Transcutane kooldioxidebewaking bij pasgeborenen die therapeutische hypothermie krijgen voor neonatale encefalopathie

Neonatale encefalopathie (NE) treft jaarlijks 3 baby's per 1000 levendgeborenen en kan leiden tot de dood of een blijvend neurologisch defect. Het is duidelijk bewezen dat therapeutische hypothermie (33,5 °C) (TH) de mortaliteit en nadelige neurologische ontwikkelingsresultaten vermindert bij patiënten met matige tot ernstige NE. Maar zelfs met onderkoeling loopt bijna de helft van de baby's met NE het risico op overlijden of ernstige invaliditeit. Optimalisatie van de intensieve zorg van deze pasgeborenen kan mogelijk letselprogressie voorkomen en de neurologische ontwikkelingsresultaten verder verbeteren.

Meerdere analyses wezen op een hoog percentage (6-89%) van de incidentie van hypocarbia tijdens de eerste uren van het postnatale leven, mogelijk als gevolg van de sterke ademhalingsinspanning secundair aan metabole acidose en de hypothermiebehandeling die een verlaging van de stofwisseling met 20-30% veroorzaakt. Bovendien hebben verschillende onderzoeken het verband aangetoond tussen hypocarbia en het verhoogde risico op nadelige neurologische ontwikkelingsresultaten bij zuigelingen met NE. Hypocarbia heeft het potentieel om hersenletsel te verergeren via meerdere mechanismen. Hypocarbia werd geassocieerd met nucleaire DNA-fragmentatie in de hersenschors, membraanlipideperoxidatie en verhoogde neuronale prikkelbaarheid in diermodellen.

Het is algemeen bekend dat koolstofdioxide een van de krachtigste regulatoren van de cerebrale bloedstroom (CBF) is, waarbij hypercarbia cerebrale vasodilatatie veroorzaakt en een verhoogde cerebrale bloedstroom met 1 tot 2 ml/100 g/minuut per 1 mmHg in PaCO2, terwijl hypocarbia veroorzaakt cerebrale vasoconstrictie. PaCO2 verlagen tot 20 tot 25 mmHg verlaagt de CBF met 40 tot 50%.

Hypocarbia kan de zuurstoftoevoer verder verminderen vanwege de cerebrale vasoconstrictie en de verschuiving naar links van de oxyhemoglobinecurve.

Het is al tientallen jaren bekend dat hypocarbia geassocieerd is met periventriculaire leukomalacie en/of hersenverlamming bij premature neonaten. Op de lange termijn, verstikte neonaten, heeft de secundaire analyse van de baanbrekende CoolCap- en NICHD-hypothermieonderzoeken vastgesteld dat hypocarbia een dosisafhankelijk effect heeft op de neurologische ontwikkelingsresultaten op de lange termijn. Zowel minimale als cumulatieve blootstelling aan PCO2 van minder dan 35 mmHg binnen de eerste 12 uur van het leven verhoogde het risico op overlijden en nadelige neurologische ontwikkelingsresultaten in de secundaire analyse van de NICHD-studie. In overeenstemming hiermee toonde de post-hoc analyse van de CoolCap-studie aan dat de kans op een ongunstig resultaat dosisafhankelijk toenam bij afnemende PCO2 bij zuigelingen met matige en ernstige NE. Bovendien rapporteerde een recente retrospectieve studie ook een verband tussen hypocarbia gedurende de eerste 4 levensdagen en hersenletsel op MRI. De consistente bevindingen van een verband tussen hypocarbia en nadelige uitkomsten suggereren dat het nauwlettend volgen van de koolstofdioxide-uitwisseling en het vermijden van hypocarbia zeer belangrijk is in deze kwetsbare patiëntenpopulatie.

Arteriële bloedgasanalyse, de gouden standaard voor het bewaken van de respiratoire componenten van zuur-base-homeostase, heeft duidelijke beperkingen die het continue gebruik om het dynamisch veranderende niveau van PCO2 te volgen, onmogelijk maken. Bovendien kunnen herhaalde arteriële bemonsteringen leiden tot aanzienlijk bloedverlies en een verhoogd risico op bacteriëmie.

