Skuteczność i bezpieczeństwo protokołu rekrutacji płuc u dzieci z ostrym uszkodzeniem płuc (Recruitment)

I. Wstęp A. Tło Jednostki płucne uczestniczące w wymianie gazowej nazywane są płucami „rekrutowanymi”. Pacjenci z uszkodzeniem płuc cierpią z powodu części jednostek, które nie uczestniczą w wymianie gazowej (tzn. Derekrutacja pęcherzyków płucnych może również powodować przeciek śródpłucny i pogarszać uszkodzenie płuc poprzez niedodmę7. Wyniki leczenia zespołu ostrej niewydolności oddechowej znacznie się poprawiły Czy to naprawdę prawda? odkąd klinicyści zaczęli stosować strategie chroniące płuca, w tym wentylację z małą objętością oddechową i permisywną hiperkapnię8, 9. Jednak uznano, że wentylacja przy małej objętości oddechowej zmniejsza rekrutowaną objętość płuc, zjawisko, które utrzymuje się pomimo agresywnej strategii dodatniego ciśnienia końcowo-wydechowego (PEEP) zastosowanej w badaniach ARDSNet4. Niedodma związana z wentylacją z małą objętością oddechową jest łagodzona poprzez zastosowanie tzw. oddechów znakowych, czyli oddechów rekrutacyjnych10. Ponadto odsetek płuc pozostających w stanie niewykwalifikowanym może przyczyniać się do zachorowalności i śmiertelności związanej z zespołem ostrej niewydolności oddechowej (ARDS)11. U dorosłych zastosowano kilka strategii rekrutacji płuc: podtrzymywana inflacja (SI) i strategia maksymalnej rekrutacji. Tak zwane podejście z otwartymi płucami (OLA) obejmuje SI, po którym następuje ustawienie PEEP do zmierzonego dolnego punktu przegięcia krzywej PV. Alternatywnym podejściem do ustawiania PEEP jest stopniowe miareczkowanie PEEP, które obejmuje sekwencyjne obniżanie PEEP do momentu wystąpienia wcześniej określonego spadku PaO2 lub SaO2. Przebadano wszystkie badania, które nie obejmowały strategii utrzymywania rekrutacji płuc po manewrze rekrutacji.

Wpływ rekrutacji płuc na długoterminowy przebieg ARDS nie jest jeszcze jasny. Oczywiste jest, że rekrutacja płuc jest najskuteczniejsza na wcześniejszym etapie ALI/ARDS. Grasso i wsp. wykazali, że pacjenci, którzy otrzymali manewr rekrutacyjny w dniu 1 ± 0,3 ARDS, mogli zostać zwerbowani w porównaniu z pacjentami rekrutowanymi w dniu 7 ± 1. Podobnie Gattinoni i wsp. 11 oraz Crotti i wsp. 5 stwierdzili ograniczoną rekrutację u pacjentów, którzy byli w zaawansowanym stadium ARDS. Borges i wsp.,6 Tugrul i wsp.,12 oraz Girgis i wsp. wszyscy rekrutowali pacjentów na wczesnym etapie ARDS i każdy z nich stwierdził średnią rekrutację płuc u wszystkich badanych pacjentów. Każdy z badanych wykazywał zdolność do poprawy wysycenia tlenem i (czasem badanej) końcowo-wydechowej objętości płuc. Chociaż w żadnym badaniu nie zbadano wpływu tej zmiany na zachorowalność lub śmiertelność, wiadomo, że u dzieci hipoksemia jest częstą przyczyną zachorowalności. Co ważne, u dzieci leczenie niedotlenienia często prowadzi do zwiększania ustawień respiratora, stosowania wentylacji oscylacyjnej o wysokiej częstotliwości (HFOV) lub stosowania pozaustrojowego natleniania membranowego (ECMO). Wczesna rekrutacja dzieci z ALI/ARDS może zapobiec potrzebie eskalacji opieki w kierunku tych bardziej inwazyjnych i obarczonych ryzykiem terapii.

Obecnie nie ma wytycznych dotyczących praktyki klinicznej ani standardów opieki dotyczących strategii rekrutacji płuc u dzieci z uszkodzeniem płuc. Do tej pory nie przeprowadzono u dzieci badań dokumentujących skuteczność lub bezpieczeństwo którejkolwiek ze strategii stosowanych w intensywnej terapii. Głównym celem tego badania jest wykazanie skuteczności i bezpieczeństwa utrzymywania inflacji i manewrów maksymalnej rekrutacji u dzieci z uszkodzeniem płuc.

