Geïntegreerde voorspelling van het extubatieresultaat door de spontane ademhalingsproef bij pasgeboren baby's

Langdurige endotracheale mechanische beademing heeft significante nadelige effecten bij pasgeborenen, waaronder subglottische stenose, bacteriële kolonisatie en bronchopulmonale dysplasie. Neonatale gezondheidswerkers streven ernaar de periode van mechanische beademing tot een zo kort mogelijke duur te beperken. De beslissing om te extuberen is gewoonlijk een klinische beslissing, gebaseerd op de huidige instellingen van het beademingsapparaat, bloedgasanalyse en de algehele klinische toestand van het kind. Aan de andere kant mislukken pasgeboren baby's vaak de extubatie en hebben ze hertubatie nodig, wat een traumatische invasieve procedure is die de totale duur van invasieve mechanische beademing verder zou kunnen verlengen. Een nauwkeurige voorspelling van de gereedheid voor de uitkomst van de extubatie zal dus waarschijnlijk leiden tot een opmerkelijke vermindering van de respiratoire morbiditeit.

Een aantal studies hebben methoden geëvalueerd om de uitkomst van extubatie te voorspellen. Van hen is aangetoond dat de spontane ademhalingsproef (SBT) de hoogste voorspellende waarde heeft: het omvat het plaatsen van een baby van invasieve mechanische druk beademing met beperkte tijdcycli naar endotracheale continue positieve eind-expiratoire druk (ET-CPAP) gedurende een periode van 5 minuten waarin saturatie en hartslag nauwlettend worden gevolgd. Het kind zou de test doorstaan ​​als er tijdens de test geen hypoxie of bradycardie is. Een succesvolle SBT heeft een positief voorspellende waarde van 93%, sensitiviteit van 97% en specificiteit van 73%. Er is gemeld dat de combinatie van een succesvolle SBT met een grotere variabiliteit in ademhalingsparameters tijdens de SBT de gevoeligheid van de proef verder verhoogt; helaas blijft de specificiteit onder de 75%.

Opgemerkt moet worden dat in het King's College Hospital de SBT deel uitmaakt van de routinematige klinische zorg volgens de klinische richtlijn en dat het naar goeddunken van de behandelend arts is om de proef uit te voeren voorafgaand aan extubatie.

Het ademhalingswerk wordt uitgevoerd door de ademhalingsspieren. Een verminderde ademhalingsspierfunctie wordt in verband gebracht met een hoger risico op ademhalingsspiervermoeidheid en ademhalingsfalen en behoefte aan mechanische beademing. Ademhalingsspierfunctie is geïdentificeerd als een onafhankelijke voorspeller van extubatie-uitkomst bij mechanisch beademde baby's. Een eenvoudige manier om de ademhalingsspierfunctie te kwantificeren, is de mate van ontspanning van de ademhalingsspieren, die kan worden weergegeven door de snelheid waarmee het luchtwegdruksignaal na een spontane ademhaling afneemt. In theorie komt een inefficiënte spierfunctie tot uiting in een meer geleidelijke daling van de luchtwegdruk in de loop van de tijd naar de basislijn. Het principe waarop de methode is gebaseerd, is dat wanneer skeletspieren samentrekken tegen verhoogde externe belastingen, hun ontspanning vertraagt ​​als gevolg van een tragere opname van calcium door skeletspiervezels. In termen van fysieke eigenschappen hebben vermoeide spiervezels meer tijd nodig om te ontspannen na samentrekking en deze vermindering van de ontspanningssnelheid kan worden gekwantificeerd door een toename van de tijdconstante van ontspanning en een afname van de maximale ontspanningssnelheid.

Aangetoond is dat de mate van ontspanning van de inademingsspieren de ademhalingsspierfunctie bij niet-neonatale populaties nauwkeurig beschrijft. De informatie over de mate van ontspanning van de inspiratoire spier is direct beschikbaar in de grafische afbeeldingen van het beademingsapparaat die, als onderdeel van routinematige klinische zorg, een drukpoort en een flowsensor gebruiken om de luchtwegflow, het toegediende volume en de druk in de loop van de tijd vast te leggen. Voor zover de onderzoeker weet, is de potentiële waarde van deze informatie bij het voorspellen van de uitkomst van extubatie bij pasgeboren baby's tot op heden niet onderzocht.

