Arbeid med å puste under ikke-invasiv ventilasjon hos premature nyfødte

Bakgrunn/begrunnelse:

Historisk sett har respirasjonssvikt og respirasjonssvikt vært hyppige kilder til sykelighet og dødelighet hos premature nyfødte. Intubasjon for invasiv mekanisk ventilasjon har vært en livreddende terapi for mange av disse pasientene, men er ikke uten risiko. Disse risikoene inkluderer lungekomplikasjoner som volutrauma, ekstrapulmonale luftlekkasjesyndromer og traumatisk skade på de store luftveiene; ikke-pulmonale komplikasjoner som retinopati av prematuritet; og langsiktige komplikasjoner som bronkopulmonal dysplasi [Miller, Badiee]. Bekymring over disse effektene av langvarig mekanisk ventilasjon har ført til utviklingen av ikke-invasive former for pustestøtte.

Non-invasiv ventilasjon (NIV) er en ofte brukt modalitet for respirasjonsstøtte for premature nyfødte i sammenheng med respiratorisk insuffisiens eller nylig avvenning fra invasiv ventilasjon. Synkronisert NIV er effektiv til å redusere respirasjonsanstrengelse sammenlignet med usynkronisert NIV og nasal kontinuerlig positivt luftveistrykk (NCPAP) [Chang]. Synkronisering av NIV hos premature nyfødte med pasientens egen respirasjonsanstrengelse er vanskelig på grunn av store luftlekkasjer, svake inspiratoriske innsatser og høye respirasjonsfrekvenser som er iboende for denne populasjonen [Vignaux].

En ny metode for synkronisering, nevralt justert ventilasjonsassistanse (NAVA) bruker elektroder på et funksjonelt naso-/orogastrisk rør (Edi-kateter) for å oppdage membransammentrekninger og tidsbestille starten, varigheten og det maksimale inspirasjonstrykket for å støtte pusten med den elektriske aktiviteten til diaphragma (Edi) [Sinderby]. NAVA kan brukes med både invasive og ikke-invasive ventilasjonsmodaliteter, og det har vært flere små studier som har undersøkt invasiv NAVA hos barn og voksne [Stein, de la Olivia]. Færre studier har undersøkt NIV NAVA i disse populasjonene, og bare to kliniske studier har undersøkt NIV NAVA hos premature nyfødte [Beck, Lee]. Beck og kolleger i Canada viste gjennomførbarhet og bevaring av synkroni under NIV NAVA hos premature nyfødte [Beck]. Lee og kolleger i Korea viste færre asynkrone hendelser, lavere triggerforsinkelse og lavere topp inspirasjonstrykk med NIV NAVA sammenlignet med ikke-invasiv trykkstøtteventilasjon hos premature nyfødte [Lee]. Ingen av studiene undersøkte pustearbeid (WOB) hos premature nyfødte ventilert med NIV NAVA.

Pustearbeid under assistert ventilasjon er den delen av drivtrykket for ventilasjon pasientens respirasjonsmuskulatur bidrar med. Et forskerteam ved Arkansas Children's Hospital var i stand til å demonstrere at NAVA oppnår redusert responstid, pustearbeid og asynkroni med nevralt utløste pust sammenlignet med pneumatisk utløste pust i en dyremodell [Heulitt]. Dette teamet var også i stand til å vise lignende resultater i en klinisk studie av intuberte pediatriske pasienter med bronkiolitt [Clement]. En nylig fullført studie ved denne institusjonen undersøkte pustearbeid hos nyfødte griser som sammenlignet NIV NAVA med den usynkroniserte nese intermitterende positivt trykk (NIPPV)-modusen som for tiden brukes på dette sykehuset. Ved å bruke trykk-tidsproduktet (PTP) som et mål på WOB kunne denne studien vise at WOB var lavere med NAVA. PTP kan ikke brukes på en pålitelig måte hos spedbarn på NIV fordi grensesnittet til nesen tillater store luftlekkasjer ved nesen og munnen, som forstyrrer nøyaktige målinger.

Thoracoabdominal asynkroni (TAA) er en viktig korrelat mellom WOB og økt respirasjonsbelastning hos premature spedbarn og kan måles uten invasiv overvåking. TAA kan måles ved hjelp av et respiratorisk induktanspletysmografi (RIP)-bånd rundt pasientens bryst og mage for å kvantifisere brystveggen og bukbevegelsen. Graden av asynkroni mellom de to rommene reflekteres i fasevinkelen (θ), som kan beregnes fra RIP-båndmålingene.

