Allenamento dei muscoli inspiratori in pazienti difficili da svezzare

1. Introduzione.

Lo svezzamento copre l'intero processo di liberazione del paziente dal supporto della ventilazione meccanica (VM) e dal tubo endotracheale o tracheostomia. Per la maggior parte dei pazienti ventilati meccanicamente la respirazione spontanea (svezzamento) può essere eseguita con successo in modo rapido e semplice, tuttavia, questo non è il caso del 15-30% dei pazienti ventilati. I fattori più comuni che portano al fallimento dello svezzamento sono i) l'affaticamento dei muscoli respiratori ii) l'ipercapnia iii) la dispnea e iv) l'ansia. In questo senso, è stato proposto un meccanismo che può contribuire al fallimento dello svezzamento, vale a dire la teoria dell'effetto furto. In particolare, la teoria dell'effetto furto ipotizza che durante il processo di svezzamento il fabbisogno energetico dei muscoli respiratori possa aumentare a tal punto che i muscoli respiratori possono privare di ossigeno e sangue altri tessuti come il cervello. Infatti, almeno per il cervello, la diminuzione dell'apporto di sangue e ossigeno potrebbe teoricamente predisporre questo organo alla disfunzione. La limitazione dell'apporto di ossigeno al cervello potrebbe avere un impatto negativo sulla funzione dei muscoli respiratori di per sé, compromettendo l'uscita del centro respiratorio e la competenza neuromuscolare della pompa ventilatoria, rendendo la pompa ventilatoria incapace di gonfiare i polmoni, quindi esagerando la funzione respiratoria. affaticamento muscolare e che porta al fallimento dello svezzamento. L'allenamento dei muscoli inspiratori (ΙΜΤ) è un trattamento non farmacologico ed economico che ha dimostrato di migliorare la capacità funzionale dei muscoli inspiratori nei pazienti con debolezza dei muscoli respiratori mentre è stato recentemente proposto come possibile componente aggiuntivo delle strategie di svezzamento. L'implementazione di un programma IMT può ridurre il fabbisogno energetico dei muscoli inspiratori migliorando l'efficienza respiratoria dei muscoli inspiratori da un lato e ottimizzando l'utilizzo dell'ossigeno dei muscoli respiratori dall'altro. L'aumento della forza muscolare e della funzione contrattile, così come la capacità ossidativa in risposta all'IMT che sono stati documentati in pazienti con malattie polmonari croniche in risposta all'IMT, possono aumentare l'utilizzo di ossigeno da parte dei muscoli inspiratori riducendo così la richiesta di flusso sanguigno e ossigeno a favore della corteccia cerebrale.

Gli obiettivi del progetto sono:

1. Indagare se i muscoli inspiratori rubano sangue e ossigeno dalla corteccia cerebrale (''effetto furto'').
2. Indagare l'effetto della teoria dell'effetto furto sugli esiti dello svezzamento.
3. Valutare gli effetti dell'IMT utilizzando un dispositivo TFRL sviluppato di recente sugli esiti dello svezzamento e sull'"effetto furto" in pazienti difficili da svezzare in terapia intensiva rispetto a un gruppo fittizio di allenamento di resistenza a bassa intensità.

