Non-invasiivisen ilmanvaihdon (NIV) vaikutus aivojen hapettumiseen

TAUSTA

Lähi-infrapunaspektroskopia (NIRS) on ei-invasiivinen menetelmä kudosten verenvirtauksen mittaamiseen, ja sitä käytettiin ensimmäisen kerran aivokudosten hapetukseen vuonna 1977. 1 NIRS on spektroskopinen tekniikka, jossa käytetään sähkömagneettisia aaltoja (700-950 nm), emitteriä ja ilmaisin. Viimeisten 20 vuoden aikana NIRS:n instrumentointi ja sovellus ovat kehittyneet valtavasti. Tämä tekniikka mahdollistaa nyt aivokudoksen happipitoisuuden mittaamisen. 2-13 INVOS Brain Oxymeter (IBO) on luotettava trendien seuranta aivojen alueellisen hapetuksen (rSO2) muutoksille ja korreloi laskimo-, kapillaari- ja valtimoveren hemoglobiinisaturaatioon Beer-Lambertin lakiin perustuvan algoritmin avulla. 4,14 IBO-järjestelmä käyttää valoa, jonka aallonpituudet ovat välillä 730-810 nm ja joka tunkeutuu ihmiskehon eri kerroksiin, muun muassa ihoon, kalloon ja aivoihin. Se on joko hajallaan kudokseen tai absorboituu olemassa oleviin kromoforeihin. Melko läpinäkyvällä lähi-infrapuna-alueella on monia absorboivia valokromoforeja, mutta vain kolme ovat tärkeitä hapetuksen kannalta, nimittäin hemoglobiini (HbO2), deoksihemoglobiini (Hb) ja sytokromioksidaasi (CtOx). Hapetettu hemoglobiini ja happivapaa hemoglobiini absorboivat valoa eri aallonpituuksilla, mikä mahdollistaa näiden kahden hemoglobiinimuodon erottamisen. Anturit ("SomaSensors") kiinnitetään potilaan otsalle integroidulla lääketieteellisellä liimalla.16 Menetelmää sovelletaan käyttämällä kahta lähde-ilmaisimen etäisyyttä anturissa: "lähellä" (matala), 3 cm lähteestä ja "kaukainen" (syvä), 4 cm lähteestä. Molemmat näytteet tunkeutuvat yhtä hyvin valonlähteen alla olevaan kudokseen sillä erolla, että 4 cm:n lähdedetektori mittaa signaaleja syvemmällä aivoissa.8,17 Läheisen näytteen vähentämisen kaukaisesta pitäisi jättää signaali, joka on peräisin pääasiassa aivokuoresta. 16 Aivojen hapetuksen asianmukainen hallinta on olennainen osa kaikkia anestesiatoimenpiteitä. Siitä huolimatta aivot ovat edelleen yksi vähiten valvotuista elimistä perioperatiivisen vaiheen ja tehohoidon aikana. Tähän asti NIRS:n anestesiologista käyttöä aivojen hapetuksen mittausmenetelmänä on tutkittu vain sydän- tai aivoverisuonikirurgiaan saavilla potilailla, iäkkäillä potilailla, joille tehdään suuri vatsaleikkaus, ja vastasyntyneillä. 18-21 Nämä tutkimukset osoittavat, että mitattuun aivojen hapettumiseen vaikuttavat veren suhteellinen osuus kapillaarikerroksen valtimo- tai laskimoosassa, hemoglobiinipitoisuus ja systeeminen saturaatio sydämen minuuttitilanteen lisäksi. Systeemisen kyllästymisen (SaO2) muutosten tarkat seuraukset aivojen hapettumiseen (rSO2) ovat edelleen tuntemattomia. Nykyinen oletus on, että rS02 liittyy suoraan Sa02:een, joten Sa02:n kasvu johtaa myös rS02:n kasvuun. Valtimoveren hapen määrä riippuu sisäänhengitetystä hapesta ja keuhkojen kaasunvaihdosta. Näihin kahteen parametriin vaikuttaa ensisijaisesti henkilön hengitysilmanvaihto. Potilaita, joilla on krooninen hengitysvajaus tai vain tilapäinen (akuutti) hengitysvajaus (esim. yleisanestesian jälkeen), hoidetaan rutiininomaisesti jatkuvalla positiivisella hengitysteiden paineella (CPAP). Sitä käytetään myös yleisesti uniapnean hoidossa ja vastasyntyneillä (erityisesti keskosilla). Näillä potilailla CPAP-ventilaatio voi estää henkitorven (uudelleen)intubaation tarpeen tai mahdollistaa aikaisemman ekstuboinnin.

