Obiettivi di ossigenazione nei pazienti cardiochirurgici: uno studio prima e dopo

Informazioni generali L'ossigeno è essenziale per la vita e l'ossigenoterapia supplementare viene regolarmente somministrata durante l'intervento chirurgico per evitare l'ipossiemia pericolosa per la vita. L'ossigenoterapia supplementare viene spesso somministrata come frazione elevata e fissa di ossigeno inspirato (FiO2) compresa tra 0,60 e 1,00. Di conseguenza, la pressione parziale dell'ossigeno arterioso (PaO2) spesso supera i livelli normali. Vi sono prove crescenti di potenziali danni con l'ossigenoterapia somministrata in modo liberale. Pertanto, i regimi standard per l'ossigenoterapia durante l'intervento chirurgico devono essere ulteriormente studiati.

Lo scopo dello studio è valutare se sia fattibile un regime di ossigenoterapia mirato a livelli normali di PaO2 durante la chirurgia cardiaca elettiva con l'uso di bypass cardiopolmonare (CPB) e nel primo giorno postoperatorio nell'unità di terapia intensiva (ICU). Inoltre, verranno valutati i cambiamenti metabolici nel condensato del respiro esalato e nel sangue arterioso raccolto prima dell'intervento, prima e dopo il CPB, il primo giorno postoperatorio in terapia intensiva e il terzo giorno postoperatorio in reparto chirurgico.

Disegno dello studio Il disegno dello studio è uno studio prima e dopo in pazienti in attesa di intervento cardiochirurgico elettivo come innesto di bypass coronarico o sostituzione valvolare o una combinazione di entrambi. I primi 25 pazienti seguiranno presso il nostro istituto il regime standard per l'ossigenoterapia supplementare; cioè una FiO2 minima di 0,60 durante la ventilazione meccanica e almeno 3 litri di ossigeno al minuto dopo lo svezzamento dal ventilatore in terapia intensiva. Successivamente, altri 25 pazienti riceveranno ossigenoterapia supplementare per raggiungere una PaO2 normale definita come 10-12 kPa (75-120 mmHg) durante l'intervento chirurgico e in terapia intensiva.

I condensati del respiro esalato saranno raccolti attraverso un boccaglio durante la respirazione spontanea prima dell'intervento, prima e terza giornata postoperatoria mentre i condensati saranno raccolti attraverso il tubo tracheale durante la ventilazione meccanica. Contemporaneamente verranno prelevati campioni di sangue arterioso. I condensati del respiro espirato e i campioni di siero saranno divisi in aliquote e conservati in un congelatore a -80 gradi Celsius fino alle analisi finali dopo che tutti i pazienti saranno stati inclusi.

I cambiamenti metabolici nei condensati del respiro espirato e nei campioni di siero saranno analizzati mediante spettroscopia di risonanza magnetica nucleare (NMR) e spettrometria di massa (MS). Gli spettri forniranno un'istantanea di tutti i metaboliti in un dato campione e chiariranno i cambiamenti nei profili metabolici in risposta all'esposizione all'ossigeno.

Ipotesi L'ipotesi è che il targeting dell'ossigenazione sia fattibile e che il cambiamento dell'ossigenoterapia supplementare con un targeting dell'ossigenazione all'interno del range normale ridurrà la FiO2 e quindi il rapporto PaO2/FiO2.

Risultati L'esito primario è il rapporto PaO2/FiO2 al terzo giorno postoperatorio. Gli esiti secondari saranno i cambiamenti nei profili metabolici nei condensati del respiro esalato e nei campioni di siero, i cambiamenti nei parametri di ossigenazione, la PaO2 e la saturazione dell'ossigeno, i cambiamenti nel tempo allo svezzamento dal ventilatore in terapia intensiva, i cambiamenti nella FiO2 e nell'ossigenoterapia supplementare dopo lo svezzamento dal ventilatore e cambiamenti nelle complicanze postoperatorie definite come polmonite, aritmie, reintervento e riammissione in terapia intensiva.

Analisi statistiche Questo è uno studio pilota che è uno studio di fattibilità prima e dopo. Sulla base dei dati istituzionali viene eseguito un calcolo della potenza stimando un aumento del rapporto PaO2/FiO2 da 30 ± 7 kPa con il regime standard per l'ossigenoterapia a 36 ± 7 kPa con un approccio di ossigenazione mirata e con un alfa di 0,05 e un potenza dell'80% (1-beta), sono necessari 23 pazienti in ciascun gruppo. Per coprire gli abbandoni per un totale di 50 pazienti, verranno reclutati 25 pazienti in ciascun gruppo.

I dati saranno valutati per la normalità. Le variabili continue normalmente distribuite saranno confrontate utilizzando i test t di Student e riportate come media e deviazione standard, mentre i dati non normalmente distribuiti saranno confrontati utilizzando i test di somma dei ranghi di Wilcoxon e riportati come mediana e intervallo interquartile. Tutte le analisi saranno eseguite utilizzando Stata (Metrika Consulting AB, Stoccolma, Svezia), Matlab.

La composizione della metabolomica sarà confrontata mediante analisi multivariata. Per l'analisi multivariata, varie analisi non supervisionate e supervisionate saranno condotte in software Matlab (The MathWorks Inc., Natick, Stati Uniti) e Python (Python Software Foundation, Delaware, Stati Uniti) con script interni. L'analisi delle componenti principali verrà utilizzata per ottenere una prospettiva preliminare dei dati, per individuare i valori anomali e rilevare i cluster. Infine, verranno impiegate analisi discriminanti ai minimi quadrati parziali (PLS-DA) accoppiate a diversi algoritmi di selezione vv rs per eseguire la riduzione dei dati e la classificazione dei trattamenti. Ai fini della convalida, verrà applicato l'approccio di convalida incrociata Venetian Blinds.

Etica I pazienti saranno inclusi dopo aver ottenuto un contenuto informato e firmato. FiO2 di 0,60 viene somministrata di routine ai pazienti sottoposti a cardiochirurgia con CPB presso l'Aalborg University Hospital. L'obiettivo di un livello fisiologico di PaO2 compreso tra 10 e 12 kPa è considerato sicuro. I pazienti sottoposti a cardiochirurgia sono di routine monitorati al massimo durante l'intervento chirurgico e in terapia intensiva. L'anestesista cardiaco responsabile può caricare il target di PaO2 in qualsiasi momento.

La raccolta del condensato del respiro espirato è indolore e senza alcun disagio per il paziente. Il prelievo di sangue arterioso in terza giornata postoperatoria verrà eseguito da un anestesista cardiaco esperto in questa procedura, che applicherà un'analgesia sottocutanea con Lidocaina 1% prima della puntura ed evitando così il dolore durante la procedura. Successivamente, verrà eseguita una compressione manuale per 2 minuti per ridurre al minimo il rischio di un ematoma. In totale, vengono raccolti quattro campioni di sangue in più per la metabonomica e un'analisi dei gas nel sangue in più. La quantità totale di sangue estratto nello studio è di 12,5 ml.

Tutte le altre procedure e trattamenti seguono i regimi standard.