Effecten van niet-invasieve ventilatie (NIV) op cerebrale oxygenatie.

Nabij-infraroodspectroscopie (NIRS) is een niet-invasieve methode voor het meten van de bloedstroom in weefsels, die voor het eerst werd gebruikt voor cerebrale weefseloxygenatie in 1977. NIRS is een spectroscopische techniek die gebruik maakt van elektromagnetische golven (700-950nm), een zender en een detector. In de afgelopen 20 jaar heeft er een enorme ontwikkeling plaatsgevonden in de instrumentatie en toepassing van NIRS. Met deze techniek kan nu de oxygenatie van het hersenweefsel worden gemeten. De INVOS Brain-oximeter is een betrouwbare trendmonitor voor veranderingen in regionale cerebrale oxygenatie (rSO2) en correleert met de hemoglobineverzadiging in veneus, capillair en arterieel bloed, met behulp van een algoritme gebaseerd op de wet van Beer-Lambert. Het INVOS Cerebrale oximetersysteem maakt gebruik van licht, met golflengten tussen 730-810 nm, dat de lagen van het menselijk lichaam binnendringt, waaronder de huid, de schedel en de hersenen. Het wordt ofwel verspreid in het weefsel of geabsorbeerd door aanwezige chromoforen. In het tamelijk transparante nabij-infrarode gebied zijn er veel lichtabsorberende chromoforen, maar slechts drie zijn belangrijk wat betreft de oxygenatie, namelijk hemoglobine (HbO2), deoxyhemoglobine (Hb) en cytochroomoxidase (CtOx). Geoxygeneerde en gedeoxygeneerde hemoglobine absorberen licht op verschillende golflengten, waardoor een onderscheid kan worden gemaakt tussen deze twee vormen van hemoglobine. De sensoren ("SomaSensors") worden op het voorhoofd van de patiënt aangebracht met een geïntegreerde kleeflaag van medische kwaliteit. De methode wordt toegepast door twee bron-detector afstanden in de sensor te gebruiken: een "dichtbij" (ondiep), 3 cm van de bron en een "ver" (diep), 4 cm van de bron. Beide monsters dringen even goed door in het weefsel onder de lichtbron, met het verschil dat de 4cm brondetector signalen dieper in de hersenen of andere delen van het lichaam meet. Het aftrekken van het nabije monster van het verre monster zou een signaal moeten achterlaten dat voornamelijk afkomstig is uit de hersenschors.

Het juiste beheer van hersenoxygenatie is een essentieel onderdeel van alle anesthesiologische en intensive care-procedures. Niettemin blijven de hersenen een van de minst gecontroleerde organen in de peri-operatieve fase en intensive care-therapie. Tot nu toe is de anesthesiologische toepassing van NIRS als methode voor het meten van de cerebrale oxygenatie alleen onderzocht bij een gezondheidspopulatie, patiënten die een hart- of cerebrovasculaire operatie ondergaan, oudere patiënten die een grote buikoperatie ondergaan en neonatale zuigelingen. Als NIRS een afname van rSO2 in deze velden detecteert, zijn er specifieke richtlijnen voor interventies om weer voldoende zuurstoftoevoer in de hersenen te krijgen.

Daarom is het al sterk betrokken bij de patiëntenzorg in de perioperatieve setting. Een routinematig gebruik van NIRS op de IC's is nog niet vastgesteld. Om deze reden werden de meeste onderzoeken naar rSO2 tijdens de operatie uitgevoerd. Deze onderzoeken geven aan dat de gemeten cerebrale oxygenatie wordt beïnvloed door de relatieve hoeveelheid bloed in het arteriële of veneuze deel van het capillaire bed, de hemoglobineconcentratie en de systemische verzadiging.

De precieze gevolgen van veranderingen in de systemische saturatie (SaO2) op de cerebrale oxygenatie (rSO2) blijven onbekend. Momenteel wordt aangenomen dat rSO2 direct gecorreleerd is met Sa02, zodat een toename van SaO2 ook leidt tot een toename van rSO2.

