High Flow -nenäkanyylin vaikutukset kuolleen tilan vähentämiseen ja ilmanvaihdon alueelliseen jakautumiseen (HFNC)

Tausta ja merkitys Historiallisesti happinenäkanyylejä on käytetty hypoksemiapotilailla hoitona valtimon hapetuksen lisäämiseksi. Vastasyntyneiden yhteisössä happivirtauksia > 2 l/min ja > 4 l/min lapsipotilailla on käytetty harvoin johtuen nenän limakalvojen liiallisesta kuivumisesta ja hypotermian kehittymisestä. On arveltu, että suuret lapsi- ja aikuispotilaat sietävät paremmin yli 4 l/min virtausnopeuksia, koska nenän limakalvon suuri pinta-ala voi tukea kuivien lääketieteellisten kaasujen hydraatiota. High flow nenäkanyyli (HFNC) -hoito on hengitystuki, joka tarjoaa virtauksia, joiden uskotaan ylittävän potilaan spontaanin sisään- ja uloshengityksen virtausnopeudet. Viimeisen vuosikymmenen aikana kliiniseen ympäristöön on otettu käyttöön lämmitettyjen ja kostutettujen korkean virtauksen nenäkanyylilaitteiden (HFNC) määrä. Nämä laitteet on tarkoitettu lääkinnällisten kaasujen optimaaliseen lämmitykseen ja kostuttamiseen virtausasetuksesta riippumatta. Vastasyntyneiden tapauksessa, joka on ollut hallitseva HFNC-potilaspopulaatio, ei selvästikään ole yksimielisyyttä siitä, mitkä virrat ovat "korkeita" tässä populaatiossa. Jos "korkealla" tarkoitetaan virtausnopeutta, joka ylittää spontaanin sisäänhengityksen virtausnopeuden, ei ole mitään järkevää kliinistä mittausta tämän suhteen varmistamiseksi. Siten HFNC:n todellinen määritelmä on edelleen vaikea termi, ja protokollamme toivoo valaisevansa tätä aihetta.

Prospektiivinen satunnaistettu tutkimuksemme kolmen eri hapen nenäkanyylin virtausnopeuden (matala, keskikokoinen ja korkea) vaikutuksista hengitysnopeuteen, SPO2:een, transkutaaniseen CO2:een ja ventilaation alueelliseen jakautumiseen EIT:n mittaamana auttaa kliinikoita määrittelemään HFNC-virtausnopeuksien alueen. jossa kuolleen tilan huuhtoutuminen tapahtuu ilman positiivista laajenemispainetta (alhainen alue) ja jossa kuolleen tilan huuhtoutuminen tapahtuu positiivisella paineella, joka luo ilmanvaihdon muutosten alueellisen jakautumisen.

C. Alustavat tutkimukset Yksi vastasyntyneiden lähde määrittelee HFNC:n virtauksiksi > 1 l/min ja toinen määrittelee virtaukset >3 l/min HFNC:ksi.1 Luokittelu on edelleen monimutkaista suurilla lapsi- ja aikuispotilailla, joiden on raportoitu olevan ylimääräisiä HFNC:n aikana niistä, joita perinteisesti käytetään tavallisella nenäkanyylilla ~ 6 l/min) ja jopa 30-40 l/min.2 Kliinikot ovat havainneet, että HFNC:llä on tekninen kyky tarjota parempaa lämpöä ja kosteutta, ja ne voivat pystyä tukemaan suurempaa osaa potilaista, jotka muutoin tarvitsisivat jatkuvaa positiivista hengitysteiden painetta (CPAP), noninvasiivista ventilaatiota (NIV) tai invasiivista mekaanista ventilaatiota. On olemassa useita ehdotettuja mekanismeja, joilla HFNC voi tarjota enemmän hengitysapua kuin tavalliset hapensyöttölaitteet.

