Fysiologische studie van laagfrequente HFO/HFO-TGI en hoogfrequente HFO

Rationale van het onderzoek Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) is een acute ontstekingstoestand van het longparenchym die hypoxemie, atelectase, longcongestie en verminderde pulmonale compliantie veroorzaakt. Mechanische beademing is eigenlijk levensreddend, maar het kan de longen traumatiseren (bijv. volutrauma, barotrauma, atelectrauma en biotrauma). Het gebruik van lage teugvolumes en hoge positieve eind-expiratoire druk (PEEP) heeft tot doel beademingsgerelateerde longbeschadiging te verminderen. De ARDS-sterfte blijft echter nog steeds hoog. Hoogfrequente oscillatie (HFO) is een alternatieve beademingstechniek waarbij gebruik wordt gemaakt van zeer lage teugvolumes (1-4 ml/kg), toegediend met hoge frequenties (3-15 Hz). Eerdere observationele studies hebben verbeteringen in de oxygenatie gemeld, terwijl recente gegevens uit twee centra over ernstige ARDS een overlevingsvoordeel suggereren van het intermitterende, gecombineerde gebruik van laagfrequente HFO met een manchetlekkage, rekruteringsmanoeuvres (RM's) en tracheale gasinsufflatie (TGI). ). De toevoeging van TGI verbetert de oxygenatie en CO2-eliminatie; het is echter nog steeds onduidelijk of het de overleving beïnvloedt. Twee recent gepubliceerde onderzoeken in meerdere centra toonden ofwel neutrale (10) ofwel negatieve resultaten (11) met betrekking tot overleving wanneer hoogfrequente HFO zonder manchetlekkage werd gebruikt bij de behandeling van vroege ARDS. Deze negatieve resultaten kunnen echter gedeeltelijk het gevolg zijn van overbelasting/disfunctie/falen van de rechterventrikel, veroorzaakt door de combinatie van hoge intrathoracale drukken en hypercapnie, met als gevolg hemodynamische instabiliteit en een grotere behoefte aan inotrope/vasopressorondersteuning. Dienovereenkomstig veronderstellen de onderzoekers dat een andere HFO-strategie [gebruikmakend van een combinatie van een lage frequentie en een manchetlekkage - die de CO2-eliminatie verhoogt en gepaard gaat met een relatief lage gemiddelde tracheale druk - tot andere resultaten zou kunnen leiden.

Een hoge intrathoracale druk kan de veneuze terugstroom belemmeren en de pulmonale vasculaire weerstand verhogen. Deze gelijktijdige vermindering van de voorbelasting van het rechterventrikel en een toename van de nabelasting kunnen disfunctie/falen van het rechterventrikel veroorzaken. Aan de andere kant resulteert het plaatsen van een manchetlekkage in een lagere (ca. 5-6 cmH2O) gemiddelde tracheale druk ten opzichte van de ingestelde HFO-ventilator gemiddelde luchtwegdruk (mPaw), met als gevolg een ontlasting van het rechterventrikel. Bovendien kan een verdere ontlading van het rechterventrikel worden verwacht door het gecombineerde gebruik van een cuff-lek, TGI en een hoge HFO-biasflow; deze maatregelen verbeteren de PaCO2-controle en kunnen overmatige, door hypercapnie veroorzaakte verhogingen van de pulmonale vasculaire weerstand voorkomen. De rechterventrikelfunctie kan worden beoordeeld door middel van transoesofageale echocardiografie (TEE), zoals eerder beschreven. Rechterventrikeldisfunctie en bijbehorende dilatatie kunnen vermindering van het hartminuutvolume en coronaire hypoperfusie veroorzaken; dit laatste kan de rechterventrikelprestaties verder in gevaar brengen en bijdragen aan rechterventrikelfalen.

Het belangrijkste doel van de huidige studie is het documenteren en vergelijken van het effect van longbeschermende conventionele mechanische ventilatie (CMV) en van verschillende HFO-strategieën (reeds klinisch getest in onderzoeken met tegenstrijdige resultaten) op de rechterventrikelprestaties zoals bepaald door TEE. Meer specifiek zijn we van plan een hoog-PEEP, longbeschermende CMV te vergelijken met een "hoge" mPaw/geen cuff-lek, hoogfrequente HFO-strategie, en een "hoge" mPaw met cuff-lek, "lage" frequentie HFO-strategie met en zonder TGI.

METHODEN In aanmerking komende patiënten (relevante criteria hieronder) met vroege en ernstige ARDS zullen worden ingeschreven na het verkrijgen van geïnformeerde, schriftelijke toestemming van de naaste familie, evenals de niet-schriftelijke toestemming van de behandelend arts.

