吸気終末一時停止が換気に及ぼす影響

予測体重 (PBW) に正規化した 6 mL/kg までの一回換気量 (VT) の減少と、最大 15 cmH20 までの圧力制限は、急性呼吸窮迫症候群 (ARDS) 患者の臨床転帰にプラスの影響を与える必須の換気戦略です。 最近、機械的動力は、主にその動的弾性効果により、人工呼吸器誘発性肺損傷 (VILI) と死亡率にも関連していると考えられています。 ただし、これらの低 VT 戦略を使用しているにもかかわらず、特に運転圧力が肺保護のために確立された安全限界を超えた場合、中等度から重度の ARDS 患者で VILI が発症する可能性があります。 このような状況では、VT を 6 mL/kg-PBW 未満にすることが推奨されますが、二次性高炭酸ガス血症 (PaCO2 レベルが 45 mmHg を超える) の副作用に対処するには、呼吸数 (RR) の増加が必要です。 また、軽度の高二酸化炭素血症がしばしば許容される場合でも、この目標を達成するために必要な RR は少なくとも 25 呼吸/分です。 しかし、1 分あたりの RR が高い人工呼吸器のプログラミングは肺組織の炎症を促進する可能性があり、ARDS の有害な転帰に関連する可能性があります。

したがって、ARDS では、最大の問題は二酸化炭素分圧 (PaCO2) の増加と換気効率の低下であり、その規模は病気の重症度に関係します。 このため、高炭酸ガス血症を軽減し、肺の CO2 除去能力を向上させるために、いくつかの非侵襲的戦略が利用可能です。 その中でも、吸気終末一時停止 (EIP) に注目する価値があります。 この戦略は、吸気ガスが肺内で分配および拡散混合するのにかかる平均時間を改善することにより、CO2 クリアランスを増加させるのに有用であることが示されています。 それにもかかわらず、VT と RR の削減を組み合わせた保護換気戦略の一部としての EIP の役割は不明です。

したがって、吸気終末一時停止 (EIP) を追加すると CO2 呼気が改善され、そのような効果により肺保護の目的で VT と RR が低下するのではないかという仮説を立てています。 したがって、この研究の主な目的は、VT と組み合わせた場合のボーア死腔 (VDBohr/VT) と PaCO2 に対する EIP の効果、および ARDS の RR 減少を評価することです。 第二の目的は、電気インピーダンス断層撮影法によって空気の分布と均一性に関する換気戦略を評価することです。

患者の選択 軽度、中等度、重度の ARDS を患い、最長 5 日間の人工呼吸器を必要とする 18 歳以上の患者。 患者は深い鎮静と神経筋麻痺下にある必要があります。 血行動態の不安定性、急性心不全、慢性呼吸器疾患の既往歴、および過去 2 時間の食道温度の変動が 0.5 °C を超える患者は除外されます。

ベースラインの機械換気設定 ベースラインでの機械換気は、Servo-i (Maquet、Solna、スウェーデン) と次のパラメーターを使用して量制御モードでプログラムされます: 7 ml/kg-PBW の VT、動脈圧を確保するために調整された RR pH 7.30 を超え、固有呼気終末陽圧 (PEEP) がなく、吸気時間 0.6 秒、吸気:呼気 (I:E) 比 1:2、および EIP なし。 呼気終末経肺圧は、研究の開始時に電気インピーダンス断層撮影法によって設定されます。 PBW は次のように計算されました: 50+ [0.91 *(cm 単位の身長 - 152.4)] 男性および45.5+ [0.91* (身長cm-152.4)] 女性向け。 すべての参加者には積極的な加湿が使用され、プロトコールを開始する前に使用される各人工呼吸器で圧縮可能容積補正が実行されました。

呼吸力学 気道内圧、食道内圧、およびガス流量は、近位気流計 (MBMED、ブエノスアイレス、アルゼンチン) によって継続的に測定されます。 流量センサーと圧力センサーが適切に校正された後、データは 2 台目のラップトップにダウンロードされます。 呼吸駆動圧は、プラトー圧から総 PEEP (PEEPTOT = 外部 PEEP + 固有 PEEP) を差し引いたものとして、呼吸器系コンプライアンスは Crs = VT/Pplat-PEEPTOT として決定されます。

呼吸力学は特定のソフトウェアを使用してオフラインで計算され、弾性力学パワーは Costa らの研究に従って計算され、分時換気量は PBW によって指標化されました。

容積測定カプノグラフィー 排出された CO2 は、赤外線主流センサー (Capnostat 5®、米国) によって測定され、モニター (MBMed CO2 モジュール) に統合されます。 容積カプノグラムは、MATLAB® (米国マサチューセッツ州ナティック) を使用して自動的に再構築されました。これにより、呼気 CO2 に合わせて 1 回換気量を調整する数学的アルゴリズムを使用して容積カプノグラムの換気解析が可能になります。 以下のパラメータを記録しました：気道死腔率（VDaw/VT）、VDBohr/VT、ガス交換指数（VDEnghoff/VT）、呼吸あたりのCO2排出量（VTCO2,br）、肺胞分時換気量、呼気CO2の割合(FECO2)、CO2 の分時排出量 (VTCO2,br * RR)、呼気終末 CO2、および CO2 の平均肺胞分圧 (PACO2)。

