Mekanisk ventilasjon under hjertekirurgi

BAKGRUNN Respirasjonssvikt (RF) er en vanlig komplikasjon ved hjertekirurgi, med en global forekomst på 20-25 %. Dens kliniske manifestasjon spenner fra en mild form for respirasjonssvikt opp til et akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS) som krever forlenget mekanisk ventilasjon (MV) og intensivavdeling (ICU).

Den patofysiologiske mekanismen til RF er ganske kompleks, men det er kjent at kardiopulmonal bypass (CPB) spiller en hovedrolle i å bestemme lungeskade. En rekke faktorer bidrar til denne skaden: atelektase, hyperoksygenering som forårsaker frigjøring av frie radikaler og CPB-relatert systemisk inflammatorisk respons.

Det er en vanlig praksis å stoppe ventilasjonen under CPB, siden lungefunksjonen utføres av en ekstrakorporeal gassveksler. Dessuten letter fraværet av lungebevegelser klart kirurgi. Imidlertid er avbruddet av MV under CPB assosiert med utvikling av mikroatelektase, hydrostatisk lungeødem, redusert lungekomplians og diffusjon av overflateaktive stoffer.

En fersk observasjonsstudie har identifisert varigheten av CPB som en viktig risikofaktor for utvikling av mikrobiologisk dokumentert lungebetennelse.

I løpet av de siste årene har flere forebyggende lungebeskyttende strategier blitt undersøkt og foreslått: ultrafiltrering for å fjerne nøytrofiler, kontrollert hemodilusjon (med hematokrit høyere enn 23%), steroider og MV-innstillinger under CPB, for eksempel påføring av et positivt ende-ekspiratorisk trykk ( PEEP) eller et kontinuerlig positivt luftveistrykk (CPAP) 5-15 cmH2O, lav tidevanns-høyfrekvent ventilasjon (100 handlinger per minutt), påføring av 100 % oksygeninspirert fraksjon (FiO2) og bilateral CPB, som involverer lungene for blodoksygenering.

En fersk metaanalyse basert på seksten kliniske studier fant en økning i oksygenering og en reduksjon i shuntfraksjon umiddelbart etter avvenning fra CPB hvis CPAP ble brukt under CPB. Lignende resultater ble oppnådd med en lungerekrutteringsmanøver på slutten av CPB. Videre vil opprettholdelse av MV under hele varigheten av ekstrakorporal sirkulasjon redusere den CPB-relaterte inflammatoriske responsen og vevsskaden. Dessverre, selv om de er tilstrekkelig planlagt, er studier ikke drevet nok til å anbefale opprettholdelse av MV under CPB som en evidensbasert strategi for å forhindre respirasjonskomplikasjoner, fordi viktige indikatorer på klinisk utfall (dvs. varigheten av postoperativ MV, lengden på ICU og sykehusopphold, og langtidsoppfølging) er ikke undersøkt. Derfor, i henhold til tilgjengelige data i litteraturen, kan en utvilsomt standardisert strategi for lungebeskyttelse under CPB ikke anbefales.

Mål Vi utviklet en randomisert kontrollert studie for å undersøke effekten av tre ulike respiratorstrategier på kort, mellomlang og lang sikt. Vi tester hypotesen om at MV under CPB vil redusere lungeskade, definert som forekomsten av RF (PaO2/FiO2 < 200) og postoperative lungekomplikasjoner (PPC). Se vedlegg 1 for fullstendig definisjon av PPCer.

METODER Forsøksdesign CPBVENT-studien er en ikke-farmakologisk, multisenter, enkeltblind, randomisert kontrollert studie.

Studien er registrert på ClinicalTrials.gov med registreringsnummeret NCT02090205 og ble godkjent av Study Group on Cardiothoracic and Vascular Anesthesia av SIAARTI (den italienske foreningen for anesthesia og intensivmedisin).

Deltakere Etter godkjenning av etisk komité skal vi registrere pasienter på 18 år eller over som skal gjennomgå elektiv hjertekirurgi med planlagt bruk av CPB, aortakryssklemming, median sternotomi og tolungeventilasjon. Alle pasienter vil gi skriftlig informert samtykke før de blir inkludert i forsøket.

Sluttpunkter Det primære endepunktet vil være reduksjon av forekomst av PaO2/FiO2-forhold <200 frem til utskrivning fra intensivavdelingen (ICU).

De sekundære endepunktene vil være evalueringen av følgende:

• gjeninnleggelse til intensivavdelingen for RF,
• behov for re-intubasjon,
• behov for ikke-invasiv ventilasjon,
• varighet av mekanisk ventilasjon,
• lengden på intensivavdelingen og sykehusoppholdet,
• kardiovaskulære komplikasjoner,
• kortsiktig og langsiktig dødelighet,
• postoperative infeksjoner,
• Postoperativ Residual Curarization (PORC): målt med et Train Of Four (TOF) og definert som behov for farmakologisk reversering.

