Weaning-Algorithmus für mechanische Beatmung (WAVE)

Patienten, die auf der Intensivstation aufgenommen werden, erhalten typischerweise eine invasive mechanische Beatmungsunterstützung, wenn sie kritisch krank sind. Während die mechanische Beatmung eine lebensrettende Maßnahme ist, kann sie auch schädliche Folgen haben und Lungenschäden (bekannt als beatmungsassoziierte Lungenschädigung) verursachen, wenn sie nicht sorgfältig durchgeführt wird. Daher sollte die Verkürzung der Dauer der mechanischen Beatmung Komplikationen wie beatmungsassoziierte Lungenverletzungen, beatmungsbedingte Pneumonie, Atemwegs- und Skelettmuskelschwund und Patientenbeschwerden reduzieren, was zu einer Verringerung der Sterblichkeit und der wirtschaftlichen Kosten usw. führt. Wichtig ist, dass eine verlängerte Entwöhnung diese Komplikationen fortsetzt die die Dauer der mechanischen Beatmung weiter verlängern und dadurch einen viskosen Kreislauf schaffen, der zu größerer Morbidität und Mortalität führt.

Die Verfügbarkeit und Ausbildung von Personal auf der Intensivstation (ICU) sind wichtige Überlegungen bei der Minimierung der Dauer der mechanischen Beatmung durch Entwöhnungsprotokolle. Es ist gängige Praxis, dass der behandelnde Arzt nach Empfehlungen über die Therapie und das Beatmungsmanagement des Patienten entscheidet. Dies geschieht in der Regel im Rahmen von Visiten. Darüber hinaus verwalten Krankenschwestern oft die Entwöhnung von Patienten von der mechanischen Beatmung, indem sie entweder die Anweisungen des behandelnden Arztes oder lokale Richtlinienprotokolle befolgen. Es hat sich gezeigt, dass eine solche protokollgesteuerte, vom Pflegepersonal gesteuerte Entwöhnung die Dauer der mechanischen Beatmung verkürzt. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Quantität und Qualität der Pflege wichtige Faktoren sind, wenn die Dauer verkürzt werden soll.

Es wurden mehrere Entscheidungsunterstützungssysteme entwickelt, um bei der Auswahl optimaler Beatmungsstrategien zu helfen. Diejenigen, die ihren Weg in die klinische Routinepraxis fanden, basierten typischerweise eher auf klinischen Richtlinien oder Regeln als auf einer detaillierten physiologischen Beschreibung des einzelnen Patienten. Eine kürzlich von Cochrane durchgeführte Überprüfung von Entwöhnungsstudien mit diesen Systemen kam zu dem Schluss, dass die Verwendung dieser Systeme die Dauer der Entwöhnung verkürzen kann, wies jedoch darauf hin, dass viele dieser Studien auf Patienten basieren, die „einfach zu entwöhnen“ sind. Solche Patienten sind normalerweise weniger komplex, ohne Lungenpathologie und werden weniger als 48 Stunden beatmet. Es besteht jedoch die Notwendigkeit, protokollierte Systeme zu entwickeln und zu validieren, die eine detailliertere physiologische Beschreibung einzelner Patienten verwenden, um das Management komplexer Patienten zu unterstützen, die über einen längeren Zeitraum beatmet werden.

Das Beacon Caresystem ist ein modellbasiertes Entscheidungsunterstützungssystem, das mathematische Modelle verwendet, die auf die Physiologie des einzelnen Patienten abgestimmt sind, um Ratschläge zu geeigneten Beatmungseinstellungen zu geben. Personalisierte Ansätze mit individueller Patientenbeschreibung können besonders bei komplexen Patienten von Vorteil sein, einschließlich solcher, die mechanisch schwer zu beatmen und zu entwöhnen sind; gerade dort, wo bisherige Systeme nicht ausreichend evaluiert wurden. Das Beacon Caresystem ist eine kommerzielle Version des zuvor als INVENT bekannten Systems, das retrospektiv bei postoperativen Herzpatienten und Patienten mit schwerer Lungenerkrankung und prospektiv bei der Beratung über die richtige Menge an inspiratorischem Sauerstoff evaluiert wurde. Darüber hinaus stehen Studien kurz vor dem Abschluss, die zeigen, dass das System bei einer Vielzahl von Patienten, von Patienten mit schwerer Ateminsuffizienz, sichere und angemessene Ratschläge zu eingeatmetem Sauerstoff, Atemfrequenz, Tidalvolumen, Druckunterstützung/-kontrolle und positivem endexspiratorischem Druck (PEEP) bietet für Patienten, die kurz vor der Extubation stehen (unveröffentlichte Daten). Frühere und laufende Studien mit dem Beacon Caresystem konzentrierten sich jedoch auf die Sicherheit und Wirksamkeit der Beratung in begrenzten Zeiträumen und nicht auf die Entwöhnung von der mechanischen Beatmung.

