Onderzoeken om te bepalen of de zuurstofdetectie is aangetast bij patiënten die zijn geïnfecteerd met ernstig acuut respiratoir syndroom, coronavirus 2 (SARS-CoV-2)

Veel met SARS-CoV-2 geïnfecteerde patiënten zijn hypoxisch (O2-bloedverzadiging lager dan 92%). Velen realiseren zich niet eens dat ze hypoxisch zijn, omdat ademen comfortabel kan blijven. Bij deze patiënten lijken de normale fysiologische reacties op lage zuurstof, verhoogde ademhaling, afwezig te zijn (Couzin-Frankel, 2020).

Een grote verscheidenheid aan celtypen in het lichaam brengt de ACE2-receptor tot expressie die het virus nodig heeft om cellen te infecteren. Dit omvatte de cellen van het halsslagaderlichaam, de O2-sensoren van het lichaam. De onderzoekers veronderstellen dat glomuscellen van het carotislichaam tot de eerste geïnfecteerde cellen behoren vanwege hun extreem hoge bloedperfusiesnelheden. Na infectie zijn ze "offline" en herkent het lichaam niet langer dat het hypoxisch is. Dit kan zeer schadelijk zijn voor patiënten die mogelijk mechanische beademing nodig hebben om de normale O2-waarden in het bloed te herstellen (>95% verzadiging). Het sterftecijfer bij patiënten die mechanische ventilatoren gebruiken, is erg hoog en er moet alles aan worden gedaan om patiënten van deze machines af te houden.

Interessant is dat hypoxie een veel voorkomende aandoening lijkt te zijn bij met SARS-CoV-2 geïnfecteerde mensen, waarbij sommige ernstige ademhalingsproblemen vertonen (acute respiratory distress syndrome - ARDS), maar andere niet. De meerderheid lijkt te sterven aan een "cytokinestorm", een massale reactie op de infectie door het immuunsysteem (Xie et al., 2020). Maar vele anderen zijn hypoxisch en ziek. Veel medische centra behandelen SARS-Cov-2-patiënten op dezelfde manier en plaatsen ze op mechanische beademingsapparaten. Hieronder volgt een korte beschrijving van een Duitse groep uit een redactioneel artikel dat onlangs is gepubliceerd (Gattinoni et al., 2020) waarin wordt gesuggereerd dat niet alle SARS-CoV-2-hypoxische patiënten hetzelfde zijn en dus niet identiek moeten worden behandeld.

Het is al lang bekend dat mechanische beademing bij IC-patiënten, niet gerelateerd aan SARS-CoV-2, erg zwaar kan zijn voor patiënten met een sterftecijfer van meer dan 50% (Fialkow et al., 2014) en met zeer lange hersteltijden (Griffiths & Jones, 1999). Patiënten die op IC's worden opgenomen en mechanische beademing nodig hebben, zullen naar verwachting hogere sterftecijfers hebben in vergelijking met patiënten die geen ademhalingsondersteuning nodig hebben (Vincent et al., 2002) als gevolg van ventilator-geïnduceerde longbeschadiging (VILI). Geïntubeerde patiënten die besmet zijn met SARS-CoV-2 hebben ook zeer hoge sterftecijfers (Richardson et al., 2020). Ongetwijfeld zijn zij de ziekste van de zieken. Desalniettemin moet al het mogelijke worden gedaan om intubatie te voorkomen, een beleid dat consistent is met het gebruik van high-flow neuscanulaties door de Universiteit van Chicago. Het doel van de onderzoekers met deze IRB-inzending is om een ​​cohort van SARS-CoV-2-patiënten te identificeren die hypoxisch zijn maar hun ademhaling niet correct reageert op de hypoxie ("stille hypoxie"). Het is mogelijk dat deze patiënten met medicijnen kunnen worden behandeld om ze zo lang mogelijk van intubatie te houden.

Fase I - Studie van stille hypoxie bij met SARS-CoV-2 geïnfecteerde patiënten. Fase 1 zal 40 proefpersonen rekruteren met een gedocumenteerde SARS-CoV-2-infectie en nog eens 40 gezonde proefpersonen als controlegroep. In totaal 80 proefpersonen in de eerste fase. Deze grote groep is niet nodig om te bepalen of er "stille hypoxie" bestaat, maar om het percentage patiënten te bepalen dat een veranderde zuurstofwaarneming vertoont onder deze patiëntenpopulatie.

Deze fase omvat observatie en verzameling van klinische gegevens die routinematig worden vastgelegd bij in het ziekenhuis opgenomen COVID-patiënten. Alle COVID-19-patiënten in het University of Chicago Medical Center (UCMC) zijn verbonden met telemetriemonitors die vitale functies meten. Perifere zuurstofverzadiging (SpO2), ademhalingsfrequentie (RR) en hartslag (HR) worden continu gemeten door de telemetriemonitors. De bloeddruk wordt met tussenpozen gecontroleerd en gemeten door de telemetriemonitor met een interval bepaald op doktersvoorschrift bij opname.