Virtaukset, jotka ylittävät uloshengityksen virtausnopeuden, voivat aiheuttaa "vastapainetta" nenän hengitysteiden aukossa uloshengityksen aikana, joka on samanlainen kuin nenän CPAP. Lisäksi kaasut voivat tarjota fysiologisen hiilidioksidin poistamisen anatomisesta kuolleesta tilasta anatomisen vuodon kautta (nenä/suu hengitystiet). Nämä vaikutukset vaihtelevat todennäköisesti virtauksen, minuutin ventilaation, potilaan koon, vuodon ja nenän hengitysteiden aukon/kärkeen koon suhteen mukaan. FDA:n hyväksymiä HFNC-järjestelmiä on tällä hetkellä kolme. Kliininen hyväksyntä liittyy siihen tosiasiaan, että HFNC on halvempi, yksinkertaisempi käyttää ja vaatii vähemmän monimutkaisen hengitystieliittymän kuin tavallinen CPAP- tai NIV-laite. Toinen ehdotettu etu on, että HFNC-kärkit ovat yleensä vähemmän okklusiivisia ja voivat aiheuttaa vähemmän nenän hengitystievaurioita kuin CPAP-kärki tai BiPAP-maski. Tämän lähestymistavan laaja hyväksyntä ja käyttö on toteutettu erittäin vähäisellä kokeellisella tiedolla tukemaan HFNC-virtausasetuksia turvallisena ja tehokkaana vaihtoehtona kaikille potilaille, joilla on hypoksinen hengitysvajaus.

Sähköimpedanssitomografia (EIT) Sähköimpedanssitomografia hyödyntää muutoksia ilmalla täytetyissä vs. kudoksilla täytetyissä tiloissa keuhkojen tilavuuden alueellisen jakautumisen karakterisoimiseksi ja kvantifioimiseksi sängyn vieressä. Tämä tekniikka on validoitu eläimissä3 ja ihmisissä4, 5 tutkimuksessa, jotka on suoritettu viime vuosikymmenen aikana Bostonin lastensairaalassa. Tekniikka hyödyntää 16 elektrodin sarjaa, jotka on asetettu potilaan rinnalle (kuva 1). Kun pieniä virtoja johdetaan elektrodien välillä, impedanssi mitataan sarjan välillä ja niiden välillä. Näiden impedanssiarvojen monimutkaisen kyselyn ja manipuloinnin avulla muodostuu kaksiulotteinen kuva (kuva 2), ja sen on osoitettu korreloivan potilaiden kliinisten ja radiografisten muutosten kanssa4. Kyky arvioida keuhkojen tilavuutta ja kaasun alueellista jakautumista ei-invasiivisesti ja reaaliajassa voi antaa meille käsityksen siitä, mikä hengitystapa on tehokkaampi.

HFNC:n fysiologiset vaikutukset ja turvallisuus On olemassa useita ehdotettuja fysiologisia mekanismeja, joiden avulla HFNC:n uskotaan olevan tehokas. Näitä ovat: 1) ylempien hengitysteiden kuolluttilan huuhtelu CO2:sta, mikä mahdollistaa paremman alveolaarisen kaasunvaihdon; 2) tarjotaan riittävä virtaus tukemaan sisäänhengitystä, mikä vähentää hengitystyötä; 3) keuhkojen ja hengitysteiden mekaniikan parantaminen eliminoimalla kuivauksen/jäähdytyksen vaikutukset; 4) kaasun käsittelyn aineenvaihduntakustannusten vähentäminen tai poistaminen; ja 5) positiivisen uloshengityspaineen aikaansaaminen. Vaikka nämä muuttujat on mitattu joko eläimillä tai ihmisillä, lyhytkestoisiin tutkimuksiin otettiin vain pieni määrä koehenkilöitä, eikä niitä ollut erityisesti suunniteltu käsittelemään HFNC:n turvallisuutta.

