Dieser Abschnitt enthält die Kontaktdaten derjenigen, die die Studie durchführen, und Informationen darüber, wo diese Studie durchgeführt wird.

Studienorte

    • BE
      • Bern, BE, Schweiz, 3010
        • Department of Cardiology, Bern University Hospital

Teilnahmekriterien

Forscher suchen nach Personen, die einer bestimmten Beschreibung entsprechen, die als Auswahlkriterien bezeichnet werden. Einige Beispiele für diese Kriterien sind der allgemeine Gesundheitszustand einer Person oder frühere Behandlungen.

Zulassungskriterien

Studienberechtigtes Alter

18 Jahre bis 75 Jahre (Erwachsene, Älterer Erwachsener)

Akzeptiert gesunde Freiwillige

Nein

Studienberechtigte Geschlechter

Alle

Beschreibung

Inclusion Criteria:

  • Age ≥ 18 to ≤ 75 years
  • Indication for a coronary angiogram
  • Written informed consent obtained
  • Adequate echocardiographic imaging quality
  • • Patient tolerates a face mask for non-invasive ventilation

Exclusion Criteria

  • Acute coronary syndrome
  • Previous myocardial infarction or open heart surgery
  • Severe obstructive or restrictive pulmonary disease
  • Pulmonary hypertension
  • Diastolic dysfunction ≥ grade II
  • Valvular heart disease > grade I
  • Left ventricular ejection fraction < 50%
  • Complete left or right bundle branch block
  • Cardiac pacemaker or defibrillator
  • Atrial fibrillation or frequent premature beats
  • INR > 3.0 or haemoglobin < 90g/l
  • Glomerular filtration rate < 45ml/min/1.73m2
  • Esophageal disorders

Studienplan

Dieser Abschnitt enthält Einzelheiten zum Studienplan, einschließlich des Studiendesigns und der Messung der Studieninhalte.

Wie ist die Studie aufgebaut?

Designdetails

  • Hauptzweck: Grundlegende Wissenschaft
  • Zuteilung: N / A
  • Interventionsmodell: Einzelgruppenzuweisung
  • Maskierung: Keine (Offenes Etikett)

Waffen und Interventionen

Teilnehmergruppe / Arm
Intervention / Behandlung
Experimental: All patients
Ventilatory support to alter intrathoracic pressure
Ventilatory support to alter intrathoracic pressure

Was misst die Studie?

Primäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Left ventricular diastolic function
Zeitfenster: Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Assessed by pressure volume loops
Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure

Sekundäre Ergebnismessungen

Ergebnis Maßnahme
Maßnahmenbeschreibung
Zeitfenster
Left ventricular contractility
Zeitfenster: Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Assessed by pressure volume loops
Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Cardiac function
Zeitfenster: Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Assessed by echocardiography
Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Invasively measured alterations in hemodynamics
Zeitfenster: Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure
Alterations of invasively measured hemodynamic parameters including cardiac output and pulmonary artery, right ventricular and right atrial pressures
Under spontaneous breathing and at two levels of positive pressure ventilation, 5 minutes after changing positive end-expiratory pressure

Mitarbeiter und Ermittler

Hier finden Sie Personen und Organisationen, die an dieser Studie beteiligt sind.

Ermittler

  • Hauptermittler: Stefan Blöchlinger, MD, PhD, Department of Cardiology, University Hospital Bern

Publikationen und hilfreiche Links

Die Bereitstellung dieser Publikationen erfolgt freiwillig durch die für die Eingabe von Informationen über die Studie verantwortliche Person. Diese können sich auf alles beziehen, was mit dem Studium zu tun hat.

Studienaufzeichnungsdaten

Diese Daten verfolgen den Fortschritt der Übermittlung von Studienaufzeichnungen und zusammenfassenden Ergebnissen an ClinicalTrials.gov. Studienaufzeichnungen und gemeldete Ergebnisse werden von der National Library of Medicine (NLM) überprüft, um sicherzustellen, dass sie bestimmten Qualitätskontrollstandards entsprechen, bevor sie auf der öffentlichen Website veröffentlicht werden.

Haupttermine studieren

Studienbeginn (Tatsächlich)

1. Juni 2015

Primärer Abschluss (Tatsächlich)

1. Februar 2018

Studienabschluss (Tatsächlich)

1. Februar 2018

Studienanmeldedaten

Zuerst eingereicht

11. September 2014

Zuerst eingereicht, das die QC-Kriterien erfüllt hat

13. Oktober 2014

Zuerst gepostet (Schätzen)

17. Oktober 2014

Studienaufzeichnungsaktualisierungen

Letztes Update gepostet (Tatsächlich)

30. Oktober 2018

Letztes eingereichtes Update, das die QC-Kriterien erfüllt

26. Oktober 2018

Zuletzt verifiziert

1. Oktober 2018

Mehr Informationen

Begriffe im Zusammenhang mit dieser Studie

Arzneimittel- und Geräteinformationen, Studienunterlagen

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Arzneimittelprodukt

Nein

Studiert ein von der US-amerikanischen FDA reguliertes Geräteprodukt

Nein

Produkt, das in den USA hergestellt und aus den USA exportiert wird

Nein

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Klinische Studien zur Nichtinvasive Beatmung

Klinische Studien zur Non-invasive positive pressure ventilation

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