Verwendung von sanftem, synchronisiertem Unterdruck, um Babys beim Atmen zu helfen (Neovest)

Atemnot ist ein häufiger Grund, warum Neugeborene kurz nach der Geburt intensivmedizinisch behandelt werden müssen. Bei Frühgeborenen besteht das Risiko, dass sie unreife Lungen und/oder schwache Atemmuskeln haben, die eine Atemunterstützung durch ein mechanisches Beatmungsgerät erfordern. Reifgeborene können auch bei Lungenerkrankungen oder Lungenunreife eine Atemunterstützung benötigen. Die am häufigsten verwendete Form der nicht-invasiven Atmungsunterstützung ist positiver Druck, der über Nasenprongs oder eine Nasenmaske verabreicht wird, auch bekannt als nasaler kontinuierlicher positiver Atemwegsdruck (nCPAP). Es wird angenommen, dass nasales CPAP bei einer Vielzahl von Lungenerkrankungen bei Neugeborenen wirksam ist, einschließlich Atemnotsyndrom, vorübergehender Tachypnoe des Neugeborenen usw. Obwohl es viele Formen von nCPAP gibt, sind sie typischerweise nicht mit den Atembemühungen eines Babys synchronisiert (1,2).

Darüber hinaus kann die fortgesetzte Verwendung von Nasenvorrichtungen aufgrund der empfindlichen Haut von Säuglingen und unterentwickelten Nasenrücken zu Hautschäden und dauerhaften Schäden an der Nase führen (3). Um eine optimale Belüftung zu gewährleisten, müssen diese Geräte eng anliegende Nasenschnittstellen sein, um eine leckagefreie Umgebung zu schaffen (3). Es gibt auch Schwankungen im Erfolg nasaler Interfaces bei der Bereitstellung einer gleichmäßigen Beatmung. Dies liegt daran, dass der positive Druck, der auf der Höhe der Nasenlöcher des Säuglings bereitgestellt wird, abgebaut wird (durch den offenen Mund usw.), wenn er durch die Atemwege des Säuglings zu den Alveolen seiner Lungen wandert (3). Darüber hinaus kann eine längere Anwendung nasaler Beatmungsmethoden die Bindung des Säuglings an seine Mutter durch eine verkürzte Haut-an-Haut-Zeit usw. beeinträchtigen. Nasen-CPAP wird oft als Grund dafür angeführt, warum die Fütterung (einschließlich des Stillens) bei Säuglingen verzögert wird, die einen Aufenthalt auf der Neugeborenen-Intensivstation benötigen.

Bei der Unterdruckbeatmung (NPV) wird subatmosphärischer Druck um den Bauch herum angelegt, um das Zwerchfell zu verschieben. Es ist eine einzigartige Alternative für die Verabreichung von NIV an Säuglinge und würde Komplikationen im Zusammenhang mit nasalen Schnittstellen vermeiden. NPV wurde früher bei der Behandlung von Säuglingen mit Atemnot unter Verwendung von altmodischen, großen und sperrigen "Eisenlungen"-Geräten verwendet (4-12). Eine der frühesten Studien mit NPV bei Säuglingen mit respiratorischer Insuffizienz zeigte, dass NPV bei einer Serie von 26 Patienten zu einem anhaltenden Anstieg des PaO2 führte (5). Die Säuglinge hatten ein mittleres Gestationsalter von 32 bis 33 Wochen und erfüllten die Kriterien für respiratorische Insuffizienz, definiert durch PaO2 < 40 mmHg bei 100 % eingeatmetem Sauerstoff und/oder PCO2 > 70 mmHg während Beutel-Masken-Beatmung (5). Weitere Studien zum NPV zeigten weiterhin die Wirksamkeit bei der Beatmung von Säuglingen mit Lungenerkrankungen mit verbesserter Oxygenierung (6-12).

In dieser Studie schlagen die Forscher eine neuartige Unterdruckschnittstelle und ein Gerät vor, das mit dem Atemantrieb des Säuglings synchronisiert ist und eine intermittierende Anwendung von Unterdruck ermöglicht. Das Gerät verwendet die neurally adjustierte Ventilatorunterstützungstechnologie (NAVA), um eine Synchronisation mit dem zugrunde liegenden Atemantrieb und der zugrunde liegenden Atemkontrolle des Säuglings zu erreichen.

