Werkzaamheid en veiligheid van een longrekruteringsprotocol bij kinderen met acuut longletsel (Recruitment)

I. Inleiding A. Achtergrond Longeenheden die deelnemen aan gasuitwisseling staan ​​bekend als 'aangeworven' long. Patiënten met longletsel lijden aan een deel van de eenheden dat niet deelneemt aan de gasuitwisseling (d.w.z. de gederecruiteerde toestand), wat soms resulteert in een verminderde gasuitwisseling. Onttrekking van longblaasjes kan ook intrapulmonale shunting veroorzaken en longbeschadiging verergeren door atelectotrauma7. De resultaten bij acute respiratory distress syndrome zijn aanzienlijk verbeterd Is dit echt waar? sinds clinici longbeschermende strategieën zijn gaan toepassen, waaronder beademing met laag teugvolume en permissieve hypercapnea8, 9. Het is echter bekend dat beademing met een laag teugvolume het gerekruteerde longvolume vermindert, een fenomeen dat aanhoudt ondanks de agressieve positieve eind-expiratoire druk (PEEP)-strategie die wordt gebruikt in ARDSNet-onderzoeken4. Atelectase geassocieerd met beademing met een laag teugvolume wordt verlicht door het gebruik van zogenaamde tekenademhalingen of rekruteringsademhalingen10. Verder kan het deel van de long dat in de ontrekruteerde toestand achterblijft, bijdragen aan de morbiditeit en mortaliteit geassocieerd met acute respiratory distress syndrome (ARDS)11. Bij volwassenen zijn verschillende strategieën gebruikt om de long te rekruteren: aanhoudende inflatie (SI) en de maximale rekruteringsstrategie. De zogenaamde open longbenadering (OLA) omvat een SI gevolgd door de instelling van PEEP op het gemeten onderste buigpunt van de PV-curve. Een alternatieve benadering voor het instellen van PEEP is een decrementele PEEP-titratie, waarbij de PEEP achtereenvolgens wordt verlaagd totdat een vooraf bepaalde afname in PaO2 of SaO2 optreedt. Studies die geen strategie hebben opgenomen voor het behouden van longrekrutering na een rekruteringsmanoeuvre, zijn allemaal bestudeerd.

De impact van longrekrutering op het langetermijnverloop van ARDS is nog niet duidelijk. Het is duidelijk dat longrekrutering eerder in het verloop van ALI/ARDS het meest effectief is. Grasso et al. toonden aan dat patiënten die op dag 1 ± 0,3 van ARDS een rekruteringsmanoeuvre kregen, konden worden gerekruteerd, tegenover patiënten die op dag 7 ± 1 werden gerekruteerd. Evenzo vonden Gattinoni et al11 en Crotti et al5 beperkte rekrutering bij patiënten die al een eind op weg waren met ARDS. Borges et al, 6 Tugrul et al, 12 en Girgis et al rekruteerden alle patiënten vroeg in de loop van ARDS, en elk vond gemiddeld een duidelijke longrekrutering bij alle bestudeerde patiënten. Elk van deze bestudeerde toonde het vermogen om de zuurstofverzadiging en (soms bestudeerd) eind-expiratoire longvolume te verbeteren. Hoewel geen enkele studie het effect van deze verandering op morbiditeit of mortaliteit heeft onderzocht, is bekend dat hypoxemie bij kinderen een veelvoorkomende oorzaak van morbiditeit is. Belangrijk bij kinderen is dat de behandeling van hypoxie vaak leidt tot escalerende ventilatorinstellingen, het gebruik van hoogfrequente oscillerende ventilatie (HFOV) of het gebruik van extracorporale membraanoxygenatie (ECMO). Vroege rekrutering bij kinderen met ALI/ARDS kan de noodzaak van escalatie van zorg naar deze meer invasieve en risicovolle therapieën voorkomen.

Momenteel zijn er geen klinische praktijkrichtlijnen of zorgstandaard met betrekking tot longrekruteringsstrategieën voor kinderen met longletsel. Tot op heden zijn er geen onderzoeken uitgevoerd bij kinderen die de werkzaamheid of veiligheid documenteren van een van de strategieën die op de intensive care worden gebruikt. Het primaire doel van deze studie is om de werkzaamheid en veiligheid aan te tonen van aanhoudende inflatie en maximale rekruteringsmanoeuvres bij kinderen met longletsel.

