El papel del flujo del circuito durante la ventilación mecánica de los recién nacidos (E-Flow)

- Antecedentes del proyecto

Alrededor del 1,5% de los recién nacidos requieren ventilación mecánica. Si bien la ventilación mecánica puede salvar la vida de los recién nacidos con insuficiencia respiratoria, puede causar lesiones pulmonares debido al exceso de presión en las vías respiratorias (barotrauma), la administración de volúmenes tidales altos (volutrauma) y el cierre/reapertura repetitivo de las unidades pulmonares (atelectotrauma)1 . Los recién nacidos muy prematuros son especialmente vulnerables a la lesión pulmonar inducida por el ventilador. La lesión pulmonar asociada al ventilador es uno de varios factores que contribuyen a la carga de la enfermedad pulmonar crónica de la infancia, también llamada displasia broncopulmonar (DBP).

Los ventiladores tienen varios modos diferentes. El modo que se usa con más frecuencia es ciclado por tiempo, limitado por presión, en el que el médico establece el nivel de oxígeno inspirado, la presión de inflación máxima (PIP), la frecuencia y el tiempo de inflación del ventilador. En este modo los inflados suelen estar sincronizados con la respiración del bebé. Se trata de ventilación con presión positiva intermitente sincronizada (SIPPV), en la que el ventilador sincroniza las inflaciones con todas las respiraciones del bebé, o ventilación obligatoria intermitente sincronizada (SIMV), en la que el ventilador solo se sincroniza con un número determinado de respiraciones. Éstos se pueden administrar con o sin apuntar al volumen tidal administrado a un valor establecido ajustando la presión de inflado máxima. Este modo se denomina garantía de volumen (VG). Un modo similar de ventilación es el ciclado por flujo o la ventilación con soporte de presión (PSV) y se puede combinar con el objetivo de volumen tidal 2. En este modo, el inflado finaliza tan pronto como el caudal cae al 15 % del flujo máximo durante el inflado.

Estos modos tienen flujo de gas continuo a través del circuito de ventilación. El inflado comienza y la presión aumenta cuando se cierra la válvula espiratoria. La tasa de flujo del circuito altera las formas de onda de ventilación. Con la ventilación ciclada por tiempo, cuanto mayor es el flujo del circuito, más rápido aumenta la presión, el pulmón se distiende y puede lesionarse, y antes se alcanza la PIP establecida. Un flujo alto, con un tiempo de inflado relativamente largo, dará como resultado una "meseta de presión", es decir, la PIP se mantiene después de que el flujo hacia el bebé se haya detenido porque el volumen pulmonar es máximo en la PIP utilizada (Figura 1). En PSV, el inflado se detiene cuando el flujo ha disminuido a ~15 % del flujo máximo de inflado y, por lo tanto, el tiempo de inflado es más corto. El aumento del flujo del dispositivo acorta el tiempo de inflado y, por lo tanto, reduce la presión media de las vías respiratorias.

A pesar de los efectos sobre los patrones de ventilación y la velocidad de distensión y lesión pulmonar, rara vez se ha considerado el flujo del circuito. Por protocolo se suele fijar en 7-10 L/min cuando el ventilador está encendido y no se cambia.

Esto es relativamente alto y generalmente produce una forma de onda de presión "cuadrada" con una distensión rápida de los pulmones y una meseta de presión sostenida. (ver A en la figura 1) Con PSV, un flujo alto da como resultado un tiempo de inflado relativamente corto (~0,2 segundos; debe ser al menos 0,3 segundos para una aireación pulmonar adecuada). No hay evidencia de que estos flujos altos sean los mejores para una ventilación óptima y un daño pulmonar mínimo. En un modelo de cordero prematuro no hubo efectos adversos sobre el intercambio de gases o los parámetros cardiovasculares hasta que el flujo se redujo a 3 l/min 3. En estudios con animales, la ventilación con alto flujo resultó en cambios histológicos y moleculares de lesión pulmonar 4. El efecto de reducir la tasa de flujo del circuito del ventilador nunca se ha investigado en estudios clínicos.

