Fysiologisk studie av lavfrekvent HFO/HFO-TGI og høyfrekvent HFO

Begrunnelse for studien Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) er en akutt inflammatorisk tilstand av lungeparenkymet som forårsaker hypoksemi, atelektase, lungestopp og reduksjon i lungekomplikans. Mekanisk ventilasjon er faktisk livreddende, men det kan traumatisere lungene (f. volutrauma, barotrauma, atelektrauma og biotrauma). Bruken av lave tidevannsvolum og høyt positivt endeekspiratorisk trykk (PEEP), tar sikte på å dempe respiratorassosiert lungeskade. Imidlertid er ARDS-dødeligheten fortsatt høy. Høyfrekvent oscillasjon (HFO) er en alternativ ventilasjonsteknikk som bruker svært lave tidevolum (1-4 ml/kg) administrert ved høye frekvenser (3-15 Hz). Tidligere observasjonsstudier har rapportert forbedringer i oksygenering, mens nyere tosenterdata om alvorlig ARDS tyder på en overlevelsesfordel fra intermitterende, kombinert bruk av lavfrekvent HFO med en mansjettlekkasje, rekrutteringsmanøvrer (RMs) og luftrørsgassinufflasjon (TGI) ). Tilsetningen av TGI forbedrer oksygenering og CO2-eliminering; men det er fortsatt uklart om det påvirker overlevelsen. To nylig publiserte multisenterstudier viste enten nøytrale (10) eller negative resultater (11) med hensyn til overlevelse når høyfrekvent HFO uten mansjettlekkasje ble brukt i behandlingen av tidlig ARDS. Disse negative resultatene kan imidlertid delvis skyldes overbelastning/dysfunksjon/svikt i høyre ventrikkel forårsaket av kombinasjonen av høye intratorakale trykk og hyperkapni, med påfølgende hemodynamisk ustabilitet og økt behov for inotropisk/vasopressorstøtte. Følgelig antar etterforskerne at en annen HFO-strategi [som bruker en kombinasjon av en lav frekvens og en mansjettlekkasje - som øker CO2-elimineringen og er assosiert med relativt lavt gjennomsnittlig luftrørstrykk - kan føre til forskjellige resultater.

Et høyt intratorakalt trykk kan hindre venøs retur og øke pulmonal vaskulær motstand. Denne samtidige høyre ventrikulære preload-reduksjonen og etterbelastningsøkningen kan forårsake høyre ventrikkeldysfunksjon/svikt. På den annen side resulterer plasseringen av en mansjettlekkasje i en lavere (med ca. 5-6 cmH2O) midlere luftrørstrykk i forhold til innstilt HFO-ventilator midlere luftveistrykk (mPaw), med påfølgende avlastning av høyre ventrikkel. I tillegg kan ytterligere avlastning av høyre ventrikkel forventes gjennom kombinert bruk av en mansjettlekkasje, TGI og en høy HFO bias flow; disse tiltakene forbedrer PaCO2-kontrollen og kan forhindre overdreven, hyperkapnia-indusert økning i pulmonal vaskulær motstand. Høyre ventrikkelfunksjon kan vurderes ved transøsofageal ekkokardiografi (TEE) som tidligere beskrevet. Høyre ventrikkel dysfunksjon og tilhørende dilatasjon kan forårsake reduksjon av hjerteutgang og koronar hypoperfusjon; sistnevnte kan ytterligere kompromittere høyre ventrikkelytelse og bidra til høyre ventrikkelsvikt.

Hovedmålet med denne studien er å dokumentere og sammenligne effekten av lungebeskyttende konvensjonell mekanisk ventilasjon (CMV) og av ulike HFO-strategier (allerede klinisk testet i forsøk med motstridende resultater) på ytelsen til høyre ventrikkel som bestemt av TEE. Mer spesifikt har vi til hensikt å sammenligne høy-PEEP, lungebeskyttende CMV med en "høy" mPaw/ingen mansjettlekkasje, høyfrekvent HFO-strategi og en "høy" mPaw med mansjettlekkasje, "lav" frekvens HFO-strategi med og uten TGI.

Metoder METODER Kvalifiserte pasienter (relevante kriterier gitt nedenfor) med tidlig og alvorlig ARDS vil bli registrert etter innhenting av informert, skriftlig samtykke fra pårørende, samt behandlende leges ikke-skriftlige samtykke.