B. Manewry rekrutacji płuc

1. Trwała inflacja (SI) Trwała inflacja (SI) jest powszechnie wykorzystywana na oddziałach intensywnej terapii jako manewr rekrutacyjny. W MS pacjent otrzymuje przedłużony wdech pod dodatnim ciśnieniem (zwykle między 30 a 45 cm H2O) trwający od 15 do 40 sekund. Klinicznie ten manewr jest stosowany po zwolnieniu z pracy, takim jak odsysanie lub gdy pacjent wykazuje hipoksemię. Ta strategia jest obecnie stosowana w Szpitalu Dziecięcym Boston Medical-Surgical Intensive Care Unit u niektórych pacjentów z uszkodzeniem płuc, chociaż nie ma opublikowanych dowodów na jej bezpieczeństwo lub skuteczność u dzieci. Czy moglibyśmy umieścić 3 badania SI u wcześniaków, które stosują 20-40 cm H2O, a następnie CPAP? 1 było badaniem na królikach. Opisane poniżej badania dotyczą manewrów rekrutacji podtrzymywanej inflacji.

   1. Tugrul i wsp. 12 badali wpływ MS na 24 osoby dorosłe z ARDS. SI obejmowało 45 cm H2O przez 30 sekund, po czym następowało malejące miareczkowanie PEEP od 20 cm H2O w dół, miareczkowanie do wysycenia. Stosunek P/F wzrósł >200 u 11/24 pacjentów i utrzymywał się po 6 godzinach od manewru u 9/24 pacjentów. U żadnego pacjenta nie zaobserwowano barotraumy.
   2. Richard i wsp. zbadali4 wpływ SI (45 cm H2O przez 15 sekund) u 10 osób dorosłych z ARDS wentylowanych ze strategią małej objętości oddechowej. Manewr wywołał znaczny wzrost rekrutowanych objętości płuc (175 ± 108 ml przed manewrem w porównaniu z 254 ± 137 ml po manewrze). Poprawa ta była związana ze wzrostem nasycenia krwi tętniczej tlenem. Nie było doniesień o trwałości rekrutacji ani o negatywnych skutkach.
   3. Lapinski i wsp. 13 badali bezpieczeństwo i skuteczność manewru SI u 14 dorosłych z ARDS. Ciśnienie stosowane w manewrze było mniejszym z następujących: 45 cm H2O lub ciśnienie plateau stosowane przy oddechach o objętości oddechowej 12 ml/kg; manewr trwał 20 sekund. Nasycenie tlenem wzrosło z 86,9 ± 5,5 do 94,3 ± 2,3% w ciągu 10 minut, co utrzymywało się przez 4 godziny u 10/14 pacjentów. Czterech, u których spadło nasycenie, miało poziomy PEEP poniżej 10 cm H2O. U niektórych pacjentów skurczowe ciśnienie krwi obniżyło się podczas 20-sekundowego nadmuchania, średnia zmiana wyniosła 6,9 mm Hg, co u wszystkich pacjentów szybko się odwróciło po zwolnieniu manewru. W 24-godzinnej obserwacji u żadnego pacjenta nie stwierdzono barotraumy.
   4. Pelosi i wsp. 10 badali wpływ trzech kolejnych oddechów typu „westchnienie” (jeden z ciśnieniem plateau 45 cm H2O, ale o normalnym czasie trwania) u 10 osób dorosłych z ARDS. Po 1 godzinie 3 westchnień na minutę, końcowo-wydechowa objętość płuc (mierzona przez rozcieńczenie He) wzrosła z 1,49 ± 0,58 do 1,91 ± 0,67 L i wzrost PaO2 z 92,8±18,6 do 137,6±23,9 mm Hg, w porównaniu z tymi samymi ustawieniami respiratora bez westchnień. Zwiększyła się również elastyczność i wentylacja płuc. Nie odnotowano żadnych działań niepożądanych.
   5. Toth i wsp. badali zmiany sercowe i oddechowe, które występują w SI (40 cm H2O przez 40 sekund) u 18 dorosłych z ARDS. PaO2 wzrosło od manewru poprzedzającego rekrutację do 60-minutowego okresu obserwacji (203±108 vs. 322±101 mm Hg, p < 0,001). Wskaźnik sercowy (CI) i objętość krwi w klatce piersiowej (ITBV) zmniejszyły się po manewrze rekrutacyjnym (CI, 3,90 ± 1,04 vs. 3,62±0,91 l/min/m2, p < 0,05; ITBVI, 832±205 vs. 795±188 ml/m2, p < 0,05). Nie stwierdzono korelacji z CI i średnim ciśnieniem tętniczym, nie wystąpiły też istotne zmiany w średnim ciśnieniu tętniczym.
   6. W być może największym badaniu utrzymujących się inflacji w erze wentylacji ochronnej, Meade i wsp. 14 przebadali 983 dorosłych z ARDS, stosując strategie chroniące płuca (objętości oddechowe 6 ml/kg) w obu grupach. Grupa eksperymentalna stosowała manewry rekrutacji SI (40 cm H2O przez 40 sekund), wyższe poziomy PEEP (14,6 ± 3,4 w grupie tak zwanej „otwartej wentylacji płuc” w porównaniu z 9,8 ± 2,7 w grupie kontrolnej) oraz wyższe ciśnienia plateau ( 30,2±6,3 vs 24,9±5,1 cm H2O) niż grupa kontrolna, która nie stosowała manewrów rekrutacyjnych. Chociaż nie było różnicy w śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny, grupa eksperymentalna miała niższy odsetek opornej na leczenie hipoksemii (4,6% vs 10,2%; RR, 0,54), zgonów z oporną na leczenie hipoksemią (4,2% vs 8,9%; RR, 0,56) i mniej częste stosowanie eskalowanych terapii (definiowanych jako wentylacja z wysoką częstotliwością, wziewny tlenek azotu, wentylacja strumieniowa lub wspomaganie pozaustrojowe) (5,1% vs 9,3%; RR, 0,6). Utwierdza to w przekonaniu, że skuteczna rekrutacja dzieci na wczesnym etapie ostrego uszkodzenia płuc może zapobiec eskalacji leczenia i zmniejszyć śmiertelność z powodu ciężkiego niedotlenienia.