B. Longrekruteringsmanoeuvres

1. Sustained Inflations (SI) Sustained Inflations (SI) worden vaak gebruikt op de intensive care-afdeling als rekruteringsmanoeuvre. Bij SI krijgt de patiënt een langdurige positieve drukbeademing (meestal tussen 30 en 45 cm H2O) van 15 tot 40 seconden. Klinisch wordt deze manoeuvre toegepast na een uitsluiting, zoals afzuiging, of wanneer de patiënt hypoxemie vertoont. Deze strategie wordt momenteel toegepast in de Children's Hospital Boston Medical-Surgical Intensive Care Unit bij sommige patiënten met longletsel, hoewel er geen gepubliceerd bewijs is van de veiligheid of werkzaamheid ervan bij kinderen. Kunnen we de 3 SI-onderzoeken plaatsen bij te vroeg geboren baby's die 20-40 cmH20 gebruiken, gevolgd door CPAP? 1 was een konijnenonderzoek. De hieronder beschreven onderzoeken hebben betrekking op rekruteringsmanoeuvres met aanhoudende inflatie.

   1. Tugrul, et al12 bestudeerden het effect van SI bij 24 volwassenen met ARDS. SI omvatte 45 cm H2O gedurende 30 seconden, gevolgd door een decrementele PEEP-titratie van 20 cm H2O naar beneden, titrerend tot verzadiging. De P/F-ratio nam toe met >200 bij 11/24 patiënten, die 6 uur na de manoeuvre aanhield bij 9/24 patiënten. Barotrauma werd bij geen enkele patiënt waargenomen.
   2. Richard et al bestudeerden4 het effect van SI (45 cm H2O gedurende 15 seconden) bij 10 volwassenen met ARDS die werden beademd met een low-tidal volumestrategie. De manoeuvre veroorzaakte een significante toename van het gerekruteerde longvolume (175 ± 108 ml vóór de manoeuvre versus 254 ± 137 ml na de manoeuvre). Deze verbetering ging gepaard met een toename van de arteriële zuurstofverzadiging. Er was geen melding van duurzaamheid van de werving, noch van nadelige effecten.
   3. Lapinski et al13 bestudeerden de veiligheid en werkzaamheid van de SI-manoeuvre bij 14 volwassenen met ARDS. De druk die bij de manoeuvre werd gebruikt, was de laagste van 45 cm H2O of de plateaudruk die werd gebruikt bij ademhalingen met ademvolume van 12 ml/kg; de manoeuvre werd 20 seconden vastgehouden. De zuurstofverzadiging nam toe van 86,9 ± 5,5 tot 94,3 ± 2,3% met 10 minuten, wat bij 10/14 patiënten op 4 uur werd gehandhaafd. De vier bij wie de verzadiging daalde, hadden PEEP-niveaus onder de 10 cm H2O. De systolische bloeddruk daalde bij sommige patiënten tijdens het opblazen van 20 seconden, een gemiddelde verandering van 6,9 mm Hg, die bij alle patiënten snel omkeerde na het loslaten van de manoeuvre. Na 24 uur follow-up werd bij geen enkele patiënt een barotrauma opgemerkt.
   4. Pelosi, et al10 bestudeerden het effect van drie opeenvolgende 'zucht'-ademhalingen (één met een plateaudruk van 45 cm H2O maar van normale duur) bij 10 volwassenen met ARDS. Na 1 uur van 3 zuchtademhalingen per minuut nam het eind-expiratoire longvolume (gemeten door He-verdunning) toe van 1,49 ± 0,58 tot 1,91 ± 0,67 L, en een toename van PaO2 van 92,8 ± 18,6 naar 137,6 ± 23,9 mm Hg, vergeleken met dezelfde ventilatorinstellingen zonder zuchtademhaling. Longelastantie en ventilatie namen ook toe. Er werden geen nadelige effecten opgemerkt.
   5. Toth, et al. bestudeerden de cardiale en respiratoire veranderingen die optreden in SI (40 cm H2O gedurende 40 seconden) bij 18 volwassenen met ARDS. De PaO2 nam toe van pre-rekruteringsmanoeuvre tot het volgen van de follow-upperiode van 60 minuten (203 ± 108 vs. 322 ± 101 mm Hg, p <.001). Cardiale index (CI) en het intrathoracale bloedvolume (ITBV) daalden na de wervingsmanoeuvre (CI, 3,90 ± 1,04 versus 3,62 ± 0,91 L/min/m2, p < .05; ITBVI, 832 ± 205 vs. 795 ± 188 ml/m2, p < .05). Er was geen correlatie met CI en gemiddelde arteriële druk, en er deden zich geen significante veranderingen voor in de gemiddelde arteriële bloeddruk.
   6. In misschien wel de grootste studie naar aanhoudende inflatie in het tijdperk van beschermende beademing, bestudeerden Meade et al.14 983 volwassenen met ARDS waarbij ze longbeschermende strategieën gebruikten (ademvolume 6 ml/kg) in beide groepen. De experimentele groep maakte gebruik van SI-rekruteringsmanoeuvres (40 cm H2O gedurende 40 seconden), hogere niveaus van PEEP (14,6 ± 3,4 in de zogenaamde 'long open ventilatie'-groep versus 9,8 ± 2,7 in de controlegroep) en hogere plateaudrukken ( 30,2 ± 6,3 versus 24,9 ± 5,1 cm H2O) dan de controlegroep, die geen rekruteringsmanoeuvres gebruikte. Hoewel er geen verschil was in mortaliteit door alle oorzaken, had de experimentele groep lagere percentages refractaire hypoxemie (4,6% versus 10,2%; RR, 0,54), overlijden met refractaire hypoxemie (4,2% versus 8,9%; RR, 0,56), en minder frequent gebruik van geëscaleerde therapieën (gedefinieerd als hoogfrequente ventilatie, geïnhaleerd stikstofmonoxide, jetventilatie of extracorporale ondersteuning) (5,1% versus 9,3%; RR, 0,6). Dit geeft geloofwaardigheid aan het idee dat effectieve rekrutering van kinderen in een vroeg stadium van acuut longletsel escalatie van therapie kan voorkomen en de mortaliteit als gevolg van ernstige hypoxie kan verminderen.

