人工呼吸器装着患者の呼気凝縮液（EBC）に対するさまざまな一回換気量の影響に関する研究 (TDEBC)

序章：

気道の炎症は、多くの気道疾患において重要な役割を果たしています。 これらの炎症過程を研究し、気道疾患を監視するための非侵襲的な方法は、高い需要があります。 刺激的な関心は、気道の炎症を評価するさらに簡単な方法として、呼気凝縮液 (EBC) の分析、肺の上皮内層液 (ELF) をサンプリングする技術などの呼気分析に向けられています (1,2)。 EBC の魅力は、気道から広範囲の不揮発性分子を非侵襲的に収集する能力、有害事象なしに短い間隔で頻繁に繰り返すことができるという事実、および収集デバイスを幅広い用途で使用できるという事実にあります。集中治療室を含む設定 (3,4,5,6)。

EBC の分析は、患者のモニタリングと肺疾患のメカニズムの理解に限定することはできません。 また、健康な個人の初期の肺組織損傷の可能性を監視およびスクリーニングするための有用なツールになる可能性もあります (6,7)。 バイオマーカーが研究ツールとして機能するかどうか、または臨床診療における疾患モニタリングの可能性さえあるかどうかの決定に不可欠な、被験者内および日々の変動に関するより多くのデータが特に必要です (7) .

人工呼吸器が肺の損傷や炎症を誘発する可能性があることは、しばらく前から認識されていました (8,9,10)。 最近の実験および臨床データは、健康な肺では、呼気終末陽圧が存在しない状態で 1 回換気量が 7 ～ 12 ml/kg の範囲の機械的換気は、主要な炎症反応を伴わずに、内皮、細胞外マトリックス、および末梢気道の損傷につながる可能性があることを示唆しています。一回換気量が高くなるとさらに悪化します (15,34)。 機械的換気によって引き起こされる肺構造への損傷は、いくつかのメカニズムで説明できる可能性があります。局所的な過膨張、潮汐気道閉鎖に伴う「低肺気量」、およびサーファクタントの不活性化です (15)。

高一回換気量の換気は死亡率の増加をもたらすことが示されていますが、低一回換気量の換気は ALI、ARDS の肺保護戦略と見なされています (11、12、13、35)。

対照的に、主要な胸部および腹部外科手術の異種グループを含む他のランダム化研究 (31,32) では、保護的機械換気は肺内および全身の炎症の減少と関連していませんでした。 さらに、心臓手術において、保護換気が肺への悪影響を防いだり、全身のサイトカインレベルを低下させたりするという証拠はありませんでした(33)。

これらの観察に沿って、肺の機械的ストレスの増加の実際的なパラメーターが実証されていないことを考慮すると、研究は、EBC バイオマーカーの分析が低または高一回換気量による人工呼吸器誘発肺損傷に関連しているかどうかという問題に対処する可能性があります。

材料および方法：

現在の研究は、テッサリアのラリッサ大学病院の ICU で行われる前向き無作為対照試験です。 当院の科学評議会および倫理委員会から承認が与えられています。

忍耐：

脳卒中、くも膜下および/または脳内出血のために人工呼吸器を必要とし、呼吸器系が健康な ICU 患者 (LISS - Murray Lung Injury Severity Score の基準を使用して評価) (14)。

介入:

ATS/ERS タスク フォース 2005 (7) に従って、気管内チューブを介して機械的に換気された患者に対して EBC の収集が行われます。 患者は、血行動態および呼吸が安定している必要があります。

すべての患者は鎮静下に置かれ、音量調節による換気を受けます。 呼吸頻度は、pH 値を正常範囲内 (7.35 ～ 7.45) に維持するために、設定された一回換気量に適応されます。 SaO2 は 95% 以上に維持されます。

EBC は、特別な導管 (FILT、肺および胸部診断株式会社) を挿入することによって収集されます。 ベルリン、ドイツ) の呼気凝縮液収集装置 (Ecoscreen、Jaeger、ドイツ) を人工呼吸器チューブの呼気肢に挿入します。 EBC の収集時間は 30 分です。 収集中は加湿は行いません。

不活性ガスのアルゴン、350 ml/分、10 分間での脱気前後の EBC の酸性度 (pH) (ガス標準化) (17) は、pH メーター Jenway モデル 3510 を使用して容易に測定されます。

すべてのサンプルは、その後のメディエーター測定のために-80℃で保存されます。 換気 (頻度、PEEP、FIO2、Vt)、肺の力学、動脈圧、心拍数、動脈血飽和度、ICP およびガス血液サンプル検査の変数は、EBC 収集の前と最中に登録されます。 また、観察期間中の肺損傷の指標（PiO2/FiO2、LISS）、全身性炎症の指標（体温、血液サンプル中の白血球および好中球数）も登録されます。 疾患重症度指数 (SOFA、SAPS、APACHE II) は、初期評価中に登録されます。

EBC分析:

収集されたEBCは、pH、8-イソプロスタン、H2O2、亜硝酸塩/硝酸塩、およびサイトカインについて分析されます。 バイオマーカーの測定は、前述のように、標準化された手順を使用して実行されます。

pH 測定: pH は前述のように測定されます (16,17)。 Ｈ ２ Ｏ ２ 測定：Ｈ ２ Ｏ ２ 濃度は、以前に記載されたように（１７、１８、１９、２０）、ホースラディッシュペルオキシダーゼ（Ｓｉｇｍａ Ｃｈｅｍｉｃａｌｓ、ミズーリ州セントルイス）を用いた酵素アッセイによって決定される。

8-イソプロスタン測定: 8-イソプロスタンは、以前に記載されたように(17、18、21、29)、競合酵素イムノアッセイキット(ケイマンケミカル、ミシガン州アナーバー)によって決定される。 アッセイの検出限界は 4 pg/ml です。

窒素酸化物、亜硝酸塩/硝酸塩 (NO2/NO3)、および関連生成物の測定: 前述のように実行されます (17,22)。 簡単に言えば、分光光度アッセイ（グリース反応）を使用して決定されます（23、24、25、26、27、28）。

サイトカイン測定: 前述のように EIA/ELISA キットによって定量化されます (24、25、29、30)。

プロトコルの詳細:

初期評価後の患者は、次の式で計算された理想体重の 6 または 12 ml/Kg の人工呼吸を受けるように無作為化されます。

男性は【(身長(cm)-154)×0.9】+50、女性は【(身長(cm)-154)×0.9】+45.5。 観察期間は最短で 10 日間 (可能であれば) で、EBC 収集は入院後最初の 24 時間以内 (0 日目) から 1、2、4、6、8、10 日まで行われます。

0日目のEBC収集は、異なる一回換気量で換気された同じ患者から収集されたEBCの量と組成を調査する目的で、両方の換気モダリティで行われます。 次の測定では、各グループの EBC コレクションは、事前に設定された換気条件下で実行されます。

観察期間中のVAP、ARDSまたは敗血症などの合併症が記録されます。

統計分析：

分析は SPSS for Windows v. 16.0 を使用して実行されます。 分布の正規性は Kolmogorov-Smirnov 検定でチェックされます。 通常分布するデータは平均 ± 標準偏差 (SD) として表示されますが、偏ったデータは中央値 (四分位範囲) として表示されます。 2 つのグループ間の比較は、正規分布の対応のない t 検定と、歪んだデータの Mann-Whitney 検定で評価されます。 2つ以上のグループ間の比較は、分散分析（ANOVA）と適切な事後テストで実行されます