CPAP-hoidon kehittivät tohtori George Gregory ja kollegat vastasyntyneiden teho-osastolla Kalifornian yliopistossa San Franciscossa vuonna 1971 22, ja sitten professori Colin Sullivan muokkasi sitä Royal Prince Alfred Hospitalissa Sydneyssä, Australiassa, vuonna 1981. 23 Aluksi CPAP-hoitoa käytettiin pääasiassa obstruktiivisen uniapnean hoitoon kotona. Nykyään sitä käytetään yleisesti teho-osastoilla ei-invasiivisena mekaanisena ventilaationa. Siellä se on yleensä varattu potilaiden alaryhmille, joissa happihoito kasvonaamion kautta on riittämätön. CPAP-hoitoa saavia potilaita seurataan tarkasti teho-osastolla. Hoito tukee potilaan spontaania hengitystä rakentamalla positiivista uloshengityspainetta (PEEP). Useimpien potilaiden vaatima paine vaihtelee välillä 5–12 cmH2O. Potilas voi yksilöllisesti määrittää oman hengitystaajuutensa sekä hengityssyvyyden.

Tavoitteet:

Tutkimuksen ensisijaisena tavoitteena on tutkia CPAP-hoidon vaikutusta rSO2:een suhteessa elintärkeisiin parametreihin, hemoglobiiniin, SaO2:een (analyysi BGA:lla) ja SpO2:een. Näitä yhdistettyjä mittauksia voidaan käyttää kuvaamaan tarkemmin CPAP-hoidon vaikutusta rSO2:een. Toistaiseksi tällaista tutkimusta ei ole tehty teho-osastolla oleville potilaille. Siksi tämän projektin tavoitteena on saada uusia näkemyksiä CPAP-hoidon vaikutuksesta aivojen saturaatioon. Lisäksi erot SaO2:ssa ja elintärkeissä parametreissa korreloivat rSO2:n kanssa. Myös oksentelun ja pahoinvoinnin, päänsäryn ja levottomuuden esiintyminen CPAP-hoidon aikana rekisteröidään.

Seuraavat parametrit mitataan, lasketaan ja merkitään CRF:ään (tapausraporttilomake):

• Verenpaine (BP)
• Syke (HR) ja rytmi
• rSO2 (vasen ja oikea pallonpuolisko)
• BGA: hapen osapaine (PaO2)
• BGA: pH, elektrolyytit (Na, K, Ca), glukoosi, laktaatti, SaO2
• BGA: Hb, Hk, MetHb, CoHb, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ilmanvaihto: CPAP, MV, RR, TV, painetuki, Pmean
• ASA-luokitus: 1-6
• CPAP:n mukaiset fyysiset häiriöt kyllä ​​tai ei, jos määritetään kyllä:

silmät, korvat, nenä, kurkku hengitys sydän ja verisuoni tuki- ja liikuntaelimistö urogenitaali iho endokriininen neurologinen psykiatrinen hypoteesi

Nolla- ja vaihtoehtoinen hypoteesi:

H0: rSO2:ssa EI tapahdu muutosta CPAP-hoidon aikana. H1: rSO2-arvo muuttuu CPAP-hoidon aikana. Tyypin I ja -II virheet ja teho α = 0,05 Teho = 0,9 Välianalyysi

• Tilastollinen metodologia Satunnaistettu havainnollinen kokeellinen yhden keskuksen kliininen tutkimus.
• Näytteen kokolaskenta:

Parillinen t-testi, eron keskiarvo: 5%, eron SD: 10%; Vaikutuksen koko 0,5; virhetodennäköisyys kaksipuolinen: 0,05; Teho: 0,9; kokonaisotoskoko: 50 potilasta. (5 %:n poistumisprosentti sisältyy).

