Einfluss der NAVA-Beatmung auf die Sauerstoffversorgung und Durchblutung des Gehirns bei Kindern mit angeborenem Herzfehler

1. Wissenschaftlicher Kontext

   Bei postoperativen Herzoperationen ist häufig eine invasive Beatmung erforderlich, aber die induzierten positiven intrathorakalen Drücke können sich über mehrere Mechanismen nachteilig auf die Hämodynamik auswirken: Verringerung des venösen Rückflusses, Erhöhung des pulmonalen Gefäßwiderstands und Erhöhung der Nachlast des rechten Ventrikels. Dieser Effekt ist besonders problematisch bei Patienten mit einem restriktiven rechten Ventrikel, die vorlastabhängig sind, und bei Patienten mit Cavo-Pulmonal-Verbindungen zur Single-Ventrikel-Palliation. Bei diesen Patienten verbessert ein abnehmender Überdruck des Beatmungsgeräts das Herzzeitvolumen und die zerebrale Oxygenierung. Eine sehr frühe Extubation ist jedoch nicht immer möglich oder sicher, und es ist daher unerlässlich, die mechanische Beatmung zu optimieren, um ihre hämodynamischen Folgen zu minimieren.

   Bei Erwachsenen ermöglicht die Beatmung im NAVA-Modus (Neurally Adjusted Ventilatory Assist) unabhängig von der Unterstützungsstufe die Aufrechterhaltung der für Spontanatmung charakteristischen intrathorakalen Druckschwankungen und begrenzt die Auswirkungen der Beatmung auf den rechtsventrikulären Auswurf. Bei Kindern sind Inspirations- und Mitteldruck bei NAVA im Vergleich zur konventionellen Beatmung ebenfalls niedriger.

   Die Beurteilung der Sauerstoffversorgung und Durchblutung des Gehirns bei der kardiovaskulären Reanimation ist sowohl als hämodynamischer Parameter als auch als neurologischer Prognosefaktor wichtig. Ein innovatives nicht-invasives Werkzeug, die diffuse Korrelationsspektroskopie in Verbindung mit der Nahinfrarotspektroskopie (DCS-NIRS), ermöglicht die nicht-invasive Bewertung sowohl der zerebralen Sauerstoffversorgung als auch der Variationen des zerebralen Blutflusses.

2. Hypothese und Ziele

   Die Hypothese ist, dass der NAVA-Beatmungsmodus, der niedrigere intrathorakale Drücke als herkömmliche Beatmungsmodi erzeugt, die zerebrale Hämodynamik, das Herzzeitvolumen und den Sauerstofftransport von Risikopatienten im postoperativen herzchirurgischen Setting im Vergleich zur konventionellen Beatmung verbessert.

   Hauptziel:

   Bei pädiatrischen Patienten nach einer Herzoperation mit dem Risiko einer rechtsventrikulären diastolischen Dysfunktion oder eines passiven Lungenvenenrückflusses (einschließlich Glenn-, Hemi-Fontan-, Fontan- und Fallot-Tetralogie-Operationen) werden die Prüfärzte die Auswirkungen der NAVA-Beatmung auf Folgendes bewerten:

   • zerebrale Perfusion: cerebraler Blutfluss (mm2/s), gemessen mit DCS.
   • cerebrale Oxygenierung: zerebrale Gewebesättigung (%) und regionale zerebrale O2-Extraktion (OEF, gemessen durch NIRS-DCS).

   Nebenziel:

   Bei pädiatrischen postoperativen Herzoperationspatienten mit dem Risiko einer restriktiven rechten Herzkammer oder eines passiven Lungenvenenrückflusses (einschließlich Glenn-, Hemi-Fontan-, Fontan- und Fallot-Tetralogie-Operationen) vergleichen die Prüfärzte die Auswirkungen der konventionellen Beatmung mit dem NAVA-Modus auf:

   • Regionaler O2-Verbrauch des Gehirns, extrahiert aus NIRS-DCS-Messungen
   • Systemische Hämodynamik, einschließlich Herzindex, Laktatspiegel, zentralvenöse Sauerstoffsättigung (ScvO2) und Sauerstofftransport
   • Beatmungsparameter
   • Komfort gemessen an der COMFORT-Skala
3. Methoden

Dies ist eine prospektive monozentrische Crossover-physiologische Studie, die auf der pädiatrischen Intensivstation der CHU Sainte Justine (Montreal, Kanada) durchgeführt werden soll.

Zwei Perioden von 60 Minuten in jedem der 2 Beatmungsmodi werden verglichen: konventioneller Beatmungsmodus (wie vom behandelnden Team verordnet) und NAVA-Modus, in zufälliger Reihenfolge.

Bei postoperativer Aufnahme auf der PICU werden die Studienpatienten mit einer naso-gastrischen NAVA-Sonde ausgestattet.

Vor der Durchführung von Studienmessungen warten die Prüfärzte auf die Stabilisierung des Patienten, die definiert ist durch:

• Fehlen hämodynamisch signifikanter Blutungen
• Stabilisierung der Beatmungsparameter
• stabile inotrope Dosis Die Reihenfolge der 2 Beatmungsperioden wird nach einer zuvor generierten Zufallsliste randomisiert.