2. Metodologie primarie

I pazienti con svezzamento difficile saranno inclusi secondo i criteri di inclusione. Inoltre, un gruppo di "svezzamento semplice" definito come pazienti che hanno successo nella prima prova di svezzamento verrà utilizzato come gruppo di controllo per affrontare il 1° e il 2° obiettivo dello studio. Pazienti con svezzamento semplice, pazienti con svezzamento difficile e pazienti con svezzamento prolungato saranno classificati secondo i criteri proposti nel recente studio WIND. Nello specifico, i pazienti saranno classificati nel gruppo 1 (ovvero, pazienti con svezzamento semplice - svezzamento raggiunto con successo al primo tentativo di svezzamento con conseguente estubazione riuscita entro 1 giorno. I pazienti saranno inclusi se classificati nel gruppo 2 (cioè difficile da svezzare - svezzamento raggiunto con successo dopo più di 1 giorno ma in meno di 1 settimana dopo il primo tentativo di separazione (separazione riuscita o morte) o gruppo 3 (cioè svezzamento prolungato - svezzamento ancora non terminato 7 giorni dopo il primo tentativo di separazione per successo o morte). Dopo essere stati informati sullo studio, il consenso informato scritto sarà ottenuto da tutti i pazienti se svegli e adeguati o da un membro della famiglia se incosciente. Al fine di affrontare il 3 ° obiettivo dello studio, i pazienti verranno quindi randomizzati in uno dei due gruppi: gruppo IMT o gruppo di allenamento di resistenza (SHAM). La randomizzazione a blocchi verrà eseguita stratificando su due fattori: punteggio sull'APACHE II e presenza di BPCO. Le buste saranno preparate e sigillate (80 per il gruppo di trattamento e 80 per il gruppo di allenamento di resistenza). Pile di buste saranno separate in APACHE<18, APACHE>18, non-BPCO o BPCO e le sue combinazioni (20 per ogni condizione) considerando 10 buste IMT e 10 buste allenamento di resistenza per ogni pila.

2.1. Flusso sanguigno regionale, erogazione di ossigeno e misurazioni della disponibilità di ossigeno mediante BFI derivato da NIRS-ICG.

L'indice del flusso sanguigno inspiratorio e della corteccia cerebrale (BFI) sarà simultaneamente misurato mediante spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) in combinazione con iniezioni del colorante tracciante verde indocianina (ICG). L'ICG, ampiamente utilizzato come tracciante emodinamico, suscita un picco di assorbimento a 805 nm e, dopo l'infusione endovenosa, è ristretto al compartimento intravascolare mediante un legame >95% con le proteine ​​plasmatiche. Il BFI derivato da NIRS-ICG come misurazione relativa della perfusione locale nei muscoli respiratori e periferici e nella corteccia cerebrale sarà calcolato dividendo la concentrazione di picco dell'ICG muscolare (valutata dalla curva NIRS-ICG) per il tempo di salita dal 10 al 90% del picco. Per misurare le concentrazioni di ICG nei muscoli inspiratori e nella corteccia cerebrale, quattro set di optodi NIRS saranno posizionati per via transcutanea come segue: per il cervello sopra l'area della corteccia prefrontale (a una distanza adeguata per evitare interferenze con la linea mediana del seno), sui muscoli scaleni e su il retto superiore dell'addome. Una sonda aggiuntiva (4a) verrà posizionata su un gruppo muscolare non funzionante (ad esempio, eminenza tenare) che verrà utilizzato come punto di misurazione di controllo. L'apporto di ossigeno al muscolo scheletrico e al tessuto cerebrale sarà calcolato moltiplicando il BFI per il contenuto di ossigeno arterioso; quest'ultimo sarà calcolato mediante emogasanalisi arteriosa e venosa. La saturazione dell'ossigeno del muscolo inspiratorio e baratro e della corteccia cerebrale (Stio2,%) - un indice non invasivo della disponibilità locale di ossigeno nei tessuti che riflette l'equilibrio tra apporto e utilizzo di ossigeno - sarà registrata in continuo mediante NIRS.

2.2 Stato emodinamico

La gittata cardiaca sarà valutata continuamente mediante analisi del contorno del polso utilizzando un sensore (Pulsioflex Monitor, Pulsion Medical Systems SE) collegato a un catetere arterioso esistente32 (vedi supplemento online). Il calcolo della gittata cardiaca viene eseguito battito per battito semplicemente moltiplicando la gittata sistolica calcolata dall'analisi della forma d'onda della pressione arteriosa per la frequenza cardiaca registrata. Il metodo di analisi del contorno del polso è stato convalidato rispetto ai calcoli della gittata cardiaca utilizzando metodi gold standard. I risultati mostrano che questo metodo può fornire una valutazione dell'andamento della gittata cardiaca clinicamente accettabile in pazienti in terapia intensiva emodinamicamente stabili. I dati sulla gittata cardiaca e sulla frequenza cardiaca saranno calcolati in media su 60 secondi durante ciascuna determinazione del BFI.