2. Drukcontroleventilatie (PCV) wervingsmanoeuvre In tegenstelling tot een SI, is het ventileren van patiënten met verhoogde plateaudruk en verhoogde PEEP-niveaus ook gebruikt als wervingsmanoeuvre. In dit geval wordt de patiënt tijdelijk op een hogere beademingsdruk geplaatst dan anders zou worden gebruikt om een ​​patiënt te beademen. Een combinatie van PEEP en plateaudruk helpt bij het rekruteren van atelectatische longblaasjes. Drukgecontroleerde beademing is bij dergelijke patiënten de voorkeursmodus, omdat de plateaudruk daarin wordt ingesteld en daardoor constant wordt gehouden (in tegenstelling tot volumegecontroleerde beademing). Er wordt dus een bekende plateaudruk (die deelneemt aan longrekrutering) afgegeven. Hieronder volgen de meest opvallende onderzoeken waarbij gebruik wordt gemaakt van een PCV-rekruteringsmanoeuvre. ? Athanasios "TLC-manoeuvre" bij verdoofde kinderen? Kleine studie die intraoperatieve atelectitis behandelt.

   1. Borges, Amato, et al6 hebben de meest overtuigende en volledige studie tot nu toe uitgevoerd naar de maximale rekruteringsmanoeuvre. Daarin bestudeerden ze 26 volwassenen vroeg in de loop van ARDS, waarbij ze de open longbenadering (inclusief SI van 40 cm H2O gedurende 40 seconden, gevolgd door PEEP ingesteld op Pflex + 2 cm H2O, hieronder beschreven) vergeleken met de maximale rekruteringsstrategie, uitgevoerd achter elkaar. Maximale rekrutering werd gedefinieerd als een PaO2 plus PaCO2 van meer dan 400 mm Hg, indicatief voor minimale intrapulmonale shunting. De strategie omvatte drukgecontroleerde beademing van 15 cm H2O, waarbij PEEP elke 5 minuten werd verhoogd in stappen van 5 cm H2O (maximale PEEP 45 cm H2O) totdat maximale werving was bereikt. Maximale rekrutering werd bereikt bij 24/26 patiënten, waarvan tweederde werd bereikt door een PEEP van 30 cm H2O. Door gebruik te maken van een PEEP-titratie om de rekrutering van de longen te behouden (zie hieronder), bleef de PaO2 boven de 400 (longen volledig gerekruteerd) bij alle patiënten na 6 uur. De procedure werd door alle patiënten hemodynamisch verdragen en de langetermijnincidentie van barotrauma bij studiepatiënten (7,7%) was lager dan de erkende incidentie in ARDSNet-onderzoeken (10-11%)8.
   2. Crotti et al bestudeerden vijf volwassenen met ALI/ARDS met variërende plauteaudrukken (10, 15, 20, 30, 35, 40, 45 cm H2O) en PEEP-niveaus (5, 10, 15, 20 cm H2O). End-inspiratoire en end-expiratoire thoracale CT-beeldvorming werd verkregen met elke combinatie van plateaudruk en PEEP. Percentage gerekruteerde long (zoals radiografisch bepaald) nam bijna lineair toe met toenemende plateaudruk (Figuur 1). De maximale openingsfrequentie vond plaats bij 20 cm H2O, wat suggereert dat een plateaudruk van meer dan 20 cm H2O het meest gunstig zou zijn bij longrekrutering. Er werden geen metingen van gasuitwisseling of bijwerkingen bestudeerd.
