Ademhalingsarbeid tijdens niet-invasieve beademing bij premature neonaten

Achtergrond/grondgedachte:

Historisch gezien zijn respiratoire insufficiëntie en respiratoire insufficiëntie frequente bronnen van morbiditeit en mortaliteit bij premature neonaten. Intubatie voor invasieve mechanische beademing is voor veel van deze patiënten een levensreddende therapie geweest, maar is niet zonder risico's. Deze risico's omvatten pulmonale complicaties zoals volutrauma, extrapulmonale luchtleksyndromen en traumatisch letsel aan de grote luchtwegen; niet-pulmonale complicaties zoals retinopathie bij prematuren; en complicaties op lange termijn zoals bronchopulmonale dysplasie [Miller, Badiee]. Bezorgdheid over deze effecten van langdurige mechanische beademing heeft geleid tot de ontwikkeling van niet-invasieve vormen van ademhalingsondersteuning.

Niet-invasieve beademing (NIV) is een veelgebruikte modaliteit van respiratoire ondersteuning voor premature neonaten in de setting van respiratoire insufficiëntie of recent ontwennen van invasieve beademing. Gesynchroniseerde NIV is effectief bij het verminderen van de ademhalingsinspanning in vergelijking met niet-gesynchroniseerde NIV en nasale continue positieve luchtwegdruk (NCPAP) [Chang]. NIV bij premature neonaten synchroniseren met de eigen ademhalingsinspanningen van de patiënt is moeilijk vanwege de grote luchtlekken, zwakke inademingsinspanningen en hoge ademhalingsfrequenties die inherent zijn aan deze populatie [Vignaux].

Een nieuwe synchronisatiemethode, neuraal aangepaste beademingsondersteuning (NAVA), maakt gebruik van elektroden op een functionele neus-/ogastrische buis (Edi-katheter) om diafragmacontracties te detecteren en het begin, de duur en de piekinademingsdruk van ondersteunende ademhalingen te timen met de elektrische activiteit van de diafragma (Edi) [Sinderby]. NAVA kan worden gebruikt met zowel invasieve als niet-invasieve beademingsmodaliteiten, en er zijn verschillende kleine onderzoeken geweest naar invasieve NAVA bij kinderen en volwassenen [Stein, de la Olivia]. Minder studies hebben NIV NAVA onderzocht in deze populaties, en slechts twee klinische studies hebben NIV NAVA onderzocht bij premature neonaten [Beck, Lee]. Beck en collega's in Canada toonden haalbaarheid en behoud van synchronie aan tijdens NIV NAVA bij premature neonaten [Beck]. Lee en collega's in Korea vertoonden minder asynchrone gebeurtenissen, lagere triggervertraging en lagere piekinademingsdrukken met NIV NAVA in vergelijking met niet-invasieve drukondersteunende beademing bij premature neonaten [Lee]. Geen van beide studies onderzocht ademarbeid (WOB) bij te vroeg geboren neonaten die werden beademd met NIV NAVA.

Ademhalingsarbeid tijdens geassisteerde beademing is het deel van de drijvende druk voor beademing dat wordt bijgedragen door de ademhalingsspieren van de patiënt. Een onderzoeksteam van het Arkansas Children's Hospital kon aantonen dat NAVA een kortere responstijd, ademhalingsinspanning en asynchronie met neuraal getriggerde ademhalingen realiseert in vergelijking met pneumatisch getriggerde ademhalingen in een diermodel [Heulitt]. Dit team kon vergelijkbare resultaten laten zien in een klinische studie van geïntubeerde pediatrische patiënten met bronchiolitis [Clement]. In een onlangs afgeronde studie in deze instelling werd gekeken naar het ademen van neonatale varkens, waarbij NIV NAVA werd vergeleken met de niet-gesynchroniseerde nasale intermitterende positieve druk (NIPPV)-modus die momenteel in dit ziekenhuis wordt gebruikt. Met behulp van het druk-tijdproduct (PTP) als maat voor WOB kon dit onderzoek aantonen dat WOB lager was met NAVA. De PTP kan niet op betrouwbare wijze worden gebruikt bij zuigelingen op NIV omdat de interface van de neuspen grote luchtlekken bij de neus en mond mogelijk maakt, wat nauwkeurige metingen belemmert.

Thoracoabdominale asynchronie (TAA) is een belangrijke correlaat van WOB en verhoogde ademhalingsbelasting bij te vroeg geboren baby's en kan worden gemeten zonder invasieve monitoring. TAA kan worden gemeten met behulp van banden met respiratoire inductieplethysmografie (RIP) rond de borst en buik van de patiënt om de beweging van de borstwand en de buik te kwantificeren. De mate van asynchronie tussen de twee compartimenten wordt weerspiegeld in de fasehoek (θ), die kan worden berekend uit de RIP-bandmetingen.

