脳の酸素化に対する非侵襲的換気 (NIV) の効果

バックグラウンド

近赤外分光法 (NIRS) は、組織内の血流を測定するための非侵襲的な方法であり、1977 年に脳組織の酸素化に初めて使用されました。検出器。 過去 20 年間に、NIRS の計測と応用に大きな発展がありました。 この技術により、脳組織の酸素化を測定できるようになりました。 2-13 INVOS Brain Oxymeter (IBO) は、局所的な脳酸素化 (rSO2) の変化に対する信頼性の高いトレンド モニターであり、Beer-Lambert の法則に基づくアルゴリズムを使用して、静脈血、毛細血管および動脈血のヘモグロビン飽和度と相関します。 4,14 IBO システムは、皮膚、頭蓋骨、脳など、人体の層を透過する 730 ～ 810 nm の波長の光を使用します。 組織内に散乱するか、存在する発色団に吸収されます。 かなり透明な近赤外領域には、多くの吸収光発色団がありますが、酸素化に関する限り重要なのは、ヘモグロビン (HbO2)、デオキシヘモグロビン (Hb)、シトクロムオキシダーゼ (CtOx) の 3 つだけです。 酸素化ヘモグロビンと脱酸素化ヘモグロビンは異なる波長で光を吸収するため、これら 2 つの形態のヘモグロビンを区別することができます.15 センサー（「SomaSensors」）は、統合された医療グレードの接着剤で患者の額に適用されます.16 この方法は、センサー内の 2 つのソース検出器距離を使用して適用されます: ソースから 3 cm の「近い」距離 (浅い) と、ソースから 4 cm の「遠い」距離 (深い) です。 両方のサンプルは、光源の下の組織に等しくよく浸透しますが、4cm の光源検出器が信号を脳のより深いところまで測定するという違いがあります.8,17 遠いサンプルから近いサンプルを差し引くと、主に大脳皮質に由来する信号が残るはずです。 16 脳酸素化の適切な管理は、すべての麻酔処置に不可欠な要素です。 それにもかかわらず、脳は、周術期および集中治療療法中に最も監視されていない臓器の 1 つです。 これまで、脳の酸素化を測定する方法としての NIRS の麻酔学的応用は、心臓手術または脳血管手術を受ける患者、主要な腹部手術を受ける高齢患者、および新生児乳児でのみ調査されてきました。 18-21 これらの研究は、測定された脳の酸素化が、心拍出量に加えて、毛細血管床の動脈または静脈部分の血液の相対的な割合、ヘモグロビン濃度、および全身飽和によって影響を受けることを示しています。 全身飽和度 (SaO2) の変化が脳の酸素化 (rSO2) に及ぼす正確な結果は不明のままです。 現在のところ、rSO2 は SaO2 と直接関連しているため、SaO2 の増加は rSO2 の増加にもつながると考えられています。 動脈血中の酸素量は、吸気酸素と肺ガス交換に依存します。 これらの 2 つのパラメーターは、主に個人の呼吸換気の影響を受けます。 慢性呼吸不全、または一時的な (急性) 呼吸不全 (全身麻酔後など) の患者は、日常的に持続気道陽圧 (CPAP) 療法で治療されます。 また、睡眠時無呼吸症候群や新生児（特に未熟児）の治療にも一般的に使用されています。 これらの患者では、CPAP 換気により、気管への (再) 挿管が不要になるか、早期に抜管できる可能性があります。

CPAP 療法は、1971 年にカリフォルニア大学サンフランシスコ校の新生児 ICU のジョージ グレゴリー博士とその同僚によって開発され 22、1981 年にオーストラリアのシドニーにあるロイヤル プリンス アルフレッド病院のコリン サリバン教授によって改良されました。 23 当初、CPAP 療法は主に在宅での閉塞性睡眠時無呼吸の治療に使用されていました。 現在では、非侵襲的な人工呼吸器として ICU で一般的に適用されています。 そこでは通常、フェイスマスクによる酸素治療が不十分な患者のサブグループのために予約されています。 CPAP 療法を受けている患者は、ICU の設定で綿密に監視されます。 この治療は呼気終末陽圧 (PEEP) を高めることにより、患者の自発呼吸をサポートします。 ほとんどの患者が必要とする圧力は、5 ～ 12 cmH2O の範囲です。 患者は、自分の呼吸数と呼吸の深さを個別に決定できます。