Doorgaans treedt disfunctie van de ademhalingsspieren op bij te vroeg geboren baby's als gevolg van onvolwassenheid, verminderde spiermassa en met vroeggeboorte geassocieerde comorbiditeiten. Bovendien is gemeld dat baby's met congenitale hernia diafragmatica (CDH) en voorwanddefecten (AWD), zoals gastroschisis en exomphalos, een verminderde ademhalingsspierfunctie hebben, wat waarschijnlijk een tijdige succesvolle extubatie zou kunnen verhinderen. King's College Hospital biedt zorg aan een groot aantal baby's met CDH en AWD, terwijl het ook een lange traditie heeft in het beoordelen van de ademhalingsspierfunctie bij baby's, waardoor het de ideale plaats is om baby's met CDH en AWD te rekruteren.

De hypothese van de onderzoeker is dat beoordeling van de ademhalingsspierfunctie aan de hand van de mate van ontspanning van de inademingsspieren tijdens SBT het resultaat van extubatie nauwkeurig kan voorspellen. Deze voorspelling kan onafhankelijk staan ​​voor de mate van relaxatie of in combinatie met SBT-afgeleide ademhalingsfunctieparameters zoals de uitkomst van de SBT en de variabiliteit van ademhalingsparameters tijdens de SBT. Zo zou een geïntegreerd algoritme kunnen worden geproduceerd waarin gegevens over de functie van de ademhalingsspieren zijn opgenomen. Dit zou worden gevalideerd in een groot cohort en zou de voorspellingsnauwkeurigheid van de extubatie-uitkomst kunnen vergroten en zo re-intubatie-gerelateerde respiratoire morbiditeit kunnen verminderen.

Dit zal een prospectieve, observationele cohortstudie zijn. Doel van de studie is het meten van de mate van relaxatie, luchtwegstroom, luchtwegdruk, ademvolume en transcutane zuurstofverzadiging bij alle geplande extubaties in de komende 12 maanden in de neonatale afdeling van het King's College Hospital. Gegevens die moeten worden geregistreerd, zijn onder meer epidemiologische basisparameters zoals zwangerschap bij de geboorte, geboortegewicht, gecorrigeerde zwangerschapsduur bij meting, levensdag, gewicht bij meting, bloedgasparameters binnen 6 uur na de SBT en bijbehorende comorbiditeiten die van invloed kunnen zijn op de succes van de SBT zoals open ductus arteriosus en actueel bewijs van infectie. Baby's met bekende genetische of chromosomale afwijkingen, baby's met andere aangeboren afwijkingen dan CDH of AWD en baby's met focale acute longpathologie zoals atelectase of pneumothorax zullen van het onderzoek worden uitgesloten.

Op basis van de activiteit van de eenheid gedurende de afgelopen twee chronologische jaren, verwachten de onderzoekers dat met een succesvol toestemmingspercentage van 80% het mogelijk zal zijn om in totaal 100 baby's te meten: 40 premature baby's, 40 voldragen baby's en 20 baby's met CDH en AWD. Aangezien dit een nieuwe index is, kan er geen directe vermogensberekening worden uitgevoerd vóór aanvang van het onderzoek. Halverwege het project zal na zes maanden een tussentijdse vermogensberekening worden uitgevoerd op basis van pilotgegevens om de vereiste steekproefomvang te bepalen. De onderzoekers zijn echter van mening dat, aangezien eerdere onderzoeken met vergelijkbare uitkomstmaten aanzienlijk kleinere aantallen deelnemers bevatten, de bereikte steekproefomvang voldoende zal zijn om de doelstellingen van het onderzoek te bereiken.

Informele schriftelijke toestemming zal worden gevraagd aan de ouders of wettelijke voogden van de baby's en de behandelende neonatale consulent zal worden gevraagd om in te stemmen met het onderzoek.

