Hallitun vs. avustetun hengityksen fysiologiset vaikutukset keskivaikeassa tai vaikeassa ARDS:ssä (PEARL-tutkimus) (PEARL)

Tämä on prospektiivinen, yksikeskuksinen, fysiologinen interventiotutkimus, jonka tarkoituksena on tutkia hengitysmekaniikkaa ja alueellisen keuhkoventilaation vaikutuksia avustetun versus täysin ohjatun mekaanisen ventilaation yhteydessä potilailla, joilla on keskivaikeasta vaikeaan akuuttiin hengitysvaikeusoireyhtymään (ARDS). Tutkimus suoritetaan kolmannen tason tehohoidon yksikössä ja keskittyy lyhytaikaisiin fysiologisiin vastauksiin erilaisiin ventilaatiostrategioihin kontrolloiduissa koeolosuhteissa. Tutkimus arvioi erityisesti sitä, kuinka ventilaatiotila ja hengityssyvyyden kohdentaminen vaikuttavat alueelliseen keuhkon inflaatioon, hengitysvaivaan sekä ventilaattorista aiheutuvaan keuhkovaurioriskiin käyttämällä kehittyneitä fysiologisia monitorointityökaluja, kuten ruokatorven painemittauksia ja sähköistä impedanssitomografiaa.

Tieteellinen perustelu perustuu havaintoon, että avustetut ventilaatiotavat, kuten painetukiventilaatio, säilyttävät spontaanin hengityksen, mutta saattavat altistaa korkean hengitysajon potilaat liiallisille hengityssyvyyksille ja transpulmonaalisille paineille. Tämä tila liittyy potilaan itsensä aiheuttamaan keuhkovaurioon ja alueelliseen keuhkon ylivenymään. Täysin ohjattu ventilaatio mahdollistaa hengityssyvyyden ja ajopaineen tiukan kontrollin ja saattaa vähentää alueellista keuhkon stressiä ja venymää. Kuitenkin suora fysiologinen vertailu avustetun ja ohjatun ventilaation välillä standardoiduissa olosuhteissa on edelleen rajallista. Tämä tutkimus arvioi, parantaako korkean hengitysvaivan potilaiden siirtäminen tilavuusohjattuun ventilaatioon, joko ylläpitämällä avustetun ventilaation aikana havaittua hengityssyvyyttä tai kohdentamalla suojaviiva-arvot, alueellisen ventilaation homogeenisuutta ja vähentääkö se keuhkon ylivenymisen merkkejä säilyttäen samalla kaasujen vaihdon.

Rekisteröinnin jälkeen potilaat läpikäyvät neljä peräkkäistä ventilaatiovaihetta, joita sovelletaan kiinteässä järjestyksessä. Jokainen vaihe kestää 30 minuuttia. Ensimmäiset 25 minuuttia mahdollistavat fysiologisen stabilisaation ja sopeutumisen ventilaatiotapaan. Viimeisiä 5 minuuttia käytetään signaalin keräämiseen ja fysiologisiin mittauksiin. Neljä vaihetta sisältävät avustetun ventilaation kliinisesti valitulla painetuella ja positiivisella lopetushengityspaineella, tilavuusohjatun ventilaation, joka kohdentaa 6 ml per kg ennustettua kehonpainoa, tilavuusohjatun ventilaation, jossa hengityssyvyys vastaa avustetun ventilaation aikana mitattua hengityssyvyyttä neuromuskulaarisella salpauksella, sekä tilavuusohjatun ventilaation, joka kohdentaa 6 ml per kg ennustettua kehonpainoa neuromuskulaarisella salpauksella ja ajopaineen titraatiolla pysyäksensä alle tai tasolla 14 cmH2O. Neuromuskulaarisen salpauksen vaiheiden aikana hengitystiheyttä säädetään arteriaalisen verikaasun analyysin perusteella ylläpitämään fysiologisia pH- ja PaCO2-tavoitteita.

Hengitysmekaniikkaa arvioidaan käyttämällä yhdistettyjä hengitysteiden, ruokatorven ja mahalaukun painemittauksia, jotka saadaan ilmapallon katetrin nasogastrisen putken järjestelmän kautta. Virtaus ja hengitysteiden paine mitataan pneumotakografilla. Signaalit kerätään digitaalisesti ja tallennetaan offline-analyysiä varten. Johdetut parametrit sisältävät hengitysvaivan, transpulmonaalisen paineen vaihtelut, hengityselinten ja keuhkojen ajopaineen, keuhkojen ja rintakehän mukautuvuuden, hengityslihasten aktiivisuuden, paine-aika-tuotteen ja okkluusiopainetunnusluvut. Staattinen hengitysmekaniikka arvioidaan käyttämällä standardoituja hengitys- ja uloshengityksen okkluusiomanööverejä. Nämä mittaukset mahdollistavat potilaan ja ventilaattorin vuorovaikutuksen, keuhkojen stressin ja mekaanisen energian siirron hengityselimistöön yksityiskohtaisen karakterisoinnin.