De hoeveelheid zuurstof in het arteriële bloed hangt af van de ingeademde zuurstof en de pulmonale gasuitwisseling. Deze twee uitgangspunten worden voornamelijk beïnvloed door de ademhalingsventilatie van het individu. Patiënten met chronisch respiratoir falen, of slechts een tijdelijke (acute) ademhalingsdeficiëntie (bijvoorbeeld na algehele anesthesie), worden routinematig behandeld met de continuous positive airway pressure (CPAP) therapie, een niet-invasieve vorm van beademing. Het wordt ook vaak gebruikt bij de behandeling van slaapapneu en bij pasgeborenen (vooral te vroeg geboren baby's). Bij deze patiënten kan CPAP-beademing de noodzaak van tracheale (her)intubatie voorkomen, of eerdere extubatie mogelijk maken. De therapie is ontwikkeld door Dr. George Gregory en collega's op de neonatale ICU aan de Universiteit van Californië, San Francisco in 1971, en vervolgens aangepast door professor Colin Sullivan in het Royal Prince Alfred Hospital in Sydney, Australië, in 1981. Aanvankelijk werd de CPAP-therapie vooral door patiënten gebruikt voor de thuisbehandeling van obstructieve slaapapneu. Tegenwoordig wordt het veel gebruikt op IC's als een vorm van niet-invasieve mechanische beademing. Daar is het meestal gereserveerd voor subgroepen van patiënten waarbij de zuurstofbehandeling via een mondkapje onvoldoende is. Patiënten die CPAP-therapie ondergaan, worden nauwlettend gevolgd op de IC-setting. De behandeling ondersteunt de spontane ademhaling van de patiënt door een positieve eindexpiratoire druk (PEEP) op te bouwen. Typisch is CPAP een discontinue therapie op de ICU, wat betekent dat patiënten het tijdens de maaltijd afdoen of alleen gebruiken als ze tijdelijk ademhalingsverlichting nodig hebben. De druk die door de meeste patiënten wordt uitgeoefend, ligt tussen 5 en 12 cmH2O. De patiënt kan zijn of haar eigen ademhalingsfrequentie en de ademhalingsdiepte individueel bepalen.

Het primaire doel van de studie is de evaluatie van het effect van beademing met verschillende FiO2-instellingen toegepast via NIV op rSO2 in relatie tot de vitale parameters hemoglobine, SaO2 (geanalyseerd door BGA) en SpO2. Deze gecombineerde metingen kunnen gebruikt worden om het effect van NIV op rSO2 verder te beschrijven. Tot nu toe is dit soort onderzoek niet uitgevoerd bij patiënten op de IC. Daarom beoogt dit project nieuwe inzichten te verwerven in de invloed van NIV op de cerebrale oxygenatie.

Deze studie zal worden uitgevoerd bij patiënten met een goede toegang tot het voorhoofd. De NIRS-meting (IBO) wordt uitgevoerd op de temporopariëtale cortex aan beide zijden van het hoofd en ter controle op beide schouders/bovenarmen. Gedurende het hele onderzoek worden de SaO2, de bloeddruk (continu invasief of niet-invasief met tussenpozen van 3 minuten), de hartslag en het ECG geregistreerd. Deze vitale functies maken deel uit van de routinematige ICU-bewaking.

NIRS-meting wordt elke 10 minuten uitgevoerd CPAP-therapie (FIO2: 21% - 50% - 100%). De patiënten worden gerandomiseerd in twee groepen, met gewijzigde FIO2-aanvraagorders.

Voorwaarde 1: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 21%

Voorwaarde 2: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 50%

Voorwaarde 3: CPAP 6 mbar PEEP, 0 ASB, FIO2: 100%

De volgorde van voorwaarde 1 en 3 wordt gerandomiseerd.

Groep 1: 21% -> 50% -> 100%

Groep 2: 100% -> 50% -> 21%

Als standaardinstelling van NIV met CPAP heeft 6 mbar drukondersteuning de voorkeur, als een andere instelling nodig is, wordt dit vermeld in de CRF. Na elke periode van 10 minuten wordt een arterieel en centraal veneus bloedmonster afgenomen om een ​​bloedgasanalyse (BGA) uit te voeren. CPAP- en NIRS-metingen zijn beide niet-invasief van aard. ABP daarentegen is een invasieve procedure, die alleen zal worden uitgevoerd als er al een arteriële toegang beschikbaar is. Het zal ook worden gebruikt voor het afnemen van een bloedmonster (elk 2 ml) voor de BGA. Geen extra invasieve iv. lijn zal worden geïnstalleerd voor de studie.

