Monitoraggio transcutaneo dell'anidride carbonica nei neonati sottoposti a ipotermia terapeutica per encefalopatia neonatale

L'encefalopatia neonatale (NE) colpisce ogni anno 3 neonati ogni 1000 nati vivi e può portare alla morte oa un deficit neurologico permanente. È stato chiaramente dimostrato che l'ipotermia terapeutica (33,5 oC) (TH) riduce la mortalità e gli esiti avversi dello sviluppo neurologico nei pazienti con NE da moderata a grave. Tuttavia, anche con l'ipotermia, quasi la metà dei neonati con NE è a rischio di morte o grave disabilità. L'ottimizzazione della terapia intensiva di questi neonati potrebbe avere il potenziale per prevenire la progressione della lesione e migliorare ulteriormente i risultati dello sviluppo neurologico.

Molteplici analisi hanno rilevato un alto tasso (6-89%) di incidenza di ipocapnia durante le prime ore di vita postnatale, probabilmente a causa del forte sforzo respiratorio secondario all'acidosi metabolica e al trattamento ipotermico che provoca una riduzione del tasso metabolico del 20-30%. Inoltre, diversi studi hanno dimostrato l'associazione tra ipocapnia e aumento del rischio di esiti avversi dello sviluppo neurologico nei neonati con NE. L'ipocapnia ha il potenziale per esacerbare le lesioni cerebrali attraverso molteplici meccanismi. L'ipocapnia è stata associata alla frammentazione del DNA nucleare nella corteccia cerebrale, alla perossidazione lipidica della membrana e all'aumento dell'eccitabilità neuronale nei modelli animali.

È ben noto che l'anidride carbonica è uno dei più potenti regolatori del flusso sanguigno cerebrale (CBF), con ipercapnia che causa vasodilatazione cerebrale e aumento del flusso sanguigno cerebrale da 1 a 2 ml/100 g/minuto per 1 mmHg di PaCO2, mentre l'ipocapnia provoca vasocostrizione cerebrale. La riduzione della PaCO2 a 20-25 mmHg riduce il CBF dal 40 al 50%.

L'ipocapnia può ridurre ulteriormente l'apporto di ossigeno a causa della vasocostrizione cerebrale e dello spostamento verso sinistra della curva dell'ossiemoglobina.

È noto da decenni che l'ipocapnia è associata alla leucomalacia periventricolare e, o, alla paralisi cerebrale nei neonati prematuri. In termini di neonati asfissiati, l'analisi secondaria degli storici studi sull'ipotermia CoolCap e NICHD ha stabilito che l'ipocapnia ha un effetto dose-dipendente sugli esiti dello sviluppo neurologico a lungo termine. Sia l'esposizione minima che cumulativa a PCO2 inferiore a 35 mmHg entro le prime 12 ore di vita ha aumentato il rischio di morte e di esiti avversi dello sviluppo neurologico nell'analisi secondaria dello studio NICHD. Coerentemente con questo, l'analisi post-hoc dello studio CoolCap ha mostrato che la probabilità di esito sfavorevole è aumentata in modo dose-dipendente con la diminuzione della PCO2 nei neonati con NE moderata e grave. Inoltre, un recente studio retrospettivo ha anche riportato un'associazione tra ipocapnia nei primi 4 giorni di vita e lesioni cerebrali alla risonanza magnetica. I risultati coerenti di un'associazione tra ipocapnia ed esiti avversi suggeriscono che l'attento monitoraggio dello scambio di anidride carbonica e l'evitamento dell'ipocapnia sono molto importanti in questa popolazione di pazienti vulnerabili.

L'emogasanalisi arteriosa, il gold standard per il monitoraggio dei componenti respiratori dell'omeostasi acido-base, ha ovvi limiti che ne precludono l'uso continuo per seguire il livello dinamicamente variabile della PCO2. Inoltre, ripetuti prelievi arteriosi possono portare a una significativa perdita di sangue e ad un aumento del rischio di batteriemia.

