Oxygenatiedoelen bij hartchirurgische patiënten - een voor-en-na-onderzoek

Achtergrond Zuurstof is essentieel voor het leven en tijdens operaties wordt routinematig aanvullende zuurstoftherapie toegediend om levensbedreigende hypoxemie te voorkomen. Aanvullende zuurstoftherapie wordt vaak gegeven als een hoge en vaste fractie ingeademde zuurstof (FiO2) variërend van 0,60 tot 1,00. Als gevolg hiervan overschrijdt de partiële druk van arteriële zuurstof (PaO2) vaak de normale niveaus. Er is steeds meer bewijs van mogelijke schade bij liberaal toegediende zuurstoftherapie. Daarom moeten de standaardregimes voor zuurstoftherapie tijdens operaties verder worden onderzocht.

Het doel van de studie is om te evalueren of een regime voor zuurstoftherapie gericht op normale niveaus van PaO2 tijdens electieve hartchirurgie met gebruik van cardiopulmonale bypass (CPB) en op de eerste postoperatieve dag op de intensive care (ICU) haalbaar is. Daarnaast zullen metabole veranderingen in uitgeademd ademcondensaat en in arterieel bloed dat voorafgaand aan de operatie, voor en na CPB, de eerste postoperatieve dag op de IC en de derde postoperatieve dag op de operatieafdeling is verzameld, worden geëvalueerd.

Studieopzet De onderzoeksopzet is een voor-en-na-onderzoek bij patiënten die gepland staan ​​voor een electieve hartoperatie, zijnde coronaire bypasstransplantatie of klepvervanging of een combinatie van beide. De eerste 25 patiënten volgen ons instellingsregime voor aanvullende zuurstoftherapie; d.w.z. een minimale FiO2 van 0,60 tijdens mechanische beademing en minimaal 3 liter zuurstof per minuut na het ontwennen van het beademingsapparaat op de IC. Daarna zullen nog eens 25 patiënten aanvullende zuurstoftherapie krijgen om tijdens de operatie en op de IC een normale PaO2 te bereiken, gedefinieerd als 10-12 kPa (75-120 mmHg).

Uitgeademde ademcondensaten worden opgevangen via een mondstuk tijdens spontane ademhaling voorafgaand aan de operatie, eerste en derde postoperatieve dag, terwijl de condensaten worden opgevangen via de tracheatube tijdens mechanische beademing. Gelijktijdig worden arteriële bloedmonsters afgenomen. Uitgeademde ademcondensaten en serummonsters worden in aliquots verdeeld en in een vriezer van -80 graden Celsius bewaard tot de definitieve analyses nadat alle patiënten zijn geïncludeerd.

Metabole veranderingen in uitgeademde ademcondensaten en in serummonsters zullen worden geanalyseerd met behulp van nucleaire magnetische resonantie (NMR) spectroscopie en massaspectrometrie (MS). De spectra's geven een momentopname van alle metabolieten in een bepaald monster en verhelderen veranderingen in de metabolische profielen als reactie op blootstelling aan zuurstof.

Hypothese De hypothese is dat targeting op oxygenatie haalbaar is en dat het veranderen van de aanvullende zuurstoftherapie naar een targeting op oxygenatie binnen het normale bereik de FiO2 en daarmee de PaO2/FiO2-ratio zal verlagen.

Uitkomsten De primaire uitkomstmaat is de PaO2/FiO2-ratio op de derde postoperatieve dag. Secundaire uitkomsten zijn veranderingen in metabolische profielen in uitgeademde ademcondensaten en serummonsters, veranderingen in oxygenatieparameters, PaO2 en zuurstofverzadiging, veranderingen in de tijd tot ontwenning van het beademingsapparaat op de ICU, veranderingen in FiO2 en in aanvullende zuurstoftherapie na ontwenning van het beademingsapparaat. ventilator, en veranderingen in postoperatieve complicaties gedefinieerd als longontsteking, aritmieën, heroperatie en heropname op de ICU.

Statistische analyses Dit is een pilootstudie, zijnde een haalbaarheidsstudie voor en na. Op basis van instellingsgegevens wordt een vermogensberekening uitgevoerd die een toename van de PaO2/FiO2-ratio schat van 30 ± 7 kPa met het standaardregime voor zuurstoftherapie tot 36 ± 7 kPa met een benadering gericht op oxygenatie en met een alfa van 0,05 en een power van 80% (1-bèta), in elke groep zijn 23 patiënten nodig. Om uitvallers in totaal 50 patiënten te dekken, zullen 25 patiënten in elke groep worden aangeworven.

Gegevens worden beoordeeld op normaliteit. Continue normaal verdeelde variabelen zullen worden vergeleken met behulp van Student t-testen en gerapporteerd als gemiddelde en standaarddeviatie, terwijl niet-normaal verdeelde gegevens zullen worden vergeleken met behulp van Wilcoxon rank-sum tests en gerapporteerd als mediaan en interkwartielbereik. Alle analyses zullen worden uitgevoerd met behulp van Stata (Metrika Consulting AB, Stockholm, Zweden), Matlab.

De samenstelling van metabolomics zal worden vergeleken door middel van multivariabele analyse. Voor multivariate analyse zullen verschillende onbewaakte en gesuperviseerde analyses worden uitgevoerd in Matlab (The MathWorks Inc., Natick, Verenigde Staten) en Python (Python Software Foundation, Delaware, Verenigde Staten) software met in-house scripts. Principale componentenanalyse zal worden gebruikt om een ​​voorlopig beeld van de gegevens te verkrijgen, om te screenen op uitschieters en om clusters te detecteren. Uiteindelijk zullen partiële kleinste-kwadraten-discriminantanalyses (PLS-DA) gekoppeld aan verschillende vvrs-selectiealgoritmen worden gebruikt om datareductie en classificatie van behandelingen uit te voeren. Voor validatiedoeleinden zal de kruisvalidatiebenadering van Venetian-Blinds worden toegepast.

Ethiek Patiënten worden opgenomen nadat een geïnformeerde ondertekende inhoud is verkregen. FiO2 van 0,60 wordt routinematig gegeven aan patiënten die een hartoperatie ondergaan met CPB in het Universitair Ziekenhuis van Aalborg. Het streven naar een fysiologisch PaO2-niveau tussen 10 en 12 kPa wordt als veilig beschouwd. Patiënten die een hartoperatie ondergaan, worden routinematig maximaal gecontroleerd tijdens de operatie en op de IC. De verantwoordelijke hartanesthesist kan de PaO2-target op elk moment opladen.

Het verzamelen van condensaat uit de uitgeademde lucht is pijnloos en zonder enig ongemak voor de patiënt. Het arteriële bloedmonster op de derde postoperatieve dag zal worden uitgevoerd door een hartanesthesist die ervaring heeft met deze procedure, die voorafgaand aan de punctie een subcutane analgesie met lidocaïne 1% zal toepassen om pijn tijdens de procedure te voorkomen. Daarna wordt gedurende 2 minuten een manuele compressie uitgevoerd om het risico op een hematoom te minimaliseren. In totaal worden er vier extra bloedmonsters afgenomen voor de metabonomics en één extra bloedgasanalyse. De totale hoeveelheid bloed die in het onderzoek is afgenomen, is 12,5 ml.

Alle andere procedures en behandelingen volgen de standaardregimes.