Studien zur Bestimmung, ob die Sauerstoffwahrnehmung bei mit dem schweren akuten respiratorischen Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) infizierten Patienten beeinträchtigt ist

Viele mit SARS-CoV-2 infizierte Patienten sind hypoxisch (O2-Blutsättigung unter 92 %). Viele merken nicht einmal, dass sie hypoxisch sind, da die Atmung angenehm bleiben kann. Bei diesen Patienten scheinen die normalen physiologischen Reaktionen auf niedrigen Sauerstoffgehalt, erhöhte Atmung, zu fehlen (Couzin-Frankel, 2020).

Eine Vielzahl von Zelltypen im Körper exprimieren den ACE2-Rezeptor, der vom Virus benötigt wird, um Zellen zu infizieren. Dazu gehörten die Zellen des Glomus carotis, die die O2-Sensoren des Körpers sind. Die Forscher gehen davon aus, dass Glomuszellen des Glomus caroticum aufgrund ihrer extrem hohen Durchblutungsraten zu den ersten infizierten Zellen gehören. Nach der Ansteckung sind sie „offline“ und der Körper erkennt nicht mehr, dass er hypoxisch ist. Dies kann äußerst schädlich für Patienten sein, die möglicherweise eine mechanische Beatmung benötigen, um normale O2-Spiegel im Blut (>95 % Sättigung) wiederherzustellen. Die Todesraten bei Patienten, die mechanische Beatmungsgeräte verwenden, sind sehr hoch, und es sollten alle Anstrengungen unternommen werden, um Patienten von diesen Geräten fernzuhalten.

Interessanterweise scheint Hypoxie eine häufige Erkrankung bei SARS-CoV-2-infizierten Menschen zu sein, wobei einige schwere Atemwegserkrankungen (akutes Atemnotsyndrom – ARDS) aufweisen, andere jedoch nicht. Die Mehrheit scheint an einem „Zytokinsturm“ zu sterben, einer massiven Reaktion des Immunsystems auf die Infektion (Xie et al., 2020). Aber viele andere sind hypoxisch und krank. Viele medizinische Zentren behandeln SARS-Cov-2-Patienten auf die gleiche Weise und setzen sie auf mechanische Beatmungsgeräte. Nachfolgend finden Sie eine kurze Beschreibung einer deutschen Gruppe aus einem kürzlich veröffentlichten Leitartikel (Gattinoni et al., 2020), die darauf hindeutet, dass nicht alle hypoxischen SARS-CoV-2-Patienten gleich sind und daher nicht identisch behandelt werden sollten.

Es ist seit langem bekannt, dass die mechanische Beatmung von Intensivpatienten, die nicht mit SARS-CoV-2 in Verbindung stehen, Patienten mit Todesraten von über 50 % (Fialkow et al., 2014) und sehr langen Erholungszeiten sehr belasten kann (Griffiths & Jones, 1999). Es wird erwartet, dass Patienten, die auf Intensivstationen aufgenommen werden und eine mechanische Beatmung benötigen, als Folge einer beatmungsinduzierten Lungenschädigung (VILI) höhere Sterblichkeitsraten aufweisen als Patienten, die keine Atemunterstützung benötigen (Vincent et al., 2002). Auch intubierte Patienten, die mit SARS-CoV-2 infiziert sind, haben sehr hohe Todesraten (Richardson et al., 2020). Zweifellos sind sie die Kranksten der Kranken. Nichtsdestotrotz sollte alles Mögliche getan werden, um eine Intubation zu verhindern, eine Richtlinie, die mit der Verwendung von High-Flow-Nasenkanülen an der Universität von Chicago übereinstimmt. Das Ziel der Ermittler mit dieser IRB-Einreichung ist es, eine Kohorte von SARS-CoV-2-Patienten zu identifizieren, die hypoxisch sind, deren Atmung jedoch nicht richtig auf die Hypoxie reagiert („stille Hypoxie“). Möglicherweise können diese Patienten medikamentös behandelt werden, um sie so lange wie möglich von der Intubation abzuhalten.

