Lavoro di respirazione durante la ventilazione non invasiva nei neonati prematuri

Contesto/motivazione:

Storicamente, l'insufficienza respiratoria e l'insufficienza respiratoria sono state fonti frequenti di morbilità e mortalità nei neonati prematuri. L'intubazione per la ventilazione meccanica invasiva è stata una terapia salvavita per molti di questi pazienti, ma non è priva di rischi. Questi rischi includono complicanze polmonari come volutrauma, sindromi da perdita d'aria extrapolmonare e lesioni traumatiche alle grandi vie aeree; complicanze non polmonari come la retinopatia del prematuro; e complicanze a lungo termine come la displasia broncopolmonare [Miller, Badiee]. La preoccupazione per questi effetti della ventilazione meccanica prolungata ha portato allo sviluppo di forme non invasive di supporto respiratorio.

La ventilazione non invasiva (NIV) è una modalità frequentemente utilizzata di supporto respiratorio per i neonati prematuri nel contesto dell'insufficienza respiratoria o del recente svezzamento dalla ventilazione invasiva. La NIV sincronizzata è efficace nel ridurre lo sforzo respiratorio rispetto alla NIV non sincronizzata e alla pressione positiva continua nasale (NCPAP) [Chang]. Sincronizzare la NIV nei neonati prematuri con gli sforzi respiratori del paziente è difficile a causa delle grandi perdite d'aria, dei deboli sforzi inspiratori e delle alte frequenze respiratorie inerenti a questa popolazione [Vignaux].

Un nuovo metodo di sincronizzazione, l'assistenza ventilatoria regolata neuralmente (NAVA) utilizza elettrodi su un tubo naso/orogastrico funzionale (catetere Edi) per rilevare le contrazioni del diaframma e cronometrare l'inizio, la durata e la pressione inspiratoria di picco dei respiri di supporto con l'attività elettrica del diaframma (Edi) [Sinderby]. NAVA può essere utilizzato sia con modalità di ventilazione invasive che non invasive e sono stati condotti diversi piccoli studi che hanno esaminato la NAVA invasiva nei bambini e negli adulti [Stein, de la Olivia]. Meno studi hanno esaminato la NIV NAVA in queste popolazioni e solo due studi clinici hanno esaminato la NIV NAVA nei neonati prematuri [Beck, Lee]. Beck e colleghi in Canada hanno dimostrato la fattibilità e la conservazione della sincronia durante la NIV NAVA nei neonati prematuri [Beck]. Lee e colleghi in Corea hanno mostrato meno eventi di asincronia, minor ritardo del trigger e pressioni inspiratorie di picco inferiori con NIV NAVA rispetto alla ventilazione di supporto della pressione non invasiva nei neonati prematuri [Lee]. Nessuno dei due studi ha esaminato il lavoro respiratorio (WOB) nei neonati pretermine ventilati con NIV NAVA.

Il lavoro respiratorio durante la ventilazione assistita è la porzione della pressione motrice per la ventilazione fornita dai muscoli respiratori del paziente. Un gruppo di ricerca dell'Arkansas Children's Hospital è stato in grado di dimostrare che NAVA raggiunge tempi di risposta ridotti, lavoro respiratorio e asincronia con respiri attivati ​​neuralmente rispetto ai respiri attivati ​​pneumaticamente in un modello animale [Heulitt]. Questo team è stato anche in grado di mostrare risultati simili in uno studio clinico su pazienti pediatrici intubati con bronchiolite [Clement]. Uno studio recentemente completato presso questa istituzione ha esaminato il lavoro respiratorio nei suini neonati confrontando la NIV NAVA con la modalità di pressione positiva intermittente nasale non sincronizzata (NIPPV) attualmente utilizzata in questo ospedale. Utilizzando il prodotto pressione-tempo (PTP) come misura del WOB, questo studio è stato in grado di dimostrare che il WOB era inferiore con NAVA. Il PTP non può essere utilizzato in modo affidabile nei neonati in NIV perché l'interfaccia nasale consente grandi perdite d'aria dal naso e dalla bocca, che interferiscono con misurazioni accurate.

L'asincronia toraco-addominale (TAA) è un'importante correlazione tra WOB e aumento del carico respiratorio nei neonati pretermine e può essere misurata senza monitoraggio invasivo. Il TAA può essere misurato utilizzando una pletismografia a induttanza respiratoria (RIP) intorno al torace e all'addome del paziente per quantificare il movimento della parete toracica e addominale. Il grado di asincronia tra i due compartimenti si riflette nell'angolo di fase (θ), che può essere calcolato dalle misurazioni della banda RIP.