Er zijn alternatieve, niet-invasieve monitoringtechnieken ontwikkeld om PCO2-trends continu te meten. Transcutane meting van de CO2-spanning is het meest gebruikte niet-invasieve CO2-bewakingssysteem op de neonatale intensive care en verschillende onderzoeken hebben een goede overeenkomst aangetoond tussen de PCO2 in bloedmonsters en tcPCO2 bij te vroeg geboren baby's.

In klinische situaties wordt de tcPCO2-meting door vele factoren beïnvloed en moet deze eerder worden gebruikt als een trend dan als een absoluut getal. Klinische aandoeningen zoals hypoperfusie als gevolg van shock of acidose, oedeem van de onderhuidse weefsels, vasoconstrictie als gevolg van vasoactieve middelen of lagere lichaamstemperatuur kunnen de tcPCO2-meting veranderen.

Over- en onderschattingen kunnen voorkomen in het extreem hoge en lage bereik van tcPCO2-metingen.

De sensor van het apparaat wordt opgewarmd tot een constante temperatuur, wat leidt tot hyperperfusie van de haarvaten en een toename van de stofwisseling van de huid met ongeveer 4-5% per graad Celsius en als gevolg daarvan verbetert de oplosbaarheid en diffusie van gas. De sensor berekent de PCO2 elektrochemisch, door de pH van een elektrolytoplossing te veranderen. Na een temperatuurcorrectie tot 37 oC geeft het apparaat een schatting van de CO2 van het huidoppervlak. Een hogere temperatuur van de sensor kan worden geassocieerd met een betere correlatie, maar kan ook het risico op thermisch letsel vergroten.

Bovendien wordt tcPCO2 aanbevolen aan alle patiënten die therapeutische hypothermie ondergaan als de patiënt ademhalingsondersteuning krijgt. In de huidige studie is ons doel om PCO2 continu te meten bij baby's die TH ondergaan met of zonder ademhalingsondersteuning om de haalbaarheid ervan bij gekoelde baby's te evalueren.

Zoals hierboven beschreven, beïnvloeden veranderingen in pCO2 de cerebrale perfusie. Daarom is het belangrijk om de cerebrale oxygenatie en het metabolisme te analyseren met de associatie van PCO2-trends. Continue monitoring van de cerebrale regionale zuurstofsaturatie (CrSO2) wordt al routinematig toegepast op de intensive care van zuigelingen met NE door gebruik te maken van Near Infrared Spectroscopy (NIRS). NIRS is een niet-invasief hulpmiddel dat kan worden gebruikt om veranderingen in zuurstofrijk, zuurstofarm en totaal hemoglobine van hersenweefsel te meten waaruit cerebrale regionale zuurstofverzadiging kan worden afgeleid als surrogaat van cerebraal zuurstofverbruik. Er werd een significante positieve correlatie gevonden tussen transcutane PCO2-waarden en de weefseloxygenatie-index bij te vroeg geboren baby's. In overeenstemming hiermee was een acute toename van end tidal CO2 (etCO2) geassocieerd met een toename van cerebrale oxygenatie, terwijl een acute afname geassocieerd was met verminderde cerebrale oxygenatie. De tcPCO2 en etCO2 werden gebruikt als surrogaatmarker van PCO2.

Hoewel continue CO2-monitoring wenselijk zou zijn bij deze patiëntenpopulatie, is de tcPCO2-techniek tot op heden niet systematisch geëvalueerd of routinematig gebruikt op de intensive care van baby's met neonatale encefalopathie die TH krijgen. Continue monitoring kan het mogelijk maken om de extreme niveaus en de fluctuatie van PCO2 te vermijden en kan de intensive care en de langetermijnresultaten van zuigelingen met NE verbeteren. Het monitoren van cerebrale oxygenatie door gebruik te maken van NIRS in combinatie met tcPCO2-metingen kan gunstig zijn voor baby's met NE en kan helpen de pathofysiologie van autoregulatie in deze specifieke patiëntenpopulatie te begrijpen.