Effekten av NAVA-ventilasjon på oksygenering og perfusjon i hjernen hos barn med medfødt hjertesykdom

1. Vitenskapelig kontekst

   Ved postoperativ hjertekirurgi er invasiv ventilasjon ofte nødvendig, men de induserte positive intra thoraxtrykkene kan være skadelige for hemodynamikken via flere mekanismer: reduksjon i venøs retur, økning i pulmonal vaskulær motstand og økning i etterbelastning av høyre ventrikkel. Denne effekten er spesielt problematisk hos pasienter med en restriktiv høyre ventrikkel, som er preload-avhengige, og hos pasienter med cavo pulmonale forbindelser for enkelt ventrikkel palliasjon. Hos disse pasientene forbedrer redusert respirator-positivt hjerteutgang og cerebral oksygenering. Imidlertid er svært tidlig ekstubering ikke alltid mulig eller trygt, og det er derfor viktig å optimalisere mekanisk ventilasjon for å minimere dens hemodynamiske konsekvenser.

   Hos voksne tillater ventilasjon i NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist)-modus, uavhengig av assistansenivået, bevaring av intra thorax trykkvariasjoner som er karakteristiske for spontan ventilasjon og begrenser virkningen av ventilasjon på høyre ventrikkelutkast. Hos barn er inspirasjons- og middeltrykk også lavere i NAVA sammenlignet med konvensjonell ventilasjon.

   Vurdering av hjerneoksygenering og perfusjon ved kardiovaskulær gjenopplivning er viktig både som hemodynamisk parameter og som nevrologisk prognostisk faktor. Et innovativt ikke-invasivt verktøy, Diffuse Correlation Spectroscopy kombinert med Near Infrared Spectroscopy (DCS-NIRS), tillater ikke-invasiv evaluering av både cerebral oksygenering og variasjoner i cerebral blodstrøm.

2. Hypotese og mål

   Hypotesen er at NAVA ventilasjonsmodus, som genererer lavere intra thorax trykk enn konvensjonelle ventilasjonsmoduser, vil forbedre cerebral hemodynamikk, hjerteutgang og oksygentransport av risikopasienter i postoperativ hjertekirurgi sammenlignet med konvensjonell ventilasjon.

   Hovedoppgave:

   Hos pediatriske pasienter etter hjertekirurgi med risiko for høyre ventrikkel diastolisk dysfunksjon eller passiv pulmonal venøs retur (inkludert Glenn, hemi-Fontan, Fontan og Tetralogy of Fallot kirurgi), vil etterforskerne evaluere virkningen av NAVA-ventilasjon på:

   • cerebral perfusjon: cerebral blodstrøm (mm2/s) målt med DCS.
   • cerebral oksygenering: cerebral vevsmetning (%) og regional cerebral O2-ekstraksjon (OEF, målt av NIRS-DCS).

   Sekundært mål:

   Hos pediatriske postoperative hjertekirurgipasienter med risiko for restriktiv høyre ventrikkel eller passiv pulmonal venøs retur (inkludert Glenn, hemi-Fontan, Fontan og Tetralogy of Fallot type kirurgi), vil etterforskerne sammenligne virkningen av konvensjonell ventilasjon med NAVA-modus på:

   • Regionalt O2-forbruk i hjernen hentet fra NIRS-DCS-målinger
   • Systemisk hemodynamikk, inkludert hjerteindeks, laktatnivå, sentral venøs oksygenmetning (ScvO2) og oksygentransport
   • Ventilasjonsparametere
   • Komfort målt med COMFORT-skalaen
3. Metoder

Dette er en prospektiv cross-over, enkeltsenter, fysiologisk studie som skal utføres i Pediatric Intensive Care Unit i CHU Sainte Justine (Montreal, Canada).

To perioder på 60 minutter i hver av 2 ventilasjonsmoduser vil bli sammenlignet: konvensjonell ventilasjonsmodus (som foreskrevet av behandlerteamet) og NAVA-modus, i tilfeldig rekkefølge.

Ved innleggelse til PICU postoperativt vil studiepasienter utstyres med en naso-gastrisk NAVA-sonde.

Før de utfører noen studiemålinger, vil etterforskerne vente på pasientstabilisering, som er definert av:

• fravær av hemodynamisk signifikant blødning
• stabilisering av ventilasjonsparametrene
• stabil inotrop dose Rekkefølgen på de 2 ventilasjonsperiodene vil bli randomisert i henhold til en tidligere generert tilfeldig liste.