Alueellinen ventilaation jakautuminen arvioidaan käyttämällä sähköistä impedanssitomografiaa. Dedikoidu elektrodivyö, joka sijoitetaan keskirintaiseen tasoon, tallentaa jatkuvasti impedanssimuutoksia korkealla aikaresoluutiolla. Offline-analyysi sisältää hengityssyvyyden jakautumisen laskennan riippuvisten ja ei-riippuvisten keuhkoalueiden välillä, alueellisen hengityssyvyyden arvioinnin, ventilaation homogeenisuustunnusluvut, pikselitason ventilaation heterogeenisyyden, lopetushengityksen keuhkoimpedanssin muutosten ja pendelluft-ilmiön havaitsemisen. Rekrytointitilavuus arvioidaan vertaamalla lopetushengityksen impedanssia eri positiivisilla lopetushengityspaineen tasoilla. Nämä mittaukset tarjoavat korkearesoluutioista funktionaalista kuvantamista alueellisesta keuhkojen ilmaantumisesta ja ventilaation jakautumisesta jokaisen ventilaatiovaiheen aikana.

Jokaisen vaiheen aikana kerätyt fysiologiset ja kaasujenvaihtoparametrit sisältävät hengityssyvyyden, hengitystiheyden, hengitysteiden paineet, arteriaaliset verikaasut ja hengitystyön tunnusluvut. Tietojen kerääminen on standardoitu kaikissa tutkimusvaiheissa varmistaakseen vertailukelpoisuuden ventilaatiostrategioiden välillä.

Tutkimus noudattaa fysiologista toistettujen mittausten suunnittelua. Jatkuvat muuttujat tiivistetään käyttämällä mediaania ja kvartiiliväliä. Kategoriset muuttujat ilmaistaan osuuksina. Pienen otoskoon ja odotetun fysiologisten muuttujien epänormaalijakauman vuoksi käytetään ei-parametrisiä tilastollisia testejä. Globaalit vertailut tutkimusvaiheiden välillä suoritetaan käyttämällä Friedmanin testiä. Parivertailut suoritetaan käyttämällä Wilcoxonin merkkirankitestiä tai McNemarin testiä tarvittaessa. Tilastollinen merkitsevyys määritellään käyttämällä kaksisuuntaisia p-arvoja, jotka ovat pienempiä tai yhtä suuria kuin 0.05. Tilastolliset analyysit suoritetaan käyttämällä validoituja tilastollisia ohjelmistoja.

Fysiologisen tutkivan suunnittelun ja aiemman tietojen puutteen vuoksi, jotka kuvaavat alueellista keuhkon inflaatiokäyttäytymistä identtisissä koeolosuhteissa, muodollista tehon laskentaa ei suoritettu. Suunniteltu rekisteröintitavoite on 20 potilasta. Tämä otoskoko on yhteneväinen aiemmien fysiologisten ristikkäistutkimusten kanssa, jotka tutkivat hengitysmekaniikkaa ja alueellista keuhkoventilaatiota käyttämällä kehittyneitä monitorointitekniikoita. Valittua otoskokoa pidetään riittävänä havaitakseen kliinisesti merkittäviä fysiologisia eroja ventilaatiostrategioiden välillä ja tuottaakseen hypoteeseja luovia tietoja tulevia kliinisiä lopputulostutkimuksia varten.

Turvallisuusvalvonta suoritetaan koko tutkimuksen ajan. Kaikki tutkimusmenettelyjen aikana tapahtuvat haittatapahtumat kirjataan. Lääkinnällisiin laitteisiin liittyvät haittatapahtumat luokitellaan sovellettavien Euroopan lääkinnällisten laitteiden säädösten mukaisesti. Tapaukset, laitepuutteet ja vakavat tapaukset ilmoitetaan pätevälle kansalliselle viranomaiselle ja laitevalmistajalle säädösvaatimusten mukaisesti. Vakaviin tapauksiin kuuluvat tapahtumat, jotka johtavat kuolemaan, vakavaan terveydentilan heikkenemiseen tai vakavaan kansanterveysriskiin. Laitteisiin liittyvä turvallisuusvalvonta sisältää laitteen suorituskyvyn, luotettavuuden ja käytettävyyden arvioinnin tutkimusmenettelyiden aikana.

Tiedot kerätään käyttämällä standardoituja tietojen keräystyökaluja ja tallennetaan turvallisiin instituutiojärjestelmiin. Raaka fysiologiset aaltomuodot tallennetaan offline-analyysiä varten. Tietojen laatu varmistetaan ennalta määriteltyjen keräysprotokollien, standardoitujen mittausmenettelyjen ja koulutettujen tutkijoiden suorittamien keskitettyjen offline-analyysien kautta. Fysiologiset signaalit käyvät läpi laadun tarkastuksen ennen analyysiä varmistaakseen signaalin eheyden ja mittauksen tarkkuuden.

Tutkimus on suunniteltu 12 kuukauden rekisteröintijaksolle. Seurantatiedot sisältävät sairaalassa selviytymistilan, joka kirjataan tutkimusmenettelyiden valmistumisen jälkeen. Tutkimus suoritetaan instituution kliinisen tutkimuksen standardien ja sovellettavien säädösvaatimusten mukaisesti interventiivisille fysiologisille tutkimuksille.