Studie van de invloed van verschillende teugvolumes op uitgeademd ademcondensaat (EBC) bij mechanisch beademde patiënten (TDEBC)

INVOERING:

Luchtwegontsteking speelt een sleutelrol bij veel luchtwegaandoeningen. Er is veel vraag naar niet-invasieve methoden om deze ontstekingsprocessen te bestuderen en luchtwegaandoeningen te monitoren. Stimulerende belangstelling is voor ademanalyse, zoals de analyse van uitgeademd ademcondensaat (EBC), een techniek voor het bemonsteren van de epitheliale voeringvloeistof van de long (ELF), als een nog gemakkelijkere manier om luchtwegontsteking te beoordelen (1,2). De aantrekkingskracht van EBC ligt in het vermogen om niet-invasief een breed scala aan niet-vluchtige moleculen uit de luchtwegen te verzamelen, het feit dat het vaak en met korte tussenpozen kan worden herhaald zonder bijwerkingen en dat verzamelapparaten kunnen worden gebruikt in een breed scala van instellingen inclusief intensive care-afdelingen (3,4,5,6).

Analyse van EBC kon niet worden beperkt tot het monitoren van patiënten en het begrijpen van mechanismen van longziekte. Het zou ook een nuttig hulpmiddel kunnen worden voor het monitoren en screenen van gezonde personen op mogelijke vroege longweefselbeschadiging (6,7). Er is een speciale behoefte aan meer gegevens over intra-individuele en dagelijkse variatie, beide essentieel voor de beslissing of een biomarker kan dienen als onderzoeksinstrument of zelfs het potentieel heeft voor ziektemonitoring in de klinische praktijk (7) .

Het is al enige tijd bekend dat mechanische ventilatie longbeschadiging en ontsteking kan veroorzaken (8,9,10). Recente experimentele en klinische gegevens suggereren dat mechanische beademing met een teugvolume tussen 7 en 12 ml/kg in gezonde longen bij afwezigheid van positieve eind-expiratoire druk kan leiden tot endotheel-, extracellulaire matrix- en perifere luchtwegbeschadiging zonder ernstige ontstekingsreactie, die verslechteren verder bij hogere teugvolumes (15,34). Verschillende mechanismen kunnen de schade aan de longstructuur verklaren die wordt veroorzaakt door mechanische ventilatie: regionale overmatige uitzetting, 'laag longvolume' geassocieerd met afsluiting van de getijdenluchtweg en inactivatie van surfactant (15).

Beademing met een hoog teugvolume blijkt te leiden tot verhoogde mortaliteit, terwijl beademing met een laag teugvolume wordt beschouwd als een longbeschermende strategie bij ALI, ARDS (11,12,13,35).

In andere gerandomiseerde studies (31,32) die een heterogene groep van grote thoracale en abdominale chirurgische ingrepen omvatten, werd daarentegen beschermende mechanische beademing niet geassocieerd met een afname van intrapulmonale en systemische ontsteking. Bovendien was er geen bewijs dat beschermende beademing schadelijke effecten op de longen of verlaagde systemische cytokineniveaus bij hartchirurgie voorkwam (33).

In lijn met deze observaties en gezien het feit dat een praktische parameter van verhoogde mechanische stress van de long nog moet worden aangetoond, kunnen studies de vraag beantwoorden of de analyse van EBC-biomarkers verband houdt met door beademing geïnduceerde longbeschadiging door lage of hoge teugvolumes.

MATERIALEN EN METHODES:

De huidige studie is een prospectieve, gerandomiseerde, gecontroleerde studie die zal plaatsvinden op de ICU van het Universitair Ziekenhuis van Larissa, Thessalië. Er is toestemming gegeven door de Wetenschappelijke Raad en de ethische commissie van ons ziekenhuis.

Patiënten:

IC-patiënten die mechanische beademing nodig hebben vanwege een beroerte, subarachnoïdale en/of intracerebrale bloeding en met een gezond ademhalingssysteem (geëvalueerd aan de hand van criteria als de LISS - Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Interventies:

EBC-verzameling zal worden uitgevoerd bij mechanisch beademde patiënten via de endotracheale tube volgens ATS/ERS-taskforce 2005 (7). Patiënten moeten hemodynamisch en respiratoir stabiel zijn.

Alle patiënten worden gesedeerd en krijgen beademing door middel van volumeregeling. De ademhalingsfrequentie wordt aangepast aan het ingestelde ademvolume om de pH-waarden binnen de normale grenzen (7,35-7,45) te houden. SaO2 wordt gehandhaafd gelijk aan of hoger dan 95%.

