Effekter av sluttinspiratorisk pause på ventilasjon

Reduksjon av tidalvolum (VT) til 6 mL/kg normalisert til antatt kroppsvekt (PBW) og drivtrykkbegrensning opp til 15 cmH20 er essensielle ventilasjonsstrategier som positivt påvirker kliniske utfall hos pasienter med akutt respiratorisk distress syndrom (ARDS). Nylig har mekanisk kraft også blitt knyttet til ventilator-indusert lungeskade (VILI) og assosiert med dødelighet, hovedsakelig på grunn av dens dynamisk-elastiske effekter. Til tross for bruk av disse lav VT-strategiene, er det imidlertid mulig å utvikle VILI hos moderate til alvorlige ARDS-pasienter, spesielt når kjøretrykket overskrider etablerte sikkerhetsgrenser for lungebeskyttelse. I disse situasjonene anbefales en VT mindre enn 6 mL/kg-PBW, men en økning i respirasjonsfrekvensen (RR) er nødvendig for å motvirke bivirkningene av sekundær hyperkapni (PaCO2-nivåer større enn 45 mmHg). I sin tur er RR nødvendig for å oppnå dette målet minst 25 pust/min, selv om en mild grad av hyperkapni ofte aksepteres. Likevel kan mekanisk ventilatorprogrammering med høyere RR per minutt fremme lungevevsbetennelse og kan være assosiert med uønskede utfall ved ARDS.

I ARDS er det derfor utfordrende å etablere en kombinert strategi for tidalvolum (VT) og respirasjonsfrekvens RR-reduksjon siden dets største problem er en økning i partialtrykket av karbondioksid (PaCO2) og svekkelse av ventilasjonseffektiviteten, hvis størrelse er knyttet til alvorlighetsgraden av sykdommen. Av denne grunn er noen ikke-invasive strategier tilgjengelige for å dempe hyperkapni og forbedre lungens evne til CO2-clearning. Blant dem er det verdt å fremheve sluttinspirasjonspausen (EIP). Denne strategien har vist sin nytte i å øke CO2-klarering ved å forbedre gjennomsnittstiden som gis til inspirert gass for distribusjon og diffusiv blanding i lungene. Likevel er rollen til EIP som en del av en beskyttende ventilasjonsstrategi som kombinerer VT- og RR-reduksjonene ukjent.

Derfor antar vi at å legge til en sluttinspirasjonspause (EIP) forbedrer CO2-ekspirasjon og at en slik effekt tillater en reduksjon i VT og RR for mer lungebeskyttende formål. Derfor er hovedmålet med denne studien å evaluere effekten av en EIP på Bohrs døde rom (VDBohr/VT) og PaCO2 når kombinert med en VT og RR-reduksjonen i ARDS. Det sekundære målet er å evaluere ventilasjonsstrategi på luftdistribusjon og homogenitet ved hjelp av elektrisk impedanstomografi.

Pasientvalg Pasienter ≥18 år med mild, moderat og alvorlig ARDS opptil 5 dager med mekanisk ventilasjon. Pasienter må være under dyp sedasjon og nevromuskulær lammelse. Pasienter med hemodynamisk ustabilitet, akutt hjertesvikt, tidligere kronisk luftveissykdom og variasjoner i øsofagustemperatur høyere enn 0,5 °C de siste 2 timene vil bli ekskludert.

Innstillinger for mekanisk ventilasjon ved baseline Mekanisk ventilasjon ved baseline vil bli programmert i volumkontrollert modus med en Servo-i (Maquet, Solna, Sverige) og følgende parametere: en VT på 7 ml/kg-PBW, en RR justert for å sikre en arteriell pH større enn 7,30 og intet intrinsic positive end-expiratory pressure (PEEP), en inspiratorisk insufflasjonstid på 0,6 sekunder, en inspiratorisk: ekspiratorisk (I:E) forhold på 1:2, og ingen EIP. End-ekspiratorisk transpulmonal trykk vil bli satt i begynnelsen av studien ved elektrisk impedanstomografi. PBW ble beregnet som følger: 50+ [0,91 *(høyde i cm-152,4)] for menn og 45,5+ [0,91* (høyde i cm-152,4)] for kvinner. Aktiv fukting vil bli brukt i alle deltakerne, og komprimerbar volumkompensasjon ble utført i hver mekanisk ventilator som ble brukt før protokollen startet.

Respirasjonsmekanikk Luftveistrykk, øsofagustrykk og gassstrøm vil bli målt kontinuerlig med en proksimal pneumotakograf (MBMED, Buenos Aires, Argentina). Data vil bli lastet ned på en annen bærbar PC etter riktig kalibrering av strømnings- og trykksensorer. Luftveistrykk vil bli bestemt som platåtrykk minus totalt PEEP (PEEPTOT = ekstern PEEP + indre PEEP) og respirasjonssystemets samsvar som Crs = VT/Pplat-PEEPTOT.

Respirasjonsmekanikk ble beregnet offline ved hjelp av spesifikk programvare, elastisk-dynamisk kraft ble beregnet i henhold til Costa et al-studie, og minuttventilasjon ble indeksert av PBW.

Volumetrisk kapnografi Utløpt CO2 vil bli målt av en infrarød mainstream-sensor (Capnostat 5®; USA) og integrert i en monitor (MBMed CO2-modul). Volumetriske kapnogrammer ble rekonstruert automatisk ved bruk av MATLAB® (Natick, MA, USA), som tillater ventilasjonsanalyse i volumetriske kapnogrammer ved bruk av en matematisk algoritme som justerer tidevannsvolumet til utåndet CO2. Følgende parametere ble registrert: luftveis-dødromsfraksjonen (VDaw/VT), VDBohr/VT, indeks for gassutveksling (VDEnghoff/VT), CO2-eliminering per pust (VTCO2,br), alveolær minuttventilasjon, brøkdelen av utløpt CO2 (FECO2), minutt eliminering av CO2 (VTCO2,br * RR), endetidal CO2 og gjennomsnittlig alveolært partialtrykk av CO2 (PACO2).