MENETELMÄT Tässä satunnaistetussa kliinisessä tutkimuksessa on mukana 50 potilasta 18-vuotiaasta ylöspäin, jotka ovat hoidossa Wienin lääketieteellisen yliopiston teho-osastolla (13C1, 13C2, 13C3, 13B1, 13I1, 9D, E11 (Neurokirurginen teho-osasto), jotka vaativat ajoittaista CPAP-hoitoa. Hakija tai kliininen tutkija eivät ole mukana CPAP-hoidon käyttöaiheen päätöksenteossa.

Tutkimus toteutetaan Helsingin julistuksen (1964) ja hyvän kliinisen käytännön (GCP) ohjeiden sekä Equator-verkoston verkkosivujen suositusten mukaan lukien nykyiset versiot. Tutkimuspöytäkirja toimitetaan Wienin lääketieteellisen yliopiston eettiselle komitealle eettistä hyväksyntää varten. Tutkimus rekisteröidään klinikalla.gov. Kliiniseen tutkimukseen osallistuminen tapahtuu riippumatta potilaan teho-osastolla oleskelun lääketieteellisestä indikaatiosta. Ennen tutkimukseen pääsyä koehenkilön tulee olla suostumus osallistumiseen sen jälkeen, kun toimenpiteen luonne, laajuus ja mahdolliset seuraukset on selvitetty hänelle ymmärrettävässä muodossa. Potilaan tulee antaa suostumus suullisesti ja kirjallisesti. Yksityishenkilön suostumus vahvistetaan tutkijan allekirjoituksella. Kaikkien aiheiden nimet pidetään salassa tutkijoiden tiedostoissa. Koehenkilöt tunnistetaan dokumentoinnin ja arvioinnin perusteella niille tutkimuksen aikana myönnetyn lukumäärän perusteella. Osallistujille ilmoitetaan, että koko tutkimusdata säilytetään ja käsitellään luottamuksellisesti. Tietoprotokollaa käytetään tapausraporttilomakkeen avulla.

Kokeen kesto on 30 min. Tutkimus alkaa 15 min ennen CPAP:tä ja päättyy, kun potilaan rSO2 saavuttaa vakaan tilan (ei muutosta rSO2:ssa ± 2 % 3 min, maksimi 15 min) CPAP-hoidon aikana. Osallistujien ei tarvitse osallistua seurantakäynteihin.

Tämä tutkimus suoritetaan potilailla, joilla on hyvä pääsy otsalle. NIRS-mittaus (IBO) suoritetaan etukuoressa pään molemmilla puolilla. Emissio- ja tunnistusanturit on liitettävä sen jälkeen, kun potilaan otsa on pyyhitty pehmeällä liinalla tai vanulapulla. Koko tutkimuksen aikana tallennetaan SaO2, verenpaine (jatkuvasti invasiivinen tai ei-invasiivinen 3 minuutin välein) ja EKG. Nämä elintoiminnot ovat osa rutiininomaista teho-osaston seurantaa. Koe koostuu kahdesta osasta eli hengitysavulla tai ilman. Tutkimuksen aloitusjärjestys CPAP-hoidon kanssa tai ilman sitä satunnaistetaan. Kunkin osan aikana mittauksia suoritetaan vakaan tilan saavuttamiseen (ei muutosta rSO2:ssa ± 2 % 3 min ajan), mutta enintään 15 min. Tutkimus on turvallinen, ei-invasiivinen, kivuton ja voidaan suorittaa erittäin joustavasti, nopeasti ja kustannustehokkaasti kannettavilla laitteilla. Tietoja kerätään sekä oikealta että vasemmalta pallonpuoliskolta.

Laitejärjestelmää saa käyttää vain hyväksytyn tutkimussuunnitelman ja CE-sertifikaatin mukaisesti koehenkilöillä, jotka saavat CPAP-hoitoa ja ovat allekirjoittaneet tietoisen suostumuslomakkeen. Laitteen käyttö on rajoitettu hyväksyttyihin tutkimustutkijoihin. Jokaisen tutkimusvälin jälkeen suoritetaan BGA.

