Fysiologiske effekter av kontrollert vs. assistert ventilasjon under moderat til alvorlig ARDS (PEARL-studien) (PEARL)

Dette er en prospektiv, enkelt-senter, fysiologisk intervensjonsstudie designet for å undersøke respirasjonsmekanikken og regionale lungeventilasjonseffekter av assistert versus fullstendig kontrollert mekanisk ventilasjon hos pasienter med moderat til alvorlig akutt respirasjonssvikt-syndrom (ARDS). Studien gjennomføres på en tertiær intensivavdeling og fokuserer på kortsiktige fysiologiske responser på forskjellige ventilatorstrategier under kontrollerte eksperimentelle forhold. Studien evaluerer spesifikt hvordan ventilasjonsmodus og tidalvolum-målsøkning påvirker regional lungeoppblåsning, inspiratorisk anstrengelse og risiko for ventilator-indusert lunge-skade ved bruk av avanserte fysiologiske overvåkningsverktøy, inkludert esofagealt trykkmåling og elektrisk impedans-tomografi.

Den vitenskapelige rasjonalen er basert på observasjonen at assisterte ventilasjonsmoduser, som trykkstøtteventilasjon, bevarer spontanånding, men kan utsette pasienter med høyt respirasjonsdriv for overdrevne tidalvolumer og transpulmonale trykk. Denne tilstanden er assosiert med pasient-selvforskyldt lunge-skade og regional lungeoverdistensjon. Fullstendig kontrollert ventilasjon tillater streng kontroll av tidalvolum og drivtrykk og kan redusere regional lungebelastning og strekk. Imidlertid er direkte fysiologisk sammenligning mellom assistert og kontrollert ventilasjon under standardiserte forhold fortsatt begrenset. Denne studien evaluerer om å bytte pasienter med høyt inspiratorisk arbeid til volumkontrollert ventilasjon, enten ved å opprettholde tidalvolumet observert under assistert ventilasjon eller ved å målrette beskyttende drivtrykksverdier, forbedrer regional ventilasjonshomogenitet og reduserer markører for lungeoverdistensjon samtidig som gassutveksling bevares.

Etter inkludering gjennomgår pasienter fire sekvensielle ventilasjonsfaser påført i fast rekkefølge. Hver fase varer i 30 minutter. De første 25 minuttene tillater fysiologisk stabilisering og tilpasning til ventilasjonsmodusen. De siste 5 minuttene brukes til signalinnhenting og fysiologiske målinger. De fire fasene inkluderer assistert ventilasjon med klinisk valgt trykkstøtte og positivt endo-ekspiratorisk trykk, volumkontrollert ventilasjon med mål om 6 ml per kg prediktert kroppsvekt, volumkontrollert ventilasjon med tidalvolum matchet til tidalvolum målt under assistert ventilasjon med nevromuskulær blokade, og volumkontrollert ventilasjon med mål om 6 ml per kg prediktert kroppsvekt med nevromuskulær blokade og drivtrykk-titrering for å forbli på eller under 14 cmH2O. Under nevromuskulær blokade-faser justeres respirasjonsfrekvens basert på arteriell blodgassanalyse for å opprettholde fysiologiske pH- og PaCO2-mål.

Respirasjonsmekanikk vurderes ved bruk av kombinert luftvei-, esofagealt og gastrisk trykkmåling innhentet gjennom et ballongkateter nasogastrisk rørsystem. Flow og luftveistrykk måles ved bruk av et pneumotakograf. Signaler innhentes digitalt og lagres for offline-analyse. Avledede parametere inkluderer inspiratorisk anstrengelse, transpulmonale trykksvingninger, respirasjonssystem og lunge drivtrykk, lunge- og brystvegg-komplians, respirasjonsmuskelaktivitet, trykk-tid-produkt og okklusjonstrykksindekser. Statisk respirasjonsmekanikk vurderes ved bruk av standardiserte inspiratoriske og ekspiratoriske okklusjonsmanøvrer. Disse målingene tillater detaljert karakterisering av pasient-ventilator interaksjon, lungebelastning og mekanisk energi-overføring til respirasjonssystemet.

