Previsione integrata dell'esito dell'estubazione mediante la prova di respirazione spontanea nei neonati

La ventilazione meccanica endotracheale prolungata ha effetti avversi significativi nei neonati, tra cui stenosi sottoglottica, colonizzazione batterica e displasia broncopolmonare. Gli operatori sanitari neonatali mirano a limitare il periodo di ventilazione meccanica alla durata minima possibile. La decisione di estubare è comunemente di tipo clinico, basata sulle impostazioni attuali del ventilatore, sull'emogasanalisi e sulle condizioni cliniche generali del neonato. D'altra parte, i neonati comunemente falliscono l'estubazione e richiedono la reintubazione che è una procedura invasiva traumatica che potrebbe prolungare ulteriormente la durata totale della ventilazione meccanica invasiva. Pertanto, una previsione accurata della prontezza per l'esito dell'estubazione comporterà probabilmente una notevole riduzione della morbilità respiratoria.

Numerosi studi hanno valutato i metodi per prevedere l'esito dell'estubazione. Di questi, la prova di respiro spontaneo (SBT) ha dimostrato di avere il più alto valore predittivo: comporta il posizionamento di un neonato dalla pressione meccanica invasiva ventilazione a ciclo di tempo limitato alla ventilazione endotracheale continua positiva di fine espirazione (ET-CPAP) per un periodo di 5 minuti durante i quali la saturazione e la frequenza cardiaca vengono attentamente monitorate. Il bambino passerebbe il test se non c'è ipossia o bradicardia durante il test. Un SBT di successo ha un valore predittivo positivo del 93%, sensibilità del 97% e specificità del 73%. È stato riportato che la combinazione di un SBT riuscito con una maggiore variabilità dei parametri respiratori durante l'SBT aumenta ulteriormente la sensibilità della sperimentazione; purtroppo la specificità rimane al di sotto del 75%.

Va notato che al King's College Hospital l'SBT fa parte delle cure cliniche di routine secondo le linee guida cliniche ed è a discrezione del medico curante condurre la sperimentazione prima dell'estubazione.

Il lavoro della respirazione è svolto dai muscoli respiratori. La compromissione della funzione dei muscoli respiratori è associata a un rischio più elevato di affaticamento dei muscoli respiratori e insufficienza respiratoria e necessità di ventilazione meccanica. La funzione dei muscoli respiratori è stata identificata come un predittore indipendente dell'esito dell'estubazione nei neonati ventilati meccanicamente. Un modo semplice per quantificare la funzione dei muscoli respiratori è il tasso di rilassamento dei muscoli inspiratori che può essere rappresentato dal tasso di declino del segnale di pressione delle vie aeree a seguito di un respiro spontaneo. Concettualmente, una funzione muscolare inefficiente si manifesta con un calo più graduale della pressione delle vie aeree al basale nel tempo. Il principio su cui si basa il metodo è che quando i muscoli scheletrici si contraggono contro l'aumento dei carichi esterni, il loro rilassamento rallenta a causa del più lento assorbimento del calcio da parte delle fibre muscolari scheletriche. In termini di proprietà fisiche, le fibre muscolari affaticate impiegano più tempo a rilassarsi dopo la contrazione e questa riduzione della velocità di rilassamento può essere quantificata da un aumento della costante di tempo di rilassamento e da una diminuzione della velocità massima di rilassamento.

È stato dimostrato che il tasso di rilassamento dei muscoli inspiratori descrive accuratamente la funzione dei muscoli respiratori nelle popolazioni non neonatali. Le informazioni sulla frequenza di rilassamento dei muscoli inspiratori sono prontamente disponibili nei grafici del ventilatore che, come parte dell'assistenza clinica di routine, utilizzano una porta di pressione e un sensore di flusso per registrare il flusso delle vie aeree, il volume erogato e la pressione nel tempo. A conoscenza del ricercatore, il potenziale valore di queste informazioni nel predire l'esito dell'estubazione nei neonati non è stato esplorato fino ad oggi.