Patiëntbewaking omvat elektrocardiografische lead II, intra-arteriële druk (+/- cardiale index met PICCO plus, Pulsion Medical Systems, München, Duitsland)] en perifere zuurstofverzadiging (SaO2). De anesthesie wordt onderhouden met midazolam en/of propofol en fentanyl of remifentanil. Nrutomusculaire blokkade zal worden bereikt met cisatracurium, dat zal worden gebruikt in overeenstemming met de huidige aanbevelingen en als onderdeel van de behandelend arts voorgeschreven medische behandeling. Tijdens de onderzoeksperiode krijgen alle patiënten een continu infuus met cisatracurium.

CMV-strategie Deelnemers aan de studie die in aanmerking komen, hebben ten minste 60 minuten longbeschermende CMV gekregen met de volgende combinaties van FiO2/PEEP: 0,5/10-12 cm H2O, 0,6/14-16 cm H2O, 0,7/14-16 cm H2O, 0,8 /14-16 cm H2O, 0,9/16-18 cm H2O, 1,0/20-24 cm H2O. Deze combinaties vormen "algemene" aanbevelingen en verdere PEEP-titraties van =< 4 cm H2O door behandelende artsen tot de "beste" combinatie van gasuitwisseling en hemodynamiek van de patiënt zullen als aanvaardbaar worden beschouwd. Een hoog-PEEP-geassocieerd overlevingsvoordeel is onlangs gedocumenteerd. Wanneer de oxygenatie verslechtert, wordt eerst de PEEP verhoogd, gevolgd door een toename van FiO2, waarbij wordt gestreefd naar "concordantie" met de eerder genoemde FiO2/PEEP-combinaties.

Het ademvolume zal binnen 5,5-7,5 ml/kg voorspeld lichaamsgewicht liggen. De maximale plateaudruklimiet zal 40 cmH2O zijn en de beoogde plateaudruk zal ≤32 cmH2O zijn; grondgedachte: net als in de studie van Meade et al. zal een hogere plateaudruk worden getolereerd om het gebruik van een hoger PEEP-niveau mogelijk te maken. Wanneer de plateaudruk gedurende >15 min hoger is dan 32 cmH2O, worden de volgende aanpassingen uitgevoerd: verlaging van het ademvolume tot 4,0 ml/kg voorspeld lichaamsgewicht, verhoging van de ademhalingsfrequentie tot 35/min en PEEP-verlaging met ≥2 cmH2O. Deze aanpassingen zullen gelijktijdig moeten leiden tot het behalen van onderstaande gasuitwisselingsdoelstellingen.

De ademfrequentie wordt getitreerd tot een pHa van 7,20-7,45. De verhouding tussen inademing en uitademingstijd (Ι:Ε) zal ≤1/2 zijn. Het zuurstofdoel is SaO2=90-95% en/of PaO2=60-80 mmHg. Bij pHa<7,20, de dode ruimte van het beademingscircuit wordt geminimaliseerd door de routinematig gebruikte katheterbevestiging te vervangen door een korte hoekige connector met laag volume, het teugvolume wordt verhoogd tot 8,0 ml/kg voorspeld lichaamsgewicht en de ademhalingsfrequentie wordt verhoogd tot 35/min . Als deze maatregelen niet slagen, wordt het criterium "slechte beheersing van pHa/PaCO2" en het gebruik van een bicarbonaatinfuus toegestaan. Een extra optie is extracorporele CO2-verwijdering.

Algoritme van RM's en PEEP/FiO2

1. RM - Continue positieve luchtwegdruk van 40-45 cmH2O gedurende 40 seconden, bij een FiO2 van 1,0) en titratie van PEEP en FiO2 zodat SaO2=90-95%, of PaO2=60-80 mmHg (RM's kunnen tweemaal daags worden herhaald , eenmaal per 5 uur)
2. Vermindering van FiO2 gaat altijd vooraf aan vermindering van PEEP.
3. Bij FiO2=0,5 en PEEP<8 cmH2O - Speenproef.
4. RM's kunnen tot 5 dagen na het begin van de ARDS worden toegediend

HFO-RMs-strategie

Eerder gepubliceerde aanbevelingen met betrekking tot het gebruik van HFO (Sensormedics 3100B ventilator, Sensormedics, Yorba Linda, CA, VS) omvatten de volgende stappen:

