Laborbiomarker und pulmonales interstitielles Emphysem bei ARDS (PIE-ARDS) (PIE-ARDS)

Barotrauma tritt häufig beim akuten Atemnotsyndrom (ARDS) auf und erfordert eine schwierige, nicht standardisierte Behandlung. Leider sind die Sterblichkeitsraten nach wie vor hoch (> 60 % bei COVID-19-ARDS, rund 46 % bei Nicht-COVID-19-ARDS). Interessanterweise deuten Daten von COVID-19-Patienten darauf hin, dass ein Barotrauma auch bei spontan atmenden Patienten mit ARDS auftreten kann. Dementsprechend stellt die Gebrechlichkeit des Lungenparenchyms ein großes Problem bei ARDS dar. Schützende mechanische Belüftung (d. h. Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen und niedrigem Atemwegsdruck) bleibt ein Eckpfeiler der unterstützenden Behandlung von ARDS. Leider kann die mechanische Beatmung Lungenschäden verschlimmern (beatmungsinduzierte Lungenschädigung) und bei Hochrisikopatienten ein Barotrauma auslösen, selbst wenn die Beatmungseinstellungen innerhalb der „sicheren“ Grenze des schützenden ARDS gehalten werden. Die frühzeitige Erkennung von Hochrisikomerkmalen könnte es Ärzten daher ermöglichen, die Behandlung von Hochrisikopatienten zu individualisieren, indem sie die Atemunterstützung individuell anpassen und möglicherweise Kandidaten für eine erweiterte Unterstützung auswählen (d. h. extrakorporale Membranoxygenierung) vor der Entwicklung eines offenen Barotraumas.

Der Macklin-Effekt ist ein gut beschriebenes radiologisches Zeichen, das ursprünglich dazu gedacht war, zwischen „peripheren“ (distaler Atemwegsruptur, „respiratorisches“ Barotrauma) und „zentralen“ (Schädigung der großen Atemwege/Schädigung der Speiseröhre) Ursachen für Luftleckagen im Mediastinum zu unterscheiden. Die Forscher identifizierten jedoch kürzlich den Macklin-Effekt als starken radiologischen Prädiktor für die Entwicklung eines Barotraumas bei beatmeten COVID-19-ARDS-Patienten (Sensitivität: 89,2 %; Spezifität: 95,6 %). In unserer Kohorte wurde der radiologisch nachgewiesene Macklin-Effekt 8–12 Tage vor der Entwicklung eines Pneumomediastinums/Pneumothorax festgestellt. Diese vorläufigen Ergebnisse wurden in einer nachfolgenden multizentrischen Studie bestätigt (Stichprobengröße 697 Patienten; Sensitivität: 100 %; Spezifität: 99,8 %).

Darüber hinaus deuten vorläufige Daten darauf hin, dass eine frühzeitige Anwendung der venösen/venösen extrakorporalen Membranoxygenierung (ECMO) im Wachzustand vor der invasiven mechanischen Beatmung bei COVID-19-Patienten mit schwerem ARDS und einem hohen Risiko für Barotrauma (definiert als Vorhandensein des Macklin-Effekts in der Thorax-CT-Bildgebung) kann bei einer niedrigen Intubationsrate zu keinem Barotrauma-Ereignis führen.

Gleichzeitig wurde ein hyperinflammatorischer Subphänotyp mit insgesamt schlechteren Ergebnissen sowohl hinsichtlich der Mortalität als auch der beatmungsfreien Tage bei ARDS in Verbindung gebracht. Darüber hinaus wurde nachgewiesen, dass das Auftreten von Lungenschäden während der mechanischen Beatmung in erheblichem Zusammenhang mit der Rekrutierung von Mastzellen über die CXCL10/CXCR3-Signalübertragung steht.

Aus dieser Sicht könnten die Bestätigung der prädiktiven Rolle des Macklin-Effekts und die Identifizierung weiterer, neuartiger Laborbiomarker Instrumente für die frühe Risikostratifizierung bei ARDS-Patienten darstellen.

Zusammengenommen könnten i) quantitative Bildanalyse und ii) systemische Entzündungsprofile verschiedene biologische Aspekte desselben klinischen Problems entschlüsseln und möglicherweise den Grundstein für die Definition einer multimodalen Signatur von Lungenschwäche bei ARDS-Patienten legen.

Dementsprechend ist die treibende Hypothese dieser retrospektiven/prospektiven Studie, dass die Identifizierung eines neuartigen ARDS-Subphänotyps, der unabhängig von der zugrunde liegenden Ätiologie durch eine erhöhte Lungenschwäche gekennzeichnet ist, die schlechte Prognose, die routinemäßig mit dieser Erkrankung einhergeht, erheblich verbessern könnte und möglicherweise ein Meilenstein für die personalisierte Behandlung sein könnte Managementstrategien.

Um die Rolle des Macklin-Effekts weiter zu validieren, werden die Forscher:

• Bewerten Sie die Genauigkeit des Macklin-Effekts in einer retrospektiven Kohorte von 350 ARDS-Patienten (COVID-19 und Nicht-COVID-19).
• Identifizieren Sie mithilfe von Densitometrie, maschinellem Lernen und auf künstlicher Intelligenz basierenden Ansätzen neuartige bildgebende Biomarker, die für eine höhere Lungenschwäche in derselben Kohorte charakteristisch sind.

In der prospektiven Hauptstudie werden die Forscher:

• Analysieren Sie die folgenden Biomarker im Serum und in der bronchoalveolären Lavageflüssigkeit von 100 prospektiv aufgenommenen ARDS-Patienten: Interleukin-8 (IL-8), Interleukin (IL)-6, IL-1Ra, IL-18, Interferon (IFN), Angiopoietin-2 (Ang-2), Tumor-Nekrose-Faktor-Rezeptor-1 (TNFr1), Plasminogen-Aktivator-Inhibitor-1 (PAI-1), Rezeptor für fortgeschrittene Glykationsendprodukte (RAGE), interzelluläres Adhäsionsmolekül-1 (ICAM-1), Surfactant Protein D (SPD), Protein C, Von-Willebrand-Faktor (VWF), CXCL10/CXCR3 und Metalloproteasen (MMP9, MMP10).
• Entwickeln Sie einen spezifischen Managementalgorithmus für ARDS-Patienten mit hohem Barotrauma-Risiko, indem Sie klinische Daten und Ergebnisdaten von 10 ARDS-Patienten sammeln, die eine unkonventionelle Behandlung erhalten (z. B. Wach-ECMO, ultraprotektive Beatmung usw.)