Dispnea e attivazione della corteccia cerebrale misurate mediante fNIRS durante la prova di respirazione spontanea (WEANIRS)

La gestione del paziente non sarà modificata dallo studio. I pazienti verranno inclusi se il medico responsabile del paziente ha deciso di eseguire un SBT sul paziente. Le condizioni SBT saranno quelle della pratica attuale. I metodi utilizzati per misurare la dispnea saranno quelli utilizzati nella pratica corrente nel nostro dipartimento (D-VAS e MV-RDOS).

1. Tipologie di misure e tecniche utilizzate La presenza di dispnea sarà definita da una risposta positiva ad almeno 2 delle seguenti domande: “Hai il fiato corto?”; "Ti senti a corto d'aria?"; "Hai difficoltà a respirare?"; "Hai difficoltà a respirare?". L'intensità della dispnea sarà misurata mediante il D-VAS nei pazienti comunicanti. La dispnea-VAS definirà anche i pazienti con dispnea clinicamente significativa ("D-VAS" > 3) o dispnea non clinicamente significativa (D-VAS ≤ 3). La misurazione della dispnea mediante la scala MV-RDOS verrà eseguita in tutti i pazienti e una dispnea clinicamente significativa sarà fortemente sospettata dal valore MV-RDOS ≥ 2,6.

   L'EMG di superficie dei muscoli inspiratori extra-diaframmatici (Alae Nasi e Parasternale) sarà raccolto tramite elettrodi di superficie autoadesivi (elettrodi ECG, HG91TSG 48x34mm Kendall/Arbo, Covidien, Dublino, Irlanda). La registrazione bilaterale dei muscoli parasternali verrà eseguita mediante una coppia di elettrodi posizionati nel secondo spazio intercostale vicino allo sterno. La registrazione dei muscoli Alae nasi verrà eseguita posizionando un elettrodo su ciascuna narice. I segnali elettrici dell'attività dei muscoli inspiratori verranno recuperati utilizzando il modulo Labchart Peak Analysis MLS380/8 per estrarre la radice quadrata media (RMS) dell'EMG (RMS-EMG). Questo inviluppo del segnale inspiratorio RMS-EMG verrà utilizzato per calcolare l'ampiezza massima dell'EMG (EMGmax) e la sua area sotto la curva (EMGAUC). Per ridurre al minimo gli artefatti legati all'attività ECG, il segnale EMG parasternale verrà filtrato prima del processo di media RMS, utilizzando un filtro passa-basso (50-400 Hz).

   L'attività elettroencefalografica sarà misurata con un sistema di elettrodi attivi comprendente 30 elettrodi posizionati secondo il sistema internazionale EEG 10-20, riferito a FCz (dispositivo EEG/NIRS, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Paesi Bassi). L'impedenza degli elettrodi sarà mantenuta al di sotto di 5 kΩ. I segnali verranno amplificati e digitalizzati ad una frequenza di 1000 Hz.

   La perfusione cerebrale sarà valutata utilizzando uno strumento fNIRS a 27 canali (dispositivo EEG/NIRS, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Paesi Bassi). Questo dispositivo fNIRS utilizza due lunghezze d'onda della luce del vicino infrarosso (695 e 830 nm) per misurare i cambiamenti relativi nell'ossiemoglobina e nella deossiemoglobina a una frequenza di campionamento di 10 Hz. Gli ottici del trasmettitore e del rilevatore sono posizionati a 3 cm di distanza. Le aree corticali tra ciascuna coppia di trasmettitori e rilevatori sono chiamate canali. Anatomicamente, i canali corrispondono alle regioni corticali situate 2-3 cm sotto la superficie della pelle e del cuoio capelluto. Gli optodi sono posizionati sulla fronte e sul cuoio capelluto, con gli optodi più bassi posizionati lungo la linea T4-Fpz-T3, definita dal sistema 10/20. I segnali fNIRS verranno elaborati come descritto da Schecklmann et al. L'ossiemoglobina, la deossiemoglobina e l'emoglobina totale vengono derivate dalle densità ottiche utilizzando la legge di Beer-Lambert modificata. Verranno applicati fattori correttivi per rimuovere gli artefatti da movimento. Per ciascun canale verrà generata una forma d'onda media di ossiemoglobina e deossiemoglobina. Le regioni di interesse sono le aree corticali premotorie (area motoria supplementare).

   Il fallimento dell'SBT è definito dalla presenza e dalla persistenza per almeno 5 minuti di uno dei seguenti criteri: SpO2 ≤ 90% o PaO2 ≤ 50 mmHg con FiO2 ≥ 50%, PaCO2 > 50 mmHg, pH < 7,32, frequenza respiratoria > 35/ min, frequenza cardiaca > 140/min, pressione arteriosa sistolica > 180 mmHg o < 90 mmHg.

2. Sequenza delle fasi sperimentali I pazienti verranno sottoposti a un test di svezzamento ventilatorio con 0 cmH2O di pressione di supporto e 0 cmH2O di pressione di fine espirazione. Una quantificazione della dispnea verrà eseguita per tutti i pazienti utilizzando il punteggio MV-RDOS e la dispnea VAS (D-VAS) per i pazienti comunicativi prima dell'inizio dell'SBT, ogni 10 minuti durante l'SBT e alla fine dell'SBT. Le registrazioni dei movimenti respiratori, del flusso delle vie aeree, dell'EMG e dell'ECG verranno effettuate contemporaneamente, ogni 10 minuti, prima dell'inizio del test di svezzamento, durante il test di svezzamento di 30 minuti e 10 minuti dopo la fine del test di svezzamento .
3. Analisi statistica I due gruppi di dispnea clinicamente significativa e non clinicamente significativa verranno confrontati sui loro indici di attivazione cerebrale (HbO2 e HbR) utilizzando il test non parametrico di Mann-Whitney per variabili continue e il test Chi2 per variabili categoriche. I due gruppi di "successo" vs. "fallimento" dell'SBT verranno confrontati sui loro indici di attivazione cerebrale, utilizzando le stesse modalità. Le correlazioni tra i loro indici di attivazione cerebrale e l'intensità della dispnea, tra i loro indici di attivazione cerebrale e l'EEG, e tra i loro indici di attivazione cerebrale e l'EMG di superficie saranno testate utilizzando il coefficiente di correlazione di Spearman. La prestazione degli indici di attivazione cerebrale e della MV-RDOS modificata nel predire la dispnea o il fallimento dell'SBT sarà stimata calcolando l'area sotto la curva delle curve ROC. Una differenza osservata sarà considerata significativa se la probabilità "p" di un errore di tipo I è ≤ 0,05.