El ventilador Dräger Babylog VN500 tiene una alternativa para configurar un flujo de gas: el usuario puede configurar el tiempo de pendiente, es decir, el tiempo necesario para alcanzar la presión establecida. En Cambridge, se establece invariablemente en 0,08 segundos, lo que da como resultado un flujo de ~7 L/min. Como usamos un tiempo de inflación entre 0,33 y 0,45 segundos, hay una meseta de presión que dura al menos 0,25 segundos y una inflación sostenida con poco o ningún flujo.

Los investigadores son los primeros en desarrollar un sistema único para descargar y analizar datos del ventilador neonatal Dräger VN500. Usando el software DataGrabber obtenido de Dräger Medical, los investigadores pueden recuperar los parámetros del ventilador a una frecuencia de 100 Hz durante largos períodos (horas e incluso días). Para analizar y visualizar los grandes conjuntos de datos, los investigadores desarrollaron un flujo de trabajo de análisis de datos utilizando el lenguaje de programación Python y sus paquetes complementarios (Figura 2). Con esta herramienta, los investigadores ahora pueden estudiar los detalles de cada inflación y respiración espontánea. Los investigadores registraron datos detallados de 30 bebés y demostraron que es factible, preciso y que los investigadores tienen la experiencia (Belteki et al, presentado).

En esta aplicación, los investigadores proponen investigar el efecto de diferentes tiempos de pendiente (y, por lo tanto, diferentes niveles de flujo del circuito) sobre los parámetros de ventilación y el intercambio de gases en bebés prematuros. Los investigadores plantean la hipótesis de que un tiempo de pendiente más largo (= flujo de circuito más bajo) distenderá los pulmones más suavemente pero mantendrá la ventilación y el intercambio de gases.

• Intervención:

El estudio es un diseño cruzado dentro del paciente que compara períodos cortos de ventilación con diferentes tiempos de pendiente en los modos SIPPV-VG y PSV-VG con las siguientes intervenciones:

Una herramienta de descarga del ventilador y monitores de CO2 transcutáneos y espirados se conectan al ventilador y la descarga de datos comienza mientras el bebé recibe ventilación con los parámetros utilizados por el equipo clínico. Se realiza una gasometría arterial. Los parámetros ventilados se cambian como se muestra a continuación. El orden de estas épocas es aleatorio. Se realiza otra gasometría arterial. El ventilador se vuelve a cambiar a los parámetros originales (o diferentes según corresponda por el gas sanguíneo). Los datos del ventilador y el registro de CO2 continuarán durante otros 30 minutos.

Intervenciones

Duración Ventilador Más Tiempo pendiente Tiempo inspiratorio [máx.] 15 min SIPPV-VG 0,08 0,40 15 min PSV-VG 0,08 [0,60] 15 min PSV-VG 0,16 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,16 0,40 15 min SIPPV-VG 0,24 0,40 15 min PSV-VG 0,24 [0,60] 15 min PSV-VG 0,32 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,32 0,40 15 min SIPPV-VG 0,40 0,40 115 min PSV-VG 0,40 [0,60]

La duración total del estudio es de 220 minutos. Un investigador estará presente continuamente. La FiO2 se ajustará si es necesario para mantener las saturaciones entre el 90 y el 95 %. Si la FiO2 aumenta >15 % o el CO2 al final de la espiración aumenta >1,5 kPa por encima del nivel previo al estudio, se abandonará esa intervención.

Comparación:

En cada tiempo de pendiente, se determinarán los siguientes parámetros y se compararán con los registrados en un tiempo de pendiente de 0,08 segundos: (1) presión máxima de inflado, (2) duración del inflado, (3) duración de la meseta de inflado, (4) duración sin gas (5) volumen tidal y minuto espirado (obligatorio/espontáneo, inspiratorio/espiratorio), (6) frecuencia del ventilador, (7) FiO2, (8) CO2 transcutáneo y/o al final de la espiración y (9) interacción entre insuflaciones del ventilador y la respiración del bebé. También se compararán los valores de SIPPV y PSV.