   3. Foti, et al15 vergeleken veranderingen in oxygenatie en eind-expiratoire longvolumes bij toenemende PEEP-niveaus met gesuperponeerde volumegecontroleerde beademing versus een aanhoudende inflatiemanoeuvre bij 15 volwassenen met ARDS. Hoewel rekrutering variabel was (vanwege het gebruik van VCV, dus variabele plateaudrukken), ontdekte hij dat maximale toename in oxygenatie optrad bij hoge aanhoudende niveaus van PEEP (gemiddeld 16 cm H2O gedurende 30 minuten) in vergelijking met rekruteringsmanoeuvres van 30 seconden en lage PEEP (gemiddelde van 9 cm H2O). Het PEEP/plateau-protocol ging niet gepaard met enige hemodynamische veranderingen, zoals bij de aanhoudende inflatiemanoeuvre.
   4. Villagra, et al, bestudeerden een rekruteringsmanoeuvre waarbij 2 minuten beademing werd gebruikt met behulp van drukgecontroleerde beademing (PCV) bij 18 volwassenen met vroege ARDS. Voor de RM werd PEEP ingesteld op 3 cm H2O boven het bovenste buigpunt van de PV-curve en werd de piekdruk ingesteld op 50. Belangrijk is dat de RM-piekdrukken niet significant verschilden van de basislijnventilatie (43,6 ± 7,6 pre-RM, 47 ± 4,5 tijdens RM en 42,8 ± 7,1 cm H2O post-RM), hoewel PEEP dat wel deed (14 ± 1,3 pre-RM versus 30 ± 4,9 cm H2O). De onderzoekers vonden geen significant verschil in PaO2 na de wervingsmanoeuvre (127 ± 63 cm vóór RM, 162 ± 108 tijdens en 149 ± 85 cm H2O na RM). Deze bevinding impliceert een aantal belangrijke bevindingen met betrekking tot longwerving. Ten eerste vertegenwoordigt de piekdruk een belangrijke bepalende factor bij het rekruteren van longen. Daarentegen waren Borges et al in staat om alle 18 ARDS-patiënten volledig te rekruteren door gebruik te maken van de aandrijfdruk die significant verschilde van pre-RM in de maximale rekruteringsfase (50-60 cm H2O tijdens rekrutering versus 30 cm H2O bij baseline). Verder was de rekruteringsmanoeuvre die hier werd gebruikt slechts 2 minuten, tegenover de incrementele titratie die door Borges werd gebruikt en die in elke fase 4 minuten duurde. Hoewel niet systematisch bestudeerd, suggereert het gebrek aan significante verbetering in PaO2 post-RM dat in deze studie werd gevonden, dat rekrutering met behulp van PCV een functie kan zijn van tijd en piekdruk gebruikt in de RM.
   5. Medoff,3 et al presenteerden een enkele patiënt met refractaire hypoxemie. Het beheer omvatte herhaalde aanhoudende inflaties met PEEP net boven Pflex op basis van de PV-curve. Er werd een wervingsmanoeuvre uitgevoerd met 20 cm H2O PEEP en 40 cm H2O uitzetdruk gedurende 2 minuten. De patiënt vertoonde een duidelijke verbetering in oxygenatie en bijna volledige rekrutering van de long door CT-scan (zie afbeelding 2).
   6. Hoewel alle bovengenoemde onderzoeken succesvolle rekrutering bereikten, bestudeerden Gattinoni et al.11 68 volwassenen met late ARDS (5 ± 6 dagen beademing bij inschrijving) die er niet in slaagden succesvol te rekruteren. Wervingsmanoeuvres omvatten drukgecontroleerde beademing met een piekdruk van 45 cm H2O, PEEP van 5 cm H2O en een ademhalingsfrequentie van 10. PEEP-niveaus werden vervolgens in willekeurige volgorde toegepast, tussen 5 en 15 cm H2O. Hij ontdekte dat studiepatiënten slechts 13 ± 11% rekruteerbare long hadden door CT-scan. Van alle patiënten ontdekte hij dat 24% van het longweefsel niet-rekruteerbaar was, zelfs bij een luchtwegdruk van 45 cm H2O. Er werden geen markers van gasuitwisseling gemeten.