2.3. Programma di allenamento dei muscoli inspiratori

Entrambi i gruppi (cioè il gruppo IMT o il gruppo di allenamento di resistenza (SHAM)) parteciperanno ai consueti interventi di formazione assistenziale volti a migliorare la resistenza dei muscoli respiratori come le prove di respirazione spontanea (SBT) eseguite con ventilazione a supporto di pressione (PSV), pressione positiva continua delle vie aeree ( CPAP), tubo a T e mobilizzazione precoce. Dopo l'inclusione e la randomizzazione, i pazienti di entrambi i gruppi inizieranno il training con il dispositivo TFRL (POWERBREATHE KH2, HaB International Ltd, UK). Prima e dopo ogni sessione verrà registrata la frequenza respiratoria, la frequenza cardiaca, la saturazione di ossigeno emoglobina e la pressione arteriosa. Le sessioni consisteranno in 4 serie di minimo 6 e massimo 10 respiri per serie con periodi di riposo di almeno 2 minuti in cui il paziente verrà posto in posizione seduta (45 gradi), aspirato se necessario, e il bracciale verrà gonfiato per prevenire perdite d'aria. I pazienti saranno istruiti a raggiungere la piena inspirazione ed espirazione ad ogni respiro e ad eseguire un'inspirazione veloce e vigorosa. Le istruzioni e gli incoraggiamenti durante le sessioni sono standardizzati. Una schermata di feedback sul computer sarà disponibile per i pazienti del gruppo IMT per mostrare le prestazioni dei pazienti durante la formazione (BreatheLink Software, HaB International Ltd, Regno Unito). La sessione di allenamento verrà interrotta se il paziente riferisce sintomi di dispnea, ansia o tosse, disagio o quando la desaturazione dell'ossigeno transcutaneo scende al di sotto dell'85%. Il carico di allenamento nel gruppo di allenamento della forza sarà regolato per mantenere la massima intensità tollerabile per tutto il corso dello studio fino allo svezzamento di MV. I pazienti nel gruppo di allenamento di resistenza eseguiranno lo stesso regime di allenamento senza aggiustamenti della resistenza dell'allenamento (<10% MIP). Dopo le sessioni verranno registrati i punteggi della scala di Borg sullo sforzo respiratorio percepito e sulla dispnea. Fisioterapisti esperti eseguiranno le sessioni in tutti i gruppi. La formazione durerà per 28 giorni o fino a quando il paziente non sarà svezzato con successo dalla MV. I pazienti ancora in MV dopo 28 giorni di IMT saranno considerati falliti svezzamenti. MIP e VC saranno misurati settimanalmente per seguire la progressione della funzione polmonare e un'adeguata resistenza all'allenamento.