Questo studio esaminerà il WOB stimato in una popolazione di neonati prematuri con insufficienza respiratoria attualmente in supporto non invasivo. I neonati fungeranno da controlli propri e saranno studiati su NIV NAVA e NIPPV. L'ordine di assegnazione sarà casuale. I ricercatori utilizzeranno le bande RIP per misurare il movimento toracico e addominale, quindi calcoleranno l'angolo di fase (θ) come stima del WOB. Il personale dello studio misurerà altri parametri respiratori correlati alla ventilazione e allo scambio di gas, inclusi i seguenti: volume corrente (unità arbitrarie, AU), ventilazione minuto (AU/min), frequenza respiratoria, ossigeno transcutaneo e anidride carbonica, saturazione di ossigeno e fabbisogno di FiO2, picco pressione inspiratoria e pressione di fine espirazione erogata. Gli investigatori valuteranno anche le misure dell'asincronia respiratoria per includere il ritardo del trigger (tempo tra l'aumento iniziale del segnale Edi e l'inizio del flusso del ventilatore erogato) e l'indice di asincronia (numero di eventi di asincronia diviso per gli eventi totali, in percentuale).

Disegno dello studio/Procedure/Popolazione:

Saranno arruolati nello studio quindici neonati prematuri di peso attuale compreso tra 1 e 2 chilogrammi, con età gestazionale alla nascita compresa tra 24 e 34 settimane e sottoposti a ventilazione non invasiva. I criteri di inclusione saranno i seguenti: insufficienza respiratoria che attualmente richiede ventilazione non invasiva (NIPPV o NAVA), fabbisogno attuale di FiO2 inferiore a 0,40 e stabilità clinica. I criteri di esclusione saranno i seguenti: supporto ionotropo, instabilità clinica (instabilità termica, insufficienza cardiaca, sanguinamento, infezione attiva, apnea o bradicardia significativa), anomalie congenite maggiori note (cardiopatia congenita, difetti della parete addominale, difetti del tratto gastrointestinale, palatoschisi, o difetti neurologici), fibrosi cistica nota, uso di ossido nitrico e cardiopatia congenita cianotica.

All'inizio dello studio, le bande RIP verranno posizionate attorno al torace e all'addome del bambino. Verrà posizionato un catetere Edi e l'attuale catetere gastrico può o meno essere rimosso. I neonati saranno ventilati con il ventilatore Servo i dotato di software NIV NAVA {Maquet, Solna, Svezia}. I dati verranno acquisiti in modo continuo e simultaneo utilizzando il sistema di acquisizione dati MP100 Biopac. I dati acquisiti saranno i seguenti: frequenza cardiaca, saturazione di ossigeno, CO2 e O2 transcutanei, PIP, PEEP, gabbia toracica e segnali RIP addominali, volume corrente sommato ed Edi. I neonati riceveranno prove di 15 minuti di NIV NAVA e NIPPV in ordine casuale con i primi 10 minuti dopo la modifica da considerare un periodo di washout e gli ultimi 5 minuti utilizzati per la raccolta dei dati. I dati registrati dalle due bande RIP verranno utilizzati per calcolare l'angolo di fase (θ) come stima del WOB.

Rischi e benefici:

I neonati spesso hanno conati di vomito e possono avere vomito quando un tubo gastrico, come il catetere NAVA, viene rimosso o sostituito. Raramente, i pazienti potrebbero avere un tubo gastrico in un posto oltre lo stomaco o la spirale nell'esofago. I ricercatori dovrebbero essere in grado di rilevare se ciò si verifica utilizzando lo schermo di posizionamento sul ventilatore perché il catetere NAVA ha elettrodi su di esso che rilevano l'attività elettrica del cuore e del diaframma, che possono essere utilizzati per determinare la posizione.

Nei neonati con peso alla nascita estremamente basso, i monitor transcutanei (TCOM) possono causare ustioni cutanee. Questi effetti non sono stati osservati nei bambini più grandi come quelli inclusi in questo studio.

C'è un piccolo rischio di perdita di riservatezza inerente a tutte le ricerche. Gli investigatori faranno tutto il possibile per proteggere la riservatezza dei partecipanti.