Deze studie zal de geschatte WOB onderzoeken in een populatie van premature pasgeborenen met ademhalingsinsufficiëntie die momenteel niet-invasieve ondersteuning krijgen. Baby's zullen dienen als hun eigen controles en zullen worden bestudeerd op NIV NAVA en NIPPV. Volgorde van toewijzing zal willekeurig zijn. Onderzoekers zullen RIP-banden gebruiken om borst- en buikbewegingen te meten en vervolgens de fasehoek (θ) berekenen als een schatting van WOB. Onderzoekspersoneel zal andere ademhalingsparameters meten die verband houden met ventilatie en gasuitwisseling, waaronder het volgende: ademvolume (arbitraire eenheden, AU), minuutventilatie (AU/min), ademhalingsfrequentie, transcutane zuurstof en kooldioxide, zuurstofverzadiging en FiO2-vereiste, piek inspiratoire druk en geleverde eindexpiratoire druk. Onderzoekers zullen ook metingen van asynchrone ademhaling evalueren, waaronder triggervertraging (tijd tussen initiële toename van het Edi-signaal en het begin van de geleverde beademingsstroom) en asynchronie-index (aantal asynchrone gebeurtenissen gedeeld door het totale aantal gebeurtenissen, als een percentage).

Onderzoeksopzet/procedures/bevolking:

Vijftien te vroeg geboren pasgeborenen met een huidig ​​gewicht tussen de 1 en 2 kilogram, met een zwangerschapsduur bij de geboorte tussen 24 en 34 weken, die niet-invasieve beademing krijgen, zullen in het onderzoek worden opgenomen. Inclusiecriteria zijn als volgt: respiratoire insufficiëntie die momenteel niet-invasieve beademing vereist (NIPPV of NAVA), huidige FiO2-vereiste van minder dan 0,40 en klinische stabiliteit. Uitsluitingscriteria zijn als volgt: ionotrope ondersteuning, klinische instabiliteit (temperatuurinstabiliteit, hartfalen, bloeding, actieve infectie, significante apneu of bradycardie), bekende ernstige aangeboren afwijkingen (aangeboren hartaandoening, afwijkingen aan de buikwand, afwijkingen aan het maagdarmkanaal, gespleten gehemelte, of neurologische defecten), bekende cystische fibrose, gebruik van stikstofmonoxide en cyanotische congenitale hartziekte.

Aan het begin van het onderzoek worden RIP-banden rond de borst en buik van het kind geplaatst. Er wordt een Edi-katheter geplaatst en de huidige maagkatheter kan al dan niet worden verwijderd. Baby's worden beademd met de Servo i-ventilator die is uitgerust met NIV NAVA-software {Maquet, Solna, Zweden}. Gegevens worden continu en gelijktijdig verkregen met behulp van het MP100 Biopac data-acquisitiesysteem. De verkregen gegevens zijn als volgt: hartslag, zuurstofverzadiging, transcutane CO2 en O2, PIP, PEEP, ribbenkast- en abdominale RIP-signalen, gesommeerd teugvolume en Edi. Baby's krijgen 15 minuten proeven van NIV NAVA en NIPPV in willekeurige volgorde, waarbij de eerste 10 minuten na het wisselen worden beschouwd als een wash-outperiode en de laatste 5 minuten worden gebruikt voor het verzamelen van gegevens. De gegevens die zijn opgenomen van de twee RIP-banden worden gebruikt om de fasehoek (θ) te berekenen als een schatting van WOB.

Risico's en voordelen:

Zuigelingen kokhalzen vaak en kunnen braken wanneer een maagsonde, zoals de NAVA-katheter, wordt verwijderd of vervangen. Zelden konden patiënten een maagsonde laten ingaan op een plaats naast de maag of spoel in de slokdarm. Onderzoekers zouden moeten kunnen detecteren of dit gebeurt met behulp van het plaatsingsscherm op de ventilator, omdat de NAVA-katheter elektroden bevat die de elektrische activiteit van het hart en het middenrif detecteren, die kunnen worden gebruikt om de locatie te bepalen.

Bij baby's met een extreem laag geboortegewicht kunnen transcutane monitoren (TCOM's) huidverbranding veroorzaken. Deze effecten worden niet waargenomen bij grotere baby's zoals die in dit onderzoek zijn opgenomen.

Er is een klein risico op verlies van vertrouwelijkheid inherent aan elk onderzoek. Onderzoekers zullen al het mogelijke doen om de vertrouwelijkheid van de deelnemers te beschermen.

Er kan al dan niet direct medisch voordeel zijn voor de baby's die bij deze studie betrokken zijn. De baby's zullen tijdens het onderzoek continu worden gecontroleerd op kooldioxide en zuurstof en als een patiënt problemen heeft, kan het onderzoekspersoneel dit snel detecteren en erop reageren. Als een patiënt verbetering vertoont tijdens het gebruik van NAVA, kunnen onderzoekers het behandelteam mogelijk voorstellen om deze modus voort te zetten. Als het gebruik van NAVA het ademhalingswerk bij baby's verbetert, hopen de onderzoekers dat de informatie die uit dit onderzoek is geleerd, in de toekomst ten goede zal komen aan andere baby's die ademhalingsondersteuning nodig hebben.