Tot nu toe zijn er weinig gegevens over de effecten van NIV-therapie op rSO2 bij patiënten met respiratoire insufficiëntie op een ICU-omgeving.

Er zijn echter pilotstudies naar andere ademhalingstekorten, zoals het obstructief slaapapneusyndroom. Ze onderzochten NIV bij OSAS-patiënten met behulp van NIRS. Een periodieke afname van HbO2, bloedvolume (BV) en de weefseloxygenatie-index (TOI) die praktisch gelijk is aan rSO2, kon worden aangetoond. Deze onderzoeken tonen aan dat de genoemde periodieke afname kan worden geëlimineerd door middel van CPAP-therapie.

In een aantal andere onderzoeken is een andere parameter onderzocht, namelijk de cerebrale doorbloeding. Hiervoor gebruikten ze transcraniële Doppler-echografie bij patiënten met OSAS en gezonde vrijwilligers onder CPAP-therapie. De resultaten van deze onderzoeken zijn niet consistent, omdat ze zowel afname als toename van de cerebrale doorbloeding tijdens CPAP-therapie laten zien. De inconsistentie van de cerebrale bloedstroom wordt niet volledig begrepen. Een mogelijke verklaring is de relatieve verandering in PaCO2, die bij OSAS-patiënten al hoger is dan bij gezonde personen. Dat zou ook betekenen dat het toepassen van CPAP-therapie bij gezonde vrijwilligers schadelijk kan zijn, aangezien de verlaging van PaCO2 een vasoconstrictieve reactie kan veroorzaken in de bloedvaten die de hersenen voeden, waardoor de cerebrale oxygenatie afneemt. OSAS-patiënten zijn meer aangepast aan hoge niveaus van PaCO2. Daarom kan de vasculaire respons (vasoconstrictie of vasodilatatie) op een verandering in PaCO2 verschillen tussen patiënten met longziekten in vergelijking met gezonde individuen. 30-33

We willen verschillen in rSO2 onderzoeken bij patiënten die CPAP-therapie ondergaan met verschillende FiO2-instellingen elk gedurende 10 minuten, om het onmiddellijke effect van NIV op cerebrale oxygenatie te evalueren bij IC-patiënten met ademhalingsdeficiëntie om conclusies te trekken over de nauwkeurigheid en betrouwbaarheid van de NIRS techniek.

Hoofddoel van de studie:

Invloed van NIV op rSO2

De volgende parameters worden gemeten, berekend en genoteerd in het CRF:

• Bloeddruk (BP)
• Hartslag (HR)
• SpO2 (FingerClip- perifere zuurstofverzadiging)
• rSO2 (linker en rechter hemisfeer en schouder)
• BGA: pO2, pCO2, pH, hemoglobine (Hb), Hk, SO2, pCO2, BE, SBC
• Ventilatie: PEEP, Minuutvolume, Teugvolume, Ademhalingsfrequentie, FiO2
• ASA-classificatie (1-4)

Daarnaast wordt het optreden van braken en misselijkheid, hoofdpijn en agitatie tijdens de CPAP-therapie met ja en nee geregistreerd. De indicatie van CPAP bij elke patiënt wordt gedocumenteerd.

Daarnaast zullen andere bijwerkingen worden geregistreerd (volgens de CRF):

-bijwerkingen onder CPAP

In onze vorige studie (Doerr et al., 2018) werd een gemiddeld verschil van 5,9 waargenomen tussen COT vs. CPAP met een standaarddeviatie van 4,2. Op basis van dat resultaat verwachten we de helft van het verschil (2,95) tussen zowel FIO2 21% vs 50% als FIO2 50% vs 100%. Op basis van een gepaarde t-toets met een totale steekproefomvang van 25 (+ 5 rekeningen voor drop-outs) resulteert dit in een macht van 0,8.