Het is belangrijk om drie aspecten van deze studie op te merken die waarschijnlijk verantwoordelijk zijn voor het buitensporig hoge percentage niet-rekruteerbare longen, in tegenstelling tot de zeer succesvolle rekruteringsstrategie die werd geschetst door Borges, et al. Ten eerste bestudeerde Borges patiënten vroeg in de ARDS-cursus (mediaan, 2 dagen), terwijl Gattinoni late ARDS bestudeerde. Ten tweede gebruikte Borges piekdrukken tot 60 cm H2O, terwijl Gattinoni drukken tot 45 cm H2O gebruikte. Ten slotte oefende Gattinoni geen PEEP-titratie uit, maar verlaagde PEEP tot 5 cm H2O na wervingsmanoeuvres. Zo benadrukt de studie van Gattinoni het belang van hoge piekdrukken bij longrekrutering, van rekrutering vroeg in ARDS en van een decrementele PEEP-titratie om longrekrutering te behouden.

C. Strategieën om rekrutering in stand te houden Het is bekend dat het toepassen van positieve eind-expiratoire druk herhaaldelijke ontwerving-rekruteringsspanningen op longweefsel voorkomt. In een diermodel van acuut longletsel toonde Farias histologisch en biochemisch bewijs dat atelectotrauma wordt voorkomen wanneer PEEP wordt toegepast na longrekrutering7. De twee belangrijkste strategieën om uittreding na een rekruteringsmanoeuvre te voorkomen, zijn de open-longbenadering en decrementele PEEP-titratie.

1. Open longbenadering Bij de open longbenadering wordt PEEP ingesteld net boven het onderste buigpunt (ook bekend als Pflex) van de druk-volumecurve van de patiënt. Dit voorkomt in theorie dat de PEEP afneemt tot onder de zone van onderuitzetting.

   1. In een tweede deel van de bovengenoemde studie bestudeerden Richard et al4 ook het effect van toenemende PEEP ten opzichte van de gemeten LIP (LIP + 4 cm H2O, geen SI) in vergelijking met PEEP ingesteld op het onderste buigpunt volgend op SI. Bij 10 volwassenen die werden beademd met laag-ademvolume, waren de gemeten longvolumes 175 ± 108 bij PEEPLIP versus 332 ± 91 ml bij PEEPLIP+4. Deze toename was zelfs nog opmerkelijker bij patiënten die werden beademd met hoge teugvolumes (10 ml/kg), wat de rol aantoont van plateaudrukken (naast PEEP) bij alveolaire rekrutering (zie afbeelding 3).
   2. Amato et al16 bestudeerden de effecten van een 'beschermende beademingsstrategie' bij 53 patiënten met ARDS. De beschermende beademingsgroep kreeg wervingsmanoeuvres via aanhoudende inflatie (35-40 cm H2O gedurende 40 seconden) gevolgd door PEEP ingesteld op LIP + 2 cm H2O. De controlegroep kreeg een PEEP getitreerd tot verzadiging, geen wervingsmanoeuvres. De beschermende beademingsgroep had een dramatische afname van 28 dagen mortaliteit door alle oorzaken (38% versus 71%, p<0,001). De controlegroep kreeg echter ook beademing met een hoog teugvolume (12 ml/kg), waarvan later werd bewezen dat het een belangrijke bepalende factor was voor ARDS-mortaliteit.8 Daarom is de bijdrage van RM en open longbenadering aan de verbeterde mortaliteit van deze studie, indien aanwezig, moeilijk te concluderen.

