Funktionelle Restkapazität unter apnoeischer Oxygenierung mit unterschiedlichen Flussraten bei Kindern (FUTURE)

Nasensauerstoff mit hohem Durchfluss (HFNO) ist die Verabreichung von erwärmter, befeuchteter und gemischter Luft/Sauerstoff über eine Nasenkanüle mit Raten ≥ 2 l/kg/min. HFNO ist ein offenes System, das mit Nasenprongs unterschiedlicher Größe verwendet werden kann und auf der Neugeborenen-Intensivstation für Frühgeborene mit Apnoe als Alternative zum kontinuierlichen positiven Atemwegsdruck (CPAP) entwickelt wurde. Aufgrund seiner einfachen Anwendung und seiner sicheren Anwendung auf ein breites Indikationsspektrum gewinnt HFNO zunehmend an Interesse für die Atemunterstützung bei pädiatrischen Patienten und Erwachsenen auf der Intensivstation mit Atemversagen. In erwachsenen Populationen ermöglicht die Verwendung von HFNO die Verhinderung einer Entsättigung während der trachealen Intubation von Intensivpatienten mit leichter bis mittelschwerer Hypoxämie. Eine Anwendung für HFNO bei Erwachsenen und Kindern ist die Verlängerung der sicheren Apnoe bei Patienten, die sich einer Vollnarkose für eine Hypopharynx- oder Laryngotrachealoperation unterzogen haben. Diese Methode, die sogenannte sichere apnoeische Oxygenierung, beugt auch bei Kindern während der Intubation einer Hypoxämie vor. Durch die Verwendung dieser Technik haben Patel et al. zeigten eine signifikante Verlängerung der Apnoezeit und schlugen einen ventilatorischen Effekt vor, da diese Studien einen langsameren Anstieg des pCO2 zeigten, als physiologisch erwartet wurde. In diesen Studien verglichen die Forscher ihre Daten mit Studien aus den 1950er Jahren, in denen der CO2-Anstieg während Apnoe untersucht wurde. Im Gegensatz dazu bestätigten die früheren Forschungsprojekte der Forscher mit HFNO die behauptete Beatmungswirkung bei Kindern und Erwachsenen nicht.

Darüber hinaus haben Studien, die an spontan atmenden Neugeborenen und Erwachsenen durchgeführt wurden, die Fähigkeit von HFNO gezeigt, einen gewissen Anstieg des Pharynxdrucks zu erzeugen, was die Verbesserung der Oxygenierung trotz Verlängerung der Apnoezeit erklären könnte. Die frühere Studie der Forscher an erwachsenen Patienten zeigte, dass ein relevanter Druckanstieg bei geöffnetem Mund des Patienten nahezu ausblieb. Derzeit liegen keine Daten zum physiologischen Druck vor, der in den subglottischen Atemwegen bei mit HFNO behandelten Kindern mit Apnoe erzeugt wird. Die traditionelle Messung des intratrachealen Drucks mit einem Katheter in der Luftröhre gilt bei Kleinkindern als riskant.

Das Hauptziel dieser Studie ist daher die Untersuchung der Variationen schlecht belüfteter Lungeneinheiten (d. h. stiller Räume) als Ersatz für die funktionelle Restkapazität, gemessen durch elektrische Impedanztomographie, um die Atelektasebildung und -regression unter apnoeischer Oxygenierung mit unterschiedlichen Flussraten dynamisch zu bewerten.

Geeignete Kinder erhalten 30 Minuten vor Beginn des Eingriffs eine Prämedikation mit Midazolam rektal/oral 0,5 mg/kg oder Dexmedetomidin nasal 2 mcg/kg (lokale SOPs der pädiatrischen Anästhesieabteilungen). Die obligatorische Überwachung besteht aus nicht-invasiver peripherer Sauerstoffsättigung (SpO2), Herzfrequenz (HF) und nicht-invasivem Blutdruck (NIBP). Ein intravenöser Zugang zur Injektion von Medikamenten wird gelegt.

Nach Beginn der Anästhesie („Einleitung“) wird eine ausreichende Maskenbeatmung hergestellt. Der versiegelte Umschlag für die Randomisierung wird dann geöffnet. Die Standardanästhesie wird unter Verwendung von intravenösem Propofol fortgesetzt. Die Anästhesietiefe wird mit NarcotrendTM (NarcotrendTM, Hannover, Deutschland) beurteilt, wobei Werte zwischen 40 und 60 beibehalten werden. Zusätzliche studienbezogene nicht-invasive Überwachung: transkutane tcCO2- und O2-Messung (ToscaTM, Radiometer, Neuilly-Plaisance, Frankreich), thorakale elektrische Impedanztomographie (EIT, PulmoVista 500, Dräger, Lübeck, Deutschland) und NIRS (Niro-200NX (Hamamatsu, Tokyo, Japan). EKG, Pulsoximetrie, Blutdruck, Narcotrend (NarcotrendTM, Hannover, Deutschland), thorakale EIT werden kontinuierlich gemessen, beginnend vor der Induktion während der Spontanatmung und endend 1 Minute nach dem Recruitment-Manöver. Alle Patienten erhalten Medikamente zur neuromuskulären Blockade von 2 x ED95 (Standard-Intubationsdosis), um das Atemwegsmanagement zu erleichtern. Die neuromuskuläre Blockade wird mittels Train-of-Four (TOF)-Überwachung (TOF-Watch, Organon Ltd, Dublin, Irland) beurteilt. Ein TOF-Wert von Null vor Beginn der Apnoe und während des gesamten Verfahrens wird als wesentlich erachtet.

Nach dieser einminütigen druckunterstützenden Maskenbeatmung (Pmax 20 cm H2O) mit einer Backup-Atemfrequenz von 20/min, normalisiert auf ein Volumen von 6-8 ml.kg-1 mit 100 % Sauerstoff, wird appliziert. Die Beatmung wird unterbrochen, und das Kind wird gemäß der Randomisierung 5 Minuten lang in Apnoe gelassen und erhält Sauerstoff.

Kinder erhalten randomisiert drei verschiedene Flussraten von 100 % Sauerstoff, erwärmt und befeuchtet mit dem OptiFlow-Gerät (Fisher&PaykelTM, Auckland, Neuseeland):

• Gruppe 1): 0,2 l/kg/min + kontinuierlicher Backenschub
• Gruppe 2): 2 l/kg/min + kontinuierlicher Backenschub
• Gruppe 3): 4 l/kg/min + kontinuierlicher Kieferschub (Kontrollgruppe).

Die Nasenlöcher dürfen durch die Nasenkanüle nicht zu mehr als 50 % verschlossen werden. Gemessen wird die Zeit bis zur Entsättigung von SpO2 100 % auf SpO2 95 %. Ein Thorax-Ultraschall am Ende des Eingriffs nach definitiver Atemwegssicherung beweist, dass sich während des Eingriffs kein Pneumothorax entwickelt hat.

Unterbrechungskriterien während Apnoe sind: SpO2 unter 95 %, transkutaner CO2 über 70 mmHg oder Zeit der Apnoe > 5 Minuten, eine Abnahme des NIRS > 30 % vom Ausgangswert.