Pasientovervåking vil inkludere elektrokardiografisk ledning II, intraarterielt trykk (+/- hjerteindeks med PICCO plus, Pulsion Medical Systems, München, Tyskland)], og perifer oksygenmetning (SaO2). Anestesi vil opprettholdes med midazolam og/eller propofol, og fentanyl eller remifentanil. Nrutomuskulær blokade vil bli utført med cisatracurium, som vil bli brukt i samsvar med gjeldende anbefalinger og som en del av den behandlende legeforeskrevne medisinske behandlingen. I løpet av studieperioden vil alle pasienter få en kontinuerlig infusjon av cisatracurium.

CMV-strategi Kvalifiserte studiedeltakere vil ha mottatt minst 60 minutter med lungebeskyttende CMV med følgende kombinasjoner av FiO2/PEEP: 0,5/10-12 cm H2O, 0,6/14-16 cm H2O, 0,7/14-16 cm H2O, 0,8 /14-16 cm H2O, 0,9/16-18 cm H2O, 1,0/20-24 cmH2O. Disse kombinasjonene utgjør "generelle" anbefalinger og ytterligere PEEP-titreringer på =< 4 cm H2O av behandlende leger til den "beste" kombinasjonen av pasientenes gassutveksling og hemodynamikk vil anses som akseptable. En høy-PEEP-assosiert overlevelsesfordel er nylig dokumentert. Når oksygeneringen forverres, vil PEEP økes først, etterfulgt av en økning i FiO2, mens man målretter "konkordans" med de nevnte FiO2/PEEP-kombinasjonene.

Tidevannsvolum vil være innenfor 5,5-7,5 ml/kg antatt kroppsvekt. Maksimal platåtrykkgrense vil være 40 cmH2O, og målplatåtrykk vil være ≤32 cmH2O; begrunnelse: som i studien til Meade et al, vil et høyere platåtrykk bli tolerert for å tillate bruk av et høyere PEEP-nivå. Når platåtrykket overstiger 32 cmH2O i >15 minutter, vil følgende justeringer bli utført: tidalvolumreduksjon opp til 4,0 mL/kg spådd kroppsvekt, respirasjonsfrekvensøkning opp til 35/min og PEEP-reduksjon med ≥2 cmH2O. Disse justeringene må samtidig resultere i oppnåelse av gassutvekslingsmålene nedenfor.

Respirasjonsfrekvensen titreres til en pHa på 7,20-7,45. Forholdet mellom inspirasjon og ekspirasjonstid (Ι:Ε) vil være ≤1/2. Oksygeneringsmålet vil være SaO2=90-95 %, og/eller PaO2=60-80 mmHg. Ved pHa <7,20, pustekretsens dødrom vil bli minimert ved å erstatte det rutinemessig brukte kateterfestet med en kort vinkelkobling med lavt volum, tidalvolumet vil økes opp til 8,0 mL/kg spådd kroppsvekt, og respirasjonsfrekvensen vil økes opp til 35/min. . Hvis disse tiltakene mislykkes, vil kriteriet «dårlig kontroll av pHa/PaCO2» og bruk av bikarbonatinfusjon tillates. Et ekstra alternativ vil være ekstrakorporal fjerning av CO2.

Algoritme for RM og PEEP/FiO2

1. RM - Kontinuerlig positivt luftveistrykk på 40-45 cmH2O i 40 sek, ved en FiO2 på 1,0) og titrering av PEEP og FiO2 slik at SaO2=90-95 %, eller PaO2=60-80 mmHg (RMs kan gjentas to ganger daglig , en gang hver 5. time)
2. Reduksjon i FiO2 går alltid før reduksjon i PEEP.
3. Ved FiO2=0,5 og PEEP<8 cmH2O - Avvenningsforsøk.
4. RM kan administreres i opptil 5 dager etter utbruddet av ARDS

HFO-RMs strategi

Tidligere publiserte anbefalinger angående HFO-bruk (Sensormedics 3100B ventilator, Sensormedics, Yorba Linda, CA, USA) inkluderer følgende trinn:

