Effekt av endeinspiratoriske luftveistrykkmålinger på risikoen for VILI hos ventilerte pasienter (P1P2Decay)

Introduksjon

Mekanisk ventilasjon er nødvendig for å sikre overlevelse hos kritisk syke pasienter, men kan være assosiert med ventilator-indusert lungeskade (VILI). Flere respiratoriske variabler har blitt brukt for å estimere risikoen for VILI:

• Hos pasienter med akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS), forebygging av VILI ved å begrense ventilasjonstrykk og -volumer (dvs. tidevolum på 4-8 ml per kilo ideal kroppsvekt og platåtrykk [Pplat], dvs. trykket målt i luftveiene under en sluttinspirasjonspause på 0,5 sekunder i fravær av strømning og korrelert til den endeinspiratoriske alveolære skaden, mindre enn 30 cmH2O) har vist seg å forbedre pasientens overlevelse. Disse ventilasjonsinnstillingene er surrogater, men ikke ideelle prediktorer, for risikoen for henholdsvis volutrauma og barotraume.
• Nylig har en viktig rolle i patogenesen til VILI blitt tilskrevet forskjellen mellom Pplat og totalt positivt endeekspiratorisk trykk (PEEP), sistnevnte målt etter en endeekspiratorisk pause. Denne forskjellen, kjent som drivtrykk (ΔP), representerer endringen i trykk over PEEP som kreves for å oppnå tidalvolumet hos en pasient uten spontane inspirasjonsanstrengelser og samle informasjon om volutrauma, barotrauma og atelektrauma i en enkelt variabel som er lett målbar ved sengekanten. Økningen i ΔP har vært assosiert med dårligere utfall hos pasienter med og uten ARDS. Noen observasjonsstudier har identifisert ΔP-verdien på 15 cmH2O som terskelen over hvilken risikoen for dødelighet hos pasienter med ARDS øker betydelig, men andre har vist at en sikkerhetsterskelverdi for ΔP ikke kan identifiseres, og antyder dermed at jo lavere ΔP, jo lavere er risikoen for dødelighet.
• Noen studier tyder på at inspirasjonsstrøm og belastningshastighet kan bidra til VILI hos forsøksdyr og pasienter med moderat til alvorlig ARDS. Derfor kan det å ta hensyn til inspirasjonsstrøm gi mer innsikt i risikoen for VILI hos mekanisk ventilerte pasienter. Mekanisk kraft (MP) er den totale energien som overføres fra respiratoren til lungene under inspirasjon og inkluderer variabler som inspirasjonsstrøm og respirasjonsfrekvens. MP har vist seg å forutsi dødelighet hos pasienter med og uten ARDS.
• Under ventilasjon har lungen en viskoelastisk mekanisk oppførsel, som sprer energi både under inspirasjon og under ekspirasjon. Denne spredningen av energi kan bidra til VILI gjennom to mekanismer: stressavslapning, dvs. frigjøring av den parenkymale spenningen akkumulert under inspirasjon, og pendelluft, dvs. omfordeling av volumet av ventilasjon til alveolene med en lengre tidskonstant.

Hos pasienter med ARDS er lungeparenkymet heterogent på grunn av sameksistensen av luftede alveolære enheter og andre regioner som er fylt med ødem eller kollapset på grunn av det overlagrede trykket. Derfor er både de alveolære enhetene med kortere tidskonstanter og de med lengre tidskonstanter i fare for VILI: førstnevnte påvirkes av høyere transpulmonale trykk, mens sistnevnte er utsatt for pendelluft. Selv lungene til pasienter uten ARDS kan være heterogene og dermed disponert for VILI gjennom disse mekanismene, for eksempel på grunn av alveolær atelektase eller konsolidering og bronkiolær obstruksjon. Noen avbildningsteknikker tilgjengelig for klinisk bruk kan hjelpe til med å vurdere graden av lungeparenkymal heterogenitet. Elektrisk impedanstomografi (EIT) er en ikke-invasiv teknikk ved sengekanten som gjør det mulig å vurdere fordelingen av lungeventilasjon og perfusjon ved å registrere impedansvariasjonen til små elektriske strømmer levert av et elektrodebelte viklet rundt pasientens bryst. Denne metoden har vist seg å visualisere og måle pendelluft under kontrollert mekanisk ventilasjon. EIT-variablene som brukes til å vurdere heterogenitet i lungene inkluderer ventilasjonssenteret, dvs. variasjonen i fordelingen av ventilasjon i henhold til en ventro-dorsal gradient, den globale inhomogenitetsindeksen, en indeks som estimerer heterogeniteten til ventilasjon, og den regionale ventilasjonsforsinkelsen , som indikerer forsinkelsen i ventilasjon sammenlignet med global ventilasjon på grunn av atelektrauma eller forskjeller i tidskonstanten til forskjellige lungeområder.