Gegevensverwerking/registratie:

De hoofdonderzoeker zal de onderzoeksprocedures nauwlettend volgen om de veiligheid van proefpersonen, de kwaliteit van de gegevens en de integriteit van het onderzoek te beschermen. Elke patiënt krijgt een unieke identificatiecode of nummer toegewezen. De sleutel van de code wordt bewaard in een afgesloten map in het kantoor van de hoofdonderzoeker. Alleen de hoofdonderzoeker en medeonderzoekers hebben toegang tot de code en informatie die de proefpersoon in het onderzoek identificeert.

Gegevensanalyse:

De primaire hypothese is dat de fasehoek (θ) met behulp van respiratoire inductantieplethysmografie zal worden verlaagd door het gebruik van NAVA in vergelijking met NIPPV in onze onderzoekssteekproef.

De verzamelde gegevens worden gecontroleerd op uitschieters en extreme waarden, evenals aannamen voor verdeling van de parametrische statistische tests. Herhaalde metingen ANOVA zal worden gebruikt om de primaire en secundaire resultaten onder de twee beademingsmethoden te vergelijken wanneer aan dergelijke aannames wordt voldaan. Wanneer een significante afwijking van de aannames wordt aangetroffen, zullen niet-parametrische alternatieven worden gebruikt. Statistische analyses zullen worden uitgevoerd met behulp van Stata (College Station, TX) statistische software.

Steekproefgrootte, vermogensberekening:

Onderzoekers zijn van plan om 15-20 pasgeborenen te werven die 24-34 weken zwanger zijn met ademhalingsinsufficiëntie. Op basis van de resultaten in het diermodel wordt een reductie van 30% van de primaire uitkomst verwacht. Aangezien de gemiddelde fasehoek variabel bleek te zijn bij te vroeg geboren baby's (variërend van 2,8-162,9), er zijn verschillende scenario's van de steekproefomvang en powerberekening gepresenteerd voor analyse [Ulm]. Een steekproefomvang van 15 pasgeborenen bereikt 82% vermogen om een ​​verandering van 30% in de primaire uitkomst te detecteren met een geschatte standaarddeviatie van verschillen van respectievelijk 18,8, 37,5 of 56,3 voor een gemiddelde fasehoek van 50, 100 en 150 graden met de gebruik van NIPPV. Alle berekeningen gaan uit van een significantieniveau van 0,05 met behulp van een tweezijdige gepaarde t-toets.

Ethische overwegingen:

Deze studie zal worden uitgevoerd in overeenstemming met alle toepasselijke overheidsvoorschriften en het onderzoeksbeleid en de procedures van de University of Arkansas for Medical Sciences (UAMS). Dit protocol en eventuele wijzigingen zullen worden ingediend en goedgekeurd door de UAMS Institutional Review Board (IRB). De formele toestemming van elke proefpersoon, met behulp van het IRB-goedgekeurde toestemmingsformulier, zal worden verkregen voordat die proefpersoon aan een onderzoeksprocedure wordt onderworpen. Alle proefpersonen voor dit onderzoek krijgen een toestemmingsformulier waarin dit onderzoek wordt beschreven en waarin voldoende informatie wordt verstrekt in een taal die geschikt is voor proefpersonen om een ​​weloverwogen beslissing te nemen over hun deelname aan dit onderzoek. De persoon die toestemming verkrijgt, zal elk onderdeel van het document grondig uitleggen en de risico's en voordelen, alternatieve behandeling(en) en vereisten van het onderzoek uiteenzetten. Het toestemmingsproces vindt plaats in een stille en besloten kamer of per telefoon, en proefpersonen mogen zo lang als nodig is om een ​​beslissing te nemen over hun deelname. Telefonische toestemming zal worden verkregen met een getuige en de toestemming zal naar de ouder(s) worden gefaxt. Telefonische toestemming wordt alleen gevraagd als de ouders niet aanwezig kunnen zijn.

De privacy van deelname wordt gewaarborgd en vragen over deelname worden beantwoord. Er zal geen dwang of ongepaste beïnvloeding worden gebruikt in het toestemmingsproces. Het toestemmingsformulier moet worden ondertekend door de proefpersoon, de ouder en de persoon die de toestemming verkrijgt. Een kopie van de ondertekende toestemming wordt aan de deelnemer gegeven en het proces van geïnformeerde toestemming wordt gedocumenteerd in het onderzoeksdossier van elke proefpersoon.

Verspreiding van gegevens:

Resultaten van dit onderzoek kunnen worden gebruikt voor presentaties, posters of publicaties. De publicaties bevatten geen identificeerbare informatie die aan een deelnemer kan worden gekoppeld.