Ekspiratorisk strømningsbegrensning og mekanisk ventilasjon under kardiopulmonal bypass i hjertekirurgi

Innledning Under generell anestesi ble det observert en reduksjon av funksjonell restkapasitet (FRC). Reduksjonen av FRC kan innebære at luftveissystemets lukkekapasitet (CC) overstiger FRC og fører til et fenomen som kalles ekspiratorisk strømningsbegrensning (EFL). Flere faktorer bidrar til EFL-fenomenet under generell anestesi, inkludert anestesi-induksjon i seg selv. Høye oksygenkonsentrasjoner, muskellammelse, liggende posisjon, økt ekstravaskulært vann på grunn av perioperativ væskebehandling og inflammatorisk respons spiller også en rolle i dette bildet.

Dessuten var kardiopulmonal bypass (CPB) med aortakryssklemming, som er nødvendig for de fleste prosedyrer innen hjertekirurgi, assosiert med direkte lungeskade. Pulmonal atelektase, apné og iskemi under CPB og aktivering av proteolytiske enzymer i lungesirkulasjonen påvirker forekomsten av postoperativ pulmonal dysfunksjon etter hjertekirurgi.

Positive End-Expiratory Pressure (PEEP) test er en validert metode for å evaluere tilstedeværelsen av EFL under anestesi. PEEP-test er et gjennomførbart og helt sikkert mål på reduksjon av FRC hos mekanisk ventilerte pasienter.

Målet med studien vil være å vurdere om mekanisk ventilasjon under CPB i hjertekirurgi kan redusere forekomsten av EFL i post-CPB perioden.

Primært endepunkt Det primære endepunktet vil være et sammensatt endepunkt for forekomsten av ekspiratorisk strømningsbegrensning etter avvenning fra CPB og postoperative lungekomplikasjoner.

Sekundære endepunkter

Sekundære endepunkter vil omfatte:

• Gjeninnleggelse til intensivavdelingen;
• Behov for re-intubasjon;
• Behov for ikke-invasiv ventilasjon;
• Varighet av mekanisk ventilasjon;
• Postoperative infeksjoner;
• Større uønskede hjertehendelser;
• Lengde på intensivavdelingen og sykehusopphold;
• 30 dager og 1 års dødelighet.

Materialer og metoder Dette vil være en enkelt-senter en-blind parallellgruppe randomisert kontrollert studie. Pasienter vil bli tilfeldig tildelt fire parallelle armer med et allokeringsforhold på 1:1:1:1, for å motta en av fire mekaniske ventilasjonsstrategier under CPB. Pasienter som vil matche følgende kriterier ved den preoperative evalueringen vil bli rekruttert.

Randomisering og maskering Pasienten vil bli randomisert i henhold til en datamaskingenerert liste over tilfeldige tall. Informasjon om pasienttildeling vil bli oppbevart i lukkede ugjennomsiktige konvolutter og ingen vil vite pasientfordeling før randomisering. Pasienter vil være blinde for allokering.

Ventilasjonsprotokoll

Hver pasient vil bli randomisert både om ventilasjonshåndteringen før og etter CPB og om håndteringen under CPB: en 2 x 2 studiedesign. Pasienter vil tilfeldig bli tildelt fire grupper:

Gruppe A: pasienter vil bli ventilert med Positivt End-Expiratory Pressure (PEEP) før og etter kadiopulmonal bypass (CPB); under CPB vil Continuous Positive Airway Pressure (CPAP) bli tatt i bruk.

Gruppe B: pasienter vil bli ventilert uten PEEP (ZEEP) før og etter CPB; under CPB vil CPAP bli vedtatt.

Gruppe C: pasienter vil bli ventilert med PEEP før og etter CPB; under CPB vil ingen mekanisk ventilasjon (ingen MV) bli vedtatt.

Gruppe D: pasienter vil bli ventilert uten PEEP (ZEEP) før og etter CPB; under CPB vil ingen MV bli vedtatt.

Pasienter vil bli randomisert rett før operasjonen til enten å motta en PEEP lik den beste PEEP, vurdert med en PEEP-test, umiddelbart etter induksjon av anestesi eller lik null. Alle pasienter vil dessuten bli randomisert til å motta enten en CPAP lik den beste PEEP eller en null PEEP-strategi (med frakobling fra anestesikretsen) under CPB. De to randomiseringene vil være uavhengige av hverandre.

Under CPB vil vårt mål være å opprettholde 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 RM. Denne RM vil bli utført manuelt av anestesilege med en gassblanding av oksygen og luft (med en inspirert oksygenfraksjon lavere enn 80%) ved slutten av prosedyren. Etter CPB vil denne rekrutteringsmanøveren bli utført manuelt, i samsvar med den kirurgiske avluftingsprosedyren. Luftveistrykket holdes på 40 cmH2O i minst 10 sekunder.