Stressavslapping og pendelluft kan estimeres ved sengekanten ved å bruke en sluttinspirasjonspause. Under denne manøveren viser luftveistrykkkurven to påfølgende faser med reduksjon. Først oppstår et raskt trykkfall, som strekker seg fra maksimalt luftveistrykk til trykket som tilsvarer nullstrøm (kalt trykk P1), som reflekterer trykket i ledningsluftveiene. Deretter følger en sakte nedgang i luftveistrykket, som går fra P1 til slutttrykket ved slutten av pausen (kalt platåtrykk P2). Forskjellen mellom P1 og P2 (P1-P2-forfall) avhenger av stressavslapning og pendelluft og kan brukes som indeks for tidskonstante ulikheter og viskoelastiske vevsegenskaper i luftveiene.

Valget av å måle det endeinspiratoriske luftveistrykket (PawEND-INSP) på et fast, men relativt tidlig, tidspunkt, dvs. etter 0,5 sekund fra begynnelsen av pausen, som foreskrevet av indikasjonene til ARDS-nettverket, mens man vurderer risiko for VILI assosiert med det elastiske trykket i luftveiene, gjenspeiler kanskje ikke det skadelige potensialet forbundet med de viskoelastiske egenskapene til luftveiene.

Tidligere pilotstudier frarådet bruk av inspirasjonspauser på mindre enn 3 sekunder for ikke å undervurdere respirasjonssystemets etterlevelse og motstand. Imidlertid kan en forsinket måling av PawEND-INSP føre til neglisjering av bidraget fra pulmonale viskoelastiske egenskaper og pendelluft til VILI. Det er fortsatt uklart om en PawEND-INSP målt i det eksakte øyeblikket av nullstrøm (P1) er mer pålitelig i beregningen av disse variablene, som ΔP og MP, assosiert med utfallene til pasienter med og uten ARDS, sammenlignet med trykket målt ved slutten av sluttinspirasjonspausen (platåtrykket P2).

Begrunnelse for studien

• Effekten av P1-P2-forfall på beregningen av ΔP og MP er fortsatt uklar;
• Bruken av P1 som PawEND-INSP kan tillate å ta hensyn til risikoen for VILI assosiert med stressavslapning og pendelluft, potensielt neglisjert av P2;
• Identifiseringen av en annen effekt av bruken av P1 eller P2 på beregningen av ΔP og MP kan bidra til å identifisere lungebeskyttende ventilasjonsinnstillinger hos mekanisk ventilerte pasienter.

Mål for studien

Denne multisenter prospektive observasjonsstudien tar sikte på å evaluere om bruken av P1, sammenlignet med P2, påvirker beregningen av ΔP og MP. De sekundære målene er: 1) verifisere om hos pasienter med et lungeparenkym preget av større parenkymal heterogenitet, som vurdert av EIT, er P1-P2-forfall større enn hos pasienter med større parenkymhomogenitet; 2) evaluer om pasienter med begge ΔP-verdier beregnet ved bruk av P1 og P2 <1 5 cmH2O (eller begge MP-verdier beregnet ved bruk av P1 og P2 < 17 cmH2O) utvikler kortere varighet av invasiv mekanisk ventilasjon, kortere ICU og liggetid på sykehus og lavere ICU og sykehusdødelighet, sammenlignet med pasienter med kun ΔP beregnet med P1 ≥ 15 cmH2O (eller bare MP beregnet med P1 ≥ 17 cmH2O) og pasienter med både ΔP-verdier beregnet ved bruk av P1 og P2 ≥ 15 cmH2O (eller begge MP-verdier beregnet ved bruk av P1 og P2 ≥ 17 cmH2O).