2. Decrementele PEEP-titratie Bij een decrementele PEEP-titratie, na een wervingsmanoeuvre, wordt de PEEP ingesteld op een hoog niveau, vaak tussen 20 en 26 cm H2O. PEEP wordt stapsgewijs verlaagd en markers van longinflatie (bijv. gasuitwisseling of gemeten longvolume) worden gevolgd. Wanneer tekenen van atelectase optreden, wordt PEEP op of net boven dit niveau gehouden, vaak 'optimale PEEP' genoemd.

   1. Borges, Amato et al6 beschrijven een PEEP-titratie volgens een maximaal rekruteringsprotocol en vergelijken deze met de open-longbenadering (PEEP ingesteld op Pflex + 2 cm H2O). Volgens een maximale wervingsstrategie (hierboven beschreven) werd PEEP ingesteld op 25 cm H2O en elke 4 minuten verlaagd met 2 cm H2O tot PaO2 + PaCO2 < 380 mm Hg, vervolgens verhoogd met 2 cm H2O (optimale PEEP, gemiddelde 20 ± 5 cm H2O). Met behulp van deze strategie werd PaO2 gehandhaafd op niveaus boven 400 mm Hg bij een follow-up van 30 minuten bij alle 24 patiënten (zie figuur 4, bovenaan), en boven 450 bij de 16 patiënten die gedurende 6 uur werden gevolgd. Dit correleerde met een procentuele massa ingeklapt weefsel zoals gemeten met een CT-scan van <5% aan het einde van de PEEP-titratie en bij een follow-up van 30 minuten (zie afbeelding 4, onderaan).
   2. Toth et al. beschreven een decrementele PEEP-titratie na een SI-wervingsmanoeuvre. Na SI bij 40 cm H2O gedurende 40 seconden, werd PEEP ingesteld op 26 cm H2O, vervolgens verlaagd met 2 cm H2O elke 4 minuten totdat de PaO2 afnam met >10% van zijn piekwaarde. De PEEP 2 cm H2O daarboven werd gedefinieerd als optimale PEEP. Optimale PEEP bleek feitelijk lager te zijn dan de basislijn-PEEP van de patiënt (vóór aanvang van het protocol, 17 ± 3 versus 15 ± 4 cm H2O). De PaO2 na de wervingsmanoeuvre (203 ± 108 bij baseline PEEP versus 328 ± 132 cm H2O) hield aan tijdens de follow-upperiode van 30 minuten (266 ± 121 cm H2O, p < 0,05 vergeleken met baseline).

D. Longvolumes schatten Momenteel wordt het vermogen om te bepalen of een patiënt op, onder of boven zijn ideale functionele restcapaciteit zit, afgeleid van surrogaatmetingen, waaronder het uiterlijk van de longen op de thoraxfoto, trends in vitale functies (met name oxygenatie) en druk- volume (P-V) curves gegenereerd door moderne ventilatoren. In deze studie zullen we een gevestigde methode voor het bepalen van het longvolume (MBNW) gebruiken om longvolumes te bestuderen.

1. Druk-volumecurven De druk-volumecurve vertegenwoordigt de continue relatie tussen drukveranderingen en volumeveranderingen van de long. De helling van de lijn vertegenwoordigt de compliantie van de long. Let in figuur 5 op de drie lijnen die het inspiratoire ledemaat vormen (onderste curve). De meest linkse lijn vertegenwoordigt niet-conforme, atelectatische long. Het punt waarop de helling verandert, staat bekend als het onderste infectiepunt, ook wel bekend als Pflex. Bij de open longbenadering (later besproken) wordt PEEP ingesteld op een druk net boven het onderste buigpunt. Fysiologisch wordt verondersteld dat dit het punt is waarop alle atelectatische segmenten van de longen worden gerekruteerd, en dat atelectase wordt geminimaliseerd als de beademingsdruk op geen enkel punt onder dit niveau daalt (door PEEP boven dit niveau in te stellen). Het punt dat de tweede hellingsverandering van de lijn onderscheidt (weer plat worden) staat bekend als het bovenste buigpunt (UIP). Drukken boven dit punt vertegenwoordigen overmatig uitgezette, niet-compliante longblaasjes, en dus vertegenwoordigt dit punt de druk waarbij de compliantie van de long dramatisch afneemt. In dit protocol wordt de PV-curve voor elke patiënt gemeten en wordt de UIP op elk moment in het protocol gebruikt als plafonddruk. Op deze manier rekruteren we meegaande delen van de long zonder het risico van overmatige uitzetting.

