Hengenahdistus ja aivokuoren aktivaatio fNIRS:n mittaama spontaanin hengityskokeen aikana (WEANIRS)

Tutkimus ei muuta potilaan hoitoa. Potilaat otetaan mukaan, jos potilaasta vastaava lääkäri on päättänyt suorittaa SBT:n potilaalle. SBT-olosuhteet ovat nykykäytännön mukaiset. Hengenahdistusmittauksessa käytetään osastollamme nykyisin käytössä olevia menetelmiä (D-VAS ja MV-RDOS).

1. Toimenpidetyypit ja käytetyt tekniikat Hengenahdistus määritellään positiivisella vastauksella vähintään kahteen seuraavista kysymyksistä: "Tunnetko hengenahdistusta?"; "Tuntuuko sinusta ilmanpuutetta?"; "Onko hengityksesi vaikeaa?"; "Onko sinulla hengitysvaikeuksia?". Hengenahduksen voimakkuutta mitataan D-VAS:lla kommunikoivissa potilaissa. Hengenahdistus-VAS määrittelee myös potilaat, joilla on kliinisesti merkittävä hengenahdistus ("D-VAS" > 3) tai ei-kliinisesti merkittävä hengenahdistus (D-VAS ≤ 3). Hengenahdistus mitataan MV-RDOS-asteikolla kaikille potilaille, ja kliinisesti merkittävää hengenahdistusta epäillään vahvasti MV-RDOS-arvolla ≥ 2,6.

   Palleon ulkopuolisten sisäänhengityslihasten (Alae Nasi ja Parasternal) pinta-EMG kerätään itsekiinnittyvien pintaelektrodien kautta (ECG Electrods, HG91TSG 48x34mm Kendall/Arbo, Covidien, Dublin, Irlanti). Parasternaalisten lihasten bilateraalinen tallentaminen suoritetaan elektrodiparilla, joka sijoitetaan toiseen kylkiluiden väliseen tilaan rintalastan lähelle. Alae nasi -lihasten tallentaminen suoritetaan asettamalla elektrodi jokaiseen sieraimeen. Sisäänhengityslihasten toiminnan sähköiset signaalit haetaan käyttämällä Labchart Peak Analysis MLS380/8 -moduulia EMG:n (RMS-EMG) neliön keskiarvon (RMS) erottamiseksi. Tätä sisäänhengityksen RMS-EMG-signaalin verhokäyrää käytetään maksimi-EMG-amplitudin (EMGmax) ja sen käyrän alla olevan alueen (EMGAUC) laskemiseen. EKG-aktiivisuuteen liittyvien artefaktien minimoimiseksi parasternaalinen EMG-signaali suodatetaan ennen RMS-keskiarvoprosessia käyttämällä alipäästösuodatinta (50-400 Hz).

   Elektroenkefalografinen aktiivisuus mitataan aktiivisella elektrodijärjestelmällä, joka sisältää 30 elektrodia, jotka on sijoitettu kansainvälisen EEG 10-20 -järjestelmän mukaisesti, viitaten FCz:ään (EEG/NIRS-laite, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Alankomaat). Elektrodien impedanssi pidetään alle 5 kΩ. Signaalit vahvistetaan ja digitoidaan 1000 Hz:n taajuudella.

   Aivojen perfuusio arvioidaan käyttämällä 27-kanavaista fNIRS-työkalua (EEG/NIRS-laite, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Alankomaat). Tämä fNIRS-laite käyttää kahta lähi-infrapunavalon aallonpituutta (695 ja 830 nm) oksihemoglobiinin ja deoksihemoglobiinin suhteellisten muutosten mittaamiseen 10 Hz:n näytteenottotaajuudella. Lähettimen ja ilmaisimen optodit on sijoitettu 3 cm:n etäisyydelle toisistaan. Aivokuoren alueita kunkin lähettimen ja ilmaisimen parin välillä kutsutaan kanaviksi. Anaatomisesti kanavat vastaavat aivokuoren alueita, jotka sijaitsevat 2-3 cm ihon ja päänahan pinnan alapuolella. Opodit sijoitetaan otsaan ja päänahaan, ja alimmat optodit sijoitetaan T4-Fpz-T3-linjalle, jonka määrittelee 10/20-järjestelmä. fNIRS-signaalit käsitellään kuten ovat kuvanneet Schecklmann et ai. Oksihemoglobiini, deoksihemoglobiini ja kokonaishemoglobiini johdetaan optisista tiheydistä käyttämällä modifioitua Beer-Lambertin lakia. Korjaustekijöitä sovelletaan liikeartefaktien poistamiseen. Kullekin kanavalle luodaan keskimääräinen oksihemoglobiinin ja deoksihemoglobiinin aaltomuoto. Kiinnostavia alueita ovat premotoriset aivokuoren alueet (lisämotorinen alue).

   SBT-vika määritellään jommankumman seuraavista kriteereistä esiintymisen ja jatkumisena vähintään 5 minuutin ajan: SpO2 ≤ 90 % tai PaO2 ≤ 50 mmHg, kun FiO2 ≥ 50 %, PaCO2 > 50 mmHg, pH < 7,32, hengitystiheys > 35/ min, syke > 140/min, systolinen verenpaine > 180 mmHg tai < 90 mmHg.

2. Koevaiheiden järjestys Potilaat sijoitetaan ventilaatiovieroituskokeeseen, jossa on 0 cmH2O painetukea ja 0 cmH2O uloshengityksen loppupainetta. Hengenahdistus kvantifioidaan kaikille potilaille käyttäen MV-RDOS-pisteitä ja Dyspnea VAS (D-VAS) -menetelmää kommunikatiivisille potilaille ennen SBT:n alkua, 10 minuutin välein SBT:n aikana ja SBT:n lopussa. Hengitysliikkeiden, hengitysteiden virtauksen, EMG:n ja EKG:n tallennukset tehdään samaan aikaan 10 minuutin jaksossa ennen vieroitustestin alkua, 30 minuutin vieroitustestin aikana ja 10 minuuttia vieroitustestin päättymisen jälkeen .
3. Tilastollinen analyysi Kahta kliinisesti merkitsevää ja ei-kliinisesti merkitsevää hengenahdistusryhmää verrataan niiden aivojen aktivaatioindekseillä (HbO2 ja HbR) käyttämällä ei-parametrista Mann-Whitney-testiä jatkuville muuttujille ja Chi2-testiä kategorisille muuttujille. Kahta SBT:n "menestys" vs. "epäonnistuminen" ryhmää verrataan niiden aivojen aktivaatioindekseillä käyttäen samoja menetelmiä. Niiden aivojen aktivaatioindeksien ja hengenahdistuksen intensiteetin, aivojen aktivaatioindeksin ja EEG:n sekä aivojen aktivaatioindeksin ja pinta-EMG:n välisiä korrelaatioita testataan Spearmanin korrelaatiokertoimella. Aivojen aktivaatioindeksien ja muunnetun MV-RDOS:n suorituskyky hengenahdistuksen tai SBT-häiriön ennustamisessa arvioidaan laskemalla ROC-käyrien käyrän alla oleva pinta-ala. Havaittua eroa pidetään merkittävänä, jos tyypin I virheen todennäköisyys "p" on ≤ 0,05.