Studie av påvirkningen av forskjellige tidevannsvolumer på utåndet pustkondensat (EBC) hos mekanisk ventilerte pasienter (TDEBC)

INTRODUKSJON:

Luftveisbetennelse spiller en nøkkelrolle i mange luftveissykdommer. Ikke-invasive metoder for å studere disse inflammatoriske prosessene og for å overvåke luftveissykdommer er etterspurt. Stimulerende interesse er pusteanalyse, slik som analysen av utåndet pustkondensat (EBC), en teknikk for å ta prøver av epitelslimhinnevæsken i lungen (ELF), som en enda enklere måte å vurdere luftveisbetennelse (1,2). Appellen til EBC ligger i dens evne til å samle ikke-invasivt et bredt spekter av ikke-flyktige molekyler fra luftveiene, det faktum at det kan gjentas ofte innen korte intervaller uten uønskede hendelser og at oppsamlingsutstyr kan brukes i et bredt spekter av innstillinger inkludert intensivavdelinger (3,4,5,6).

Analyse av EBC kunne ikke begrenses til pasientovervåking og forståelse av mekanismer for lungesykdom. Det kan også bli et nyttig verktøy for overvåking og screening for friske individer for mulig tidlig lungevevsskade (6,7). Det er et spesielt behov for mer data om intra-subjekt og dag-til-dag variasjon, begge vesentlige for beslutningen om hvorvidt en biomarkør kan tjene som et forskningsverktøy eller til og med har potensial for sykdomsovervåking i klinisk praksis (7) .

Det har vært erkjent i noen tid at mekanisk ventilasjon kan indusere lungeskade og betennelse (8,9,10). Nyere eksperimentelle og kliniske data tyder på at i friske lunger kan mekanisk ventilasjon med tidalvolum varierende mellom 7 og 12 ml/kg i fravær av positivt endeekspiratorisk trykk føre til skade på endotel, ekstracellulær matrise og perifere luftveier uten større inflammatorisk respons, som ytterligere forverres med høyere tidevannsvolumer (15,34). Flere mekanismer kan forklare skade på lungestrukturen indusert av mekanisk ventilasjon: regional overutvidelse, 'lavt lungevolum' assosiert med lukking av tidevannsluftveier og inaktivering av surfaktant (15).

Høyt tidalvolumventilasjon har vist seg å gi økt dødelighet mens lavtidalvolumventilasjon anses som en lungebeskyttende strategi i ALI, ARDS (11,12,13,35).

I motsetning til dette, i andre randomiserte studier (31,32) inkludert en heterogen gruppe av større thorax- og abdominalkirurgiske prosedyrer, var ikke beskyttende mekanisk ventilasjon assosiert med en reduksjon i intrapulmonal og systemisk inflammasjon. Videre var det ingen evidens for at beskyttende ventilasjon forhindret uønsket lungeeffekt eller reduserte systemiske cytokinnivåer ved hjertekirurgi (33).

I tråd med disse observasjonene og med tanke på at en praktisk parameter for økt mekanisk stress i lungen gjenstår å demonstrere, kan studier ta opp spørsmålet om analysen av EBC-biomarkører er relatert til ventilatorindusert lungeskade ved lave eller høye tidevannsvolum.

MATERIALER OG METODER:

Denne studien er en prospektiv, randomisert, kontrollert studie som vil finne sted på intensivavdelingen ved universitetssykehuset i Larissa, Thessaly. Det er gitt autorisasjon fra Vitenskapsrådet og den etiske komiteen på sykehuset vårt.

Pasienter:

ICU-pasienter som trenger mekanisk ventilasjon på grunn av hjerneslag, subaraknoidal og/eller intracerebral blødning og med friske luftveier (evaluert ved bruk av kriterier som LISS - Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Intervensjoner:

EBC-innsamling vil bli utført på mekanisk ventilerte pasienter gjennom endotrakealtuben i henhold til ATS/ERS task force 2005 (7). Pasienter må være hemodynamisk og respiratorisk stabile.

Alle pasienter vil være under sedasjon og vil motta ventilasjon ved volumkontroll. Respirasjonsfrekvensen vil tilpasses ved innstilt tidevolum for å holde pH-verdiene innenfor normale grenser (7,35-7,45). SaO2 vil opprettholdes lik eller bedre enn 95 %.