2. Stikstof Multiple Breath Washout Technique (MBNW)

   MBNW is gebruikt in een aantal klinische onderzoeken en wordt beschouwd als de gouden standaard voor het meten van het longvolume18-21. Momenteel is de meest nauwkeurige manier om het volume van de long te meten, door verdunning van een bekende hoeveelheid van een gas met een lage oplosbaarheid door opnieuw in te ademen in een gesloten systeem. De concentratieveranderingen bij opeenvolgende ademhalingen maken een berekening van het distributievolume van het gas mogelijk. Een gas dat voor dit doel is gebruikt, is stikstof22, aantrekkelijk vanwege de alomtegenwoordige aanwezigheid in het milieu. Meting van stikstofgasconcentraties is echter alleen beschikbaar met behulp van gaschromatografie of massaspectrometrie, die geen van beide klinisch praktisch zijn. Onlangs is een techniek gevalideerd waarmee de partiële stikstofdruk wordt berekend als het residu van de partiële drukken van zuurstofgas, kooldioxidegas en stikstofgas, die samen de enige drie belangrijke gassen in een ventilatorcircuit vormen. De eerste twee gassen kunnen gemakkelijk in realtime worden gemeten in een beademingscircuit, maar variëren natuurlijk sterk met de metabolische toestand van de patiënt. Stenqvist heeft de NMBW-techniek ontwikkeld om FRC te berekenen met behulp van de veranderingen in uitgeademde O2 en CO2, waarbij de ingeademde zuurstofconcentratie wordt gemanipuleerd om de fractie ingeademde stikstof te veranderen23. FRC wordt als volgt berekend:

   FiN2 = 1-FiO2 (ingesteld door ventilator) FeO2 = 1-FeO2 (gemeten)-FeCO2 (gemeten)

   Geïnspireerde en uitgeademde alveolaire teugvolumes worden berekend op basis van O2-verbruik (VO2) en CO2-productie (VCO2) zoals berekend door indirecte calorimetrie24:

   Volumes van ingeademd en uitgeademd stikstofgas geassocieerd met een enkele ademhaling worden als volgt berekend op basis van end-tidal stikstofgehalte (EtN2, afgeleid van gemeten uitgeademd CO2- en zuurstofgehalte), ingeademde stikstoffractie (FiN2) en inspiratoir en expiratoir alveolair teugvolume:

   Voordat de incrementele verandering van 10% in FiN2 wordt gemaakt door FiO2 te manipuleren, worden basislijnwaarden voor VO2, VCO2 en ETN2 gemaakt. VO2 en VCO2 worden verondersteld constant te zijn tijdens de meting. De FiN2 wordt vervolgens gemanipuleerd en de FRC wordt als volgt geschat:

   Meting van FRC met behulp van deze methode in een longmodel van bekend zuurstofverbruik en longvolumes23 onthulde uitstekende precisie (gemiddelde FRC 103 5%), zelfs bij gebruik van incrementele veranderingen in FiO2 van 0,9 tot 1,0. Precisie bij volwassen patiënten met respiratoire insufficiëntie toonde uitstekende precisie bij metingen.