2. Manewr rekrutacyjny wentylacji kontrolowanej ciśnieniem (PCV) W przeciwieństwie do SI, jako manewr rekrutacyjny stosowano również wentylację pacjentów ze zwiększonymi ciśnieniami plateau i podwyższonymi poziomami PEEP. W takim przypadku pacjent jest tymczasowo umieszczany w respiratorze o wyższym ciśnieniu, niż byłoby to stosowane do wentylacji pacjenta w inny sposób. Kombinacja PEEP i ciśnień plateau pomaga rekrutować niedodmowe pęcherzyki płucne. Wentylacja kontrolowana ciśnieniowo jest trybem z wyboru u takich pacjentów, ponieważ w niej ustala się ciśnienie plateau, a zatem utrzymuje się ją na stałym poziomie (w przeciwieństwie do wentylacji kontrolowanej objętościowo). W ten sposób dostarczane jest znane ciśnienie plateau (które bierze udział w rekrutacji płuc). Poniżej przedstawiono najistotniejsze badania wykorzystujące manewr rekrutacji PCV. ? Athanasios „Manewr TLC” u znieczulonych dzieci? Małe badanie dotyczące leczenia niedodmy śródoperacyjnej.

   1. Borges, Amato i in.6 przeprowadzili najbardziej przekonujące i kompletne badanie manewru maksymalnej rekrutacji. Przebadali w nim 26 dorosłych na wczesnym etapie ARDS, porównując dostęp do otwartego płuca (w tym SI 40 cm H2O przez 40 sekund, a następnie PEEP ustawiony na Pflex + 2 cm H2O, opisany poniżej) ze strategią maksymalnej rekrutacji, przeprowadzoną kolejno. Maksymalną rekrutację zdefiniowano jako PaO2 plus PaCO2 przekraczające 400 mm Hg, co wskazuje na minimalne przetaczanie śródpłucne. Strategia obejmowała wentylację kontrolowaną ciśnieniem 15 cm H2O, z PEEP zwiększanym w krokach co 5 cm H2O co 5 minut (maksymalne PEEP 45 cm H2O) aż do osiągnięcia maksymalnej rekrutacji. Maksymalną rekrutację osiągnięto u 24/26 pacjentów, z czego dwie trzecie osiągnięto przy PEEP 30 cm H2O. Wykorzystując miareczkowanie PEEP do utrzymania rekrutacji płuc (patrz poniżej), PaO2 pozostawało powyżej 400 (płuca w pełni zrekrutowane) u wszystkich pacjentów po 6 godzinach. Procedura była hemodynamicznie tolerowana przez wszystkich pacjentów, a długoterminowa częstość występowania barotraumy u badanych pacjentów (7,7%) była niższa niż uznana częstość występowania w badaniach ARDSNet (10-11%)8.
   2. Crotti i wsp. 5 przebadali pięć osób dorosłych z ALI/ARDS o różnym ciśnieniu plauteau (10, 15, 20, 30, 35, 40, 45 cm H2O) i PEEP (5, 10, 15, 20 cm H2O). Obrazowanie TK klatki piersiowej na końcu wdechu i na końcu wydechu uzyskano dla każdej kombinacji ciśnienia plateau i PEEP. Procent rekrutowanych płuc (określony radiologicznie) wzrastał w sposób prawie liniowy wraz ze wzrostem ciśnienia plateau (ryc. 1). Maksymalna częstość otwierania występowała przy 20 cm H2O, co sugeruje, że ciśnienie plateau przekraczające 20 cm H2O byłoby najbardziej korzystne w rekrutacji płuc. Nie badano żadnych pomiarów wymiany gazowej ani zdarzeń niepożądanych.