Datainnsamling

Data vil bli samlet inn i 1 år. Demografiske, antropometriske og anamnestiske variabler, ventilasjonsinnstillinger, respirasjonsmekanikk og EIT-variabler som normalt samles inn under daglig klinisk praksis ved de involverte sentrene, vil bli registrert innen 48 timer etter innleggelse på intensivavdelingen. Datainnsamlingen for hver pasient avsluttes ved utskrivning fra sykehuset. Metodikken til studien omfatter følgende faser:

1. Måling av endotrakeal mansjetttrykk med manometer og justering til normale verdier
2. Foreslåtte mekaniske ventilasjonsinnstillinger: bytte til volumkontrollert modus med 10 % automatisk inspirasjonspause, 0 % (eller 0 sekunder) inspiratorisk stigetid, 1:2 inspirasjons-/ekspirasjonsforhold (eller forholdet mellom inspirasjonstid og total respirasjonssyklustid på 33 % ), tidalvolum på 6 ml/kg ideell kroppsvekt og pasient uten spontane respiratoriske anstrengelser. Respirasjonsfrekvens, PEEP og inspirert oksygenfraksjon er satt i henhold til kliniske indikasjoner.
3. Første klippopptak
4. 5 sekunders sluttinspirasjonspause etter at en fullstendig respirasjonssyklus har skjedd (for å inkludere en komplett respirasjonssyklus uten pause i klippet)

5. I det innspilte klippet, deteksjon med en markør av følgende trykkverdier:

   5.1. Topptrykk 5.2. Ppause: Pplat registreres automatisk av respiratoren med 10 % automatisk inspirasjonspause (dette kan også registreres under tidevannspusting) 5.3. P1: etter den innledende korte fluktuasjonen av strømmen, leses P1 ved null-strømningspunktet i bunnen av enhver trykksvingning forårsaket av hjertekontraksjon 5.4. P2: P2 registreres etter 5 sekunders sluttinspirasjonspause ved bunnen av trykkfluktuasjoner forårsaket av hjertekontraksjon 5.5. P0.5s: PawEND-INSP registrert etter 0,5 sekunder under pause ved bunnen av enhver trykkfluktuasjon forårsaket av hjertekontraksjon 5.6. P2s: PawEND-INSP registrert etter 2 sekunder under pause ved bunnen av trykkfluktuasjoner forårsaket av hjertekontraksjon 5.7. P3s: PawEND-INSP registrert etter 3 sekunder under pause ved bunnen av trykksvingninger forårsaket av hjertekontraksjon 5.8. Tidevannsvolum ved slutten av inspirasjonsholdet for å sjekke om det er luftlekkasjer Hvis strømmen ikke når null og/eller trykkbølgeformen viser svingninger som ikke kan tilskrives hjertekontraksjoner, men pasientens respirasjonsanstrengelser, er målingen ikke pålitelig og kan ikke tas opp. Pasienten bør evalueres senere eller ekskluderes fra studien.

6. Vent til 10 respirasjonssykluser er fullført
7. Andre klippopptak
8. 5 sekunders sluttekspirasjonspause etter at en fullstendig respirasjonssyklus har skjedd (for å inkludere en komplett respirasjonssyklus uten pause i klippet)

9. I det andre innspilte klippet, deteksjon med markøren av følgende trykkverdier:

   9.1. Økning i luftveistrykket fra verdien umiddelbart før okklusjonen og platået etter 5 sekunder (statisk intrinsic PEEP) 9.2. Økning i luftveistrykket fra endeekspirasjonsverdien til verdien ved null strømning i respirasjonssyklusen uten ekspirasjonspause (dynamisk intrinsic PEEP) Dersom strømmen ikke når null og/eller trykkbølgeformen viser svingninger som ikke kan tilskrives hjertekontraksjoner, men til pasientens respirasjonsinnsats er målingen ikke pålitelig og kan ikke registreres. Pasienten bør evalueres senere eller ekskluderes fra studien.

10. Sjekk for tilstedeværelse av lukkede luftveier (hos pasienter uten respirasjonsanstrengelser): reduser respirasjonsfrekvensen til 6 pust per minutt, sett inspirasjonsstrømmen til 5 l/min, registrer det første åndedraget, og sjekk for tilstedeværelsen av et bøyningspunkt i det innledende en del av trykk-tid-bølgeformen som ikke kan tilskrives iboende PEEP. I tilfelle av luftveislukking, noter luftveisåpningstrykket og ΔP vil bli beregnet som differansen mellom PawEND-INSP og luftveisåpningstrykket (AOP).

Data vil bli generert i de deltakende sentrene og registrert via nettapplikasjon på serverne til University of Padua ved hjelp av administrasjonsprogramvaren Research Electronic Data Capture (REDCap) utviklet av Unit of Biostatistics, Epidemiology and Public Health ved University of Padua, som vil bli formidlet på multisenternivå.