目的:

主な研究目標は、重要なパラメーター、ヘモグロビン、SaO2 (BGA によって分析)、および SpO2 に関連して、rSO2 に対する CPAP 療法の効果を調査することです。 これらの組み合わせた測定値を使用して、rSO2 に対する CPAP 療法の効果をさらに説明できます。 これまでのところ、この種の研究は ICU の患者に対して実施されていません。 したがって、このプロジェクトは、脳飽和に対する CPAP 療法の影響に関する新しい洞察を得ることを目的としています。 さらに、SaO2 とバイタル パラメーターの違いは、rSO2 に関連付けられます。 また、CPAP療法中の嘔吐、吐き気、頭痛、動揺の発生も記録されます。

以下のパラメーターが測定、計算され、CRF (症例報告フォーム) に記録されます。

• 血圧 (BP)
• 心拍数 (HR) とリズム
• rSO2 (左右半球)
• BGA: 酸素の動脈分圧 (PaO2)
• BGA：pH、電解質（Na、K、Ca）、グルコース、乳酸、SaO2
• BGA: Hb、Hk、MetHb、CoHb、SO2、pCO2、BE、SBC
• 換気: CPAP、MV、RR、TV、圧力サポート、Pmean
• ASA分類：1～6
• CPAP 使用中の身体障害: はいまたはいいえ (はいが指定されている場合):

目、耳、鼻、喉 呼吸器 心血管 筋骨格 泌尿生殖器 皮膚 内分泌 神経学的 精神医学的仮説

帰無仮説と対立仮説:

H0: CPAP 療法中に rSO2 の変化はありません。 H1: CPAP 療法中に rSO2 の変化があります。 タイプ I およびタイプ II の誤差と検出力 α = 0.05 検出力 = 0.9 中間解析

• 統計的方法論 無作為化観察実験単一施設臨床試験。
• サンプルサイズの計算:

対応のある t 検定、差の平均: 5%、差の SD: 10%。効果量 0.5;エラー確率両側: 0.05;パワー: 0.9;合計サンプル サイズ: 50 人の患者。 (ドロップアウト率 5% を含む)。

方法 この無作為臨床試験には、ウィーン医科大学の ICU (13C1、13C2、13C3、13B1、13I1、9D、E11) で治療を受けている 18 歳以降の 50 人の被験者が含まれ、断続的な CPAP 療法が必要です。 申請者も治験責任医師も、CPAP 療法の適応に関する決定には関与しません。

この研究は、ヘルシンキ宣言 (1964 年)、臨床試験実施基準 (GCP) のガイドライン、現在の改訂版を含む Equator ネットワーク Web サイトの推奨事項に従って実施されます。 研究プロトコルは、倫理的承認のためにウィーン医科大学の倫理委員会に提出されます。 この研究は、clinicaltrials.gov に登録されます。 臨床試験への参加は、患者のICU滞在の医学的適応とは無関係に行われます。 研究への参加が認められる前に、被験者は、手順の性質、範囲、および考えられる結果について、理解できる形で説明された後、参加に同意する必要があります。 患者は口頭および書面で同意を与える必要があります。 個人の同意は、調査員の署名によって確認されます。 すべての対象者の名前は調査員のファイルで秘密にされます。 被験者は、研究中に割り当てられた数を通じて文書化および評価によって識別されます。 参加者には、研究データ全体が機密扱いで保管および処理されることが通知されます。 症例報告フォームによるデータプロトコルが使用されます。

試用期間は30分です。 試験は CPAP の 15 分前に開始し、CPAP 療法下で患者の rSO2 が定常状態 (3 分間で rSO2 ± 2% の変化なし、最大 15 分間) に達したときに終了します。 参加者は、フォローアップ訪問に参加する必要はありません。