Hasan ym. havaitsivat staattisessa vastasyntyneen keuhkomallissa syntyneen paineen vaikutuksia käyttämällä kahta kaupallisesti saatavilla olevaa HFNC-laitetta, joiden virtaukset ovat välillä 0-12 l/min ja eri vuotoasetuksilla. He osoittivat nares-mallissa, jossa vuoto oli minimoitu (suu kiinni), että simuloitujen henkitorven paineiden systemaattinen nousu oli verrannollinen lisääntyneisiin virtauksiin. Mitatut hengitysteiden paineet olivat samanlaisia ​​kuin nenän CPAP:lla raportoidut (~5-6 cmH2O virtauksilla ~6-8 l/min).

Frizzola ja kollegat mittasivat henkitorven paineita ja kaasunvaihtoa 13 keuhkovaurioituneella vastasyntyneellä porsaalla, joita tuettiin N-CPAP:lla ja HFNC:llä korkean ja vähäisen vuodon olosuhteissa. Tämän tutkimuksen tärkein havainto oli, että HFNC:n henkitorven paineet olivat verrattavissa CPAP-paineisiin samalla virtausalueella, ja nenänielun kuolleen tilan huuhtoutuminen liittyy parantuneeseen ventilaatioon ja hapettumiseen riippumatta pelkästä henkitorven paineesta HFNC:n aikana.

Useat lyhytaikaiset tutkimukset ovat arvioineet keuhkojen venyvän paineen suuruutta pienessä ryhmässä pikkulapsia. Sreenan ym. havaitsivat, että samanlaiset uloshengityksen lopussa olevat keuhkopussinpaineet voitiin ylläpitää normaalin happiannostelun nenäkanyylin (1-2,5 l/min) ja N-CPAP:n välillä 40 keskosen ryhmässä ilman eroja desaturaatioissa, bradykardiassa ja apneassa. 8 Tämä paine on kuitenkin todennäköisesti erittäin vaihteleva johtuen vuodosta ja hengitysteiden/kanyylin koon suhteesta. Lampland havaitsi samanlaisia ​​uloshengityksen lopun keuhkopussin paineita HFNC:n (2-6 l/min) ja N-CPAP:n 6 cm H2O välillä keskosilla.9 Äskettäisessä Cochranen meta-analyysissä arvioitiin prospektiivisia, satunnaistettuja kontrolloituja tutkimuksia, jotka rajoittuivat ennenaikaisiin imeväisiin.1 Tämän meta-analyysin ensisijaisena tavoitteena oli määrittää HFNC:n turvallisuus ja tehokkuus. Kun sitä käytettiin ensisijaisena hengitystukena syntymän jälkeen, yhdessä tutkimuksessa havaittiin samanlainen hoidon epäonnistumisaste HFNC:llä (5-6 l/min) ja nenän CPAP:llä hoidetuilla pikkulapsilla.10 Ekstuboinnin jälkeen eräässä tutkimuksessa havaittiin, että HFNC:llä (1,8 l/min) hoidetuilla pikkulapsilla oli merkittävästi suurempi reintuboinnin tarve kuin nenän CPAP-hoitoa saaneilla.11 Toisessa tutkimuksessa havaittiin samanlaiset uudelleenintubaationopeudet kostutetulle ja kostuttamattomalle HFNC:lle (~ 2-3 l/min)12, ja neljännessä tutkimuksessa ei havaittu eroa kahden kostutetun HFNC:n (6 l/min) antamiseen käytetyn laitemallin välillä.13 Näihin tutkimuksiin osallistui vähän potilaita, ja kahdessa tutkimuksessa (Woodhead, Miller) käytettiin huonoja metodologisia lähestymistapoja. Yhdessä tutkimuksessa ilmoittautuminen keskeytettiin käytettävään HFNC-laitteeseen liittyvien infektioiden vuoksi.10 Näiden löydösten perusteella ei ole riittävästi todisteita HFNC:n turvallisuuden tai tehokkuuden osoittamiseksi yleisesti käytetyillä virtauksilla ja hengitystukena keskosilla. Nämä tiedot osoittavat myös, että kun sitä käytetään ekstuboinnin jälkeen, HFNC voi liittyä korkeampaan reintubaatioon kuin nenän CPAP.14 Ei ole tehty tutkimuksia, joissa olisi arvioitu turvallisuutta ja tehoa suuremmilla imeväisillä ja muilla lapsipotilailla. Huolimatta todisteiden puutteesta, HFNC on edelleen käytössä monissa lasten tehohoidon yksiköissä (PICU) käyttäen virtauksia ≥ 20 l/min ja muutamia aikuisten tutkimuksia on tehty näillä suurilla virtauksilla HFNC:n aikana. Siksi on vaikea ekstrapoloida näitä havaintoja samanlaisten virtausten käytön edistämiseksi lapsilla. On ilmeistä, että HFNC voi tarjota joitain samoja kliinisiä etuja kuin CPAP tai jopa NIV, jos nenän hengitysteiden tai nenä-oraalinen rajapinta on vähemmän monimutkainen. Vaikka nenän CPAP toimii välittäjänä happihoidon ja invasiivisen ventilaation välillä vastasyntyneillä, on yleisempää, että isommille lapsille ja aikuisille tuetaan kaksitasoista NIV:tä vaihtoehtona invasiiviselle ventilaatiolle. On olemassa vakuuttavia tietoja, jotka tukevat myös NIV:n käyttöä vastasyntyneillä lisäämään nenän CPAP:n hengitysvaikutuksia. HFNC ei ainoastaan ​​tarjoa peruspaineen, joka on samanlainen kuin CPAP, vaan se myös lisää keuhkorakkuloiden ventilaatiota tasolle, joka saattaa olla samanlainen kuin NIV.

