Expiratoire stroombeperking en mechanische ventilatie tijdens cardiopulmonale bypass bij hartchirurgie

Inleiding Tijdens algehele anesthesie werd een vermindering van de functionele restcapaciteit (FRC) waargenomen. De vermindering van FRC zou kunnen betekenen dat de sluitcapaciteit van het ademhalingssysteem (CC) de FRC overschrijdt en leidt tot een fenomeen dat expiratoire stroombeperking (EFL) wordt genoemd. Verschillende factoren dragen bij aan het EFL-fenomeen tijdens algemene anesthesie, waaronder anesthesie-inductie zelf. Hoge zuurstofconcentraties, spierverlamming, rugligging, verhoogd extravasculair water door perioperatieve vloeistoftherapie en ontstekingsreactie spelen ook een rol in dit beeld.

Bovendien ging cardiopulmonale bypass (CPB) met aorta-kruisklem, die nodig is voor de meeste ingrepen bij hartchirurgie, gepaard met directe longschade. Pulmonale atelectase, apneu en ischemie tijdens CPB en activatie van proteolytische enzymen in de longcirculatie beïnvloeden de incidentie van postoperatieve longdisfunctie na hartchirurgie.

Positive End-Expiratory Pressure (PEEP)-test is een gevalideerde methode om de aanwezigheid van EFL tijdens anesthesie te evalueren. PEEP-test is een haalbare en volledig veilige maat voor de vermindering van FRC bij mechanisch beademde patiënten.

Het doel van de studie zal zijn om te beoordelen of mechanische beademing tijdens CPB bij hartchirurgie de incidentie van EFL in de post-CPB-periode kan verminderen.

Primair eindpunt Het primaire eindpunt is een samengesteld eindpunt van de incidentie van expiratoire flowbeperking na het ontwennen van CPB en postoperatieve longcomplicaties.

Secundaire eindpunten

Secundaire eindpunten omvatten:

• Heropname op de IC;
• Behoefte aan herintubatie;
• Behoefte aan niet-invasieve beademing;
• Duur mechanische ventilatie;
• Postoperatieve infecties;
• Ernstige ongunstige cardiale gebeurtenissen;
• Duur van de IC- en ziekenhuisopname;
• 30 dagen en 1 jaar mortaliteit.

Materialen en methoden Dit zal een gerandomiseerde, gecontroleerde trial met een enkele centrale, enkelblinde, parallelle groep zijn. Patiënten worden willekeurig toegewezen aan vier parallelle armen met een toewijzingsverhouding van 1:1:1:1, om een ​​van de vier mechanische beademingsstrategieën te krijgen tijdens CPB. Patiënten die bij de preoperatieve evaluatie aan de volgende criteria voldoen, worden geworven.

Randomisatie en maskering Patiënt wordt gerandomiseerd volgens een door de computer gegenereerde lijst met toevallige nummers. Informatie over de toewijzing van patiënten wordt bewaard in gesloten, ondoorzichtige enveloppen en niemand kent de toewijzing van patiënten vóór randomisatie. Patiënten zullen blind zijn voor toewijzing.

Ventilatie protocol

Elke patiënt wordt gerandomiseerd over zowel het beademingsmanagement voor en na CPB als over het management tijdens CPB: een 2 bij 2 trial design. Patiënten worden terloops toegewezen aan vier groepen:

Groep A: patiënten worden beademd met positieve eind-expiratoire druk (PEEP) voor en na cadiopulmonale bypass (CPB); tijdens CPB wordt continue positieve luchtwegdruk (CPAP) toegepast.

Groep B: patiënten worden voor en na CPB beademd zonder PEEP (ZEEP); tijdens het CPB wordt CPAP ingevoerd.

Groep C: patiënten worden voor en na CPB beademd met PEEP; tijdens het CPB wordt geen Mechanische Ventilatie (Geen MV) toegepast.

Groep D: patiënten worden voor en na CPB beademd zonder PEEP (ZEEP); tijdens het CPB wordt geen mv vastgesteld.

Patiënten worden gerandomiseerd, direct voor de operatie, om ofwel een PEEP te krijgen die gelijk is aan de beste PEEP, beoordeeld met een PEEP-test, onmiddellijk na de inductie van anesthesie of gelijk aan nul. Alle patiënten zullen bovendien worden gerandomiseerd om ofwel een CPAP te krijgen die gelijk is aan de beste PEEP of een nul-PEEP-strategie (met ontkoppeling van het anesthesiecircuit) tijdens CPB. De twee randomisaties zullen onafhankelijk van elkaar zijn.

Tijdens CPB is ons doel om de PaO2 tussen 200 en 250 mmHg te houden om hyperoxie-geïnduceerde longbeschadiging te voorkomen; bovendien zal de hematocriet boven de 24% worden gehouden.