EBC vil bli samlet inn ved å sette inn en spesiell kanal (FILT, lung and chest diagnostics Ltd. Berlin Tyskland) for pustekondensatoppsamlingsanordningen (Ecoscreen, Jaeger, Tyskland) inn i respiratorens lem av ventilatorslangen. Hentetid for EBC vil være 30 min. Det vil ikke bli brukt fuktighet under innsamlingen.

Surheten (pH) til EBC før og etter avlufting med en inert gass Argon, 350 ml/minutt i 10 minutter, (gassstandardisering) (17) vil lett kunne måles ved hjelp av en pH-meter Jenway Model 3510.

Alle prøver vil bli lagret ved -80 ο C for påfølgende mediatormålinger. Variabler av ventilasjon (frekvens, PEEP, FIO2, Vt), lungemekanikk, arterielt trykk, hjertefrekvens, arteriell blodmetning, ICP og gassblodprøveundersøkelse vil bli registrert før og under EBC-innsamlingen. Det vil også bli registrert indekser for lungeskade (PiO2/FiO2, LISS), indekser for systemisk betennelse (temperatur, leukocytt- og nøytrofiltall i blodprøver) i løpet av observasjonsperioden. Sykdomsgradsindekser (SOFA, SAPS, APACHE II) vil bli registrert under den første vurderingen.

EBC-analyse:

EBC som samles inn vil bli analysert for pH, 8-isoprostan, H2O2, nitritter/nitrater og cytokiner. Målingen av biomarkører vil bli utført ved bruk av standardiserte prosedyrer, som tidligere beskrevet.

pH-målinger: pH vil bli målt som tidligere beskrevet (16,17). H2O2-målinger: H2O2-konsentrasjon vil bli bestemt ved en enzymatisk analyse ved bruk av pepperrotperoksidase (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), som tidligere beskrevet (17,18,19,20).

8-isoprostan målinger: 8-isoprostan vil bli bestemt av et konkurrerende enzym immunoassay kit (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), som tidligere beskrevet (17,18,21,29). Deteksjonsgrensen for analysen er 4 pg/ml.

Nitrogenoksider, nitritt/nitrat (NO2/NO3), og relaterte produktmålinger: vil bli utført som tidligere beskrevet (17,22). Kort fortalt, vil bli bestemt ved å bruke spektrofotometriske analyser (Griess-reaksjon) (23,24,25,26,27,28).

Cytokinmåling: vil kvantifiseres med EIA/ELISA-sett som tidligere beskrevet (24,25,29,30).

Protokolldetaljer:

Pasientene etter den første vurderingen vil bli randomisert til å motta mekanisk ventilasjon med 6 eller 12 ml/kg ideell kroppsvekt beregnet gjennom følgende ligning:

For menn [(Høyde (cm)-154) x 0,9] +50 og For kvinner [(Høyde (cm)-154) x 0,9] +45,5. Observasjonsperioden vil være minimum 10 dager (hvis mulig) og EBC-innsamling vil bli utført innen de første 24 timene etter innleggelsen (dag 0) og gjennom dagene 1,2,4,6,8,10.

EBC-innsamling på dag 0 vil bli utført under begge ventilasjonsmodaliteter med det formål å undersøke mengde og sammensetning av innsamlet EBC fra samme pasient ventilert med forskjellige tidalvolum. For de neste målingene vil EBC-innsamlingen for hver gruppe utføres under de forhåndsinnstilte ventilasjonsforholdene.

Komplikasjoner som VAP, ARDS eller sepsis i løpet av observasjonsperioden vil bli registrert.

Statistisk analyse:

Analyse vil bli utført med SPSS for Windows v. 16.0. Normalitet av distribusjon vil bli kontrollert med Kolmogorov-Smirnov test. Normalfordelte data vil bli presentert som gjennomsnitt ± standardavvik (SD), mens skjeve data som median (interkvartilt område). Sammenligninger mellom to grupper vil bli evaluert med uparrede t-tester for normalfordelte og Mann-Whitney-tester for skjeve data. Sammenligninger mellom mer enn to grupper vil bli utført med variansanalyse (ANOVA) med passende post hoc-tester