D. Suunnittelu ja menetelmät

1. Opintojen suunnittelu

   a. Prospektiivisessa, satunnaistetussa tutkimuksessa kolmella eri HFNC:n virtausnopeudella arvioimme tuloksia EIT:n alueellisesta jakautumisesta, transkutaanisesta CO2:sta ja hengitysnopeudesta.

2. Potilaan valinta ja sisällyttäminen/poissulkemiskriteerit

   a. Osallistumiskriteerit i. Kaikki potilaat, jotka saavat HFNC:tä hypoksiaan ii. Ikä: 1 päivä (> 38 viikkoa GA vastasyntynyt tai vanhempi) - 17 vuotta. b. Poissulkemiskriteerit i. Potilaat, joilla on synnynnäisiä sydänvikoja. ii. Lääkäriryhmän mielestä potilas saattaa vaatia nopeaa non-invasiivisen hoidon laajentamista tai välitöntä intubaatiota.

   iii. Potilaat, joilla on FIO2 > 0,6 tutkimuksen korkeimmalla tarjotulla virtaustasolla.

   iv. Potilaat, joilla on immuunipuutos ja/tai tila luuytimensiirron jälkeen v. Potilaat, jotka saavat vasoaktiivista tukea verenpaineen tai sykkeen ylläpitämiseksi vi. Potilaat, joilla on tunnettu hengitystiehäiriö, esim. Pierre-Robin, trakeomalacia. vii. Alle 38 raskausviikon ikäiset potilaat viii. Alle 3 kiloa painavat potilaat ix. Jos EIT-nauhaa/elektrodeja ei voida sijoittaa oikein rintaan koko-/painorajoitusten vuoksi x. Jos lääkintäryhmä katsoo, että potilas ei ole tarkoituksenmukainen ilmoittautua tutkimukseen lääketieteellisten, sosiaalisten tai emotionaalisten huolenaiheiden vuoksi

3. Tutkimushoitojen tai altistusten/ennustajien kuvaus Tietoisen suostumuksen jälkeen potilaat, joille on määrätty HFNC-hoitoa, satunnaistetaan kasvaviin virtoihin (pienestä korkeaan) tai deeskaloituvaan (korkeasta matalaan) joka tunti ja palautetaan sitten aiempaan tilausvirta-asetukseensa. Iän mukaan ne asetetaan kolmelle eri virtausasetukselle 1 tunniksi taulukon 1 mukaisesti siten, että nenäkanyylin ulkohalkaisija on enintään 50 % nariksen sisähalkaisijasta. Taulukko 1 kehitettiin perustuen kolmeen tunnettuun hengityksen tilavuuteen 4, 6 ja 8 ml/kg 33 %:n sisäänhengitysajalla ja suurimmalla normaalilla hengitystiheydellä. SPO2:n, EIT:n, TCM CO2:n ja hengitystiheyden mittaukset tallennetaan 15 minuutin välein. FIO2:ta säädetään niin, että SPO2 säilyy 90-95 %:ssa.

