Effetti della ventilazione non invasiva (NIV) sull'ossigenazione cerebrale.

La spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS) è un metodo non invasivo per la misurazione del flusso sanguigno nei tessuti, utilizzato per la prima volta per l'ossigenazione del tessuto cerebrale nel 1977. Il NIRS è una tecnica spettroscopica che utilizza onde elettromagnetiche (700-950 nm), un emettitore e un rivelatore. Negli ultimi 20 anni c'è stato un enorme sviluppo nella strumentazione e nell'applicazione del NIRS. Questa tecnica ora permette di misurare l'ossigenazione del tessuto cerebrale. L'ossimetro cerebrale INVOS è un monitor di tendenza affidabile per i cambiamenti nell'ossigenazione cerebrale regionale (rSO2) e correla con la saturazione dell'emoglobina nel sangue venoso, capillare e arterioso, utilizzando un algoritmo basato sulla legge Beer-Lambert. Il sistema di ossimetria cerebrale INVOS utilizza la luce, con lunghezze d'onda comprese tra 730 e 810 nm, che penetra negli strati del corpo umano, tra cui la pelle, il cranio e il cervello. È sparso all'interno del tessuto o assorbito dai cromofori presenti. Nella regione piuttosto trasparente del vicino infrarosso, ci sono molti cromofori leggeri assorbenti, ma solo tre sono importanti per quanto riguarda l'ossigenazione, vale a dire l'emoglobina (HbO2), la deossiemoglobina (Hb) e la citocromo ossidasi (CtOx). L'emoglobina ossigenata e deossigenata assorbono la luce a diverse lunghezze d'onda, consentendo una differenziazione di queste due forme di emoglobina. I sensori, ("SomaSensors"), vengono applicati alla fronte del paziente con un adesivo medicale integrato. Il metodo viene applicato utilizzando due distanze sorgente-rivelatore nel sensore: una "vicina" (poco profonda), a 3 cm dalla sorgente e una "lontana" (profonda), a 4 cm dalla sorgente. Entrambi i campioni penetrano altrettanto bene nel tessuto al di sotto della sorgente luminosa, con la differenza che il rilevatore sorgente da 4 cm misura i segnali più in profondità nel cervello o in altre parti del corpo. La sottrazione del campione vicino da quello lontano dovrebbe lasciare un segnale originato prevalentemente nella corteccia cerebrale.

La corretta gestione dell'ossigenazione cerebrale è una componente essenziale di tutte le procedure anestesiologiche e di terapia intensiva. Tuttavia, il cervello rimane uno degli organi meno monitorati nella fase perioperatoria e nella terapia intensiva. Fino ad ora, l'applicazione anestesiologica del NIRS come metodo per la misurazione dell'ossigenazione cerebrale è stata studiata solo in una popolazione sana, pazienti sottoposti a cardiochirurgia o chirurgia cerebrovascolare, pazienti anziani sottoposti a chirurgia addominale maggiore e neonati. Se il NIRS rileva una diminuzione di rSO2 in questi campi, esistono specifiche linee guida di intervento per recuperare un sufficiente apporto di ossigeno nel cervello.

Pertanto, è già fortemente coinvolto nella cura dei pazienti nel contesto perioperatorio. Non è stato ancora stabilito un uso routinario del NIRS nelle unità di terapia intensiva. Per questo motivo la maggior parte degli studi sulla rSO2 sono stati eseguiti durante l'intervento chirurgico. Questi studi indicano che l'ossigenazione cerebrale misurata è influenzata dalla proporzione relativa di sangue nella parte arteriosa o venosa del letto capillare, dalla concentrazione di emoglobina e dalla saturazione sistemica.

Le conseguenze precise delle alterazioni della saturazione sistemica (SaO2) sull'ossigenazione cerebrale (rSO2) rimangono sconosciute. È un'ipotesi corrente che rSO2 sia direttamente correlato a Sa02, per cui un aumento di SaO2 porta anche ad un aumento di rSO2.