フェーズ III (SIII) のカプノグラムは、対応する呼気サイクルの FECO2 によって正規化されます (SnIII)。 SnIII を使用すると、VT または RR の設定変更中に発生すると予想される、異なる CO2 排泄速度の呼吸からの傾きを比較できます。 肺胞分時換気量は、次の式を使用して計算されます: 肺胞換気量 * PBW で指数化された RR。 換気効率は、1 分あたりの肺胞換気量と分時換気量の関係として定義されます。

流量センサーは、呼気量を決定するために、体温および飽和圧力 (BTPS) 変換係数で記録された値に自動的に調整されます。

電気インピーダンス・トモグラフィー

16 電極ベルトが胸部中央領域に配置され、電気インピーダンス断層撮影法 (EIT) (Dräger Medical Systems、米国) によって継続的な肺インピーダンスが評価されます。 EIT データのオフライン分析が実行され、次のパラメーターが計算されました。

• 肺の不均一性は、定量的な肺ピクセル インピーダンス分散を通じて 1 回換気量分布の均一性を定量化するグローバル不均一性指数 (GI) によって決定されます。
• 地域換気分布は、依存領域と非依存領域の空気分布を決定するパラメーターであるインピーダンス比 (IR) によって評価されます。 IR > 1 は腹側分布が優勢であることを表し、IR < 1 は主に背側分布を表します。 簡単に言うと、腹側領域は関心領域 1 と 2 に対応し、背側領域は関心領域 3 と 4 に対応します。
• インピーダンスの潮汐変動 (TVI) は、呼吸サイクル中に吸気ガスによって生成されるインピーダンス変化を表します。
• 呼気終末肺インピーダンス (EELI) は、呼気の終わりのインピーダンス値に対応します。

プロトコール すべての患者は 40 度の半横臥位で横たわり、研究を開始する前に 60 分間の安定期間が義務付けられます。 PEEP および注入時間の設定は、研究全体を通じて一定に保たれます。 安全上の理由から、全身血行動態や呼吸性アシドーシスに重大な変化が生じた場合（pH ≤ 7.25 および PaCO2 ≤ 60 mmHg）、いつでもプロトコールを中止できることを事前に定義しました。

含める際に次のデータが収集されました: 人口統計学的変数 (年齢、性別、身長)、急性生理学、および慢性。

一連のプロトコルステップ

• ステップ I: 一回換気量 (VT) 7 ml/kg-PBW、一定の呼気終末陽圧 (PEEP)、呼吸数 (RR)、および吸気時間 (0.6 秒)、吸気終末一時停止 (EIP) を追加しない。 吸気:呼気(I:E)比は1:2。 長さは60分。
• ステップ II: 吸気終末一時停止 (EIP) を追加せずに、一定の PEEP、RR、および吸気時間 (0.6 秒) で VT 5 ml/kg-PBW を実行します。 I:E 比は 1:2。 長さは60分。
• ステップ III: EIP は、0.6 秒の注入時間および 5 ml/kg-PBW の VT を一定に保ち、1:1 の I:E 比を達成するように構成されます。 PEEP と RR はベースライン状態から変更されません。 長さは60分。
• ステップ IV: RR は 20% 減少し、5 ml/kg-PBW で VT を一定に保ちます。 ガス注入時間は 0.6 秒に維持され、I:E 比は 1:1 に等しくなります。その結果、EIP は再び延長されます。 長さは60分。

容積カプノグラフィーが記録され、最後の 40 回の呼吸の平均値を使用してオフライン分析が実行されます。 ガス交換測定も、従来の血液ガス分析装置（GEM® 4000、Instrumentation Laboratory、Lexington、USA）を使用して各フェーズの終わりに実行されました。 血行動態変数とパルスオキシメトリーは継続的に監視されます (Multiparameter Spacelabs 91393)。 心拍出量の変動が CO2 動態に及ぼす影響を特定するために、低侵襲心拍出量モニタリングが導入されます (Edwards Lifesciences、米国)。 必要に応じて、ノルエピネフリン注入を使用して平均動脈圧を65 mmHg近くに維持し、プロトコール中は液体のボーラス投与は行われませんでした。

統計分析 Shapiro-Wilk 検定は連続変数の分布を決定するために実行され、必要に応じて平均、標準偏差、中央値および四分位範囲として表されます。 フリードマンのノンパラメトリック検定、ウィルコクソンの一致ペアの符号付き順位検定、およびダンの事後比較が、複数の変数を比較するために実行されます。

0.05 未満の両側 p 値は、統計的に有意であるとみなされます。