Transthorakale Manipulation der Ventilation/Perfusion: das V/Q-System

Seit das schwere akute respiratorische Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) Ende 2019 aufgetaucht ist, erfolgt die Übertragung schnell und besonders tödlich. Der Tod ist am häufigsten auf ARDS zurückzuführen, von dem angegeben wurde, dass es bei bis zu 42 % der Patienten auftritt. Die schnelle Letalität von COVID-19 hat die Grenzen der derzeit verfügbaren Therapien auf der Intensivstation deutlich gemacht. Herkömmliche mechanische Beatmungsunterstützung, die Verwendung von inhalativen und systemischen pulmonalen vasodilatatorischen Medikamenten, invasive Überwachung, Proning und extrakorporale Membranoxygenierung (ECMO), um nur einige zu nennen, sind allesamt unersättliche Ressourcenfresser und haben im Jahr zu Ausgaben von mindestens 27 Milliarden US-Dollar geführt USA allein vor dem Virus. Diese fiskalische Belastung wurde in der aktuellen Pandemie weit überschritten. Angesichts der exponentiell wachsenden Patientenzahlen werden die Krankenhausressourcen schnell übertroffen, da die Intensivstation überfüllt ist, was durch einen landesweiten Mangel an mechanischen Beatmungsgeräten noch verschärft wird. Neue Techniken sind sowohl für die Behandlung von Patienten als auch für die Identifizierung von Respondern erforderlich, wenn die medizinischen Ressourcen optimiert werden sollen.

Traditionell werden Patienten auf der Intensivstation vorgestellt und intubiert, sobald ein Schwellenwert für Atemnot und Atemversagen erreicht ist. Es werden verschiedene Manöver eingeleitet, um die Sauerstoffaufnahme durch die Lunge zu optimieren, um das Einsetzen von Organversagen und Tod zu verhindern. Gegenwärtig gibt es keine effektiven Brückentechnologien, die eine Intervention zwischen der Intubation und diesen kostspieligen, komplexeren Techniken ermöglichen, die fast ausschließlich in den Zuständigkeitsbereich technologisch versierterer tertiärer akademischer Zentren fallen. Die klinische Praxis ist bei dieser neu auftretenden Krankheit oft empirisch und wird durch Versuch und Irrtum bestimmt, vor allem, weil es derzeit keine klinischen Tests gibt, die den Ärzten klare Hinweise darauf geben, welche und ob Patienten auf diese kostspieligeren und schwierigeren Verfahren ansprechen werden. Dies liegt teilweise an der zugrunde liegenden Pathophysiologie von ARDS, wo es eine weitere „Entkopplung“ zwischen dem Blutfluss (und damit der Sauerstoffaufnahme) und gesunden Lungeneinheiten gibt, die aufgrund der Schädigung der Alveolen die Übertragung und Absorption von Sauerstoff ermöglichen. Dieses Phänomen verschiebt die physiologische Ventilations-/Perfusionsfehlanpassung (V/Q-Fehlanpassung) in einen pathologischen Zustand. Da dieses Phänomen durch erkranktes Gewebe verschlimmert wird, ist es diffus, aber nicht einheitlich, und das Ansprechen auf die Therapie ist basierend auf den gegenwärtigen Modalitäten schwer zu bestimmen. Daher werden viele Therapien rein durch Versuch und Irrtum eingeleitet. Die Bestimmung geeigneter Kandidaten für fortschrittliche therapeutische Techniken ist von entscheidender Bedeutung, da sie nicht ohne Risiko und Ressourcenverbrauch sind. Patienten, die zutiefst hypoxisch sind und bei denen die traditionelle Unterstützung in Rückenlage versagt, werden auf ihren Bauch "umgedreht", um die Bauchlage einzunehmen, eine Technik, die als Proning bekannt ist. Dies erfordert ein Team von mindestens 6 Pflegekräften, Atemtherapeuten und Ärzten, die versuchen, sicherzustellen, dass keine unerwünschten Ereignisse auftreten. Solche Komplikationen tragen zur Morbidität und potenziellen Mortalität des Manövers bei und umfassen versehentliche Extubation (Verschiebung des Endotrachealtubus aus der Luftröhre), Trennung vom Beatmungsgerät, vorübergehende Verschlechterung der Hypoxie, hämodynamische Instabilität, Dislokation von zentralen und peripheren Venenkathetern, um nur einige zu nennen wenig. Dies wird weiter verstärkt durch die Notwendigkeit einer stärkeren Sedierung, die selbst mit hämodynamischer Instabilität, Aspiration, verändertem Bewusstseinszustand und einer Erhöhung der Überwachungsschärfe verbunden ist, was sie viel arbeitsintensiver und teurer macht.

Die Forscher schlagen die Entwicklung eines Beatmungs-/Perfusionssystems (V/Q-System) vor, ein pneumatisch angetriebenes Gerät, das die Oxygenierung verbessern kann, indem es transthorakale Druckgradienten anpasst. Dies ist ein neues Gebiet der Lungenphysiologie, das gerade erst erforscht wird. Das Konzept der nicht-invasiven Manipulation der Lungenmechanik und der Beatmungs-/Perfusionsfehlanpassung ist jedoch von großer Bedeutung, da es möglicherweise eine vergleichsweise sichere Technik einführt, um ein ansonsten tödliches Versagen der Lungenfunktion anzugehen. Das V/Q-System stellt einen Versuch dar, die Lungenfunktion zu optimieren, ohne das Risiko einer Bauchlage des Patienten. Bei Erfolg hat eine mit dem Gerät verbundene verbesserte Oxygenierung mehrere klinische und wirtschaftliche Auswirkungen. Anfänglich kann die Vorrichtung kostenintensivere, zeitaufwändigere und möglicherweise krankhaftere Verfahren überflüssig machen. Zukünftige Forschungsarbeiten könnten die Untersuchung umfassen, ob das Gerät verwendet werden kann, um sowohl „Responder“ als auch „Non-Responder“ auf fortschrittliche therapeutische Techniken zu identifizieren, und ob es dabei helfen kann, den „Trial-and-Error“-Ansatz bei der Behandlung komplexer ARDS-Patienten zu eliminieren.

Die Studienverfahren dauern für jeden eingeschriebenen Teilnehmer bis zu 5 Stunden. Während dieser Zeit wird der Teilnehmer gemäß dem Standardprotokoll der Intensivstation sediert. Jeder Studienteilnehmer erhält bis zu 4 Stunden Intervention mit dem V/Q-System der Studie, gefolgt von 1 Stunde Beobachtung nach der Intervention.