3. Piano di analisi statistica

3.1. Piano di analisi statistica per il 1° e 2° obiettivo dello studio

Per il calcolo della dimensione del campione di questo studio, abbiamo utilizzato il cambiamento nella corteccia cerebrale BFI da MV a SBT tra pazienti con successo SBT e pazienti con fallimento SBT. Una dimensione dell'effetto attesa [Cohens d] di 0,467 è stata calcolata dalla differenza media del BFI della corteccia cerebrale (cioè 6,70 nM/s) e la corrispondente deviazione standard aggregata (cioè 14,0 nM/s), da uno studio precedente che ha studiato l'interemisfericità differenze nella corteccia cerebrale BFI nei pazienti critici. Di conseguenza, utilizzando questa dimensione dell'effetto, la dimensione critica del campione è calcolata in 20 pazienti con fallimento SBT sulla base dell'utilizzo di un ANOVA come metodo di analisi statistica. Prevedendo che circa solo 1 paziente su 5 (tasso del 20%)1 fallirà l'SBT, si considera incluso un numero stimato di (cioè 20*5=100) pazienti in totale per identificare i 20 pazienti in fase di svezzamento pazienti falliti. Le variabili continue saranno presentate come valori medi con deviazioni standard se distribuite normalmente o come mediane con un intervallo interquartile in caso contrario. I valori categorici saranno presentati come numeri e proporzione. Per i confronti tra gruppo di successo o fallimento SBT, le variabili continue verranno confrontate utilizzando il test t di Student o il test U di Mann Whitney basato sulla distribuzione delle variabili. I valori categorici saranno confrontati utilizzando il test Chi-quadro o il test esatto di Fisher, a seconda dei casi. Verrà applicata l'analisi della varianza a due vie (ANOVA) per esaminare l'interazione tra le risposte respiratorie, emodinamiche, dei gas del sangue e della circolazione periferica e dell'ossigenazione e i diversi punti temporali (cioè, T1-T4, vedere la Tabella 1) tra il successo dell'SBT e il fallimento dell'SBT gruppo. L'ANOVA unidirezionale con misure ripetute verrà utilizzata per il confronto delle diverse misurazioni temporali (cioè, T1-T4, vedi Tabella 1) per ciascun gruppo. L'associazione indipendente tra i cambiamenti nel BFI della corteccia cerebrale da MV a diverse misurazioni temporali durante SBT e gli esiti SBT (fallimento, successo) saranno esplorati mediante analisi di regressione logistica. Un'ulteriore esplorazione delle associazioni indipendenti tra i risultati SBT (fallimento, successo) e tutte le variabili respiratorie, emodinamiche, dei gas del sangue e della circolazione periferica e dell'ossigenazione sarà esplorata anche mediante analisi di regressione logistica. Infine, verrà eseguita un'analisi di regressione logistica multipla includendo tutti i predittori indipendenti significativi (dopo averli verificati per collinearità) per identificare i determinanti degli esiti SBT. I dati saranno analizzati utilizzando il software SPSS (Chicago, IL, USA). La significatività statistica sarà definita come p<0.05. Inoltre, analoghe analisi saranno eseguite per gli esiti dello svezzamento (fallimento, successo).

3.2. Piano di analisi statistica per il 3° obiettivo dello studio

Il calcolo della dimensione del campione per l'efficacia dell'IMT (gruppo IMT contro gruppo di allenamento di resistenza) sull'esito dello svezzamento si basa su una precedente revisione della letteratura che ha valutato gli effetti dell'IMT in pazienti difficili da svezzare. Secondo le percentuali di successo dello svezzamento osservate in questa meta-analisi, 78% nel gruppo IMT e 50% nel gruppo di controllo, e assumendo [a]- e [β]-rischi del 5% e 20%, un campione di 45 pazienti dovrebbero essere inclusi nel gruppo IMT e 45 nel gruppo di allenamento di resistenza. Per l'analisi dei dati, per quanto riguarda il primo obiettivo di questo studio - confronto tra gruppo IMT x gruppo di allenamento di resistenza - verrà utilizzato il test chi-quadrato per confrontare il successo dello svezzamento tra i gruppi e il test t del campione indipendente (o test non parametrico corrispondente) sarà utilizzato per confrontare la durata dello svezzamento tra i gruppi. Anche altre variabili continue saranno valutate dagli stessi test. I confronti delle caratteristiche del pattern respiratorio all'interno del paziente saranno valutati mediante t-test per misure accoppiate o il test dei ranghi con segno di Wilcoxon verrà eseguito in base alla normalità della distribuzione del campione. La significatività statistica sarà fissata a p<0.05.