Ontwenningsalgoritme voor mechanische ventilatie (WAVE)

Patiënten die op de intensive care worden opgenomen, krijgen meestal invasieve mechanische beademingsondersteuning als ze ernstig ziek zijn. Hoewel mechanische beademing een levensreddende ingreep is, kan het ook leiden tot schadelijke gevolgen en longschade veroorzaken (bekend als beademingsapparaat-geassocieerd longletsel) als het niet zorgvuldig wordt toegepast. Daarom zou het verkorten van de duur van mechanische beademing complicaties moeten verminderen, zoals beademingsgerelateerde longbeschadiging, beademingspneumonie, verspilling van de ademhalings- en skeletspieren, en ongemak voor de patiënt, wat leidt tot lagere mortaliteit en economische kosten enz. Belangrijk is dat langdurig ontwennen deze complicaties bestendigt die de duur van mechanische ventilatie verder verlengen, waardoor een stroperige cyclus ontstaat die leidt tot meer morbiditeit en mortaliteit.

De beschikbaarheid en opleiding van personeel op de intensive care (ICU) zijn belangrijke overwegingen bij het minimaliseren van de duur van mechanische beademing door middel van ontwenningsprotocollen. Het is gebruikelijk dat de behandelend arts beslist over de therapie en het beademingsmanagement van de patiënt volgens de aanbevelingen. Dit gebeurt meestal als onderdeel van medische rondes. Bovendien beheren verpleegkundigen vaak het ontwennen van patiënten van mechanische beademing, hetzij door de instructies van de behandelend arts op te volgen, hetzij door lokale richtlijnen te volgen. Het is aangetoond dat een dergelijke protocolgestuurde, door de verpleegkundige aangestuurde ontwenning de duur van mechanische beademing verkort. Wel is gebleken dat de kwantiteit en kwaliteit van de verpleging belangrijke factoren zijn om de duur te verkorten.

Er zijn verschillende beslissingsondersteunende systemen ontwikkeld om te helpen bij het selecteren van optimale mechanische beademingsstrategieën. Degenen die hun weg vinden naar de routinematige klinische praktijk zijn meestal gebaseerd op klinische richtlijnen of regels in plaats van op een gedetailleerde fysiologische beschrijving van de individuele patiënt. Een recent Cochrane-overzicht van ontwenningsonderzoeken met deze systemen concludeerde dat het gebruik van deze systemen de ontwenningsduur kan verkorten, maar wees erop dat veel van deze onderzoeken zijn gebaseerd op patiënten die 'eenvoudig te ontwennen' zijn. Dergelijke patiënten zijn meestal minder complex, hebben geen longpathologie en worden minder dan 48 uur beademd. Er is echter behoefte aan het ontwikkelen en valideren van geprotocolleerde systemen die een meer gedetailleerde fysiologische beschrijving van individuele patiënten gebruiken om te helpen bij de behandeling van complexe patiënten die gedurende langere tijd worden beademd.

Het Beacon Caresystem is een op modellen gebaseerd beslissingsondersteunend systeem dat gebruikmaakt van wiskundige modellen die zijn afgestemd op de fysiologie van de individuele patiënt om advies te geven over de juiste instellingen van het beademingsapparaat. Gepersonaliseerde benaderingen met behulp van individuele patiëntbeschrijvingen kunnen met name voordelig zijn bij complexe patiënten, inclusief degenen die moeilijk mechanisch te beademen en te ontwennen zijn; juist die waar eerdere systemen niet voldoende zijn geëvalueerd. Het Beacon Caresystem is een commerciële versie van het systeem dat voorheen bekend stond als INVENT, dat retrospectief is geëvalueerd bij postoperatieve hartpatiënten en patiënten met een ernstige longziekte, en prospectief is geëvalueerd bij het adviseren over het juiste niveau van inademingszuurstof. Bovendien zijn onderzoeken bijna afgerond, waaruit blijkt dat het systeem veilig en passend advies geeft over ingeademde zuurstof, ademhalingsfrequentie, ademvolume, drukondersteuning/-controle en positieve einduitademingsdruk (PEEP) bij een grote verscheidenheid aan patiënten, variërend van patiënten met ernstig ademhalingsfalen aan patiënten dicht bij extubatie (niet-gepubliceerde gegevens). Eerdere en lopende onderzoeken met het Beacon Caresystem hebben zich echter gericht op de veiligheid en werkzaamheid van advies gedurende beperkte tijdsperioden, en niet op het ontwennen van mechanische beademing.

