Inspirerende muskeltrening hos pasienter som er vanskelige å avvenne

1. Introduksjon.

Avvenning dekker hele prosessen med å frigjøre pasienten fra støtte for mekanisk ventilasjon (MV) og endotrakealtuben eller trakeostomi. For flertallet av mekanisk ventilerte pasienter kan spontan pusting (avvenning) oppnås raskt og enkelt, men dette er ikke tilfelle for 15-30 % av ventilerte pasienter. De vanligste faktorene som fører til avvenningssvikt er i) respirasjonsmuskeltretthet ii) hyperkapni iii) dyspné og iv) angst. På denne måten foreslo en mekanisme som kan bidra til avvenningssvikt, nemlig ''tyveeffekten''-teorien. Mer spesifikt antar teorien om "tyveeffekt" at under avvenningsprosessen kan energibehovet til åndedrettsmusklene øke i en slik grad at åndedrettsmuskulaturen kan frata oksygen og blod fra andre vev som hjernen. Faktisk, i det minste for hjernen, kan reduksjonen i blod- og oksygentilførsel teoretisk predisponere dette organet for dysfunksjon. Restriksjon i oksygentilførselen til hjernen kan ha en negativ innvirkning på funksjonen til respirasjonsmuskulaturen i seg selv ved å svekke produksjonen av respirasjonssenteret og den nevromuskulære kompetansen til ventilasjonspumpen, noe som gjør ventilasjonspumpen ute av stand til å blåse opp lungene og dermed overdrive respirasjonssystemet. muskeltretthet og fører til avvenningssvikt. Inspiratorisk muskeltrening (ΙΜΤ) er en ikke-farmakologisk og kostnadseffektiv behandling som har vist seg å forbedre funksjonskapasiteten til inspirasjonsmusklene hos pasienter med åndedrettssvakhet, mens den nylig har blitt foreslått som en mulig tilleggskomponent i avvenningsstrategier. Implementering av et IMT-program kan redusere energibehovet til inspirasjonsmuskler ved å forbedre pusteeffektiviteten til inspirasjonsmuskulaturen på den ene siden og ved å optimalisere oksygenutnyttelsen av respiratoriske muskler på den andre siden. Forbedring av muskelstyrke og kontraktil funksjon, så vel som oksidativ kapasitet som respons på IMT som er dokumentert hos pasienter med kroniske lungesykdommer som respons på IMT, kan øke oksygenutnyttelsen av inspirasjonsmusklene og dermed redusere behovet for blodstrøm og oksygen til fordel for hjernebarken.

Målene med prosjektet er:

1. For å undersøke om inspirasjonsmusklene stjeler blod og oksygen fra hjernebarken (''tyveeffekt'').
2. For å undersøke effekten av ''tyveeffekten''-teorien på avvenningsresultater.
3. For å evaluere effekten av IMT ved bruk av en nylig utviklet TFRL-enhet på avvenningsresultater og på ''stjeleeffekten'' hos pasienter som er vanskelige å avvenne på intensivavdelingen sammenlignet med en falsk utholdenhetstreningsgruppe med lav intensitet.

2. Primære metoder

Pasienter med vanskelig avvenning vil inkluderes etter inklusjonskriterier. I tillegg vil en gruppe "enkel avvenning" definert som pasienter som lykkes i den første avvenningsforsøket bli brukt som kontrollgruppe for å adressere 1. og 2. mål for studien. Pasienter med enkel avvenning, vanskelig å avvenne og langvarig avvenning vil bli klassifisert i henhold til kriterier som er foreslått i den nylige WIND-studien. Spesifikt vil pasienter bli klassifisert i gruppe 1 (dvs. enkel avvenningspasient - vellykket avvenning oppnådd ved første avvenningsforsøk som resulterer i vellykket ekstubering innen 1 dag. Pasienter vil bli inkludert hvis de er klassifisert i gruppe 2 (dvs. vanskelig å avvenne - avvenning oppnådd vellykket etter mer enn 1 dag, men innen mindre enn 1 uke etter det første separasjonsforsøket (vellykket separasjon eller død) eller gruppe 3 (dvs. forlenget avvenning - avvenning fortsatt ikke avsluttet 7 dager etter det første separasjonsforsøket ved suksess eller død). Etter å ha blitt informert om studien vil det innhentes skriftlig informert samtykke fra alle pasienter hvis de er våkne og tilstrekkelig eller fra et familiemedlem hvis bevisstløs. For å imøtekomme studiens tredje mål vil pasienter deretter randomiseres i en av de to gruppene: IMT-gruppe eller utholdenhetstreningsgruppe (SHAM). Blokkrandomisering vil bli utført ved å stratifisere på to faktorer: skår på APACHE II og tilstedeværelse av KOLS. Konvolutter vil bli klargjort og forseglet (80 for behandlingsgruppen og 80 for utholdenhetstreningsgruppen). Bunker med konvolutter vil bli separert i APACHE<18, APACHE>18, ikke-KOLS eller KOLS og dets kombinasjoner (20 for hver tilstand) med tanke på 10 IMT-konvolutter og 10 utholdenhetstreningskonvolutter for hver haug.