Potrebbe esserci o meno un beneficio medico diretto per i bambini coinvolti in questo studio. I bambini avranno un monitoraggio continuo dell'anidride carbonica e dell'ossigeno durante lo studio e se qualche paziente ha qualche problema, il personale dello studio sarà in grado di rilevarlo e rispondere rapidamente. Se un paziente mostra miglioramenti durante l'utilizzo di NAVA, gli investigatori potrebbero essere in grado di suggerire al team di trattamento di continuare questa modalità. Se l'utilizzo di NAVA migliora il lavoro respiratorio nei bambini, i ricercatori sperano che le informazioni apprese da questo studio possano beneficiare altri bambini che necessitano di supporto respiratorio in futuro.

Gestione dei dati/archiviazione:

Il ricercatore principale monitorerà attentamente le procedure dello studio per proteggere la sicurezza dei soggetti della ricerca, la qualità dei dati e l'integrità dello studio. Ad ogni paziente verrà assegnato un codice o un numero identificativo univoco. La chiave del codice sarà conservata in un file chiuso a chiave nell'ufficio dell'investigatore principale. Solo il ricercatore principale e i co-ricercatori avranno accesso al codice e alle informazioni che identificano il soggetto nello studio.

Analisi dei dati:

L'ipotesi principale è che l'angolo di fase (θ) utilizzando la pletismografia dell'induttanza respiratoria sarà ridotto con l'uso di NAVA rispetto alla NIPPV nel nostro campione di studio.

I dati raccolti saranno controllati per valori anomali e valori estremi, nonché ipotesi distributive dei test statistici parametrici. L'ANOVA a misure ripetute verrà utilizzata per confrontare gli esiti primari e secondari con i due metodi di ventilazione quando tali ipotesi sono soddisfatte. Quando si riscontra una deviazione significativa dalle ipotesi, verranno utilizzate alternative non parametriche. Le analisi statistiche saranno eseguite utilizzando il software statistico Stata (College Station, TX).

Dimensione del campione, calcolo della potenza:

Gli investigatori prevedono di reclutare 15-20 neonati di 24-34 settimane di gestazione con insufficienza respiratoria. Sulla base dei risultati nel modello animale, si prevede una riduzione del 30% dell'outcome primario. Poiché l'angolo di fase medio è risultato variabile tra i neonati prematuri (compreso tra 2,8 e 162,9), ci sono diversi scenari della dimensione del campione e del calcolo della potenza presentati per l'analisi [Ulm]. Una dimensione del campione di 15 neonati raggiunge l'82% di potenza per rilevare una variazione del 30% nell'esito primario con una deviazione standard stimata delle differenze rispettivamente di 18,8, 37,5 o 56,3 per un angolo di fase medio di 50, 100 e 150 gradi con il uso di NIPPV. Tutti i calcoli presuppongono un livello di significatività di 0,05 utilizzando un test t accoppiato a due code.

Considerazioni etiche:

Questo studio sarà condotto in conformità con tutte le normative governative applicabili e le politiche e le procedure di ricerca dell'Università dell'Arkansas for Medical Sciences (UAMS). Questo protocollo e gli eventuali emendamenti saranno presentati e approvati dall'UAMS Institutional Review Board (IRB). Il consenso formale di ciascun soggetto, utilizzando il modulo di consenso approvato dall'IRB, sarà ottenuto prima che tale soggetto venga sottoposto a qualsiasi procedura di studio. A tutti i soggetti per questo studio verrà fornito un modulo di consenso che descriva questo studio e fornisca informazioni sufficienti in un linguaggio adatto ai soggetti per prendere una decisione informata sulla loro partecipazione a questo studio. La persona che ottiene il consenso spiegherà in modo approfondito ogni elemento del documento e delineerà i rischi e i benefici, il/i trattamento/i alternativo/i e i requisiti dello studio. Il processo di consenso si svolgerà in una stanza tranquilla e privata o per telefono e i soggetti possono impiegare tutto il tempo necessario per prendere una decisione sulla loro partecipazione. Il consenso telefonico sarà ottenuto con un testimone e il consenso sarà inviato via fax ai genitori. Il consenso telefonico sarà ottenuto solo nel caso in cui i genitori siano impossibilitati ad essere presenti.

Verrà mantenuta la riservatezza della partecipazione e verrà data risposta alle domande relative alla partecipazione. Nessuna coercizione o influenza indebita verrà utilizzata nel processo di consenso. Il modulo di consenso deve essere firmato dal soggetto, dal genitore e dalla persona che ottiene il consenso. Una copia del consenso firmato sarà consegnata al partecipante e il processo di consenso informato sarà documentato nel record di ricerca di ciascun soggetto.

Diffusione dei dati:

I risultati di questo studio possono essere utilizzati per presentazioni, poster o pubblicazioni. Le pubblicazioni non conterranno informazioni identificabili che potrebbero essere collegate a un partecipante.