La quantità di ossigeno nel sangue arterioso dipende dall'ossigeno inspirato e dallo scambio gassoso polmonare. Questi due punti di partenza sono principalmente influenzati dalla ventilazione respiratoria dell'individuo. I pazienti con insufficienza respiratoria cronica, o solo una temporanea (acuta) carenza respiratoria (ad es. dopo anestesia generale), vengono trattati di routine con la terapia a pressione positiva continua delle vie aeree (CPAP), una forma di ventilazione non invasiva. È anche comunemente usato nel trattamento dell'apnea notturna e nei neonati (in particolare i prematuri). In questi pazienti la ventilazione CPAP può prevenire la necessità di (ri)intubazione tracheale o consentire un'estubazione anticipata. La terapia è stata sviluppata dal Dr. George Gregory e dai colleghi dell'ICU neonatale dell'Università della California, a San Francisco nel 1971, e poi modificata dal Professor Colin Sullivan al Royal Prince Alfred Hospital di Sydney, in Australia, nel 1981. Inizialmente la terapia CPAP veniva utilizzata principalmente dai pazienti per il trattamento dell'apnea ostruttiva del sonno a casa. Al giorno d'oggi è comunemente utilizzato nelle unità di terapia intensiva come forma di ventilazione meccanica non invasiva. Lì di solito è riservato a sottogruppi di pazienti in cui il trattamento con ossigeno tramite maschera facciale è insufficiente. I pazienti in terapia CPAP sono attentamente monitorati in terapia intensiva. Il trattamento supporta la respirazione spontanea del paziente costruendo una pressione positiva di fine espirazione (PEEP). In genere CPAP è una terapia discontinua in terapia intensiva, il che significa che i pazienti la tolgono durante i pasti o la usano semplicemente se richiedono un temporaneo sollievo respiratorio. La pressione applicata dalla maggior parte dei pazienti varia tra 5 e 12 cmH2O. Il paziente può determinare individualmente la propria frequenza respiratoria e la profondità del respiro.

L'obiettivo primario dello studio è la valutazione dell'effetto della ventilazione con diverse impostazioni di FiO2 applicate tramite NIV su rSO2 in relazione ai parametri vitali, emoglobina, SaO2 (analizzato da BGA) e SpO2. Queste misurazioni combinate possono essere utilizzate per descrivere ulteriormente l'effetto della NIV su rSO2. Finora, questo tipo di studio non è stato eseguito su pazienti in terapia intensiva. Pertanto, questo progetto mira a ottenere nuove informazioni sull'influenza della NIV sull'ossigenazione cerebrale.

Questo studio sarà condotto in pazienti con un buon accesso alla fronte. La misurazione NIRS (IBO) verrà eseguita sulla corteccia temporoparietale su entrambi i lati della testa e come controllo su entrambe le spalle/parte superiore delle braccia. Durante l'intera indagine verranno registrati la SaO2, la pressione arteriosa (continuamente invasiva o non invasiva a intervalli di 3 minuti), la frequenza cardiaca e l'ECG. Questi segni vitali fanno parte del monitoraggio di routine in terapia intensiva.

La misurazione NIRS verrà eseguita terapia CPAP (FIO2: 21% - 50% - 100%) ogni 10 minuti. I pazienti saranno randomizzati in due gruppi, con ordini di applicazione di FIO2 modificati.

Condizione 1: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 21%

Condizione 2: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 50%

Condizione 3: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 100%

L'ordine delle condizioni 1 e 3 sarà randomizzato.

Gruppo 1: 21% -> 50% -> 100%

Gruppo 2: 100% -> 50% -> 21%

Poiché sarà preferibile un'impostazione standard di NIV con supporto di pressione CPAP a 6 mbar, se è necessaria un'altra impostazione, verrà annotata nella CRF. Dopo ogni periodo di 10 minuti verrà prelevato un campione di sangue arterioso e venoso centrale, per eseguire un'analisi dei gas nel sangue (BGA). Le misurazioni CPAP e NIRS sono entrambe di natura non invasiva. L'ABP invece è una procedura invasiva, che verrà eseguita solo se è già disponibile un accesso arterioso. Verrà utilizzato anche per prelevare un campione di sangue (ogni 2 ml) per il BGA. Nessuna invasività aggiuntiva iv. verrà installata la linea per lo studio.