Sono state sviluppate tecniche di monitoraggio alternative e non invasive per misurare continuamente le tendenze della PCO2. La misurazione transcutanea della tensione di CO2 è il sistema di monitoraggio della CO2 non invasivo più comunemente utilizzato nella terapia intensiva neonatale e diversi studi hanno dimostrato un buon accordo tra la PCO2 nei campioni di sangue e la tcPCO2 nei neonati prematuri.

In ambito clinico, la misurazione della tcPCO2 è influenzata da molti fattori e deve essere utilizzata piuttosto come tendenza piuttosto che come numero assoluto. Condizioni cliniche quali ipoperfusione dovuta a shock o acidosi, edema dei tessuti sottocutanei, vasocostrizione dovuta ad agenti vasoattivi o abbassamento della temperatura corporea possono alterare la misurazione della tcPCO2.

Possono verificarsi sovra e sottostime nell'intervallo estremamente alto e basso delle misurazioni di tcPCO2.

Il sensore del dispositivo si è riscaldato fino a una temperatura costante portando all'iperperfusione dei capillari e all'aumento del tasso metabolico della pelle di circa il 4-5% per ogni grado Celsius e di conseguenza la solubilità e la diffusione del gas migliorano. Il sensore calcola la PCO2 elettrochimicamente, mediante variazione del pH di una soluzione elettrolitica. Dopo una correzione della temperatura a 37 oC, il dispositivo fornisce una stima della CO2 superficiale della pelle. Una temperatura più elevata del sensore potrebbe essere associata a una migliore correlazione, ma potrebbe anche aumentare il rischio di lesioni termiche.

Inoltre, la tcPCO2 è raccomandata a tutti i pazienti sottoposti a ipotermia terapeutica se il paziente riceve supporto respiratorio. Nel presente studio il nostro obiettivo è misurare la PCO2 in continuo nei neonati sottoposti a TH con o senza supporto respiratorio al fine di valutarne la fattibilità nei neonati raffreddati.

Come descritto sopra, i cambiamenti nella pCO2 influenzano la perfusione cerebrale. Pertanto, è importante analizzare l'ossigenazione cerebrale e il metabolismo con l'associazione delle tendenze della PCO2. Il monitoraggio continuo della saturazione dell'ossigeno regionale cerebrale (CrSO2) è già stato utilizzato di routine nella terapia intensiva dei neonati con NE utilizzando la spettroscopia nel vicino infrarosso (NIRS). NIRS è uno strumento non invasivo che può essere utilizzato per misurare i cambiamenti nell'emoglobina ossigenata, deossigenata e totale del tessuto cerebrale da cui è possibile derivare la saturazione di ossigeno regionale cerebrale come surrogato del consumo di ossigeno cerebrale. È stata trovata una significativa correlazione positiva tra i livelli transcutanei di PCO2 e l'indice di ossigenazione tissutale nei neonati prematuri. In linea con questo, un aumento acuto della CO2 di fine espirazione (etCO2) è stato associato a un aumento dell'ossigenazione cerebrale, mentre una diminuzione acuta è stata associata a una ridotta ossigenazione cerebrale. La tcPCO2 e la etCO2 sono state utilizzate come marker surrogato della PCO2.

Sebbene il monitoraggio continuo della CO2 sarebbe auspicabile in questa popolazione di pazienti, ad oggi la tecnica tcPCO2 non è stata valutata sistematicamente o utilizzata di routine nella terapia intensiva dei neonati con encefalopatia neonatale che ricevono TH. Il monitoraggio continuo può consentire di evitare i livelli estremi e la fluttuazione della PCO2 e può migliorare la terapia intensiva e gli esiti a lungo termine dei neonati con NE. Il monitoraggio dell'ossigenazione cerebrale mediante NIRS insieme alle misurazioni di tcPCO2 può essere utile per i neonati con NE e può aiutare a comprendere la fisiopatologia dell'autoregolazione in questa specifica popolazione di pazienti.