Intervensjoner (Randomisering og behandlingsprotokoll) Randomiseringslisten ble opprettet av koordineringssenteret med en dedikert programvare og ble stratifisert per senter, i forholdet 1:1:1, i blokker på 30. Når pasienten gir ut informert samtykke, vil etterforskeren logge på en dedikert nettportal, og han vil få tildelingsarmen. Fra det øyeblikket vil det være umulig å fjerne pasientens journalkort fra nettplattformen, og i alle fall vil pasienten bli analysert i henhold til intention-to-treat-prinsippet. Eventuelle avvik fra ventilasjonsprotokollen, sammen med årsak til avvik, vil bli registrert på CRF. Alle pasientene vil bli holdt blinde for tildelingen.

Pasienter vil bli tilfeldig tildelt en av følgende respiratorstrategier:

• Første arm. Ingen mekanisk ventilasjon under CPB: pasienten vil bli koblet fra respirasjonskretsen.
• Andre arm. Pasienter vil få CPAP med PEEP på 5 mmH2O og FiO2 < 80 %. For å utføre CPAP vil respiratoren settes i manuell/spontan modus, med en strømning på 1-2 L/min og den justerbare trykkventilen (APL) satt til 5 cmH2O. Det faktiske trykket vil bli kontrollert med en trykkmåler integrert i ventilatoren og en trykkmåler koblet til den proksimale enden av endotrakealtuben.
• Tredje arm. Pasienten vil bli ventilert med en respirasjonsfrekvens på 5 per minutt, med tidalvolum (TV) på 2-3 mL/Kg ideell kroppsvekt (IBW) og PEEP på 3-5 cm H2O.

Før og etter CPB-pasienter vil motta en lungebeskyttende ventilatorstrategi, med en Intermittent Positive Pressure Ventilation (IPPV)-modus sammen med følgende parametere:

• Tidevannsvolum (TV) = 6-8 ml/kg IBW:
• PEEP = 5 cmH2O
• FiO2 <80 %
• I:E = 1:2 (inspirasjon:utløpsforhold). Under CPB vil vårt mål være å opprettholde en PaO2 mellom 200 og 250 mmHg, for å unngå hyperoksi-indusert lungeskade; dessuten vil hematokriten opprettholdes over 24%. Under avvenning fra CPB vil vi utføre en enkelt alveolær rekrutteringsmanøver, med et luftveistrykk på 40 cmH2O opprettholdt i minst 7 sekunder.

Postoperativ ventilasjon Anestesilegen vil rapportere i Case Report Form (CRF) den mekaniske ventilasjonsinnstillingen som brukes under overføring av pasienten fra operasjonsstuen til ICU. I ICU vil vi bruke en IPPV med de samme parametrene som brukes på operasjonsstuen. Oksygenmetningen i blodet vil bli konstant overvåket med et pulsoksymeter. Vi vil rapportere ekstubasjonstiden, varigheten av mekanisk ventilasjon og behovet for re-intubering. Blodgassanalyser vil bli utført av klinikeren i henhold til kliniske behov.

Datainnsamling Etterforskere vil samle inn alle data på den dedikerte CRF og vil sette inn all nødvendig informasjon på nettplattformen. Koordinatorsenteret vil direkte motta all informasjon i en svært enkel dataflyt, med sikre mekanismer for beskyttelse av personlig klinisk informasjon. Nettstedet bruker et https-format og alle pasientdata vil bli samlet inn anonymt. Vi har også implementert regelmessige sikkerhetskopier, for å minimere risikoen for datakorrupsjon.

Etter utskrivning fra sykehuset vil pasienter bli oppringt på telefon for oppfølging. Vi vil registrere enhver gjeninnleggelse på sykehus eller utgang. Oppfølging vil bli utført 30 dager, 60 dager og ett år etter randomisering.

Statistiske betraktninger Prøvestørrelse Prøvestørrelsesberegningen var basert på en tosidig alfafeil på 0,05 og en potens på 80 %. På grunnlag av respiratorisk insuffisiens insidens etter hjertekirurgi forventer vi at 25 % av pasientene har et PaO2/FiO2 < 200 ratio. Vi forventer at forekomsten av denne parameteren reduseres med 35 %. Vi beregner at vi vil trenge en utvalgsstørrelse på 263 pasienter per gruppe. Inkludert en frafallsandel på 10 %, beregner vi at vi vil trenge 870 pasienter for å fullføre prøven.

Dataanalyse Vi vil analysere pasienter i behandlingsgruppen de er tildelt. Data vil bli analysert med en profesjonell statistisk programvare. Data vil bli analysert i henhold til intention-to-treat-prinsippet og etter en forhåndsetablert analyseplan. Dikotome variabler vil bli sammenlignet med den to-halede Χ2-testen, ved å bruke Yates-korreksjonen når det er hensiktsmessig. Kontinuerlige variabler vil bli sammenlignet med variansanalyse eller den ikke-parametriske Kruskal-Wallis-testen, når det er hensiktsmessig. Relativ risiko med 95 % konfidensintervall og forskjeller mellom medianer med 95 % konfidensintervall (ved bruk av Hodges-Lehmann-estimatet) vil bli beregnet når det er hensiktsmessig. Tosidige signifikanstester vil bli brukt gjennomgående.

Undergruppeanalyser Vi vil utlede en undergruppeeffekt dersom interaksjonstiden for behandling og undergruppe er statistisk signifikant ved P <0,05.