Algoritmo di svezzamento per ventilazione meccanica (WAVE)

I pazienti ricoverati nell'unità di terapia intensiva in genere ricevono supporto ventilatorio meccanico invasivo quando sono gravemente malati. Sebbene la ventilazione meccanica sia un intervento salvavita, può anche portare a conseguenze deleterie e causare danni ai polmoni (noti come lesioni polmonari associate al ventilatore) se non implementata con attenzione. Pertanto, la riduzione della durata della ventilazione meccanica dovrebbe ridurre le complicanze come lesioni polmonari associate al ventilatore, polmonite acquisita dal ventilatore, atrofia dei muscoli respiratori e scheletrici e disagio del paziente, portando a una diminuzione della mortalità e dei costi economici, ecc. È importante sottolineare che lo svezzamento prolungato perpetua queste complicazioni che aumentano ulteriormente la durata della ventilazione meccanica creando così un ciclo viscoso che porta a una maggiore morbilità e mortalità.

La disponibilità e la formazione del personale dell'unità di terapia intensiva (ICU) sono considerazioni importanti per ridurre al minimo la durata della ventilazione meccanica attraverso i protocolli di svezzamento. È prassi comune che il medico curante decida la terapia del paziente e la gestione ventilatoria secondo le raccomandazioni. Questo di solito si verifica come parte dei turni medici. Inoltre, gli infermieri spesso gestiscono lo svezzamento dei pazienti dalla ventilazione meccanica seguendo le istruzioni dei medici curanti o seguendo i protocolli delle linee guida locali. Tale svezzamento guidato dal protocollo e guidato dall'infermiere ha dimostrato di ridurre la durata della ventilazione meccanica. Tuttavia, è stato dimostrato che la quantità e la qualità dell'assistenza infermieristica sono fattori importanti se si vuole ridurre la durata.

Sono stati sviluppati diversi sistemi di supporto decisionale per aiutare a selezionare strategie ottimali di ventilazione meccanica. Quelli che hanno trovato la loro strada nella pratica clinica di routine si sono tipicamente basati su linee guida o regole cliniche piuttosto che su una descrizione fisiologica dettagliata del singolo paziente. Una recente revisione Cochrane degli studi sullo svezzamento con questi sistemi ha concluso che l'uso di questi sistemi può ridurre la durata dello svezzamento, ma ha sottolineato che molti di questi studi si basano su pazienti che sono "semplici da svezzare". Tali pazienti sono generalmente meno complessi, senza patologie polmonari e ventilati per meno di 48 ore. Tuttavia, è necessario sviluppare e convalidare sistemi protocollati che utilizzino una descrizione fisiologica più dettagliata dei singoli pazienti per aiutare nella gestione di pazienti complessi ventilati per periodi più lunghi.

Il Beacon Caresystem è un sistema di supporto decisionale basato su modelli che utilizza modelli matematici sintonizzati sulla fisiologia del singolo paziente per consigliare le impostazioni appropriate del ventilatore. Gli approcci personalizzati che utilizzano la descrizione del singolo paziente possono essere particolarmente vantaggiosi nei pazienti complessi, compresi quelli che sono difficili da ventilare meccanicamente e svezzare; proprio quelli in cui i sistemi precedenti non sono stati sufficientemente valutati. Il Beacon Caresystem è una versione commerciale del sistema precedentemente noto come INVENT, che è stato valutato retrospettivamente in pazienti cardiopatici post-operatori e pazienti con gravi malattie polmonari e valutato in modo prospettico nel consigliare il corretto livello di ossigeno inspiratorio. Inoltre, sono quasi completati gli studi che dimostrano che il sistema fornisce consigli sicuri e appropriati su ossigeno inspirato, frequenza respiratoria, volume corrente, supporto/controllo della pressione e pressione positiva di fine espirazione (PEEP) in un'ampia varietà di pazienti che vanno dai pazienti con grave insufficienza respiratoria a pazienti prossimi all'estubazione (dati non pubblicati). Tuttavia, gli studi precedenti e in corso con il Beacon Caresystem si sono concentrati sulla sicurezza e l'efficacia dei consigli in periodi di tempo limitati e non si sono concentrati sullo svezzamento dalla ventilazione meccanica.