Tijdens het spenen van CPB zullen we een enkele alveolaire RM uitvoeren. Deze RM wordt aan het einde van de procedure handmatig uitgevoerd door de anesthesioloog met een gasmengsel van zuurstof en lucht (met een ingeademde zuurstoffractie lager dan 80%). Na CPB zal deze wervingsmanoeuvre handmatig worden uitgevoerd, in overeenstemming met de chirurgische ontluchtingsprocedure. De luchtwegdruk wordt minimaal 10 seconden op 40 cmH2O gehouden.

Bepaling van de longmechanica

Quasi-statische compliantie van het ademhalingssysteem (Cqst,rs) wordt berekend als:

Teugvolume / (eindinspiratoire plateaudruk - PEEPtot (ml/cmH2O) waarbij PEEPtot de eind-expiratoire druk is tijdens een periode van geen flow. De meting wordt uitgevoerd met een inspiratiepauze van 60%.

Luchtwegweerstand (Rmin,rs) wordt berekend als:

(Ppeak - P1) / V' waarbij Ppeak de maximale inspiratiedruk is, P1 de luchtwegdruk op het punt van nulflow en V' de inspiratieflow. De meting wordt uitgevoerd met een inspiratiepauze van 60%.

De longmechanica wordt onmiddellijk na elke uitvoering van de PEEP-test bepaald.

Dode ruimte berekening

De berekening van de dode ruimtefractie zal worden uitgevoerd met de Enghoff-modificatie van de Bohr-vergelijking:

Vd/Vt = (PaCO2-PECO2)/PaCO2

Waar:

• Vd is de dode ruimte
• Vt ademvolume
• PECO2 is de druk van gemiddeld uitgeademd CO2

Berekening van de shuntfractie

De shuntfractie wordt bepaald vóór de operatie en na de operatie in de operatiekamer tijdens algemene anesthesie, voordat de patiënt de operatiekamer verlaat. De shuntfractie wordt bij alle patiënten als volgt beoordeeld:

Qs/Qt = (PAO2 - PaO2)*0,0031 / C(a-v gemengd)O2 + [(PAO2 - PaO2)*0,0031]

Waar:

• PAO2 is zuurstof alveolaire concentratie;
• PaO2 is de arteriële zuurstofconcentratie;
• C(a-v gemengd)O2 is arteroveneus verschil in zuurstofconcentratie;
• 0,0031 is een conversiefactor naar volumeprocent voor O2.

De meting wordt uitgevoerd terwijl 20 minuten lang 100% zuurstof wordt ingeademd om een ​​volledige hemoglobineverzadiging te bereiken.

Als er volgens klinische indicaties een pulmonale arteriekatheter (PAC) wordt geplaatst, wordt de shuntfractie berekend aan de hand van de volgende formule:

Qs/Qt = CcO2-CaO2 / CcO2-Cv(gemengd)O2 * 100

Waar:

• CcO2 is het O2-gehalte van het longcapillair bloed, geschat met de volgende vergelijking: CcO2 = (Hb * 1,34) + (0,0031 * PAO2);

• CaO2 is arterieel zuurstofgehalte;
• Cv(gemengd)O2 is het zuurstofgehalte in bloedmonsters verkregen uit de longslagader;
• PAO2 is alveolaire partiële zuurstofdruk. Bloedmonsters worden afgenomen van arteriële katheter en pulmonale arteriekatheter, onder een FiO2 van 100% op hetzelfde moment.

Verder zullen bloedgasanalyses (BGA) worden uitgevoerd op arterieel bloed:

• na anesthesie-inductie;
• na sternotomie, samen met heparinisatie;
• vóór sternosynthese, samen met toediening van protamine;
• voor ontslag uit de operatiekamer.

Berekening van de steekproefomvang De berekening van de steekproefomvang was gebaseerd op een tweezijdige α-fout van 0,05 en een vermogen van 80% (β). Op basis van onze ervaring verwachten we dat de 50% van de patiënten met beademingsstop tijdens CPB en geen PEEP voor en na CPB het samengestelde eindpunt van EFL zal bereiken na CPB en respiratoire complicaties na 5 dagen, terwijl slechts de 30% van de patiënten behandeld met een optimum. Een steekproef van 93 patiënten per groep, 186 in totaal, is nodig om de studie te voltooien. Inclusief een uitvalpercentage van 10% schrijven we 51 patiënten per groep in, 204 in totaal.

Gegevensverzameling en -analyse Gegevens worden verzameld op het juiste Case Report Form (CRF). Er zal met name anamnestische informatie worden verzameld, gegevens over operaties en postoperatieve klinische gegevens, met name ademhalingsparameters. De gegevens worden geanalyseerd met professionele statistische software. Dichotome variabelen worden vergeleken met de tweezijdige Chi-kwadraattoets, waar nodig met behulp van de Yates-correctie. Continue variabelen zullen worden vergeleken door middel van variantieanalyse of de niet-parametrische Kruskal-Wallis-toets, indien van toepassing.

Geïnformeerde toestemming en proefuitvoering Elke patiënt zal geïnformeerde toestemming geven. Alle onderdelen van dit onderzoek zullen worden uitgevoerd in overeenstemming met de Good Clinical Practice (GCP)-verklaring en de Italiaanse en internationale wetgeving inzake klinisch onderzoek.