Wanneer het klinische team besluit dat een baby klaar is voor extubatie, schakelt de onderzoeker het beademingsapparaat over op ET-CPAP met dezelfde druk als de positieve einduitademingsdruk tijdens mechanische beademing. De luchtstroom, het geïntegreerde ademvolume en de luchtwegdruk worden geregistreerd met de NM3-ademhalingsfunctiemonitor (Philips Respironics, Connecticut, VS). De monitor wordt aangesloten op een laptop (Dell Latitude, Dell, Bracknell, VK) met aangepaste Spectra-software (3.0.1.4) (Grove Medical, Londen, VK). De NM3-ademhalingsprofielmonitor heeft een gecombineerde druk-, flow- en kooldioxidesensor en deze wordt in lijn geplaatst tussen de inspiratietak van het beademingscircuit en de endotracheale tube. De NM3-monitor wordt automatisch gekalibreerd voor flow en druk. De stroom wordt gemeten met behulp van een pneumotachograaf met vaste opening. Een van de slangen van de pneumotachograaf wordt aangesloten op een tweede druktransducer om de luchtwegdruk te meten. Zuurstofverzadiging en hartslagmeting zullen ook worden uitgevoerd.

Een mislukte SBT wordt geregistreerd als de baby een bradycardie heeft gedurende meer dan 15 seconden en/of een daling van de SpO2 tot onder de 85% ondanks een toename van de FIO2 met 15%. Op dit punt wordt het onderzoek gestopt en wordt de beademing hervat.

Baby's worden naar keuze van de clinicus geëxtubeerd naar ofwel nasale CPAP ofwel high flow neuscanule-zuurstof.

Het primaire onderzoeksresultaat is reïntubatie binnen 72 uur na extubatie. De indicaties voor reïntubatie zijn: (a) meer dan zes episoden van apneu die binnen zes uur stimulatie vereisen, of meer dan één significante episode van apneu waarvoor zak- en maskerbeademing nodig is; (b) respiratoire acidose: PaCO2 >8,5 kPa en pH,7,25; (c)FIO2>0,60 om SpO2 binnen het bereik van 90-95% te houden.

Als de baby bradycardie heeft gedurende meer dan 15 seconden en/of een daling van SpO2 tot onder 85% ondanks een toename van 15% in FIO2, wordt het onderzoek gestopt en wordt de beademing hervat. Er zal een strikt beleid voor infectiebeheersing worden gevolgd volgens de richtlijnen van de eenheid.

Gegevens worden bewaard tot het kind 25 jaar is. Continue uitkomsten zullen worden vergeleken tussen premature en voldragen baby's en tussen voldragen baby's en baby's met CDH/AWD. Student's t-test wordt gebruikt wanneer de gegevens normaal verdeeld zijn en Mann-Whitney U-test wanneer scheef. Categorische gegevens worden beoordeeld met behulp van de Fisher tweezijdige exacttoets. P<0,05 wordt als significant beschouwd. Het vermogen van ademhalingsvariabelen om nauwkeurig onderscheid te maken tussen geslaagde en mislukte extubatie zal worden beoordeeld met behulp van receiver operating-karakteristieken. Een waarde van het gebied onder de curve van 0,5 duidt op geen discriminerende waarde en een waarde >0,8 duidt op een hoge voorspellende waarde. Standaardformules zullen worden gebruikt om sensitiviteit, specificiteit, positieve en negatieve voorspellende waarden en waarschijnlijkheidsratio's te berekenen. Statistische analyses zullen worden uitgevoerd met behulp van SPSS-software (SPSS Inc, Chicago, Illinois, VS).

De onderzoekers verwachten dat door informatie over de ademhalingsspierfunctie tijdens de SBT op te nemen, het mogelijk zal zijn om een ​​algoritme te creëren dat de extubatie-uitkomst nauwkeurig zal voorspellen bij mechanisch beademde baby's. De onderzoekers willen ook aantonen dat de mate van ontspanning van de ademhalingsspieren kan verschillen bij te vroeg geboren baby's, bij voldragen baby's en bij baby's met chirurgisch gecorrigeerde afwijkingen zoals CDH en AWD. Deze resultaten zullen worden opgenomen in de lokale klinische praktijk en een richtlijn vormen voor "wanneer veilig te extuberen" zuigelingen bij mechanische beademing. Dit zal de respiratoire morbiditeit verminderen die gepaard gaat met zowel langdurige beademing als met mislukte extubatie en herintubatie.