Voordat de proefpersoon de test uitvoert, hebben ze de mogelijkheid om een ​​korte instructievideo te bekijken, gemaakt door de PI, over hoe de fase één-test correct moet worden uitgevoerd. Zowel de COVID- als de gezonde proefpersonen hebben deze optie als ze vinden dat ze verdere instructies nodig hebben dan wat de clinicus die de test afneemt al heeft gegeven. Zodra de proefpersoon voelt dat hij er klaar voor is, wordt hem gevraagd zijn adem in te houden tot 60 seconden of totdat hij zijn adem niet meer kan inhouden. Elke patiënt wordt gevraagd om 3 keer zijn adem in te houden met 5 minuten rust tussen de proeven. Proefpersonen krijgen de opdracht hun adem in te houden en hun vitale functies worden voor, tijdens en na het inhouden van de adem geregistreerd door de behandelend arts van de patiënt op de COVID-afdeling. Het doel is om te zien of het inhouden van de adem het onderwerp ongemakkelijk maakt, zoals bij een normaal onderwerp. Als hun O2-waarneming is aangetast, kan de drang om te ademen afwezig of verminderd zijn. Nadat het inhouden van de adem is gestopt, wordt verwacht dat de patiënt naar adem snakt en sneller gaat ademen om het zuurstoftekort aan te vullen. Zullen alle proefpersonen correct reageren op hypoxie? Of zullen sommige proefpersonen de hypoxie negeren, omdat ze niet weten dat ze moeten stoppen? In dat geval zal een lid van het onderzoeksteam hen tegenhouden.

Om de veiligheid van de patiënt te waarborgen, zullen de behandelende artsen de proefpersonen instrueren en controleren terwijl ze deelnemen aan dit onderzoek. Veranderingen in de O2-saturatie onder de 85% of een absolute daling van meer dan 8% zullen de arts ertoe aanzetten om de patiënt te instrueren om te beginnen met ademen. Tabel 1 hieronder geeft richtlijnen voor het inhouden van de adem.

Fase II - Onderzoek naar stille hypoxie bij met SARS-CoV-2 geïnfecteerde patiënten. Fase 2 zal 10 proefpersonen rekruteren en hen vragen zes minuten in hun ziekenhuiskamer te lopen. Deze tijdsduur is afgeleid van de looptest van zes minuten (6MWT), wat een goed gevalideerde maatstaf is voor zowel aerobe als functionele capaciteit (Troosters et al., 2002; Enright, 2003). Het doel van het experiment is om te testen of eenvoudige fysieke inspanning bij ambulante COVID-patiënten gepaard gaat met verlagingen van SpO2 en/of fysiologische veranderingen in vitale functies. De 6MWT zal worden aangepast en proefpersonen vragen heen en weer te lopen in hun kamer (in plaats van door een gang van 100 meter), aangezien deze studie vooral geïnteresseerd is in de fysiologische reacties op inspanning (in plaats van de totale afgelegde afstand). Het onderzoeksteam zal ook bij baseline en na voltooiing van het lopen een reeks vitale functies meten en de proefpersonen vragen naar hun waargenomen inspanning met behulp van het Borg Rating of Perceived inspanning-instrument. In deze fase worden patiënten geïnstrueerd en continu gemonitord door behandelend artsen werkzaam op de COVID-afdeling. De behandelend artsen zullen deze patiënten monitoren door buiten de kamer van de patiënt te staan, maar in het volle zicht van de patiënt door het raam en/of de deuropening in de COVID-afdeling.

Voor deze fase worden patiënten geworven met een gedocumenteerde AM-PAC-score ≥19. De AM-PAC-score wordt dagelijks gedocumenteerd door UCMC-verpleegkundigen in de stroomschema's voor verpleegkunde en therapie binnen EPIC. De score van ≥19 wordt door zowel UCMC-verpleegkundigen als fysiotherapeuten gebruikt om de functionele onafhankelijkheid van patiënten aan te geven. De dagelijkse AM-PAC-score van patiënten door verpleegkundigen van het UCMC is verplicht en gebaseerd op een aangepaste versie van het instrument Activity Measure for Post-Acute Care (AM-PAC) (Haley et al., 2004). Deze verpleegkundige vereiste en de aangepaste AM-PAC-score was een gezamenlijk UCMC-initiatief voor verpleegkunde en fysiotherapie, Project Walk, om patiënten beter te kunnen bereiken die al dan niet PT nodig hebben tijdens hun opname op basis van hun functionele mobiliteit.

Om de patiëntveiligheid te waarborgen, zullen de behandelende artsen patiënten instrueren en monitoren terwijl ze deelnemen aan deze studie. Veranderingen in de O2-saturatie onder de 85% of een absolute daling van meer dan 5% zullen de arts ertoe aanzetten de patiënt te instrueren om te beginnen met ademen.

Wat als alle SARS-CoV-2-patiënten een verminderde O2-waarneming hebben? Dit is misschien niet uitgesloten, aangezien reuk- en smaakverlies betrouwbare indicatoren van infectie blijken te zijn (Menni et al.). In dat geval zullen de populatiestudies van de onderzoekers aangeven dat iedereen onder stress hypoxisch is.

Identificatie, werving en betaling van proefpersonen Alle COVID-proefpersonen worden geworven en ingeschreven bij de COVID-eenheid van het University of Chicago Medical Center (UCMC). De gezonde proefpersonen komen van de faculteit en medewerkers van UCMC. Om mogelijke vooringenomenheid te voorkomen, hebben gezonde vrijwilligers geen enkele relatie met deze studie voorafgaand aan of staan ​​ze onder toezicht van de onderzoekers op het moment dat ze deelnemen aan deze studie. De gezonde proefpersonen zullen niet in het ziekenhuis worden opgenomen op het moment dat ze voor dit onderzoek worden geworven. Proefpersonen krijgen geen vergoeding voor deelname aan het onderzoek.