   3. Foti i wsp. 15 porównali zmiany utlenowania i końcowo-wydechowej objętości płuc przy wzrastających poziomach PEEP z nałożoną wentylacją kontrolowaną objętościowo w porównaniu z manewrem ciągłego napełniania płuc u 15 dorosłych z ARDS. Chociaż rekrutacja była zmienna (ze względu na zastosowanie VCV, stąd zmienne ciśnienie plateau), odkrył, że maksymalny wzrost utlenowania występował przy wysokich utrzymujących się poziomach PEEP (średnio 16 cm H2O przez 30 minut) w porównaniu z 30-sekundowymi manewrami rekrutacyjnymi i niskimi PEEP (średnia 9 cm H2O). Protokół PEEP/plateau nie był związany z żadnymi zmianami hemodynamicznymi, jak w przypadku manewru przedłużonej inflacji.
   4. Villagra i wsp. zbadali manewr rekrutacyjny wykorzystujący 2-minutową wentylację przy użyciu wentylacji kontrolowanej ciśnieniem (PCV) u 18 dorosłych z wczesnym ARDS. Dla RM PEEP ustawiono 3 cm H2O powyżej górnego punktu przegięcia krzywej PV, a ciśnienia szczytowe ustawiono na 50. Co ważne, szczytowe ciśnienia RM nie różniły się istotnie od wentylacji wyjściowej (43,6 ± 7,6 przed RM, 47 ± 4,5 podczas RM i 42,8 ± 7,1 cm H2O po RM), chociaż PEEP tak było (14 ± 1,3 pre-RM vs 30±4,9 cm H2O). Badacze nie stwierdzili znaczącej różnicy w PaO2 po manewrze rekrutacyjnym (127±63 przed RM, 162±108 w trakcie i 149±85 cm H2O po RM). To odkrycie implikuje kilka ważnych ustaleń dotyczących rekrutacji płuc. Po pierwsze, ciśnienie szczytowe stanowi istotny czynnik determinujący rekrutację płuc. Z kolei Borges i wsp. byli w stanie w pełni zrekrutować wszystkich 18 pacjentów z ARDS, stosując ciśnienie jazdy różniące się znacznie od pre-RM w fazie maksymalnej rekrutacji (50-60 cm H2O podczas rekrutacji w porównaniu z 30 cm H2O na linii podstawowej). Co więcej, zastosowany tutaj manewr rekrutacyjny trwał tylko 2 minuty, w porównaniu do przyrostowego miareczkowania stosowanego przez Borgesa, które trwało 4 minuty w każdej fazie. Chociaż nie badano tego systematycznie, brak znaczącej poprawy PaO2 po RM stwierdzony w tym badaniu sugeruje, że rekrutacja z wykorzystaniem PCV może być funkcją czasu i szczytowych ciśnień stosowanych w RM.
   5. Medoff3 i wsp. przedstawili przypadek pojedynczego pacjenta z oporną na leczenie hipoksemią. Zarządzanie obejmowało powtarzające się, utrzymujące się inflacje z PEEP ustawionym tuż powyżej Pflex na podstawie krzywej PV. Wykonano manewr rekrutacyjny obejmujący 20 cm H2O PEEP i 40 cm H2O ciśnienie rozszerzające przez 2 minuty. Pacjent wykazał wyraźną poprawę utlenowania i prawie całkowitą rekrutację płuca w tomografii komputerowej (patrz Ryc. 2).
   6. Podczas gdy we wszystkich wyżej wymienionych badaniach zakończono pomyślną rekrutację, Gattinoni i wsp. 11 przebadali 68 dorosłych z późnym ARDS (wentylacja 5±6 dni w chwili włączenia), u których nie udało się przeprowadzić skutecznej rekrutacji. Manewry rekrutacyjne obejmowały wentylację kontrolowaną ciśnieniem z ciśnieniem szczytowym 45 cm H2O, PEEP 5 cm H2O i częstością oddechów 10. Poziomy PEEP były następnie stosowane w losowej kolejności, między 5 a 15 cm H2O. Odkrył, że badani pacjenci mieli tylko 13 ± 11% płuc nadających się do rekrutacji według tomografii komputerowej. Wśród wszystkich pacjentów stwierdził, że 24% tkanki płucnej nie nadawało się do regeneracji, nawet przy ciśnieniu w drogach oddechowych 45 cm H2O. Nie mierzono markerów wymiany gazowej.