Die Lüftung während der Studienzeit wird wie folgt eingestellt:

• konventionelle Beatmung: Die vom behandelnden Team verordnete Beatmung wird fortgesetzt. Normalerweise erfolgt die Beatmung im PRVC-Modus (druckregulierte Volumenkontrolle) mit einem Tidalvolumen zwischen 5 und 8 ml/kg, einem Piepton zwischen 4 und 5, einer Atemfrequenz, die auf Normokapnie abzielt, und FiO2, um einen PaO2 zwischen 100 und 150 anzustreben mmHg.
• NAVA-Modus: Einstellung des NAVA-Levels, um einen Edi-Level zwischen 3 und 20 V, ein Atemzugvolumen zwischen 5 und 7 ml/kg und keine Atemnot bei der körperlichen Untersuchung anzustreben. Der Trigger wird auf 0,5 V eingestellt. Der maximale Druck wird auf 30 cmH2O begrenzt. Der vom behandelnden Arzt verschriebene PEEP-Wert wird nicht verändert.

Um die Vergleichbarkeit von Hirnfluss- und Oxygenierungsmessungen zu erleichtern, werden FiO2, NO-Konzentration, inotrope Dosis und Sedierung während dieser Zeiträume nach Ermessen des behandelnden Arztes so stabil wie möglich gehalten. Ebenso werden, wenn möglich, keine Bluttransfusionen während des Studienzeitraums verabreicht.

Während der beiden Beatmungsperioden werden kontinuierlich folgende Parameter aufgezeichnet:

• Beatmungsparameter: Beatmungsparameter gemäß eingestelltem Modus: Inspirationsspitzendruck, mittlerer Atemwegsdruck, PEEP, Tidalvolumen, totales und spontanes Atemminutenvolumen, Edi-Level, FiO2, ausgeatmetes CO2 mittels volumetrischer Kapnographie.
• hämodynamische Parameter: Herzfrequenz (HF), mittlerer arterieller Druck, systolischer, diastolischer, zentralvenöser Druck (CVP), linksatrialer Druck (LAP), Art und Dosis der eingenommenen vasoaktiven Medikamente mit Berechnung des vasoaktiv-inotropen Scores.

In der zweiten Hälfte jeder Periode führen die Ermittler Folgendes durch:

• eine zentrale arterielle und venöse Blutgasmessung und eine arterielle Laktatmessung.
• eine Messung des zerebralen Blutflusses durch diffuse Korrelationsspektroskopie und eine Messung der zerebralen regionalen Gewebesättigung und Sauerstoffextraktion. Diese Messungen werden nicht-invasiv und schmerzlos durchgeführt, indem eine Sonde für etwa 20 Minuten an der Stirn des Kindes angelegt wird.
• ein eingeschränkter Herzultraschall zur Berechnung des Herzzeitvolumens (CO).
• Berechnung der Urinausscheidung während der Beatmungsperiode.

Darüber hinaus werden für jeden Patienten die folgenden Informationen erhoben:

• Alter zum Zeitpunkt der Operation
• Herzdiagnose
• Existenz und Quantifizierung von aorto-pulmonalen Kollateralen
• Präoperative Medikamente
• operative Details: chirurgischer Eingriff, Dauer des Herz-Lungen-Bypasses, Dauer der Aorten-Cross-Clamp, verabreichte Inotropika (und Maximaldosis).
• Ergebnis des postoperativen transösophagealen Herzechos (Herzfunktion, Beurteilung der Reparatur, Vorhandensein von anatomischen Restläsionen)
• arterielle und venöse Blutgase, Laktat- und Hämoglobinspiegel vor Studienbeatmungsperioden
• Zeitintervall zwischen dem Ende des Herz-Lungen-Bypasses und dem Beginn der Studienmessungen

Die Variablen werden je nach Art ihrer Verteilung als mittlere Standardabweichung oder Median (Interquartil) ausgedrückt. Aufgrund der Stichprobengröße wird die Analyse der Unterschiede zwischen den t-Variablen während der beiden Beatmungsmodi unter Verwendung des nicht-parametrischen Wilcoxon-Tests durchgeführt (alle untersuchten Variablen sind vom kontinuierlichen Typ). Ein Wert von p

Für die Berechnung der Stichprobengröße schätzten die Forscher unter Verwendung der Studie von Huang et al. (4), dass die Standardabweichung der Gehirnsättigung 6 % betragen würde und dass der erwartete Unterschied zwischen den beiden Beatmungsmodi mindestens 6 % betragen würde. Um eine Power von 90 % mit einem Alpha-Risiko von 0,05 zu erreichen, sind mindestens 24 Patienten erforderlich. Angesichts des Risikos des Sehverlusts (z. technische Schwierigkeiten bei der Ermittlung der Hauptvariablen) und aufgrund der Heterogenität der Patientenpopulation haben wir uns entschieden, 30 Patienten einzuschließen.

Beachten Sie, dass keine Leistungsberechnung basierend auf den in der Spektroskopie gemessenen Schwankungen des zerebralen Blutflusses durchgeführt wurde, da es keine vorläufigen Daten zu diesem Thema gab.

Die Genehmigung der Forschungsethikkommission des Universitätskrankenhauses Sainte Justine und der Abteilung für medizinische Angelegenheiten der Universität wurde eingeholt. Eine schriftliche Zustimmung der Eltern ist erforderlich.