2.1. Målinger av regional blodstrøm, oksygentilførsel og oksygentilgjengelighet ved NIRS-ICG-avledet BFI.

Inspiratorisk og cerebral cortex blood flow index (BFI) vil samtidig bli målt ved nær-infrarød spektroskopi (NIRS) i kombinasjon med injeksjoner av sporstoffet indocyanine green dye (ICG). ICG som er mye brukt som hemodynamisk sporstoff, fremkaller en absorpsjonstopp ved 805 nm og, etter intravenøs infusjon, begrenses til det intravaskulære rommet ved >95 % binding til plasmaproteiner. NIRS-ICG avledet BFI som relativ måling av lokal perfusjon i respiratoriske og perifere muskler og cerebral cortex vil bli beregnet ved å dividere muskel-ICG-toppkonsentrasjonen (vurdert ved NIRS-ICG-kurven) med stigetiden fra 10 til 90 % av topp. For å måle inspirasjonsmuskulatur og cerebral cortex ICG-konsentrasjoner, vil fire sett med NIRS-optoder plasseres transkutant som følger: for hjernen over det prefrontale cortex-området (i tilstrekkelig avstand for å unngå interferens med sinus midtlinje), på scalene-musklene og på øvre rectus abdominis. En ekstra probe (4.) vil bli plassert på en ikke-arbeidende muskelgruppe (dvs. deretter eminens) som vil bli brukt som et kontrollmålepunkt. Oksygentilførsel til skjelettmuskulatur og hjernevev vil bli beregnet ved å multiplisere BFI til arterielt oksygeninnhold; sistnevnte vil bli beregnet ved arterielle og venøse blodgassprøver. Inspiratorisk og barmuskel og hjernebark oksygenmetning (Stio2,%) -en ikke-invasiv indeks for lokal oksygentilgjengelighet i vevet som reflekterer balansen mellom oksygentilførsel og bruk - vil bli registrert kontinuerlig av NIRS.

2.2 Hemodynamisk status

Hjerteeffekt vil bli vurdert fortløpende ved pulskonturanalyser ved bruk av en sensor (Pulsioflex Monitor, Pulsion Medical Systems SE) koblet til et eksisterende arterielt kateter32 (se online-bilag). Beregningen av hjertevolum utføres slag-for-slag ved ganske enkelt å multiplisere slagvolumet som er beregnet ved arteriell trykkbølgeformanalyse med den registrerte hjertefrekvensen. Pulskonturanalysemetoden har blitt validert mot beregninger av hjertevolum ved bruk av gullstandardmetoder. Resultatene viser at denne metoden kan gi en klinisk akseptabel hjerteeffekttrendvurdering hos hemodynamisk stabile ICU-pasienter. Hjertevolum og hjertefrekvensdata beregnes i gjennomsnitt over 60 sekunder under hver BFI-bestemmelse.

2.3. Inspirerende muskeltreningsprogram

Begge gruppene (dvs. IMT-gruppen eller utholdenhetstreningsgruppen (SHAM)) vil delta i vanlige omsorgstreningsintervensjoner rettet mot å forbedre respiratorisk muskelutholdenhet, slik som spontane pusteforsøk (SBT) utført med trykkstøtteventilasjon (PSV), kontinuerlig positivt luftveistrykk ( CPAP), T-rør samt tidlig mobilisering. Etter inkludering og randomisering vil pasienter i begge grupper starte treningen med TFRL-apparatet (POWERBREATHE KH2, HaB International Ltd, UK). Før og etter hver økt vil respirasjonsfrekvens, hjertefrekvens, oksygenhemoglobinmetning og blodtrykk bli registrert. Økter vil bestå av 4 sett med minimum 6 og maksimalt 10 pust per sett med hvileperioder på minst 2 minutter hvor pasienten vil bli plassert i sittende stilling (45 grader), aspirert om nødvendig, og mansjetten blåses opp for å forhindre luftlekkasje. Pasienter vil bli instruert til å oppnå full inspirasjon og ekspirasjon ved hvert pust og å utføre en rask og kraftig inspirasjon. Instruksjoner og oppmuntringer under øktene er standardiserte. En tilbakemeldingsskjerm på datamaskinen vil være tilgjengelig for pasienter i IMT-gruppen for å vise pasientenes ytelse under treningen (BreatheLink Software, HaB International Ltd, UK). Treningsøkten vil bli avbrutt hvis pasienten rapporterer symptomer på dyspné, angst eller hoste, ubehag eller når den transkutane oksygendesaturasjonen faller under 85 %. Treningsbelastningen i styrketreningsgruppen vil bli justert for å opprettholde den høyeste tolerable intensiteten gjennom hele studiet frem til avvenning av MV. Pasienter i utholdenhetstreningsgruppen vil utføre samme treningsregime uten justeringer av treningsmotstanden (<10 %MIP). Etter øktene vil Borg-skala-score på opplevd pusteanstrengelse og dyspné bli registrert. Erfarne fysioterapeuter vil utføre øktene i alle grupper. Opplæringen vil vare i 28 dager eller til pasienten er vellykket avvent fra MV. Pasienter som fortsatt er i MV etter 28 dager med IMT vil bli ansett som manglende avvenning. MIP og VC vil bli målt ukentlig for å følge lungefunksjonsprogresjon og tilstrekkelig motstand ved trening.