Studieperiodeventilasjon vil bli stilt inn som følger:

• konvensjonell ventilasjon: ventilasjon som foreskrevet av behandlerteamet vil fortsette. Vanligvis er ventilasjonen i PRVC-modus (trykkregulert volumkontroll) med et tidalvolum mellom 5 og 8 mL/kg, et pip mellom 4 og 5, en respirasjonsfrekvens for å sikte på normokapni, og FiO2 for å sikte på PaO2 mellom 100 og 150 mmHg.
• NAVA-modus: NAVA-nivåinnstilling for å målrette et Edi-nivå mellom 3 og 20 V, tidevolum mellom 5 og 7 mL/kg, og ingen pustebesvær ved fysisk undersøkelse. Utløseren vil bli satt til 0,5 V. Maksimalt trykk vil være begrenset til 30 cmH2O. PEEP-nivået vil ikke bli endret fra det som er foreskrevet av behandlende lege.

For å gjøre det lettere å sammenligne hjernestrøm og oksygeneringsmålinger, vil FiO2, NO-konsentrasjon, inotrop dose og sedasjon holdes så stabil som mulig i disse periodene, etter den behandlende legens skjønn. På samme måte, hvis mulig, vil blodtransfusjoner ikke bli administrert i løpet av studieperioden.

I løpet av de to periodene med ventilasjon vil følgende parametere registreres kontinuerlig:

• Ventilasjonsparametere: ventilatorparametere i henhold til innstilt modus: topp inspirasjonstrykk, gjennomsnittlig luftveistrykk, PEEP, tidalvolum, total og spontan minuttventilasjon, Edi-nivå, FiO2, utåndet CO2 via volumetrisk kapnografi.
• hemodynamiske parametere: hjertefrekvens (HR), gjennomsnittlig arterielt trykk, systolisk, diastolisk, sentralt venetrykk (CVP), venstre atrietrykk (LAP), type og dose av vasoaktive medisiner mottatt med beregning av vasoaktiv-inotropisk poengsum.

I andre halvdel av hver periode vil etterforskerne utføre:

• en sentral arteriell og venøs blodgass og en arteriell laktatmåling.
• en måling av cerebral blodstrøm ved diffus korrelasjonsspektroskopi og en måling av cerebral regional vevsmetning og oksygenekstraksjon. Disse målingene gjøres ikke-invasivt og smertefritt ved å påføre en sonde på barnets panne i ca. 20 minutter.
• en begrenset hjerteultralyd for beregning av hjertevolum (CO).
• beregning av urinproduksjon under ventilasjonsperioden.

I tillegg vil følgende informasjon bli samlet inn for hver pasient:

• alder på operasjonstidspunktet
• hjertediagnose
• eksistens og kvantifisering av aorto-pulmonale sikkerheter
• preoperative medisiner
• operative detaljer: kirurgisk prosedyre, varighet av kardiopulmonal bypass, varighet av aortakryssklemme, administrerte inotroper (og maksimal dose).
• resultat av postoperativt trans-øsofagealt hjerteekko (hjertefunksjon, evaluering av reparasjon, tilstedeværelse av gjenværende anatomiske lesjoner)
• arterielle og venøse blodgasser, laktat- og hemoglobinnivåer før studieventilasjonsperioder
• tidsintervall mellom slutten av kardiopulmonal bypass og start av studiemålinger

Variablene vil bli uttrykt i form av gjennomsnittlig standardavvik eller median (interkvartil), avhengig av arten av deres fordeling. På grunn av prøvestørrelsen vil analyse av forskjellene mellom t-variabler under de 2 ventilasjonsmodusene gjøres ved å bruke den ikke-parametriske Wilcoxon-testen (alle variablene som er studert er av den kontinuerlige typen). En verdi på p

For beregning av prøvestørrelse estimerte etterforskerne, ved å bruke studien til Huang et al (4), at standardavviket for hjernemetning ville være 6 %, og at den forventede forskjellen mellom de to ventilasjonsmodusene ville være minst 6 %. For å nå en styrke på 90 % med en alfarisiko satt til 0,05, kreves det minimum 24 pasienter. Gitt risikoen for tap av syn (f.eks. tekniske vanskeligheter med å få hovedvariabelen) og på grunn av heterogeniteten i pasientpopulasjonen, bestemte vi oss for å ta sikte på å inkludere 30 pasienter.

Merk at ingen kraftberegning basert på variasjonene i cerebral blodstrøm målt i spektroskopi ble utført, fordi det ikke var noen foreløpige data om emnet.

Godkjenning fra forskningsetisk komité ved Sainte Justine University Hospital og University Medical Affairs Department ble oppnådd. Det kreves skriftlig samtykke fra foreldrene.