Finora ci sono pochi dati riguardanti gli effetti della terapia NIV sulla rSO2 nei pazienti con insufficienza respiratoria in terapia intensiva.

Tuttavia, ci sono studi pilota su altre carenze respiratorie come la sindrome da apnea ostruttiva del sonno. Hanno studiato la NIV nei pazienti con OSAS con l'aiuto del NIRS. Potrebbe essere mostrata una diminuzione periodica di HbO2, del volume sanguigno (BV) e dell'indice di ossigenazione tissutale (TOI) che è praticamente uguale a rSO2. Questi studi dimostrano che la suddetta diminuzione periodica può essere eliminata attraverso la terapia CPAP.

Numerosi altri studi hanno indagato su un parametro diverso, vale a dire il flusso sanguigno cerebrale. Per questo hanno utilizzato l'ecografia Doppler transcranica in pazienti con OSAS e volontari sani sottoposti a terapia CPAP. I risultati di questi studi non sono coerenti, poiché mostrano sia de- che aumenti del flusso sanguigno cerebrale durante la terapia CPAP. L'incoerenza del flusso sanguigno cerebrale non è completamente compresa. Una possibile spiegazione è la variazione relativa della PaCO2, che è già più alta nei pazienti con OSAS rispetto ai soggetti sani. Ciò significherebbe anche che l'applicazione della terapia CPAP in volontari sani può essere dannosa, poiché l'abbassamento della PaCO2 potrebbe causare una reazione vasocostrittrice nei vasi irrorati del cervello, abbassando l'ossigenazione cerebrale. I pazienti con OSAS sono più adatti a livelli elevati di PaCO2. Pertanto, la risposta vascolare (vasocostrizione o vasodilatazione) a un'alterazione della PaCO2 può differire tra i pazienti con malattie polmonari rispetto agli individui sani. 30-33

Vogliamo studiare le differenze di rSO2 nei pazienti sottoposti a terapia CPAP con diverse impostazioni di FiO2 ciascuna per 10 minuti, al fine di valutare l'effetto immediato della NIV sull'ossigenazione cerebrale nei pazienti in terapia intensiva con deficit respiratorio al fine di concludere sull'accuratezza e la responsabilità del NIRS tecnica.

Obiettivo primario dello studio:

Influenza della NIV sulla rSO2

I seguenti parametri saranno misurati, calcolati e annotati nella CRF:

• Pressione sanguigna (PA)
• Frequenza cardiaca (FC)
• SpO2 (FingerClip - saturazione periferica di ossigeno)
• rSO2 (emisfero destro e sinistro e spalla)
• BGA: pO2, pCO2, pH, emoglobina (Hb), Hk, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ventilazione: PEEP, volume minuto, volume corrente, frequenza respiratoria, FiO2
• Classificazione ASA (1-4)

Inoltre, il verificarsi di vomito e nausea, mal di testa e agitazione durante la terapia CPAP verrà registrato con sì e no. L'indicazione di CPAP in ciascun paziente sarà documentata.

Inoltre verranno registrati altri effetti collaterali (secondo il CRF):

-effetti collaterali sotto CPAP

Nel nostro studio precedente (Doerr et al., 2018) è stata osservata una differenza media di 5,9 tra COT e CPAP con una deviazione standard di 4,2. Sulla base di tale risultato, ci aspettiamo la metà della differenza (2,95) tra FIO2 21% vs 50% e FIO2 50% vs 100%. Sulla base di un test t accoppiato con una dimensione totale del campione di 25 (+ 5 rappresentati per gli abbandoni), si ottiene una potenza di 0,8.