この研究は、額へのアクセスが良好な患者に対して実施されます。 NIRS 測定 (IBO) は、頭の両側の前頭皮質で実行されます。 放出プローブと検出プローブは、患者の額を柔らかい布または綿パッドで拭いた後に接続する必要があります。 調査全体の間、SaO2、血圧 (3 分間隔で継続的に侵襲的または非侵襲的) および ECG が記録されます。 これらのバイタル サインは、定期的な ICU モニタリングの一部です。 トライアルは、換気補助の有無にかかわらず、2 つの部分で構成されます。 CPAP療法の有無にかかわらず、研究を開始する順序は無作為化されます。 各部分の間、測定は定常状態 (3 分間で rSO2 ± 2% の変化なし) に達するまで実行されますが、最大持続時間は 15 分です。 検査は安全で、非侵襲的で、痛みがなく、ポータブル機器を使用して非常に柔軟に、迅速に、費用対効果の高い方法で実施できます。 データは右半球と左半球の両方から収集されます。

デバイス システムは、CPAP 療法を受け、インフォームド コンセント フォームに署名した被験者に対して、承認された治験計画および CE 証明書に従ってのみ使用されます。 デバイスの使用は、承認された研究調査員に限定されています。 各検査間隔の後、BGA が実行されます。

この研究が ICU 患者を対象に実施された理由は次のとおりです。 追加の CPAP モードを備えた人工呼吸器の設置は専門の担当者が行う必要があるため、呼吸不全を患っており、換気補助が必要な患者が通常の病棟にいることはめったにありません。 さらに、これらの患者には綿密なモニタリングが必要であり、これは ICU の設定で保証できます。

妊娠中の女性、および重度の弁疾患または神経疾患のある個人は観察研究に含まれません。

CPAP 療法の適応が確認され、インおよび除外基準がチェックされた後、患者は研究のために募集されます。

調査は 2 つのデータ収集部分に分割され、両方とも 1 つのセッションで行われます。

1. CPAPの15分前:

   • いずれかの連続動脈血圧測定 (ABP) のデータを収集し始める
   • または研究終了まで非侵襲的（NIBP）
   • 手順が完了するまで、両方の脳半球（INVOS 5100C）でNIRS測定を開始します
   • 血液ガス分析 (BGA) のための動脈 (利用可能なアクセスに応じて) 静脈の血液サンプルの採取

2. CPAPで15分：

   • ポイント1で実施された測定（ABP/NIBP、NIRS）は継続されます
   • BGA のための別の動脈、静脈 (利用可能なラインによる) の血液サンプルの採取

ポイント 1. と 2. (CPAP の有無にかかわらず) の順序は、同じ患者のグループ 1 とグループ 2 にランダム化されます。

作戦目標

1. 1年目：研究提案書の起草。 目的: - 文献の検索とレビュー

   • 研究提案書の起草
   • プロジェクト実現の詳細な計画

   簡単な説明: CPAP 療法、NIRS、および rSO2 に関する現在の文献を概説します。 研究を実現するための正確な計画は、前向き倫理委員会の投票が受領された後に開始されます。 詳細な研究プロトコルは、文献のレビューと予備測定の実行後に作成されます。

2. 2年目：プロジェクト開始

   目的: - 予備測定を実施し、研究プロトコルを改良する

   • 調査の実施
   • 結果の評価

   簡単な説明: NIRS による予備測定が行われ、その後研究プロトコルが改良されます。 適応されたプロトコルに従って、調査は MUW の ICU で実施されます。

3. 3 年目: プロジェクトの最終決定、統計的評価。データの解釈と論文の執筆。

目的: - データの評価

• 統計分析
• 結果の解釈
• 論文の予備版の起草
• 指導教員のコメントに対する論文の修正
• 研究結果を発表するための研究論文を書く

簡単な説明: 研究の完了後、収集されたすべてのデータが評価され、統計分析が行われます。 これらの結果に基づいて、今後の追跡調査が起草されます。 申請者には、研究グループ「肺」の一部として、彼の研究プロジェクトに取り組む時間が与えられます。

協力体制 このプロジェクトは、MUW の麻酔科、一般集中治療および疼痛管理科で実施されます。

展望と今後のプロジェクト

他の設定での rSO2 変化の影響に焦点を当てたいくつかのプロジェクトが可能です:

• 集中治療室の治療
• 全身麻酔

参考文献 1-23