De kern van het Beacon Care-systeem is een reeks fysiologische modellen, waaronder pulmonale gasuitwisseling, zuur-base-chemie, longmechanica en ademhalingsaandrijving. Het Beacon Caresystem stemt deze modellen zo af op de individuele patiënt dat ze stroommetingen nauwkeurig beschrijven. Eenmaal afgestemd, worden de modellen door het systeem gebruikt om de effecten van veranderende ventilatorinstellingen te simuleren. De resultaten van deze simulaties worden vervolgens gebruikt om het klinische voordeel van het wijzigen van de instellingen van het beademingsapparaat te berekenen door de concurrerende doelen van mechanische beademing in evenwicht te brengen. Een groter inademingsvolume zal bijvoorbeeld een acidose van het bloed verminderen, terwijl de longdruk nadelig wordt verhoogd. De juiste instellingen van het beademingsapparaat impliceren daarom een ​​evenwicht tussen de voorkeurswaarde van de pH gewogen tegen de voorkeurswaarde van de longdruk. Er bestaat een aantal van deze balansen, en het systeem weegt deze, en berekent een totaalscore voor de patiënt voor elke mogelijke beademingsstrategie. Het systeem berekent vervolgens advies over wijzigingen in ventilatorinstellingen om deze score te verbeteren. Het Beacon Caresystem functioneert als een "open loop" systeem. Dit betekent dat het advies van het systeem aan de clinicus wordt gepresenteerd. De instellingen van het beademingsapparaat worden vervolgens door de clinicus gewijzigd en de fysiologische reactie van de patiënt op deze veranderingen wordt automatisch door het systeem gebruikt om de modellen opnieuw af te stemmen en het proces van het genereren van nieuw advies te herhalen.

Bij het berekenen van het juiste advies is het selecteren van het juiste niveau van positieve eindexpiratoire druk (PEEP) bijzonder uitdagend. De aard van de uitdaging is echter heel verschillend, afhankelijk van de aanwezigheid of het type longafwijking en de functie van het hart. Patiënten met ernstige longafwijkingen zoals acute respiratory distress syndrome (ARDS), die vaak resulteren in kleine, stijve longen, bevinden zich vaak in de gecontroleerde beademingsmodus met weinig of geen spontane ademhaling. Bij deze patiënten wordt de PEEP vaak verhoogd om te proberen ingeklapte longdelen te rekruteren. Dit kan moeilijk zijn, aangezien toenemende PEEP kan resulteren in verhoogde longdruk en dus een verhoogd risico op longbeschadiging, onvolledige uitademing en luchtinsluiting, en hemodynamische problemen, vooral bij mensen met hartfalen.

Patiënten in ondersteunende beademingsmodi hebben een zekere mate van spontane ademhaling en de juiste selectie van PEEP omvat daarom verschillende criteria. Het is belangrijk dat deze patiënten zo snel mogelijk worden gespeend, en PEEP wordt verminderd als onderdeel van dat proces. Als de instelling van PEEP te laag is, bestaat het risico van een verhoogde weerstand van de luchtstroom met extra ademhalingsinspanning en als gevolg daarvan het risico van vermoeidheid van de ademhalingsspieren. Als de patiënt intrinsieke PEEP heeft als gevolg van dynamische hyperinflatie, zou het verminderen van PEEP tot onder het niveau van intrinsieke PEEP ook leiden tot een verhoogde inademingsdrempelbelasting op de ademhalingsspieren en mogelijke spiervermoeidheid. Als PEEP te hoog is, kunnen de ademhalingsspiervezels worden verkort, waardoor hun drukgenererende capaciteit en uithoudingsvermogen afnemen, waardoor het risico op vermoeidheid van de ademhalingsspieren toeneemt. Veranderende drukondersteuning kan helpen om een ​​extra belasting tegen te gaan, zoals in het geval van verhoogde weerstand of autoPEEP, terwijl correcte PEEP de extra belasting kan tegengaan.

Met bovenstaande factoren wordt rekening gehouden door de fysiologische modellen van het Beacon Caresystem en er wordt ook patiëntspecifiek advies gegeven over PEEP. Naast het geven van advies over het wijzigen van individuele beademingsinstellingen, adviseert het systeem ook wanneer het meten van arterieel bloedgas nodig is, wanneer het belangrijk is om de beademingsmodus te wijzigen en wanneer een spontane ademhalingstest is geslaagd, en daarom moet extubatie worden overwogen .

Eerdere en lopende onderzoeken met het Beacon Caresystem hebben zich echter gericht op de veiligheid en werkzaamheid van advies gedurende beperkte tijdsperioden, en niet op het ontwennen van mechanische beademing. Er loopt momenteel een studie in een Frans ziekenhuis (Clinical Trials nummer: NCT02842944) en in een Brits ziekenhuis (IRAS 226610), om het voordeel van het Beacon Caresystem bij patiënten op de algemene medische intensive care te beoordelen. Aangezien mechanische beademingstherapie echter kan variëren met verschillende patiëntenpopulaties, is het belangrijk dat onderzoek naar de effecten van het gebruik van het Beacon-systeem wordt bestudeerd in tal van verschillende klinische situaties. In tegenstelling tot andere studies zal deze studie de effecten van het Beacon Caresystem onderzoeken bij IC-patiënten met primaire cardio-thoracale aandoeningen, waarbij deze patiënten een substantiële subgroep vormen van alle IC-patiënten wereldwijd.

Het doel van deze studie is om mechanische beademing na advies van het Beacon Caresystem te vergelijken met die van routinematige zorg bij cardio-thoracale IC-patiënten vanaf het begin van de behoefte aan invasieve mechanische beademing tot IC-ontslag of overlijden. Het Beacon Care-systeem zal worden vergeleken met routinematige zorg om te onderzoeken of het gebruik van het systeem resulteert in vergelijkbare zorg of in kortere tijd voor het ontwennen van mechanische beademing.