Ważne jest, aby zwrócić uwagę na trzy aspekty tego badania, które prawdopodobnie są odpowiedzialne za zbyt wysoki odsetek płuc nienadających się do rekrutacji, w przeciwieństwie do bardzo skutecznej strategii rekrutacji przedstawionej przez Borgesa i in. Najpierw Borges badał pacjentów na wczesnym etapie ARDS (mediana, 2 dni), podczas gdy Gattinoni badał późny ARDS. Po drugie, Borges wykorzystywał szczytowe ciśnienia do 60 cm H2O, podczas gdy Gattinoni wykorzystywał ciśnienia do 45 cm H2O. Wreszcie Gattinoni nie stosował miareczkowania PEEP, ale obniżył PEEP do 5 cm H2O po manewrach rekrutacyjnych. Tak więc badanie Gattinoniego podkreśla znaczenie wysokich szczytowych ciśnień w rekrutacji płuc, wczesnej rekrutacji w ARDS i malejącego miareczkowania PEEP w celu utrzymania rekrutacji płuc.

C. Strategie utrzymywania rekrutacji Wiadomo, że zastosowanie dodatniego ciśnienia końcowo-wydechowego zapobiega powtarzającym się naprężeniom związanym z rekrutacją-rekrutacją w tkance płucnej. W zwierzęcym modelu ostrego uszkodzenia płuc Farias wykazał histologiczne i biochemiczne dowody na uniknięcie niedodmy, gdy zastosowano PEEP po rekrutacji płuc7. Dwie główne strategie zapobiegające zwolnieniu po manewrze rekrutacyjnym obejmują podejście otwartego płuca i zmniejszające się miareczkowanie PEEP.

1. Podejście z otwartymi płucami W podejściu z otwartymi płucami PEEP jest ustawiane tuż powyżej dolnego punktu przegięcia (znanego również jako Pflex) krzywej ciśnienie-objętość pacjenta. Teoretycznie zapobiega to spadkowi PEEP poniżej strefy niedorozdęcia.