Il nucleo del Beacon Caresystem è un insieme di modelli fisiologici che includono lo scambio gassoso polmonare, la chimica acido-base, la meccanica polmonare e il drive respiratorio. Il Beacon Caresystem sintonizza questi modelli sul singolo paziente in modo che descrivano accuratamente le misurazioni attuali. Una volta regolati, i modelli vengono utilizzati dal sistema per simulare gli effetti della modifica delle impostazioni del ventilatore. I risultati di queste simulazioni vengono quindi utilizzati per calcolare il vantaggio clinico della modifica delle impostazioni del ventilatore bilanciando gli obiettivi concorrenti della ventilazione meccanica. Ad esempio, un aumento del volume inspiratorio ridurrà l'acidosi del sangue aumentando in modo dannoso la pressione polmonare. Impostazioni appropriate del ventilatore implicano quindi un equilibrio tra il valore preferito del pH ponderato rispetto al valore preferito della pressione polmonare. Esistono diversi di questi bilanci e il sistema li pesa, calcolando un punteggio totale per il paziente per ogni possibile strategia di ventilazione. Il sistema quindi calcola i consigli sui cambiamenti nelle impostazioni del ventilatore in modo da migliorare questo punteggio. Il Beacon Caresystem funziona come un sistema "open loop". Ciò significa che i consigli forniti dal sistema vengono presentati al medico. Le impostazioni del ventilatore vengono quindi modificate dal medico e la risposta fisiologica del paziente a questi cambiamenti viene utilizzata automaticamente dal sistema per risintonizzare i modelli e ripetere il processo di generazione di nuovi consigli.

Nel calcolare i consigli appropriati, la selezione del livello corretto di pressione positiva di fine espirazione (PEEP) è particolarmente impegnativa. La natura della sfida è tuttavia molto diversa a seconda della presenza o del tipo di anomalia polmonare e della funzione del cuore. I pazienti con gravi anomalie polmonari come la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS), che spesso si traducono in polmoni piccoli e rigidi, sono spesso in modalità di ventilazione controllata con respiro spontaneo scarso o assente. Per questi pazienti, la PEEP viene spesso aumentata per cercare di reclutare unità di polmone che sono collassate. Questo può essere difficile, poiché l'aumento della PEEP può comportare un'elevata pressione polmonare e quindi un aumento del rischio di danno polmonare, espirazione incompleta e intrappolamento dell'aria e compromissione emodinamica, specialmente in quelli con insufficienza cardiaca.

I pazienti in modalità di ventilazione di supporto hanno un certo grado di respiro spontaneo e la corretta selezione della PEEP include quindi criteri diversi. È importante che questi pazienti vengano svezzati il ​​più rapidamente possibile e che la PEEP venga ridotta come parte di tale processo. Se l'impostazione della PEEP è troppo bassa, c'è il rischio di una maggiore resistenza al flusso d'aria con ulteriore lavoro respiratorio e conseguente rischio di affaticamento dei muscoli respiratori. Se il paziente ha una PEEP intrinseca dovuta a iperinflazione dinamica, la riduzione della PEEP al di sotto del livello della PEEP intrinseca causerebbe anche un aumento del carico della soglia inspiratoria sui muscoli respiratori e un potenziale affaticamento muscolare. Se la PEEP è troppo alta, le fibre muscolari respiratorie possono accorciarsi, riducendo la loro capacità di generare pressione e la loro resistenza, aumentando così il rischio di affaticamento dei muscoli respiratori. La modifica della pressione di supporto può aiutare a lavorare contro un carico di lavoro aggiuntivo, come nei casi di aumento della resistenza o autoPEEP, mentre una PEEP corretta può contrastare il carico aggiuntivo.

I suddetti fattori vengono presi in considerazione dai modelli fisiologici del Beacon Caresystem e vengono forniti anche consigli specifici per il paziente sulla PEEP. Oltre a fornire consigli sulla modifica delle impostazioni individuali del ventilatore, il sistema fornisce anche consigli su quando è necessaria la misurazione dell'emogas, quando è importante cambiare la modalità del ventilatore e quando viene superato un test di respirazione spontanea, e come tale dovrebbe essere considerata l'estubazione .

Tuttavia, gli studi precedenti e in corso con il Beacon Caresystem si sono concentrati sulla sicurezza e l'efficacia dei consigli in periodi di tempo limitati e non si sono concentrati sullo svezzamento dalla ventilazione meccanica. È in corso uno studio in un ospedale francese (numero di prove cliniche: NCT02842944) e in un ospedale del Regno Unito (IRAS 226610), per valutare i benefici del Beacon Caresystem nei pazienti in terapia intensiva di medicina generale. Tuttavia, poiché la terapia di ventilazione meccanica può variare a seconda della popolazione di pazienti, è importante studiare gli effetti dell'uso del sistema Beacon in numerose situazioni cliniche diverse. Contrariamente ad altri studi, questo studio esaminerà gli effetti del Beacon Caresystem nei pazienti in terapia intensiva con malattia cardiotoracica primaria, con questi pazienti che rappresentano un sottogruppo sostanziale di tutti i pazienti in terapia intensiva in tutto il mondo.

Lo scopo di questo studio è confrontare la ventilazione meccanica seguendo i consigli del Beacon Caresystem con quella delle cure di routine nei pazienti in terapia intensiva cardio-toracica dall'inizio della richiesta di ventilazione meccanica invasiva fino alla dimissione dall'ICU o alla morte. Il Beacon Caresystem verrà confrontato con le cure di routine per verificare se l'uso del sistema si traduce in cure simili o tempi ridotti per lo svezzamento dalla ventilazione meccanica.