Tipicamente, la disfunzione dei muscoli respiratori si verificherebbe nei neonati prematuri a causa dell'immaturità, della diminuzione della massa muscolare e delle comorbilità associate alla prematurità. Inoltre, è stato riportato che anche i neonati con ernia diaframmatica congenita (CDH) e difetti della parete anteriore (AWD) come gastroschisi ed exomphalos hanno una funzione dei muscoli respiratori compromessa che potrebbe probabilmente precludere un'estubazione tempestiva e riuscita. Il King's College Hospital fornisce assistenza a un gran numero di neonati con CDH e AWD e ha anche una lunga tradizione nella valutazione della funzione dei muscoli respiratori nei neonati, rendendolo il sito ideale per reclutare neonati con CDH e AWD.

L'ipotesi del ricercatore è che la valutazione della funzione dei muscoli respiratori utilizzando il tasso di rilassamento dei muscoli inspiratori durante SBT possa prevedere con precisione l'esito dell'estubazione. Questa previsione potrebbe essere indipendente dal tasso di rilassamento o in combinazione con i parametri della funzione respiratoria derivati ​​dall'SBT come l'esito dell'SBT e la variabilità dei parametri respiratori durante l'SBT. È stato così possibile produrre un algoritmo integrato che incorpori i dati sulla funzione dei muscoli respiratori. Ciò sarebbe convalidato in un'ampia coorte e potrebbe aumentare l'accuratezza della previsione dell'esito dell'estubazione e quindi ridurre la morbilità respiratoria associata alla reintubazione.

Questo sarà uno studio di coorte prospettico e osservazionale. Gli obiettivi dello studio sono misurare il tasso di rilassamento, il flusso delle vie aeree, la pressione delle vie aeree, il volume corrente e la saturazione di ossigeno transcutaneo in tutte le estubazioni pianificate nei prossimi 12 mesi nell'unità neonatale del King's College Hospital. I dati da registrare includono i parametri epidemiologici di base come la gestazione alla nascita, il peso alla nascita, l'età gestazionale corretta alla misurazione, il giorno di vita, il peso alla misurazione, i parametri dei gas ematici entro 6 ore dall'SBT e le comorbilità associate che potrebbero avere un impatto sul successo dell'SBT come l'apertura del dotto arterioso e l'attuale evidenza di infezione. Saranno esclusi dallo studio i neonati con anomalie genetiche o cromosomiche note, i neonati con anomalie congenite diverse da CDH o AWD e i neonati con patologia polmonare acuta focale come atelettasia o pneumotorace.

Sulla base dell'attività dell'unità negli ultimi due anni cronologici, i ricercatori prevedono che con un tasso di consenso positivo dell'80% sarà possibile misurare 100 neonati in totale: 40 neonati prematuri, 40 neonati a termine e 20 neonati con CDH e AWD. Poiché si tratta di un nuovo indice, il calcolo della potenza diretta non può essere effettuato prima dell'inizio dello studio. Un calcolo provvisorio della potenza basato sui dati pilota sarà condotto a metà del progetto a sei mesi, per determinare la dimensione del campione richiesta. I ricercatori ritengono tuttavia che, dato che studi precedenti con misure di esito simili includevano un numero significativamente inferiore di partecipanti, la dimensione del campione raggiunta sarà sufficiente per raggiungere gli obiettivi dello studio.

Verrà richiesto il consenso informato scritto da parte dei genitori o dei tutori legali dei neonati e al Consulente Neonatale presente sarà richiesto di acconsentire allo studio.