Phase I – Studie zur stillen Hypoxie bei SARS-CoV-2-infizierten Patienten. Phase 1 wird 40 Probanden mit dokumentierter SARS-CoV-2-Infektion und weitere 40 gesunde Probanden als Kontrollgruppe rekrutieren. Insgesamt 80 Fächer in der ersten Phase. Diese große Gruppe ist nicht erforderlich, um zu bestimmen, ob eine "stille Hypoxie" vorliegt, sondern um den Prozentsatz der Patienten zu bestimmen, die unter dieser Patientenpopulation eine veränderte Sauerstoffwahrnehmung aufweisen.

Diese Phase umfasst die Beobachtung und Erfassung klinischer Daten, die routinemäßig bei hospitalisierten COVID-Patienten erfasst werden. Alle COVID-19-Patienten am University of Chicago Medical Center (UCMC) sind mit Telemetriemonitoren verbunden, die Vitalfunktionen messen. Periphere Sauerstoffsättigung (SpO2), Atemfrequenz (RR) und Herzfrequenz (HR) werden kontinuierlich von den Telemetriemonitoren gemessen. Der Blutdruck wird intermittierend vom Telemetriemonitor in einem Intervall überprüft und gemessen, das durch ärztliche Anordnung bei der Aufnahme bestimmt wird.

Bevor der Proband den Test durchführt, hat er die Möglichkeit, sich ein kurzes, vom PI erstelltes Anleitungsvideo zur korrekten Durchführung des Phase-1-Tests anzusehen. Sowohl die COVID- als auch die gesunden Probanden haben diese Option, wenn sie der Meinung sind, dass sie weitere Anweisungen benötigen, die nicht von dem Kliniker, der den Test durchführt, bereits bereitgestellt wurden. Sobald sich der Proband bereit fühlt, wird er gebeten, den Atem bis zu 60 Sekunden anzuhalten oder bis er den Atem nicht mehr anhalten kann. Jeder Patient wird gebeten, zwischen den Versuchen 3 Mal mit 5 Minuten Pause den Atem anzuhalten. Die Probanden werden angewiesen, den Atem anzuhalten, und ihre Vitalfunktionen werden vor, während und nach dem Atemanhalten vom behandelnden Arzt des Patienten in der COVID-Einheit aufgezeichnet. Das Ziel ist zu sehen, ob das Anhalten des Atems dem Probanden unangenehm ist, wie es bei einem normalen Probanden der Fall wäre. Wenn ihre O2-Wahrnehmung beeinträchtigt ist, kann der Atemantrieb fehlen oder vermindert sein. Nachdem das Atemanhalten aufhört, wird erwartet, dass der Patient nach Luft schnappt und schneller atmet, um das Sauerstoffdefizit auszugleichen. Werden alle Probanden richtig auf Hypoxie reagieren? Oder werden einige Probanden die Hypoxie ignorieren, weil sie nicht wissen, dass sie aufhören müssen? In diesem Fall wird ein Mitglied des Studienteams sie stoppen.

Um die Patientensicherheit zu gewährleisten, werden die behandelnden Ärzte die Probanden während der Teilnahme an dieser Studie anweisen und überwachen. Änderungen der O2-Sättigung unter 85 % oder ein absoluter Abfall von mehr als 8 % veranlassen den Arzt, den Patienten anzuweisen, mit der Atmung zu beginnen. Tabelle 1 unten gibt die Kriterien für das Anhalten des Atems an.