Regional ventilasjonsfordeling vurderes ved bruk av elektrisk impedans-tomografi. Et dedikert elektrodebelte plassert på midt-thorax-nivå registrerer kontinuerlig impedansendringer med høy temporal oppløsning. Offline-analyse inkluderer beregning av tidal ventilasjonsfordeling mellom avhengige og uavhengige lungeregioner, estimering av regionalt tidalvolum, ventilasjonshomogenitetsindekser, pikselnivå ventilasjonsheterogenitet, endo-ekspiratorisk lungeimpedansendringer og deteksjon av pendelluft-fenomen. Rekrutteringsvolum estimeres ved å sammenligne endo-ekspiratorisk impedans ved forskjellige positive endo-ekspiratoriske trykknivåer. Disse målingene gir høyoppløsnings funksjonell bildebehandling av regional lungeaering og ventilasjonsfordeling under hver ventilasjonsfase.

Fysiologiske og gassutvekslingsparametere samlet inn under hver fase inkluderer tidalvolum, respirasjonsfrekvens, luftveistrykk, arterielle blodgasser og arbeid av ånding-indekser. Datainnsamling er standardisert på tvers av alle studiefaser for å sikre sammenlignbarhet mellom ventilatorstrategier.

Studien følger en fysiologisk gjentatte målinger-design. Kontinuerlige variabler oppsummeres ved bruk av median og interkvartilområde. Kategoriske variabler uttrykkes som proporsjoner. På grunn av den lille utvalgsstørrelsen og forventet ikke-normal fordeling av fysiologiske variabler, brukes ikke-parametriske statistiske tester. Globale sammenligninger på tvers av studiefaser utføres ved bruk av Friedman-testen. Parvise sammenligninger utføres ved bruk av Wilcoxon signed rank test eller McNemar-test når det er passende. Statistisk signifikans defineres ved bruk av to-sidige p-verdier mindre enn eller lik 0,05. Statistiske analyser utføres ved bruk av valideret statistisk programvare.

På grunn av den fysiologiske utforskende designen og fravær av tidligere data som beskriver regional lungeoppblåsningsatferd under identiske eksperimentelle forhold, ble ikke formell styrkekalkulasjon utført. Det planlagte inkluderingsmålet er 20 pasienter. Denne utvalgsstørrelsen er konsistent med tidligere fysiologiske crossover-studier som undersøker respirasjonsmekanikk og regional lungeventilasjon ved bruk av avanserte overvåkingsteknikker. Den valgte utvalgsstørrelsen anses som tilstrekkelig for å oppdage klinisk meningsfulle fysiologiske forskjeller mellom ventilasjonsstrategier og for å generere hypotesegenererende data for fremtidige kliniske utfallsforsøk.

Sikkerhetsovervåking utføres gjennom hele studien. Alle uønskede hendelser som oppstår under studieprosedyrer registreres. Uønskede hendelser relatert til medisinske enheter klassifiseres i henhold til gjeldende europeiske medisinsk utstyrsforskrifter. Hendelser, enhetsmangler og alvorlige hendelser rapporteres til kompetent nasjonal myndighet og enhetsprodusent i henhold til regelverkskrav. Alvorlige hendelser inkluderer hendelser som fører til død, alvorlig forverring av helsetilstand eller alvorlig folkehelserisiko. Enhetsrelatert sikkerhetsovervåking inkluderer vurdering av enhetsytelse, pålitelighet og brukervennlighet under studieprosedyrer.

Data samles inn ved bruk av standardiserte datainnsamlingsverktøy og lagres i sikre institusjonelle systemer. Rå fysiologiske bølgeformer lagres for offline-analyse. Datakvalitet sikres gjennom forhåndsdefinerte innhentingsprotokoller, standardiserte måleprosedyrer og sentralisert offline-analyse utført av trente forskere. Fysiologiske signaler gjennomgår kvalitetsgjennomgang før analyse for å sikre signalintegritet og målenøyaktighet.

Studien er planlagt over en 12-måneders inkluderingsperiode. Oppfølgingsdata inkluderer sykehusoverlevelsesstatus registrert etter fullføring av studieprosedyrer. Studien gjennomføres i henhold til institusjonelle kliniske forskningsstandarder og gjeldende regelverkskrav for intervensjonelle fysiologiske studier.