Denne studien vil undersøke estimert WOB i en populasjon av premature nyfødte med respiratorisk insuffisiens som for tiden får ikke-invasiv støtte. Spedbarn vil tjene som sine egne kontroller og vil bli studert på NIV NAVA og NIPPV. Rekkefølgen på oppgavene vil bli randomisert. Forskere vil bruke RIP-bånd til å måle bryst- og magebevegelser, og deretter beregne fasevinkelen (θ) som et estimat av WOB. Studiepersonell vil måle andre respirasjonsparametere som korrelerer med ventilasjon og gassutveksling, inkludert følgende: tidalvolum (vilkårlige enheter, AU), minuttventilasjon (AU/min), respirasjonsfrekvens, transkutan oksygen og karbondioksid, oksygenmetning og FiO2-behov, topp. inspirasjonstrykk, og levert endeekspiratorisk trykk. Etterforskere vil også evaluere mål på pusteasynkroni for å inkludere triggerforsinkelse (tid mellom første økning i Edi-signal og initiering av levert respiratorstrøm) og asynkronindeks (antall asynkrone hendelser delt på totale hendelser, i prosent).

Studiedesign/prosedyrer/befolkning:

Femten premature nyfødte på mellom 1-2 kg nåværende vekt, med svangerskapsalder ved fødsel mellom 24-34 uker, og som mottar ikke-invasiv ventilasjon vil bli inkludert i studien. Inklusjonskriterier vil være som følger: respiratorisk insuffisiens som for tiden krever ikke-invasiv ventilasjon (enten NIPPV eller NAVA), gjeldende FiO2-krav mindre enn 0,40 og klinisk stabilitet. Eksklusjonskriterier vil være som følger: ionotrop støtte, klinisk ustabilitet (temperaturustabilitet, hjertesvikt, blødning, aktiv infeksjon, betydelig apné eller bradykardi), kjente store medfødte anomalier (medfødt hjertesykdom, bukveggsdefekter, mage-tarmkanaldefekter, ganespalte, eller nevrologiske defekter), kjent cystisk fibrose, bruk av nitrogenoksid og cyanotisk medfødt hjertesykdom.

I begynnelsen av studien vil RIP-bånd bli plassert rundt spedbarnets bryst og mage. Et Edi-kateter vil bli plassert og det nåværende gastriske kateteret kan fjernes eller ikke. Spedbarn vil bli ventilert med Servo i-ventilatoren utstyrt med NIV NAVA-programvare {Maquet, Solna, Sverige}. Data vil innhentes kontinuerlig og samtidig ved hjelp av MP100 Biopac datainnsamlingssystemet. Data innhentet vil være som følger: hjertefrekvens, oksygenmetning, transkutan CO2 og O2, PIP, PEEP, ribbeinbur og abdominal RIP-signaler, summert tidalvolum og Edi. Spedbarn vil motta 15 minutters utprøving av NIV NAVA og NIPPV i tilfeldig rekkefølge, med de første 10 minuttene etter endring som en utvaskingsperiode og de siste 5 minuttene brukt til datainnsamling. Dataene registrert fra de to RIP-båndene vil bli brukt til å beregne fasevinkelen (θ) som et estimat av WOB.

Risikoer og fordeler:

Spedbarn har ofte gagging og kan ha oppkast når en magesonde, for eksempel NAVA-kateteret, fjernes eller erstattes. Sjelden kan pasienter få en magesonde til å gå inn på et sted ved siden av magen eller spiralen i spiserøret. Forskere bør kunne oppdage om dette skjer ved hjelp av plasseringsskjermen på respiratoren fordi NAVA-kateteret har elektroder på seg som oppdager den elektriske aktiviteten til hjertet og mellomgulvet, som kan brukes til å bestemme plasseringen.

Hos spedbarn med ekstremt lav fødselsvekt kan transkutane monitorer (TCOM) forårsake hudforbrenning. Disse effektene er ikke sett hos større babyer som de som er inkludert i denne studien.

Det er en liten risiko for tap av konfidensialitet som ligger i all forskning. Etterforskerne vil gjøre alt for å beskytte deltakernes konfidensialitet.

Det kan være direkte medisinsk fordel for spedbarn som er involvert i denne studien. Spedbarnene vil ha kontinuerlig karbondioksid- og oksygenovervåking under studien, og hvis noen pasient har problemer, vil studiepersonell kunne oppdage og reagere på dette raskt. Hvis en pasient viser bedring mens han bruker NAVA, kan etterforskere foreslå for behandlingsteamet at denne modusen fortsettes. Hvis bruk av NAVA forbedrer pustearbeidet hos babyer, håper forskerne at informasjonen fra denne studien vil være til nytte for andre spedbarn som trenger pustestøtte i fremtiden.