Quando il team clinico decide che un bambino è pronto per l'estubazione, lo sperimentatore passerà il ventilatore a ET-CPAP alla stessa pressione della pressione positiva di fine espirazione durante la ventilazione meccanica. Il flusso d'aria, il volume corrente integrato e la pressione delle vie aeree saranno registrati con il monitor della funzione respiratoria NM3 (Philips Respironics, Connecticut, USA). Il monitor sarà collegato a un laptop (Dell Latitude, Dell, Bracknell, Regno Unito) con software Spectra personalizzato (3.0.1.4) (Grove Medical, Londra, Regno Unito). Il monitor del profilo respiratorio NM3 ha un sensore combinato di pressione, flusso e anidride carbonica e questo sarà posizionato in linea tra l'arto inspiratorio del circuito del ventilatore e il tubo endotracheale. Il monitor NM3 è calibrato automaticamente per flusso e pressione. Il flusso sarà misurato utilizzando un pneumotacografo ad orifizio fisso. Uno dei tubi del pneumotacografo sarà collegato a un secondo trasduttore di pressione per misurare la pressione delle vie aeree. Verranno inoltre eseguiti il ​​monitoraggio della saturazione dell'ossigeno e della frequenza cardiaca.

Un SBT fallito verrà registrato se il bambino ha una bradicardia per più di 15 secondi e/o una caduta della SpO2 al di sotto dell'85% nonostante un aumento del 15% della FIO2. A questo punto lo studio verrà interrotto e la ventilazione verrà riavviata.

I neonati saranno estubati alla CPAP nasale o all'ossigeno della cannula nasale ad alto flusso a discrezione del medico.

L'esito primario dello studio sarà la reintubazione entro 72 ore dall'estubazione. Le indicazioni per la reintubazione saranno: (a) più di sei episodi di apnea che richiedono stimolazione in sei ore, o più di un episodio significativo di apnea che richiede ventilazione con pallone e maschera; (b) acidosi respiratoria: PaCO2 >8,5 kPa e pH <7,25; (c)FiO2>0,60 per mantenere SpO2 nell'intervallo 90-95%.

Se il bambino presenta bradicardia per più di 15 secondi e/o una diminuzione della SpO2 al di sotto dell'85% nonostante un aumento del 15% della FIO2, lo studio verrà interrotto e la ventilazione verrà riavviata. Saranno seguite rigorose politiche di controllo delle infezioni secondo le linee guida dell'unità.

I dati saranno conservati fino al compimento del 25° anno di età del bambino. I risultati continui saranno confrontati tra neonati prematuri e nati a termine e tra neonati a termine e neonati con CDH/AWD. Verrà utilizzato il test t di Student quando i dati sono distribuiti normalmente e il test U di Mann-Whitney quando sono asimmetrici. I dati categorici saranno valutati utilizzando il test esatto a due code di Fisher. P<0,05 sarà considerato significativo. La capacità delle variabili respiratorie di discriminare accuratamente tra estubazione riuscita e fallita sarà valutata utilizzando le curve caratteristiche operative del ricevitore. Un valore dell'area sotto la curva di 0,5 non indicherà alcun valore discriminatorio e un valore >0,8 suggerirà un alto valore predittivo. Verranno utilizzate formule standard per calcolare sensibilità, specificità, valori predittivi positivi e negativi e rapporti di verosimiglianza. Le analisi statistiche saranno eseguite utilizzando il software SPSS (SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA).

I ricercatori prevedono che incorporando le informazioni sulla funzione dei muscoli respiratori durante l'SBT, sarà possibile creare un algoritmo che preveda con precisione l'esito dell'estubazione nei neonati ventilati meccanicamente. I ricercatori vogliono anche dimostrare che il tasso di rilassamento dei muscoli respiratori potrebbe essere diverso nei neonati prematuri, nei neonati a termine e nei neonati con anomalie corrette chirurgicamente come CDH e AWD. Questi risultati saranno incorporati nella pratica clinica locale e formeranno una linea guida su "quando estubare in sicurezza" i neonati sottoposti a ventilazione meccanica. Ciò ridurrà la morbilità respiratoria associata sia alla ventilazione prolungata che alla mancata estubazione e reintubazione.