EBC wordt verzameld door een speciale buis in te brengen (FILT, long- en borstdiagnostiek Ltd. Berlijn, Duitsland) voor het opvangapparaat voor ademcondensaat (Ecoscreen, Jaeger, Duitsland) in het expiratoire deel van de beademingsslang. De ophaaltijd voor EBC is 30 minuten. Tijdens het verzamelen wordt geen bevochtiging gebruikt.

De zuurgraad (pH) van EBC voor en na ontluchting met een inert gas Argon, 350 ml/min gedurende 10 minuten, (gasstandaardisatie) (17) kan gemakkelijk worden gemeten met behulp van een pH-meter Jenway Model 3510.

Alle monsters worden bewaard bij -80 ο C voor latere mediatormetingen. Variabelen van ventilatie (frequentie, PEEP, FIO2, Vt), longmechanica, arteriële druk, hartslag, arteriële bloedverzadiging, ICP en onderzoek van gasbloedmonsters worden geregistreerd voor en tijdens de EBC-afname. Ook worden tijdens de observatieperiode geregistreerde indicatoren van longbeschadiging (PiO2/FiO2, LISS), indicatoren van systemische ontsteking (temperatuur, aantal leukocyten en neutrofielen in bloedmonsters). Ziekte-ernstindexen (SOFA, SAPS, APACHE II) worden geregistreerd tijdens de initiële beoordeling.

EBC-analyse:

De verzamelde EBC wordt geanalyseerd op pH, 8-isoprostane, H2O2, nitrieten/nitraten en cytokines. De meting van biomarkers zal worden uitgevoerd met behulp van gestandaardiseerde procedures, zoals eerder beschreven.

pH-metingen: pH wordt gemeten zoals eerder beschreven (16,17). H2O2-metingen: H2O2-concentratie zal worden bepaald door een enzymatische assay met behulp van mierikswortelperoxidase (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), zoals eerder beschreven (17,18,19,20).

8-Isoprostane metingen: 8-Isoprostane zal worden bepaald door een competitieve enzym immunoassay kit (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), zoals eerder beschreven (17,18,21,29). De detectiegrens van de assay is 4 pg/ml.

Stikstofoxiden, nitriet/nitraat (NO2/NO3) en aanverwante productmetingen: zullen worden uitgevoerd zoals eerder beschreven (17,22). In het kort zal worden bepaald met behulp van spectrofotometrische assays (Griess-reactie) (23,24,25,26,27,28).

Meting van cytokinen: zal worden gekwantificeerd door EIA/ELISA-kits zoals eerder beschreven (24,25,29,30).

Protocoldetails:

De patiënten na de eerste beoordeling worden gerandomiseerd om mechanische beademing te krijgen met 6 of 12 ml/kg ideaal lichaamsgewicht, berekend met de volgende vergelijking:

Voor mannen [(Lengte (cm)-154) x 0,9] +50 en Voor vrouwen [(Lengte (cm)-154) x 0,9] +45,5. De observatieperiode zal minimaal 10 dagen zijn (indien mogelijk) en EBC-verzameling zal worden uitgevoerd binnen de eerste 24 uur na opname (dag 0) en gedurende de dagen 1,2,4,6,8,10.

EBC-verzameling op dag 0 zal worden uitgevoerd onder beide beademingsmodaliteiten met als doel de hoeveelheid en samenstelling te onderzoeken van de verzamelde EBC van dezelfde patiënt die met verschillende teugvolumes is beademd. Voor de volgende metingen zal de EBC-collectie voor elke groep worden uitgevoerd onder de vooraf ingestelde ventilatiecondities.

Complicaties zoals VAP, ARDS of sepsis tijdens de observatieperiode worden geregistreerd.

Statistische analyse:

De analyse wordt uitgevoerd met behulp van SPSS voor Windows v. 16.0. De normaliteit van de distributie wordt gecontroleerd met de Kolmogorov-Smirnov-test. Normaal verdeelde gegevens worden gepresenteerd als gemiddelde ± standaarddeviatie (SD), terwijl scheve gegevens als mediaan (interkwartielbereik) worden weergegeven. Vergelijkingen tussen twee groepen zullen geëvalueerd worden met ongepaarde t-toetsen voor normaal verdeelde en Mann-Whitney-toetsen voor scheve gegevens. Vergelijkingen tussen meer dan twee groepen zullen worden uitgevoerd met variantieanalyse (ANOVA) met geschikte post hoc tests