3. Plan for statistisk analyse

3.1. Statistisk analyseplan for studiens 1. og 2. mål

For prøvestørrelsesberegningen av denne studien brukte vi endringen i hjernebark BFI fra MV til SBT mellom SBT-suksess og SBT-sviktpasienter. En forventet effektstørrelse [Cohens d] på 0,467 ble beregnet fra den gjennomsnittlige forskjellen mellom hjernebarkens BFI (dvs. 6,70 nM/s) og det tilsvarende sammenslåtte standardavviket (dvs. 14,0 nM/s), fra en tidligere studie som undersøkte interhemisfærisk forskjeller i cerebral cortex BFI hos kritisk syke pasienter. Følgelig, ved bruk av denne effektstørrelsen, beregnes den kritiske prøvestørrelsen til å være 20 SBT-sviktpasienter på grunnlag av bruk av en ANOVA som statistisk analysemetode. Forutsatt at omtrent bare 1 av 5 pasienter (20 % rate)1 forventes å mislykkes i SBT, anses et estimert antall (dvs. 20*5=100) pasienter totalt å være inkludert for å identifisere de 20 avvenningene sviktpasienter. Kontinuerlige variabler vil bli presentert som middelverdier med standardavvik hvis normalfordelt eller som median med et interkvartilområde hvis ikke. Kategoriske verdier vil bli presentert som tall og proporsjoner. For sammenligninger mellom SBT suksess- eller fiaskogruppe vil kontinuerlige variabler sammenlignes ved hjelp av Student t-test eller Mann Whitney U-test basert på fordelingen av variablene. Kategoriske verdier vil bli sammenlignet med Chi-square eller Fishers eksakte test, etter behov. Toveis variansanalyse (ANOVA) vil bli brukt for å undersøke interaksjonen mellom respiratoriske, hemodynamiske, blodgasser og perifer sirkulasjon og oksygeneringsresponser og forskjellige tidspunkter (dvs. T1-T4, se tabell 1) mellom SBT-suksess og SBT-svikt gruppe. Enveis ANOVA med gjentatte mål vil bli brukt for sammenligning av de forskjellige tidsmålingene (dvs. T1-T4, se tabell 1) for hver gruppe. Uavhengig assosiasjon mellom endringer i cerebral cortex BFI fra MV til forskjellige tidsmålinger under SBT- og SBT-utfall (feil, suksess) vil bli utforsket ved logistisk regresjonsanalyse. Ytterligere utforskning av uavhengige assosiasjoner mellom SBT-utfall (feil, suksess) og alle respiratoriske, hemodynamiske, blodgasser og perifere sirkulasjons- og oksygeneringsvariabler vil også bli utforsket ved logistisk regresjonsanalyse. Til slutt vil multippel logistisk regresjonsanalyse inkludert alle signifikante uavhengige prediktorer (etter å ha sjekket dem for kollinearitet) bli utført for å identifisere determinanter for SBT-utfall. Data vil bli analysert ved hjelp av SPSS-programvaren (Chicago, IL, USA). Statistisk signifikans vil bli definert som p<0,05. I tillegg vil analoge analyser bli utført for avvenningsresultater (fiasko, suksess).

3.2. Statistisk analyseplan for studiens 3. mål

Prøvestørrelsesberegningen for effektiviteten av IMT (IMT-gruppe versus utholdenhetstreningsgruppe) på avvenningsresultat er basert på en tidligere litteraturgjennomgang som evaluerte effekten av IMT hos pasienter som er vanskelige å avvenne. I henhold til proporsjonene av avvenningssuksess observert i denne metaanalysen, 78 % i IMT-gruppen og 50 % i kontrollgruppen, og forutsatt [a]- og [β]-risiko på 5 % og 20 %, vil et utvalg av 45 pasienter bør inkluderes i IMT-gruppen og 45 i utholdenhetstreningsgruppen. For dataanalyse, angående det første målet med denne studien - sammenligning mellom IMT-gruppe x utholdenhetstreningsgruppe - vil chi-square test bli brukt for å sammenligne avvenningssuksess mellom grupper og uavhengig prøve t-test (eller korrespondent ikke-parametrisk test) vil bli brukt. brukes til å sammenligne avvenningsvarighet mellom grupper. Andre kontinuerlige variabler vil også bli evaluert av de samme testene. Sammenligninger av pustemønsterkarakteristikker innenfor pasienten vil bli evaluert ved t-tester for parede mål, eller Wilcoxon signed-rank test vil bli utført i henhold til normaliteten til prøvefordelingen. Statistisk signifikans vil bli satt til p<0,05.