1. Voldoende diepe sedatie/anesthesie voor het opheffen van activiteit van de ademhalingsspieren, met of zonder neuromusculaire blokkade, zodat dissynchronie patiënt-ventilator wordt vermeden.
2. Bevestiging van de doorgankelijkheid van de endotracheale tube en plaatsing van de tube op 3-4 cm boven de carina.
3. RM's: onmiddellijk na verbinding tussen patiënt en oscillator wordt een RM uitgevoerd (verhoging van de circuitdruk tot 45 cmH2O gedurende 40 seconden met de zuiger van de oscillator uitgeschakeld). De RM's worden net voor veranderingen in de HFO-frequentie of net voor/net na de start/beëindiging van TGI herhaald.
4. FiO2 wordt aanvankelijk ingesteld op 1,0 en vervolgens verlaagd (gedurende 10-15 min) tot de FiO2 van de voorgaande CMV, op voorwaarde dat SaO2 >90% wordt gehandhaafd.
5. De biasflow wordt ingesteld op 60 l/min om de CO2-klaring uit het beademingscircuit te verbeteren.
6. De I:E-verhouding wordt gehandhaafd op 1:2.
7. Volgens de methoden en resultaten van eerdere onderzoeken van de onderzoekers zal de TGI gelijk zijn aan 50% van de voorafgaande CMV-minuutventilatie.
8. De initiële HFO mPaw zal de mPaw van de voorgaande CΜV met 8-10 cm H2O overschrijden en zal worden getitreerd (met ±3 cm H2O) tot de beste oxygenatierespons (waarvan wordt voorspeld dat deze overeenkomt met een "doel" SaO2 van >= 95%) tijdens een periode van 60 minuten standaard, laagfrequente HFO met manchetlekkage. De bovengenoemde periode gaat vooraf aan de hieronder beschreven periode van 180 minuten van het testen van de HFO-strategie.
9. De initiële oscillatiefrequentie wordt willekeurig ingesteld op 3,5-4 Hz of op 7 Hz. De lage frequentie-instelling wordt gecombineerd met een manchetlek van 3-5 cmH2O en TGI gedurende 60 minuten gevolgd door "no-TGI" gedurende nog eens 60 minuten in willekeurige volgorde. De hoge frequentie-instelling wordt niet gecombineerd met een manchetlek of TGI en blijft nog 60 minuten behouden. Oscillerende drukamplitude (ΔP) wordt ingesteld op 90 cmH2O.

TEE-metingen

De volgende parameters worden bepaald tijdens baseline CMV:

Rechter ventrikel diastolisch gebied, linker ventrikel diastolisch gebied en excentriciteitsindex. Beoordeling van de coronaire bloedstroom in de rechter hoofdkransslagader en de linker voorste aftakking van de linker hoofdkransslagader (Opmerking: coronaire bloedstroommetingen bleken technisch moeilijk en tijdrovend en werden daarom uit het onderzoeksprotocol verwijderd). Dezelfde metingen worden herhaald op 120, 180 en 240 min na HFO-initiatie en op 60 min na terugkeer naar CMV. Op dezelfde tijdstippen bepalen we de gasuitwisseling en de hemodynamica inclusief het hartminuutvolume met PICCO plus. Ten slotte zal de respiratoire mechanica worden beoordeeld met snelle eind-expiratoire/eind-inspiratoire luchtwegocclusie tijdens CMV.

Rescue-oxygenatie Methodologie voor reddingsoxygenatie kan bestaan ​​uit laagfrequente HFO-TGI met manchetlekkage, buikligging, geïnhaleerd stikstofmonoxide en extracorporale membraanoxygenatie. De duur van een reddingsoxygenatiesessie is minimaal 10 uur met een onbeperkte verlenging als PaO2<60 mmHg. Criterium voor reddingsinitiatie: PaO2<60 mmHg gedurende meer dan 30 min bij FiO2=1,0 tijdens de hoog-PEEP, longbeschermende CMV, bij afwezigheid van enige reversibele cardio-respiratoire pathologie en/of storing van het beademingsapparaat.

Follow-up van de patiënt Fysiologische variabelen (hemodynamica, gasuitwisseling en respiratoire mechanica) en medicatie worden geregistreerd binnen 2 uur vóór inschrijving voor het onderzoek en om 9 uur 's ochtends op dag 1-10 na inschrijving voor het onderzoek. Orgaandisfunctie volgens de Sequential Organ Dysfunction Assessment-score en klinische beloopcomplicaties worden gedocumenteerd tot dag 60 na inschrijving. Ten slotte, het uiteindelijke resultaat (d.w.z. overleving tot ontslag uit het ziekenhuis of overlijden in het ziekenhuis) worden ook geregistreerd.

POTENTIËLE RISICO'S VAN ONDERZOEKSINTERVENTIES EN HUN PREVENTIE. Potentieel risico: Barotrauma. Preventieve maatregelen: Dit potentiële risico is even hoog tijdens CMV of HFO. We verwachten ook geen noemenswaardige klinische complicaties als gevolg van het gebruik van hoogfrequente, hoge mPaw HFO zonder manchetlekkage, aangezien de gebruiksduur de vooraf in het protocol gespecificeerde tijdslimiet van 60 minuten niet zal overschrijden.

MOGELIJKE VOORDELEN Voor de deelnemende patiënt: mogelijke verhoging van de overlevingskans tot ontslag uit het ziekenhuis als HFO-TGI wordt gebruikt als een reddingsoxygenatiemethode en gedetailleerde TEE-evaluatie van de hartfunctie. Voor de medische wetenschap: mogelijke verbetering van het begrip van de interactie tussen beademingsstrategie, hart en longen.