Databehandling/journalføring:

Hovedetterforskeren vil nøye overvåke studieprosedyrer for å beskytte sikkerheten til forskningspersoner, kvaliteten på dataene og integriteten til studien. Hver pasient vil bli tildelt en unik identifikasjonskode eller -nummer. Nøkkelen til koden vil bli oppbevart i en låst fil på hovedetterforskerens kontor. Bare hovedetterforskeren og medetterforskerne vil ha tilgang til koden og informasjonen som identifiserer emnet i studien.

Dataanalyse:

Den primære hypotesen er at fasevinkel (θ) ved bruk av respiratorisk induktanspletysmografi vil reduseres ved bruk av NAVA sammenlignet med NIPPV i vårt studieutvalg.

Data som samles inn vil bli sjekket for uteliggere og ekstreme verdier, samt fordelingsantakelser for de parametriske statistiske testene. Gjentatte tiltak ANOVA vil bli brukt for å sammenligne primær- og sekundærutfall under de to ventilasjonsmetodene når slike forutsetninger er oppfylt. Når det oppstår betydelige avvik fra forutsetninger, vil ikke-parametriske alternativer bli brukt. Statistiske analyser vil bli utført ved hjelp av Stata (College Station, TX) statistisk programvare.

Prøvestørrelse, effektberegning:

Etterforskere planlegger å rekruttere 15-20 nyfødte som er 24-34 ukers svangerskapsuke med respiratorisk insuffisiens. Basert på resultatene i dyremodellen forventes en 30 % reduksjon i primærutfallet. Siden den gjennomsnittlige fasevinkelen ble funnet å være variabel blant premature spedbarn (varierte fra 2,8-162,9), det er flere scenarier for prøvestørrelse og effektberegning presentert for analyse [Ulm]. En prøvestørrelse på 15 nyfødte oppnår 82 % kraft til å oppdage en 30 % endring i det primære resultatet med et estimert standardavvik av forskjeller på henholdsvis 18,8, 37,5 eller 56,3 for en gjennomsnittlig fasevinkel på 50, 100 og 150 grader med bruk av NIPPV. Alle beregninger antar et signifikansnivå på 0,05 ved bruk av en tosidig paret t-test.

Etiske vurderinger:

Denne studien vil bli utført i samsvar med alle gjeldende offentlige forskrifter og University of Arkansas for Medical Sciences (UAMS) forskningsretningslinjer og prosedyrer. Denne protokollen og eventuelle endringer vil bli sendt inn og godkjent av UAMS Institutional Review Board (IRB). Det formelle samtykket fra hvert fag, ved å bruke det IRB-godkjente samtykkeskjemaet, vil bli innhentet før det emnet sendes inn til en studieprosedyre. Alle forsøkspersoner for denne studien vil få et samtykkeskjema som beskriver denne studien og gir tilstrekkelig informasjon på et språk som er egnet for forsøkspersoner til å ta en informert beslutning om deres deltakelse i denne studien. Personen som innhenter samtykke vil grundig forklare hvert element i dokumentet og skissere risikoer og fordeler, alternativ(e) behandling(er) og krav til studien. Samtykkeprosessen vil foregå i et stille og privat rom eller på telefon, og forsøkspersonene kan bruke så mye tid som nødvendig for å ta en beslutning om deres deltakelse. Telefonsamtykke vil bli innhentet med et vitne og samtykke vil bli fakset til forelder(e). Telefonsamtykke innhentes kun dersom foreldrene ikke kan være tilstede.

Personvern for deltakelse vil bli ivaretatt og spørsmål angående deltakelse vil bli besvart. Ingen tvang eller utilbørlig påvirkning vil bli brukt i samtykkeprosessen. Samtykkeskjemaet skal være signert av den som skal ha samtykket, den forelder og den som innhenter samtykket. En kopi av det signerte samtykket vil bli gitt til deltakeren, og prosessen med informert samtykke vil bli dokumentert i hvert enkelt forsøkspersons forskningsjournal.

Formidling av data:

Resultatene fra denne studien kan brukes til presentasjoner, plakater eller publikasjoner. Publikasjonene vil ikke inneholde identifiserbar informasjon som kan knyttes til en deltaker.