   Transkutaaninen CO2 (TCM) (Sentec) asetetaan 30 minuuttia ennen satunnaistamista, jotta tasapaino ihon pinnan kanssa saadaan aikaan. Asetamme TCM:n vasemmalle rintakehän yläpuolelle alle 15 kg painaville potilaille ja korvalehteen yli 15 kg painaville potilaille. Laite on FDA:n hyväksymä ja lämmittää ihoa mahdollistaen CO2:n diffuusion ihon ja anturin kalvon läpi. Tämän laitteen avulla voimme kehittää muunnetun ilmanvaihtoindeksin.

   EIT-mittaukset - EIT-mittaukset tehdään ennen satunnaistamista ja tunnin kuluttua kunkin kolmen virtausalueen muutoksen jälkeen. Tämä edellyttää 16 elektrodin nauhan sijoittamista potilaan rinnan ympärille, juuri nännin alapuolelle.

   Pulssioksimetria ja kooksimetria - SpO2:ta, S/F-suhdetta (SpO2:n ja FIO2:n suhde), SpHb:tä (ei-invasiivinen HGB) ja SpOC:ta (happipitoisuus) tarkkaillaan jatkuvasti 3 tunnin ajan. Keskimääräinen SpO2-, S/F-suhde ja SpOC lasketaan Masimo RAD-7:n kannettavan tietokoneen kautta keräämistä suoratoistotiedoista. Desaturaatiot määritellään SpO2:ksi < 85 % ja raportoidaan. Exceliä käytetään näiden toimintojen suorittamiseen. FDA:n hyväksymä kertakäyttöinen SPO2-anturi asetetaan potilaan sormeen, peukaloon tai varpaan.

4. Ensisijaisten ja toissijaisten tulosten/päätepisteiden määritelmä a. Ensisijainen i. Hapetus 1. Korkeampi SPO2 alhaisemmalla FIO2:lla (S/F-suhde) 2. SpOC ja desaturaatioiden tiheys ii. Ilmanvaihto 1. Alempi hengitystiheys 2. Alempi TCM CO2 b. Toissijainen i. EIT:n mittaama alueellinen jakautumaero 1. Pinta-ala sekä ylä- ja alasuhde ovat ensisijaiset analysoitavat tiedot 2. Keuhkojen alueellista täyttymistä verrataan.
5. Tiedonkeruumenetelmät, arvioinnit, interventiot ja aikataulu (mitä arviointeja suoritettiin, kuinka usein) Tietoja tallennetaan jatkuvasti kunkin laitteen (Draeger EIT, Sentec TCM, Masimo SPO2) tietokoneelle. Tiedot ladataan joko USB-asemalla tai PCMC-kortilla ja yhdistetään yhdeksi Excel-laskentataulukoksi analysointia varten. Tiedot tallennetaan manuaalisesti 15 minuutin välein koko 3 tunnin ajan.
6. Tutkimuksen aikajana a. Katso kuva kolme.