3. Elektrische impedantietomografie (EIT) Elektrische impedantietomografie maakt gebruik van veranderingen in impedantie in met lucht gevulde versus met weefsel gevulde ruimten om de regionale verdeling van het longvolume aan het bed te karakteriseren en te kwantificeren. Het afgelopen decennium is er veel werk verzet om de technologie bij dieren25 en bij mensen26, 27 te valideren. De technologie maakt gebruik van een reeks van 16 elektroden die over de borst van de patiënt worden geplaatst (afbeelding 6). Terwijl kleine stromen tussen de elektroden worden geleid, wordt de impedantie tussen en tussen de reeksen gemeten. Door een complexe ondervraging en manipulatie van deze impedantiewaarden wordt een tweedimensionaal beeld gevormd (figuur 7), waarvan is aangetoond dat het correleert met klinische en radiografische veranderingen bij patiënten27. Bij tien mechanisch beademde volwassenen met ARDS correleerde het eind-expiratoire longvolume zoals bepaald door stikstofuitspoeling goed met de eind-expiratoire longimpedantie met een r2 van 0,95.26 Het vermogen om het longvolume niet-invasief en in realtime te schatten, kan de resultaten bij patiënten met longletsel aanzienlijk verbeteren. Met name het vermogen om de ideale functionele restcapaciteit van een patiënt te bepalen en deze naar dat doel te ventileren, kan de zuurstofafgifte verbeteren door de pulmonale compliantie te maximaliseren en de pulmonale vasculaire weerstand te minimaliseren. Deze studie probeert verschillende niveaus van PEEP te gebruiken om het eind-expiratoire volume te veranderen, met behulp van EIT en andere surrogaatmaatregelen om de werkzaamheid te bevestigen, waarbij oxygenatie en shuntfractie worden gemeten als de klinische eindpunten. Mocht deze studie het vermogen aantonen om longen effectief te rekruteren en shuntfracties te minimaliseren met behulp van een agressieve PEEP-strategie, dan zijn verdere studies naar de klinische voordelen hiervan gerechtvaardigd.
4. Uitgeademd condensaat (als maatstaf voor de gezondheid van de longen) Er is een groeiend aantal bewijzen met betrekking tot veranderingen in de pH van de luchtwegbekledingsvloeistof (ALF) bij acute en chronische aandoeningen van de luchtwegen die, althans gedeeltelijk, worden gekenmerkt door ontsteking. Het is aangetoond dat de pH van ALF laag (zuur) is bij meerdere longontstekingsziekten, waaronder astma28, cystische fibrose29, longontsteking en ARDS30-32, en dat deze pH continu, veilig en niet-invasief kan worden gedetecteerd in uitgeademde ademcondensaat (EBC)33. De pH van EBC kan een veilige, niet-invasieve screeningstool zijn voor progressie van ARDS en longrekrutering. Anekdotisch is aangetoond dat het respiratoire insufficiëntie en dreigende luchtweginfectie kan voorspellen (niet-gepubliceerde gegevens). Zoals te zien is in figuur 4 (links), is de EBC-pH een marker die een snelle omzet vertoont en dus waardevol kan zijn voor real-time monitoring van longpathologie.

Continu uitgeademd condensaat pH-verzamel- en testsysteem (ALFA-monitor, Respiratory Research, Inc., Austin, Texas) bestaat uit een condensor die is bevestigd aan de expiratoire tak van de ventilator. Het condensaat van de uitgeademde adem wordt continu opgevangen uit de expiratiepoort, gecondenseerd in een koelkamer, CO2 verwijderd en opgevangen in een onderste kamer waar de pH continu wordt afgelezen. Dit levert een continue, responsieve meting op bij beademde patiënten, die (1) monsters neemt van een uitlaatpoort aan de buitenkant van het beademingscircuit en (2) geen meetbare weerstand toevoegt aan het beademingscircuit. De meting van EBC bij patiënten met longletsel kan dienen als een vroege marker van uittreding.

II. Studiedoelstellingen Specifiek doel 1: demonstreren van de doeltreffendheid van een maximale rekruteringsstrategie om de longvolumes te vergroten en de oxygenatie te verbeteren bij kinderen met acuut longletsel, waarbij gebruik wordt gemaakt van meervoudige ademstikstofuitwassing (MBNW) en elektrische impedantietomografie (EIT) als metingen van het longvolume . (Hypothese: longvolumes en oxygenatie zullen toenemen na het maximale rekruteringsprotocol in vergelijking met die tijdens 'basislijnbeademing' of de 'open longbenadering'.) Specifiek doel 2: Longvolumes vergelijken zoals gemeten door MBNW en EIT bij variërende eind-expiratoire longvolumes. (Hypothese: longvolumes zoals gemeten door MBNW zullen correleren met die verkregen door EIT.)