   1. W drugiej części badania, o którym mowa powyżej, Richard i wsp. 4 również badali wpływ zwiększenia PEEP w stosunku do zmierzonego LIP (LIP + 4 cm H2O, bez SI) w porównaniu z PEEP ustawionym w dolnym punkcie przegięcia po SI. U 10 dorosłych wentylowanych wentylacją z małą objętością oddechową zmierzone objętości płuc wyniosły 175±108 przy PEEPLIP w porównaniu z 332±91 ml przy PEEPLIP+4. Wzrost ten był jeszcze bardziej zauważalny u pacjentów wentylowanych dużymi objętościami oddechowymi (10 ml/kg), co wskazuje na rolę ciśnień plateau (oprócz PEEP) w rekrutacji pęcherzyków płucnych (patrz ryc. 3).
   2. Amato i wsp. 16 zbadali skutki „strategii wentylacji ochronnej” u 53 pacjentów z ARDS. Grupa wentylacji ochronnej otrzymała manewry rekrutacji poprzez ciągłe nadmuchiwanie (35-40 cm H2O przez 40 sekund), a następnie PEEP ustawiony na LIP + 2 cm H2O. Grupa kontrolna otrzymywała PEEP miareczkowany do wysycenia, bez manewrów rekrutacyjnych. Grupa wentylacji ochronnej odnotowała dramatyczny spadek śmiertelności z jakiejkolwiek przyczyny w ciągu 28 dni (38% vs 71%, p<0,001). Jednak grupa kontrolna również otrzymywała wentylację z dużą objętością oddechową (12 ml/kg), co później okazało się istotnym wyznacznikiem śmiertelności z powodu ARDS.8 W związku z tym trudno jest ocenić wkład RM i otwartego podejścia płucnego do poprawy śmiertelności w tym badaniu, jeśli w ogóle.

2. Malejące miareczkowanie PEEP W malejącym miareczkowaniu PEEP, po manewrze rekrutacyjnym, PEEP jest ustawiany na wysokim poziomie, często między 20 a 26 cm H2O. PEEP zmniejsza się stopniowo, a markery rozdęcia płuc (np. wymiana gazowa lub zmierzona objętość płuc). Kiedy pojawiają się objawy niedodmy, PEEP utrzymuje się na tym poziomie lub nieco powyżej tego poziomu, często określanego jako „optymalny PEEP”.

   1. Borges, Amato i wsp. 6 opisują miareczkowanie PEEP po protokole maksymalnej rekrutacji i porównują je z podejściem z otwartego płuca (PEEP ustawiony na Pflex + 2 cm H2O). Zgodnie ze strategią maksymalnej rekrutacji (opisaną powyżej), PEEP ustalono na 25 cm H2O i zmniejszano o 2 cm H2O co 4 minuty, aż PaO2 + PaCO2 < 380 mm Hg, a następnie zwiększano o 2 cm H2O (optymalny PEEP, średnia 20±5 cm H2O). Stosując tę ​​strategię, PaO2 utrzymywało się na poziomie powyżej 400 mm Hg po 30 minutach obserwacji u wszystkich 24 pacjentów (patrz ryc. 4, góra) i powyżej 450 u 16 pacjentów obserwowanych przez 6 godzin. Korelowało to z procentową masą zapadniętej tkanki, zmierzoną za pomocą tomografii komputerowej, wynoszącą <5% na koniec miareczkowania PEEP i po 30 minutach obserwacji (patrz Ryc. 4, dół).
   2. Toth i wsp. 17 opisali zmniejszające się miareczkowanie PEEP po manewrze rekrutacji SI. Po SI przy 40 cm H2O przez 40 sekund, PEEP ustawiono na 26 cm H2O, a następnie zmniejszano o 2 cm H2O co 4 minuty, aż PaO2 spadło o >10% swojej wartości szczytowej. Wartość PEEP 2 cm H2O powyżej tej wartości została zdefiniowana jako PEEP optymalny. Stwierdzono, że optymalny PEEP był faktycznie niższy niż wyjściowy PEEP pacjentów (przed rozpoczęciem protokołu, 17±3 vs 15±4 cm H2O). PaO2 po manewrze rekrutacyjnym (203±108 na początku PEEP w porównaniu z 328±132 cm H2O) utrzymywało się w 30-minutowym okresie obserwacji (266±121 cm H2O, p<0,05 w porównaniu z poziomem wyjściowym).

D. Szacowanie objętości płuc Obecnie możliwość określenia, czy pacjent ma idealną funkcjonalną pojemność zalegającą, jest poniżej lub powyżej, jest dedukowana na podstawie pomiarów zastępczych, w tym wyglądu płuc na radiogramie klatki piersiowej, trendów parametrów życiowych (zwłaszcza natlenienia) i ciśnienia krzywych objętości (P-V) generowanych przez nowoczesne respiratory. W tym badaniu wykorzystamy ustaloną metodę określania objętości płuc (MBNW) do badania objętości płuc.