E. Haittavaikutusten kriteerit ja raportointimenettelyt Koska tämä on pilottitutkimus, PI tarkistaa jokaisen suuren haittatapahtuman. Seuraavia komplikaatioita seurataan, mutta vain merkittävistä komplikaatioista ilmoitetaan IRB:lle. Vähäisiä tapahtumia ovat: bradykardia (10 % perustason alapuolella), hengitystiheyden lisääntyminen > 20 %, TCpCO2:n nousu 10 mmHg, FIO2:n nousu > 0,3, hypoventilaatio (hengityksen pidättäminen yli 15 sekuntia) ja desaturaatio (

Tärkeimmät tapahtumat, jotka pysäyttävät tutkimuksen ja joista ilmoitetaan välittömästi IRB:lle, ovat:

• Desaturaatio < 80 % (seurataan jatkuvasti pulssioksimetrialla) yli 1 minuutin ajan.
• Bradykardia < 60 BPM Kliinisen tutkimuksen koordinaattori seuraa kaikkia suuria ja pieniä tapahtumia ja raportoi ne PI:lle.

FI Tämä numero syötetään yksityisomistuksessa olevaan, salasanalla suojattuun BCH-tutkimusasemaan, joka on vain BCH:n tutkimushenkilöstön käytettävissä.

Laskentataulukkoa säilytetään sängyn vieressä tiedonkeruun aikana (3 tuntia) jokaista manuaalisesti syötettävää datapistettä varten.

G. Laadunvalvontamenetelmä Tietojen siirron laadun varmistaa toinen tutkija, joka vahvistaa manuaaliset ja sähköiset tiedot. SPSS-ohjelmistoa käytetään auttamaan tietojen analysoinnissa ja varmistamaan tietojen eheys luomalla hälytyksiä täyttämättömistä kentistä sekä odottamattomista tai mahdollisesti väärin syötetyistä tuloksista.

H. Tietojen analysointisuunnitelma Katsomme, että >10 % eroja hengitystiheydessä virtausasetusten välillä pidetään merkittävinä. Pidämme > 20 % eroa TCM CO2:ssa ja SPO2:ssa merkittävänä.

EIT:n tiedot: Keuhkojen kuvantamisjärjestelmä on Dräger EIT Pulmovista 500 (Dräger Medical, Lyypekki, Saksa). Kuusitoista koplanaarista elektrodia sijoitetaan tasavälein rintakehän ympärille parasternaalisen kuudennen kylkiluiden välisen tilan tasolle. Vertailuelektrodi asetetaan vatsan oikealle puolelle vyötärön lähelle. Elektrodit #1 ja #16 on sijoitettu symmetrisesti rintalastan vasemmalle ja oikealle puolelle, niin että elektrodit #8 ja #9 ulottuivat selkärangan yli. Tämä konfiguraatio johtaa poikittaisiin kuviin radiologisessa sopimuksessa, kaudaalisesta kraniaaliseen, samankaltaisiin kuin kissan skannaus. Keuhkojen kuvan rekonstruktio tehdään Grazin sähköimpedanssitomografiaa (GREIT) koskevan konsensuksen (15) mukaisesti käyttämällä sähköimpedanssi- ja diffuusioptista rekonstruktioohjelmistoa (16). Yksinkertaisesti sanottuna ideana on tarkkailla mahdollisia muutoksia ventilaation keskipisteessä arvioimalla vatsan ja dorsaalisen impedanssin muutosten suhdetta ( ) tutkimuksen kunkin osan aikana. Impedanssin muutokset osoittavat, kuinka avoin tai suljettu keuhko on. Tutkimusryhmämme on aiemmin kuvaillut tätä lähestymistapaa yksityiskohtaisesti (17).

I. Tilastollisen tehon ja otoksen huomioiminen Tehoanalyysi paljastaa kolmen eri virtauksen toistuvien mittausten perusteella potilasta kohti, että 35 potilasta (7 ikäluokkaa kohden) tarvitaan vaikutuskokoon 0,2, alfaan 0,05 ja tehoon 0,8. Erot keskiarvoissa hapetus (SPO2- ja S/F-suhde), ventilaatio (TCM CO2) ja EIT (U/L-suhde) kunkin hoitoryhmän välillä verrataan joka tunti kolmen tunnin testausjakson aikana satunnaistamisen jälkeen käyttäen ANOVAa Tukey postin kanssa. -hoc testi.

J. Opintoorganisaatio Yhden oppilaitoksen pilottitutkimus.