Der Kern des Beacon Caresystems ist eine Reihe physiologischer Modelle, darunter pulmonaler Gasaustausch, Säure-Basen-Chemie, Lungenmechanik und Atemantrieb. Das Beacon Caresystem stimmt diese Modelle auf den einzelnen Patienten so ab, dass sie aktuelle Messwerte genau beschreiben. Nach der Abstimmung werden die Modelle vom System verwendet, um die Auswirkungen von Änderungen der Beatmungseinstellungen zu simulieren. Die Ergebnisse dieser Simulationen werden dann verwendet, um den klinischen Nutzen einer Änderung der Beatmungseinstellungen zu berechnen, indem die konkurrierenden Ziele der mechanischen Beatmung gegeneinander abgewogen werden. Beispielsweise wird ein erhöhtes Inspirationsvolumen eine Azidose des Blutes reduzieren, während der Lungendruck nachteilig erhöht wird. Geeignete Beatmungseinstellungen implizieren daher ein Gleichgewicht zwischen dem bevorzugten pH-Wert gewichtet gegen den bevorzugten Wert des Lungendrucks. Es gibt eine Reihe dieser Waagen, und das System wägt diese ab und berechnet eine Gesamtpunktzahl für den Patienten für jede mögliche Beatmungsstrategie. Das System berechnet dann Ratschläge zu Änderungen der Beatmungseinstellungen, um diese Punktzahl zu verbessern. Das Beacon Caresystem funktioniert als „Open-Loop“-System. Das bedeutet, dass der vom System bereitgestellte Rat dem Arzt präsentiert wird. Die Einstellungen des Beatmungsgeräts werden dann vom Arzt geändert, und die physiologische Reaktion des Patienten auf diese Änderungen wird automatisch vom System verwendet, um die Modelle neu abzustimmen und den Prozess der Generierung neuer Ratschläge zu wiederholen.

Bei der Berechnung angemessener Ratschläge ist die Auswahl des richtigen Niveaus des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP) eine besondere Herausforderung. Die Art der Herausforderung ist jedoch je nach Vorhandensein oder Art der Lungenanomalie und der Funktion des Herzens sehr unterschiedlich. Patienten mit schweren Lungenanomalien wie dem akuten Atemnotsyndrom (ARDS), die häufig zu kleinen, steifen Lungen führen, befinden sich häufig im kontrollierten Beatmungsmodus mit geringer oder keiner Spontanatmung. Bei diesen Patienten wird der PEEP häufig erhöht, um zu versuchen, kollabierte Lungeneinheiten zu rekrutieren. Dies kann schwierig sein, da eine Erhöhung des PEEP zu einem erhöhten Lungendruck und damit zu einem erhöhten Risiko von Lungenverletzungen, unvollständiger Exspiration und Lufteinschlüssen sowie hämodynamischen Beeinträchtigungen führen kann, insbesondere bei Patienten mit Herzinsuffizienz.

Patienten in unterstützenden Beatmungsmodi haben ein gewisses Maß an Spontanatmung, und die richtige Auswahl von PEEP umfasst daher unterschiedliche Kriterien. Es ist wichtig, dass diese Patienten so schnell wie möglich entwöhnt werden und der PEEP als Teil dieses Prozesses reduziert wird. Wenn die PEEP-Einstellung zu niedrig ist, besteht das Risiko eines erhöhten Widerstands gegen den Luftstrom mit zusätzlicher Atemarbeit und dem daraus resultierenden Risiko einer Ermüdung der Atemmuskulatur. Wenn der Patient aufgrund dynamischer Hyperinflation einen intrinsischen PEEP hat, würde eine Reduzierung des PEEP unter das Niveau des intrinsischen PEEP auch eine erhöhte inspiratorische Schwellenbelastung der Atemmuskulatur und eine mögliche Muskelermüdung verursachen. Wenn der PEEP zu hoch ist, können die Fasern der Atemmuskulatur verkürzt werden, was ihre Druckerzeugungskapazität und Ausdauer verringert und somit das Risiko einer Ermüdung der Atemmuskulatur erhöht. Eine Änderung der Druckunterstützung kann helfen, einer zusätzlichen Arbeitsbelastung entgegenzuwirken, wie in Fällen von erhöhtem Widerstand oder AutoPEEP, während ein korrekter PEEP der zusätzlichen Belastung entgegenwirken kann.

Die oben genannten Faktoren werden von den physiologischen Modellen des Beacon Caresystems berücksichtigt, und es werden auch patientenspezifische Ratschläge zu PEEP gegeben. Neben Ratschlägen zur Änderung individueller Einstellungen des Beatmungsgeräts gibt das System auch Hinweise, wann eine arterielle Blutgasmessung erforderlich ist, wann es wichtig ist, den Beatmungsmodus zu ändern und wann ein Spontanatmungstest bestanden wird und daher eine Extubation in Betracht gezogen werden sollte .

Frühere und laufende Studien mit dem Beacon Caresystem konzentrierten sich jedoch auf die Sicherheit und Wirksamkeit der Beratung in begrenzten Zeiträumen und nicht auf die Entwöhnung von der mechanischen Beatmung. Derzeit läuft eine Studie in einem französischen Krankenhaus (Clinical Trials number: NCT02842944) und in einem britischen Krankenhaus (IRAS 226610), um den Nutzen des Beacon Caresystems bei allgemeinmedizinischen Intensivpatienten zu bewerten. Da die mechanische Beatmungstherapie jedoch bei verschiedenen Patientenpopulationen variieren kann, ist es wichtig, dass die Untersuchung der Auswirkungen der Verwendung des Beacon-Systems in zahlreichen verschiedenen klinischen Situationen untersucht wird. Im Gegensatz zu anderen Studien wird diese Studie die Auswirkungen des Beacon Caresystems bei Intensivpatienten mit primärer kardiothorakaler Erkrankung untersuchen, wobei diese Patienten eine wesentliche Untergruppe aller Intensivpatienten weltweit darstellen.

Der Zweck dieser Studie ist es, die mechanische Beatmung nach Empfehlungen des Beacon Caresystems mit der routinemäßigen Versorgung von kardiothorakalen Intensivpatienten vom Beginn der Notwendigkeit einer invasiven mechanischen Beatmung bis zur Entlassung aus der Intensivstation oder zum Tod zu vergleichen. Das Beacon Caresystem wird mit der Routineversorgung verglichen, um zu untersuchen, ob die Verwendung des Systems zu einer ähnlichen Pflege oder einer verkürzten Zeit für die Entwöhnung von der mechanischen Beatmung führt.