Kapnogrammet ved fase III (SIII) normaliseres (SnIII) ​​av FECO2 i den tilsvarende ekspirasjonssyklusen. SnIII tillater en sammenligning av helninger fra pust med forskjellige CO2-utskillelseshastigheter, som kan forventes å oppstå under modifikasjoner i innstillingen av VT eller RR. Alveolær minuttventilasjon vil bli beregnet ved hjelp av formelen: alveolær ventilasjon * RR indeksert av PBW. Ventilasjonseffektivitet er definert som forholdet mellom alveolær ventilasjon per minutt og minuttventilasjon.

Strømningssensoren justeres automatisk til verdier registrert med kroppstemperatur og mettet trykk (BTPS) konverteringsfaktor for å bestemme utåndingsluftvolumet.

Elektrisk impedanstomografi

Et 16-elektrodebelte vil bli plassert i midten av thoraxregionen, og kontinuerlig lungeimpedans vil bli vurdert ved elektrisk impedanstomografi (EIT) (Dräger Medical Systems, USA). Offline analyse av EIT-data vil bli utført, og følgende parametere ble beregnet:

• Lungeinhomogenitet bestemmes av den globale inhomogenitetsindeksen (GI), som kvantifiserer homogeniteten til tidalvolumfordelingen gjennom kvantitativ lungepikselimpedansspredning.
• Regional ventilasjonsfordeling vurderes av impedansforholdet (IR), en parameter for å bestemme de avhengige og ikke-avhengige regionenes luftfordeling. En IR > 1 representerer en ventral distribusjonsovervekt, mens en IR < 1 representerer hovedsakelig en dorsal distribusjon. Kort fortalt tilsvarer den ventrale regionen til regioner av interesse 1 og 2, og ryggregionen tilsvarer regioner av interesse 3 og 4.
• Tidevannsvariasjon av impedans (TVI) representerer impedansendringer generert av inspirert gass under en respirasjonssyklus.
• End-ekspiratorisk lungeimpedans (EELI) tilsvarer impedansverdien ved slutten av ekspirasjonen.

Protokoll Alle pasienter vil ligge i halvt liggende stilling ved 40 grader, og før studiestart må en stabiliseringsperiode på 60 minutter pålegges. PEEP og insufflasjonstidsinnstillinger vil bli holdt konstant gjennom hele studien. Av sikkerhetsgrunner forhåndsdefinerte vi at protokollen kunne stoppes når som helst i tilfelle av betydelige endringer i systemisk hemodynamikk og/eller respiratorisk acidose (pH ≤ 7,25 og PaCO2 ≥ 60 mmHg).

Følgende data ble samlet inn ved inkludering: demografiske variabler (alder, kjønn, høyde), akutt fysiologi og kronisk.

Sekvensielle protokolltrinn

• Trinn I: Tidalvolum (VT) 7 ml/kg-PBW, med konstant positivt sluttekspirasjonstrykk (PEEP), respirasjonsfrekvens (RR) og insufflasjonstid (0,6 sek), uten å legge til en sluttinspirasjonspause (EIP) . inspiratorisk: ekspiratorisk (I:E) forhold på 1:2. 60 minutter lang.
• Trinn II: VT 5 ml/kg-PBW med konstant PEEP, RR og insufflasjonstid (0,6 sek) uten å legge til en sluttinspiratorisk pause (EIP). I:E-forhold på 1:2. 60 minutter lang.
• Trinn III: EIP vil bli konfigurert til å oppnå et I:E-forhold på 1:1, og holde insufflasjonstiden konstant på 0,6 sek og VT på 5 ml/kg-PBW. PEEP og RR vil ikke bli endret fra baseline-forholdene. 60 minutter lang.
• Trinn IV: RR vil reduseres med 20 %, mens VT holdes konstant i 5 ml/kg-PBW. Insufflasjonstiden vil bli holdt på 0,6 sek, og I:E-forholdet var lik 1:1; følgelig vil EIP forlenges igjen. 60 minutter lang.

Volumetrisk kapnografi vil bli registrert, og en offline-analyse vil bli utført ved å bruke middelverdien av de siste 40 pustene. Gassutvekslingsmålinger ble også utført på slutten av hver fase ved bruk av en konvensjonell blodgassanalysator (GEM® 4000, Instrumentation Laboratory, Lexington, USA). Hemodynamiske variabler og pulsoksymetri vil bli kontinuerlig overvåket (Multiparameter Spacelabs 91393). For å identifisere påvirkningen av variasjoner i hjertevolum på CO2-dynamikk, vil minimalt invasiv overvåking av hjertevolum bli installert (Edwards Lifesciences, USA). Om nødvendig vil en noradrenalininfusjon bli brukt for å opprettholde det gjennomsnittlige arterielle trykket nær 65 mmHg, og ingen bolus med væske ble administrert under protokollen.

Statistisk analyse Shapiro-Wilk-testen vil bli utført for å bestemme fordelingen av kontinuerlige variabler, som vil bli uttrykt som gjennomsnitt, standardavvik eller median og interkvartilområde etter behov. Friedmans ikke-parametriske test, Wilcoxon matched-pairs signed-rank test, og Dunns post hoc sammenligninger vil bli utført for å sammenligne flere variabler.

En tosidet p-verdi mindre enn 0,05 ble ansett som statistisk signifikant.