Phase II – Studien zur stillen Hypoxie bei SARS-CoV-2-infizierten Patienten. Phase 2 wird 10 Probanden rekrutieren und sie bitten, sechs Minuten lang in ihrem Krankenzimmer zu gehen. Diese Zeitdauer wurde vom Sechs-Minuten-Gehtest (6MWT) übernommen, der ein gut validiertes Maß sowohl für die aerobe als auch für die funktionelle Kapazität ist (Troosters et al., 2002; Enright, 2003). Der Zweck des Experiments besteht darin, zu testen, ob einfache körperliche Anstrengung bei ambulanten COVID-Patienten mit einer Verringerung des SpO2 und/oder physiologischen Veränderungen der Vitalfunktionen verbunden ist. Der 6MWT wird angepasst und die Probanden gebeten, in ihrem Zimmer hin und her zu gehen (und nicht entlang eines 100-m-Korridors), da diese Studie hauptsächlich an den physiologischen Reaktionen auf Anstrengung interessiert ist (und nicht an der zurückgelegten Gesamtstrecke). Das Studienteam wird auch zu Studienbeginn und nach Abschluss des Gehens eine Reihe von Vitalfunktionen messen und die Probanden mit dem Borg-Rating der wahrgenommenen Anstrengung zu ihrer wahrgenommenen Anstrengung befragen. In dieser Phase werden die Patienten von den behandelnden Ärzten der COVID-Station instruiert und kontinuierlich überwacht. Die behandelnden Ärzte überwachen diese Patienten, indem sie außerhalb des Patientenzimmers stehen, aber den Patienten durch das Fenster und/oder die Tür in der COVID-Einheit voll im Blickfeld haben.

Für diese Phase werden Patienten mit einem dokumentierten AM-PAC-Score ≥19 rekrutiert. Der AM-PAC-Score wird täglich von UCMC-Pflegekräften in den Pflege- und Therapie-Flowsheets innerhalb von EPIC dokumentiert. Der Wert von ≥19 wird sowohl von UCMC-Krankenschwestern als auch von Physiotherapeuten verwendet, um die funktionelle Unabhängigkeit der Patienten anzuzeigen. Das tägliche AM-PAC-Scoring von Patienten durch Pflegekräfte am UCMC ist erforderlich und basiert auf einer angepassten Version des Activity Measure for Post-Acute Care (AM-PAC)-Instruments (Haley et al., 2004). Dieser Pflegebedarf und die angepasste AM-PAC-Bewertung waren eine gemeinsame UCMC-Initiative für Pflege und Physiotherapie, Project Walk, um besser auf Patienten abzuzielen, die aufgrund ihrer funktionellen Mobilität während ihrer Aufnahme möglicherweise PT benötigen oder nicht.

Um die Patientensicherheit zu gewährleisten, werden die behandelnden Ärzte die Patienten während der Teilnahme an dieser Studie anweisen und überwachen. Änderungen der O2-Sättigung unter 85 % oder ein absoluter Abfall von mehr als 5 % veranlassen den Arzt, den Patienten anzuweisen, mit der Atmung zu beginnen.

Was ist, wenn alle SARS-CoV-2-Patienten eine beeinträchtigte O2-Wahrnehmung haben? Dies ist möglicherweise nicht auszuschließen, da Geruchs- und Geschmacksverlust anscheinend zuverlässige Indikatoren für eine Infektion sind (Menni et al.). In diesem Fall zeigen die Populationsstudien der Forscher, dass jeder unter Stress hypoxisch ist.

Probandenidentifikation, Rekrutierung und Bezahlung Alle COVID-Probanden werden von der COVID-Einheit des University of Chicago Medical Center (UCMC) rekrutiert und eingeschrieben. Die gesunden Probanden kommen von der Fakultät und dem Personal der UCMC. Um mögliche Verzerrungen zu vermeiden, werden gesunde Freiwillige zum Zeitpunkt ihrer Teilnahme an dieser Studie in keiner Beziehung zu dieser Studie stehen oder unter deren Aufsicht stehen. Die gesunden Probanden werden zum Zeitpunkt ihrer Rekrutierung für diese Studie nicht ins Krankenhaus eingeliefert. Die Probanden werden für die Teilnahme an der Studie nicht entschädigt.