1. Tilstrekkelig grad av dyp sedasjon/anestesi for å oppheve respirasjonsmuskulaturens aktivitet, med eller uten nevromuskulær blokade, slik at pasient-ventilator dyssynkroni unngås.
2. Bekreftelse av endotrakeal tube åpenhet og plassering av tube 3-4 cm over carina.
3. RMs: umiddelbart etter pasient-oscillator-tilkobling, vil en RM bli utført (økning i kretstrykket til 45 cmH2O i 40 sek med oscillatorens stempel av). RM-ene vil bli gjentatt like før endringer i HFO-frekvens eller like før/like etter initiering/avslutning av TGI.
4. FiO2 vil i utgangspunktet settes til 1,0 og deretter reduseres (over 10-15 min) til FiO2 for den foregående CMV, forutsatt at SaO2 opprettholdes >90%.
5. Bias flow vil bli satt til 60 l/min for å forbedre CO2-klareringen fra pustekretsen.
6. I:E-forholdet opprettholdes på 1:2.
7. I henhold til metodene og resultatene fra tidligere studier av etterforskerne, vil TGI være lik 50 % av forrige CMV-minuttventilasjon.
8. Den initiale HFO mPaw vil overstige mPaw for den foregående CΜV med 8-10 cm H2O og vil bli titrert (med ±3 cmH2O) til den beste oksygeneringsresponsen (spådd å tilsvare et "mål" SaO2 på >= 95%) under en 60-minutters periode med standard lavfrekvent HFO med mansjettlekkasje. Den nevnte perioden vil gå foran den nedenfor beskrevne 180-minutters perioden med HFO-strategitesting.
9. Initial oscillasjonsfrekvens vil bli tilfeldig satt til enten 3,5-4 Hz eller 7 Hz. Lavfrekvensinnstillingen vil bli kombinert med en 3-5 cmH2O mansjettlekkasje og TGI i 60 minutter etterfulgt av "no-TGI" i ytterligere 60 minutter i tilfeldig rekkefølge. Høyfrekvensinnstillingen vil ikke kombineres med verken mansjettlekkasje eller TGI og opprettholdes i ytterligere 60 minutter. Oscillerende trykkamplitude (ΔP) vil bli satt til 90 cmH2O.

TEE-mål

Følgende parametere vil bli bestemt under baseline CMV:

Høyre ventrikkel diastolisk område, venstre ventrikkel diastolisk område og eksentrisitetsindeks. Vurdering av koronar blodstrøm i høyre hovedkransarterie og venstre fremre descendentgren av venstre hovedkranspulsåre (Merk: blodstrømsmålinger i kranspulsåren viste seg teknisk vanskelig og tidkrevende og ble dermed fjernet fra studieprotokollen). De samme målingene vil bli gjentatt 120, 180 og 240 minutter etter HFO-initiering, og 60 minutter etter retur til CMV. På samme tidspunkt vil vi bestemme gassutveksling og hemodynamikk inkludert hjertevolum med PICCO plus. Til slutt vil respirasjonsmekanikk bli vurdert med rask endeekspiratorisk/endeinspiratorisk luftveisokkklusjon under CMV.

Redningsoksygenering Metodikk for redningsoksygenering kan omfatte lavfrekvent HFO-TGI med mansjettlekkasje, liggende posisjonering, inhalert nitrogenoksid og ekstrakorporal membranoksygenering. Varigheten av en redningsoksygeneringsøkt vil være minst 10 timer med forbehold om ubegrenset forlengelse dersom PaO2<60 mmHg. Kriterium for redningsinitiering: PaO2<60 mmHg i mer enn 30 minutter ved FiO2=1,0 under høy-PEEP, lungebeskyttende CMV, i fravær av reversibel kardio-respiratorisk patologi og/eller ventilatorfeil.

Pasientoppfølging Fysiologiske variabler (hemodynamikk gassutveksling og respirasjonsmekanikk) og medisinering vil bli registrert innen 2 timer før studieregistrering og kl. 09.00 på dag 1-10 etter studieregistrering. Organdysfunksjon i henhold til Sequential Organ Dysfunction Assessment-score og kliniske forløpskomplikasjoner vil bli dokumentert frem til dag 60 etter påmelding. Til slutt, det endelige resultatet (dvs. overlevelse til utskrivning fra sykehus eller dødsfall på sykehus) vil også bli registrert.

POTENSIELLE RISIKO FOR UNDERSØKELSESINTERVENSJONER OG DERES FOREBYGGING. Potensiell risiko: Barotraume. Forebyggende tiltak: Denne potensielle risikoen er like høy under CMV eller HFO. Vi forventer heller ingen nevneverdige kliniske komplikasjoner på grunn av bruk av høyfrekvent, høy mPaw HFO uten mansjettlekkasje, da bruksvarigheten ikke vil overskride den protokollspesifiserte tidsgrensen på 60 min.

MULIGE FORDELER For den deltakende pasienten: mulig økning i sannsynligheten for overlevelse til sykehusutskrivning dersom HFO-TGI brukes som redningsoksygeneringsmetode og detaljert TEE-evaluering av hjertefunksjonen. For medisinsk vitenskap: Mulig forbedring i forståelsen av samspillet mellom ventilasjonsstrategi, hjerte og lunger.