Die elektrische Aktivität des Zwerchfells (Edi) wird mit einem speziellen Sondenkatheter mit miniaturisierten Sensoren am Ende gemessen. An der Spitze des Katheters befindet sich ein kleiner Ballon, der den Magendruck misst, der anzeigt, dass das Zwerchfell verschoben wird. Der Edi-Katheter hat sich in früheren Arbeiten als wirksam bei der Bereitstellung sowohl invasiver als auch nicht-invasiver positiver Druckbeatmung mit dem von der FDA zugelassenen NAVA und einer Vielzahl von Schnittstellen erwiesen (13-15). Der Edi-Katheter wird routinemäßig auf vielen NICUs weltweit als herkömmlicher Nasen- oder Mundkatheter verwendet.

NAVA ist ein Beatmungsmodus, der neural mit den inhärenten Lungenschutzreflexen integriert ist, indem die vom Edi-Katheter erhaltenen Informationen verwendet werden. Während der spontanen Atmung, wenn die Lungeninflation fortschreitet, werden die Dehnungsrezeptoren in der Lunge schließlich ein angemessenes eingeatmetes Volumen wahrnehmen und die Einatmung "abschalten". Bei einem Patienten unter NAVA, bei dem die neurale Inspiration auch die Unterstützungsabgabe steuert, wird der Atemzug des Beatmungsgeräts abgeschaltet, wenn die neurale Ausatmung beginnt. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Säuglinge während der NAVA im Vergleich zur konventionellen Beatmung (gezielt vom Kliniker) spontan niedrigere Spitzeninspirationsdrücke (PIP) und Tidalvolumina wählen (16-23).

"Traditionelles" NAVA wird mit dem Edi ein- und ausgeschaltet und liefert nur bei Inspiration proportional zum Edi Unterstützung. Der PEEP wird vom Arzt festgelegt und definiert. Während dieser "traditionellen NAVA" gibt es eine beträchtliche Menge Tonic Edi, die nicht unterstützt wird. Bei kontinuierlicher NAVA wird der Edi verwendet, um die Unterstützung kontinuierlich anzupassen. Der Edi steuert sowohl die Inspirations- als auch die Exspirationsunterstützung. Eine Sicherheits- und Verträglichkeitsstudie mit 20 Frühgeborenen unter Verwendung eines neutral angepassten PEEP (neuroPAP) wurde unter Verwendung von Nasenprongs als Entbindungsschnittstelle durchgeführt (siehe Anhang 2).

In dieser Studie planen die Forscher, ein Unterdruck-Verabreichungsgerät (NeoVest) zu steuern, um für einen kurzen Zeitraum eine synchronisierte negative NIV abzugeben. Vorläufige Daten bei kleinen Ratten (ca. 400 g) und größeren Kaninchen (ca. 3-4 kg) haben die Machbarkeit und Wirksamkeit unter experimentellen Bedingungen gezeigt, die Atemnot bei Neugeborenen nachahmen (siehe Anhang 3). Das Neovest war in der Lage, bei diesen Tieren ohne Nebenwirkungen mehrere wirksame Stufen der Beatmungsunterstützung zu erzeugen.

Das NeoVest-Entbindungsgerät ist eine tragbare Weste/Hülle, die den Bauch des Säuglings umgibt. Es wurde anhand serieller Körpermessungen von Säuglingen entwickelt, die zuvor auf der neonatologischen Intensivstation des St. Michael's Hospital (REB #15-183) aufgenommen wurden. Durch Unterdruck zieht es sanft am Bauch und verschiebt so das Zwerchfell. Die für die NeoVest verwendeten Materialien sind leicht und für die empfindliche Haut des Säuglings geeignet.

Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, die Machbarkeit der Anwendung von Unterdruck-NIV zu demonstrieren, die synchronisiert und proportional zum Atmungsbedarf des Säuglings ist. Die vorläufigen Daten zur Durchführbarkeit können verwendet werden, um größere Zuschüsse vom CIHR für eine Studie der NeoVest bei kleineren Frühgeborenen zu beantragen.