脳の酸素化に対する非侵襲的換気 (NIV) の効果。

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。 NIRS は、電磁波 (700 ～ 950 nm)、エミッター、および検出器を使用する分光技術です。 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。 INVOS Brain oximeter は、局所脳酸素化 (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、毛細血管血、および動脈血のヘモグロビン飽和度と相関します。 INVOS 脳酸素濃度計システムは、730 ～ 810 nm の波長の光を使用し、皮膚、頭蓋骨、脳など、人体の層を透過します。 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できます。 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。 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。 どちらのサンプルも、光源の下の組織に同じようによく浸透しますが、4cm の光源検出器が脳や体の他の部分のより深い部分で信号を測定するという違いがあります。 遠いサンプルから近いサンプルを差し引くと、主に脳皮質に由来する信号が残るはずです。

脳の酸素化を適切に管理することは、すべての麻酔および集中治療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において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 の麻酔への応用は、健康集団、心臓手術または脳血管手術を受けている患者、主要な腹部手術を受けている高齢の患者、および新生児乳児でのみ調査されてきました。 NIRS がこれらの領域で rSO2 の減少を検出した場合、脳内に十分な酸素供給を回復するための介入に関する特定のガイドラインがあります。

そのため、すでに周術期の患者ケアに強く関与しています。 ICU での NIRS の日常的な使用はまだ確立されていません。 このため、rSO2 に関するほとんどの研究は手術中に行われました。 これらの研究は、測定された脳の酸素化が、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 と直接相関しているため、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 つの開始点は、主に個人の呼吸換気によって影響を受けます。 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、非侵襲的な換気方法である持続気道陽圧 (CPAP) 療法で定期的に治療されます。 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。 この治療法は、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、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修正されました。 当初、CPAP 療法は、主に在宅での閉塞性睡眠時無呼吸の治療のために患者によって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 で一般的に使用されています。 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。 通常、CPAP は ICU での不連続療法です。つまり、患者は食事中に外すか、一時的な呼吸の緩和が必要な場合にのみ使用します。 ほとんどの患者が適用する圧力は、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。

主な研究目標は、重要なパラメーター、ヘモグロビン、SaO2 (BGA で分析)、および SpO2 に関連して、NIV を介して rSO2 に適用されるさまざまな FiO2 設定による換気の効果を評価することです。 これらの組み合わせた測定値を使用して、rSO2 に対する NIV 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、脳の酸素化に対するNIV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。

この研究は、額へのアクセスが良好な患者で実施されます。 NIRS 測定 (IBO) は、頭の両側の側頭頭頂皮質で実行され、両肩/上腕のコントロールとして実行されます。 調査全体を通して、SaO2、血圧 (3 分間隔で継続的に侵襲的または非侵襲的)、心拍数、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。

10分ごとにCPAP療法（FIO2：21%～50%～100%）でNIRS測定を行います。 患者は 2 つのグループに無作為に割り付けられ、FIO2 の適用順序が変更されます。

条件 1: CPAP 6 mbar PEEP、0 ASB、FIO2: 21%

条件 2: CPAP 6 mbar PEEP、0 ASB、FIO2: 50%

条件 3: CPAP 6 mbar PEEP、0 ASB、FIO2: 100%

条件 1 と 3 の順序はランダムになります。

グループ 1: 21% -> 50% -> 100%

グループ 2: 100% -> 50% -> 21%

CPAP 6 mbar 圧力サポートを備えた NIV の標準設定が優先されるため、別の設定が必要な場合は、CRF に記載されます。 各 10 分の期間の後、血液ガス分析 (BGA) を実行するために、動脈および中心静脈の血液サンプルが採取されます。 CPAP と NIRS の測定は、本質的に非侵襲的です。 一方、ABP は侵襲的処置であり、動脈へのアクセスがすでに利用可能な場合にのみ実行されます。 また、BGA 用の採血 (各 2ml) にも使用されます。 追加の侵襲性がない ｉｖ． 研究用にラインを設置します。

これまでのところ、ICU での呼吸不全患者の rSO2 に対する NIV 療法の効果に関するデータはほとんどありません。

ただし、閉塞性睡眠時無呼吸症候群のような他の呼吸障害に関するパイロット研究があります. 彼らは、NIRS の助けを借りて、OSAS 患者の NIV を調査しました。 HbO2、血液量 (BV)、組織酸素化指数 (TOI) の周期的な減少は、実質的に rSO2 と同じです。 これらの研究は、前述の定期的な減少が CPAP 療法によって排除できることを示しています。

他の多くの研究では、別のパラメーター、つまり脳血流が調査されました。 このために、彼らは CPAP 療法を受けている健康なボランティアだけでなく、OSAS 患者にも経頭蓋ドップラー超音波を使用しました。 これらの研究の結果は、CPAP 療法中の脳血流の減少と増加の両方を示しているため、一貫性がありません。 脳血流の不一致は完全には理解されていません。 考えられる説明は、PaCO2 の相対的な変化です。これは、健康な個人と比較して、OSAS 患者ですでに高くなっています。 これはまた、健康なボランティアに CPAP 療法を適用することは有害である可能性があることを意味します。PaCO2 の低下は、脳の供給血管に血管収縮反応を引き起こし、脳の酸素化を低下させる可能性があるからです。 OSAS 患者は、高レベルの PaCO2 により適応しています。 したがって、PaCO2 の変化に対する血管反応 (血管収縮または血管拡張) は、健康な個人と比較して、肺疾患患者間で異なる可能性があります。 30-33

NIRS の精度と信頼性について結論を出すために、呼吸不全の ICU 患者の脳酸素化に対する NIV の即時効果を評価するために、それぞれ 10 分間、異なる FiO2 設定で CPAP 療法を受けている患者の rSO2 の違いを調査したいと考えています。技術。

主な研究目的:

rSO2 に対する NIV の影響

次のパラメータが測定、計算され、CRF に記録されます。

• 血圧 (BP)
• 心拍数 (HR)
• SpO2 (FingerClip- 末梢酸素飽和度)
• rSO2 (左右の半球と肩)
• BGA: pO2、pCO2、pH、ヘモグロビン (Hb)、Hk、SO2、pCO2、BE、SBC
• 換気: PEEP、分時換気量、一回換気量、呼吸数、FiO2
• ASA 分類 (1-4)

さらに、CPAP療法中の嘔吐、吐き気、頭痛、動揺の発生は、はいおよびいいえで登録されます。 各患者の CPAP の適応は文書化されます。

さらに、他の副作用が登録されます (CRF によると):

-CPAP下での副作用

以前の研究 (Doerr et al., 2018) では、COT と CPAP の平均差が 5.9、標準偏差が 4.2 であることが観察されました。 その結果に基づいて、FIO2 21% 対 50% と FIO2 50% 対 100% の両方の差の半分 (2.95) を予想します。 合計サンプル サイズが 25 (+ 5 は脱落者) の対応のある t 検定に基づくと、検出力は 0.8 になります。