Syy, miksi tämä tutkimus tehdään teho-osastolla oleville potilaille, on seuraava. Hengitysvajauksesta kärsivät ja hengitysapua tarvitsevat potilaat sijoittuvat harvoin normaaleille sairaalaosastoille, koska CPAP-lisätoiminnolla varustetun hengityskoneen asennuksen on tehtävä erikoishenkilöstö. Lisäksi nämä potilaat tarvitsevat tarkkaa seurantaa, mikä voidaan taata teho-osastolla.

Havaintotutkimukseen ei oteta mukaan raskaana olevia naisia ​​eikä henkilöitä, joilla on vaikeita läppä- tai neurologisia sairauksia.

Kun CPAP-hoidon käyttöaihe on varmistettu ja sisään- ja poissulkemiskriteerit on tarkistettu, potilaat rekrytoidaan tutkimukseen.

Tutkimus jaetaan kahteen tiedonkeruuosaan, jotka molemmat tehdään yhdessä istunnossa.

1. 15 minuuttia ennen CPAP:tä:

   • alkaa kerätä tietoja joko jatkuvasta valtimoverenpainemittauksesta (ABP)
   • tai non-invasiivinen (NIBP) tutkimuksen loppuun asti
   • aloita NIRS-mittaus molemmilla aivopuoliskoilla (INVOS 5100C), kunnes toimenpide on valmis
   • ottamalla valtimoverinäytteemme (käytettävissä olevan saatavuuden mukaan) verikaasuanalyysiä (BGA) varten

2. 15 minuuttia CPAP:lla:

   • kohdassa 1 suoritettuja mittauksia (ABP/NIBP, NIRS) jatketaan
   • toisen valtimon laskimoverinäytteen ottaminen (käytettävissä olevan linjan mukaan) BGA:ta varten

Kohtien 1. ja 2. järjestys (ilman tai CPAP:n kanssa) satunnaistetaan ryhmään 1 ja ryhmään 2 samalla potilaalla.

TOIMINNALLISET TAVOITTEET

1. vuosi: Tutkimusehdotuksen laatiminen. Tavoitteet: - Kirjallisuuden haku ja katsaus

   • Tutkimusehdotuksen laatiminen
   • Hankkeen toteuttamisen yksityiskohtainen suunnittelu

   Lyhyt kuvaus: CPAP-terapiaa, NIRS:ää ja rSO2:ta koskevaa nykyistä kirjallisuutta tarkastellaan. Tutkimuksen toteuttamisen tarkka suunnittelu alkaa eettisen toimikunnan myönteisen äänestyksen jälkeen. Yksityiskohtainen tutkimuspöytäkirja kirjoitetaan kirjallisuuskatsauksen ja alustavien mittausten suorittamisen jälkeen.

2. vuosi: Hankkeen aloitus

   Tavoitteet: - Esimittausten suorittaminen ja tutkimusprotokollan tarkentaminen

   • Tutkimuksen toteuttaminen
   • Tulosten arvioiminen

   Lyhyt kuvaus: Tehdään alustavat mittaukset NIRS:llä, jonka jälkeen tutkimusprotokollaa tarkennetaan. Mukautetun protokollan mukaan tutkimus tehdään MUW:n teho-osastoilla.

3. vuosi: Hankkeen viimeistely, tilastollinen arviointi; Tiedon tulkinta ja opinnäytetyö.

Tavoitteet: - Aineiston arviointi

• Tilastollinen analyysi
• Tulosten tulkinta
• Alustavan version laatiminen opinnäytetyöstä
• Opinnäytetyön tarkistus ohjaajien kommentteihin
• Tutkimuspaperin kirjoittaminen tutkimustulosten julkaisemiseksi

Lyhyt kuvaus: Tutkimuksen valmistumisen jälkeen kaikki kerätyt tiedot arvioidaan ja niille tehdään tilastollinen analyysi. Näihin tuloksiin pohjautuvat jatkotutkimukset laaditaan. Hakijalle myönnetään aikaa työskennellä tutkimusprojektissaan osana tutkimusryhmää "keuhkot".

Yhteistyöjärjestelyt Projekti toteutetaan MUW:n anestesian, yleisen tehohoidon ja kivunhoidon osastolla.

Näkymät ja muut projektit

Useat projektit, jotka keskittyvät rSO2-muutosten vaikutuksiin muissa olosuhteissa, ovat mahdollisia:

• tehohoitoyksikön terapiaa
• nukutus

VIITTEET 1-23