Lungemekanikkbestemmelse

Kvasistatisk etterlevelse av luftveiene (Cqst,rs) vil bli beregnet som:

Tidalvolum / (ende inspiratorisk platåtrykk - PEEPtot (ml/cmH2O) hvor PEEPtot er endeekspiratorisk trykk ved periode uten strømning. Målingen vil bli utført med en inspirasjonspause på 60 %.

Luftveismotstand (Rmin,rs) vil bli beregnet som:

(Ppeak - P1) / V' hvor Ppeak er det maksimale inspirasjonstrykket, P1 er luftveistrykket ved nullstrømspunktet og V' er inspirasjonsstrømmen. Målingen vil bli utført med en inspirasjonspause på 60 %.

Lungemekanikk vil bli bestemt umiddelbart etter hver PEEP-testutførelse.

Beregning av dødrom

Dødromsfraksjonsberegning vil bli utført med Enghoff-modifikasjonen av Bohr-ligningen:

Vd/Vt = (PaCO2-PECO2)/PaCO2

Hvor:

• Vd er dødrommet
• Vt tidevannsvolum
• PECO2 er trykket av gjennomsnittlig utløpt CO2

Beregning av shuntfraksjon

Shuntfraksjon vil bli bestemt før operasjon og etter operasjon på operasjonsstue under generell anestesi, før pasient utskrives fra operasjonsstue. Shuntfraksjon vil bli vurdert som følger hos alle pasienter:

Qs/Qt = (PAO2 - PaO2)*0,0031 / C(a-v blandet)O2 + [(PAO2 - PaO2)*0,0031]

Hvor:

• PAO2 er oksygen alveolær konsentrasjon;
• PaO2 er oksygen arteriell konsentrasjon;
• C(a-v blandet)O2 er arterovenøs forskjell i oksygenkonsentrasjon;
• 0,0031 er en omregningsfaktor til volumprosent for O2.

Målingen vil bli utført mens du puster 100 % oksygen i 20 minutter, for å oppnå en fullstendig hemoglobinmetning.

Hvis et lungearteriekateter (PAC) vil bli plassert, i henhold til kliniske indikasjoner, vil shuntfraksjonen bli beregnet fra følgende formel:

Qs/Qt = CcO2-CaO2 / CcO2-Cv(blandet)O2 * 100

Hvor:

• CcO2 er O2-innhold i lungekapillærblod, estimert med følgende ligning: CcO2 = (Hb * 1,34) + (0,0031 * PAO2);

• CaO2 er arterielt oksygeninnhold;
• Cv(blandet)O2 er oksygeninnhold i blodprøver hentet fra lungearterien;
• PAO2 er alveolart oksygenpartialtrykk. Blodprøver vil bli tatt fra arteriekateter og lungearteriekateter, under en FiO2 på 100 % i samme øyeblikk.

Videre vil blodgassanalyser (BGA) bli utført på arterielt blod:

• etter induksjon av anestesi;
• etter sternotomi, sammen med heparinisering;
• før sternosyntese, sammen med protaminadministrasjon;
• før utskrivning fra operasjonsstuen.

Beregning av prøvestørrelse Beregning av prøvestørrelse var basert på en 2-sidig α-feil på 0,05 og en 80 % effekt (β). På grunnlag av vår erfaring forventer vi at 50 % av pasientene med ventilasjon stopper under CPB og ingen PEEP før og etter CPB vil nå det sammensatte endepunktet for EFL etter CPB og respiratoriske komplikasjoner etter 5 dager, mens bare 30 % av pasientene behandlet med en optimal. En prøvestørrelse på 93 pasienter per gruppe, totalt 186 vil være nødvendig for å fullføre studien. Inkludert en frafallsandel på 10 %, vil vi melde inn 51 pasienter per gruppe, 204 totalt.

Datainnsamling og analyse Data vil bli samlet inn på riktig saksrapportskjema (CRF). Spesielt vil det samles inn anamnestisk informasjon, data om kirurgi og postoperative kliniske data, spesielt respiratoriske parametere. Data vil bli analysert med en profesjonell statistisk programvare. Dikotome variabler vil bli sammenlignet med den to-halede Chi-kvadrattesten, 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.

Informert samtykke og gjennomføring av prøve Hver pasient skal gi informert samtykke. Alle deler av denne studien vil bli utført i henhold til Good Clinical Practice (GCP)-erklæringen samt italiensk og internasjonal lov om klinisk forskning.