Ventilasjon under kardiopulmonal bypass (CPB) for hjertekirurgi

Mål og hypotese:

For å bestemme om fortsatt mekanisk ventilasjon (lavt tidalvolumventilasjon) under kardiopulmonal bypass (CPB) hos voksne pasienter som gjennomgår elektiv hjertekirurgi vil redusere graden av pulmonal atelektase postoperativt, sammenlignet med kontroller som ikke ventileres under CPB.

Graden av pulmonal atelektase vil bli vurdert og kvantifisert ved bruk av ikke-invasiv lunge-ultralyd (LUS) avbildning.

Vi vil gjennomføre en foreløpig observasjonsstudie (pilotstudie) for å vurdere gjennomførbarheten av denne studien. Piloten vil bli gjennomført på 40 pasienter, som alle vil være ikke-ventilerte under CPB. De spesifikke gjennomførbarhetsspørsmålene vi ønsker å avgjøre er: 1) graden av atelektase som kan påvises av LUS på pasienter som ikke blir ventilert mens de er på CPB, 2) tiden som trengs for å fullføre en LUS på operasjonsstuen (OR) og på intensivavdelingen (ICU) og om dette vil være effektivt og mulig gitt den travle operasjonsstuen, 3) for å hjelpe med å bestemme det optimale tidspunktet for å skanne pasienter for å vise maksimal grad av atelektase, og 4) for å hjelpe til med å estimere antallet av pasientene må vi vise en forskjell i atelektase i den definitive studien.

Primær hypotese: lavt tidalvolumventilasjon under CPB for hjertekirurgi hos voksne reduserer mengden pulmonal atelektase sammenlignet med kontroller som ikke ventileres under CPB.

Bakgrunn:

Respiratorisk dysfunksjon etter hjertekirurgi er relativt vanlig, med en forekomst på alt fra 2-25 % oppgitt i litteraturen. Lungekomplikasjoner er en betydelig faktor i sykelighet og dødelighet hos postoperative pasienter, og derfor en belastning for helsevesenets ressurser.(1)

Etiologien til post CPB lungedysfunksjon er multifaktoriell, inkludert CPB-indusert systemisk inflammatorisk respons, hypotermi, kirurgi, anestesi, ventilasjon og transfusjon. (2-3) Modifikasjoner i blant annet de ovennevnte faktorene kan føre til bedre lungefunksjon postoperativt. Strategier inkluderer å redusere CPB-tid, eller minimere det ekstrakorporale overflatearealet ved bruk av miniatyriserte kretsløp. Den delvise gjenopprettingen av lungearterieperfusjon under CPB bidrar muligens til å forhindre lungeiskemi og lungedysfunksjon. Bruk av ultrafiltrering for å fjerne pro-inflammatoriske faktorer kan være beskyttende for lungefunksjonen. (4) På samme måte kan bruk av kortikosteroider og leukocyttutarmingsfiltre være beskyttende. (5-6) Redusering av bruken av kardiotomisugeapparatet, samt kontakttiden mellom fritt blod og perikard, kan vise seg å være fordelaktig. Beviset for utfallsgevinst for de fleste av disse intervensjonene er imidlertid svakt. (3-7)

I standardbehandling er lungene uventilerte og deflatert, og blodsirkulasjonen shuntes bort fra lungevaskulaturen under CPB. Gjenoppretting av normal perfusjon resulterer i frigjøring av frie oksygenradikaler, som forårsaker lipidperoksidasjon med pulmonal endotelskade (iskemi-reperfusjonsskade). (8-9)

Fortsatt ventilasjon under CPB har eksperimentelt vist seg å bevare pulmonal arteriell endotelfunksjon. (10) En betydelig konsekvens av reperfusjonsskade er dysfunksjon av det pulmonale vaskulære endotelet med redusert nitrogenoksid (NO) produksjon, noe som forårsaker sekundær vasokonstriksjon og økt vaskulær permeabilitet. Dette fører til pulmonal hypertensjon, lungeødem og hypoksi. (10)

Ikke-ventilasjon kan føre til iskemisk lungeskade. Under bypass er det ingen blodstrøm gjennom lungearteriene. Den eneste vaskulære og dermed oksygentilførsel til lungene er via bronkial sirkulasjon. (11) I en eksperimentell porcin bypass-modell har det blitt vist at bronkialarteriestrømmen er betydelig redusert under CPB. (12-13) Det antas at gjentatt oppblåsing og deflasjon av lungene ved fysiologisk intra-alveolært trykk er nødvendig for normal bronkial arteriell strømning sekundært til den sykliske kompresjonen og relakseringen av karene. I så fall vil opphør av ventilasjon under bypass redusere bronkialstrøm og disponere for iskemisk lungeskade. (1. 3)

John et al (11) viste i sin randomiserte studie at ventilasjon under CPB med tidalvolum på 5 ml/Kg resulterte i betydelig mindre ekstravaskulært lungevann (målt ved hjelp av Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO)-systemet) og en kortere tid- til ekstubering. Beviset for klare kliniske fordeler ved å opprettholde ventilasjon under CPB er imidlertid inkonsekvent. Problematisk i disse studiene er de heterogene utfallsendepunktene og små utvalgsstørrelser. (11;14)

Denne studien tar sikte på å undersøke om fortsatt lavvolumventilasjon under CPB vil redusere mengden pulmonal atelektase tilstede postoperativt hos pasienter med hjertekirurgi. De-rekruttering av lungevolumer skjer i perioden med ikke-ventilasjon på CPB. Atelektase kan føre til lungekomplikasjoner postoperativt, hvis de ikke behandles i den perioperative perioden med aktiv lungerekruttering og fysioterapi. Lavvolumventilasjon kan påføres enkelt og trygt hos de fleste pasienter som gjennomgår CPB uten å hemme den kirurgiske fremdriften.

Lungeultralyd (LUS) vil bli brukt til å gradere lungeatelektasen tilstede på ulike tidspunkt (både preoperativt og under det postoperative forløpet). LUS er et ikke-invasivt, brukervennlig undersøkelsesverktøy. LUS er godt validert og brukes på operasjonsstuen og intensivavdelingen for å diagnostisere lungepatologi. Det har vist seg å være mer nøyaktig enn røntgen av thorax med vanlig film når det gjelder å bestemme pulmonal konsolidering, så vel som annen lungepatologi. (13) LUS har også vist tett korrelasjon i tidligere studier med lunge-CT-funn. I 2012 ble de første internasjonale evidensbaserte anbefalingene for behandlingspunkt-LUS publisert. (16) Det har blitt en nyttig og mye brukt modalitet i klinisk praksis. (17-18)

Flere ultralydstudier basert på undersøkelse av venstre nedre lapp under transøsofageal ekkokardiografi har bekreftet gjennomførbarheten av å vurdere lungerekruttering (19-20). En annen studie har vist at oppløsning av respiratorassosiert lungebetennelse med antimikrobiell terapi kan vurderes nøyaktig ved hjelp av LUS: en tett korrelasjon ble funnet mellom en økning i computertomografi (CT) lungelufting etter 7-dagers antibiotikaadministrasjon og en ultralyd-re-luftingsscore. basert på observerte endringer i ultralydmønstre (21). Derfor er det rimelig å anta at en endring i lungelufting som følge av enhver terapi (for eksempel ventilasjon under CPB) vil bli oppdaget av tilsvarende endringer i LUS-mønstre.