1. Krzywe ciśnienie-objętość Krzywa ciśnienie-objętość przedstawia ciągłą zależność między zmianami ciśnienia a zmianami objętości płuc. Nachylenie linii reprezentuje podatność płuca. Na rycinie 5 zwróć uwagę na trzy linie, które tworzą ramię wdechowe (dolna krzywa). Skrajna lewa linia przedstawia niepodlegające, niedodmowe płuco. Punkt, w którym zmienia się nachylenie, jest znany jako dolny punkt infekcji, znany również jako Pflex. W podejściu z otwartymi płucami (omówione później) PEEP jest ustawione na ciśnienie tuż powyżej dolnego punktu przegięcia. Fizjologicznie zakłada się, że jest to punkt, w którym rekrutowane są wszystkie niedodmowe segmenty płuc, i że niedopuszczenie do spadku ciśnienia respiratora poniżej tego poziomu w jakimkolwiek punkcie (poprzez ustawienie PEEP powyżej tego poziomu) minimalizuje niedodmę. Punkt, w którym następuje druga zmiana nachylenia linii (ponownie płaska) nazywany jest górnym punktem przegięcia (UIP). Ciśnienia powyżej tego punktu reprezentują nadmiernie rozdęte, niepodatne pęcherzyki płucne, a zatem ten punkt reprezentuje ciśnienie, przy którym podatność płuc dramatycznie spada. W tym protokole dla każdego pacjenta zostanie zmierzona krzywa PV, a UIP zostanie wykorzystany jako ciśnienie sufitowe w dowolnym punkcie protokołu. W ten sposób rekrutujemy podatne obszary płuc bez ryzyka nadmiernego rozdęcia.

2. Technika wielokrotnego wymywania oddechu azotem (MBNW)

   MBNW był wykorzystywany w wielu badaniach klinicznych i jest uważany za złoty standard w pomiarze objętości płuc18-21. Obecnie najdokładniejszym sposobem pomiaru objętości płuc jest rozcieńczenie znanej ilości gazu o małej rozpuszczalności poprzez ponowne wdychanie w układzie zamkniętym. Zmiany stężenia przy kolejnych oddechach pozwalają na obliczenie objętości dystrybucji gazu. Jednym z gazów, który został wykorzystany do tego celu, jest azot22, atrakcyjny ze względu na wszechobecność w środowisku. Pomiar stężenia gazowego azotu jest jednak dostępny tylko za pomocą chromatografii gazowej lub spektrometrii mas, z których żadna nie jest klinicznie praktyczna. Ostatnio zatwierdzono technikę, za pomocą której ciśnienie cząstkowe azotu jest obliczane jako resztkowe ciśnienia cząstkowe gazowego tlenu, gazowego dwutlenku węgla i gazowego azotu, które razem stanowią jedyne trzy ważne gazy w obwodzie respiratora. Pierwsze dwa gazy są łatwo mierzone w obwodzie respiratora w czasie rzeczywistym, ale oczywiście różnią się znacznie w zależności od stanu metabolicznego pacjenta. Stenqvist opracował technikę NMBW do obliczania FRC przy użyciu zmian w wydychanym O2 i CO2, manipulując stężeniem wdychanego tlenu w celu zmiany frakcji wdychanego azotu23. FRC oblicza się w następujący sposób:

   FiN2 = 1-FiO2 (ustawione przez respirator) FeO2 = 1-FeO2 (zmierzone)-FeCO2 (zmierzone)

   Wdechowe i wydechowe objętości oddechowe pęcherzyków płucnych są obliczane na podstawie zużycia O2 (VO2) i produkcji CO2 (VCO2) obliczonych metodą kalorymetrii pośredniej24:

   Objętości wdychanego i wydychanego gazowego azotu związane z pojedynczym oddechem są obliczane na podstawie końcowo-wydechowej zawartości azotu (EtN2, wywnioskowanej na podstawie zmierzonej wydychanej zawartości CO2 i tlenu), wdychanej frakcji azotu (FiN2) oraz wdechowej i wydechowej pęcherzykowej objętości oddechowej w następujący sposób:

   Przed dokonaniem przyrostowej zmiany FiN2 o 10% poprzez manipulację FiO2, ustalane są wartości bazowe dla VO2, VCO2 i ETN2. Zakłada się, że VO2 i VCO2 są stałe podczas całego pomiaru. Następnie manipuluje się FiN2, a FRC szacuje się w następujący sposób:

   Pomiar FRC przy użyciu tej metodologii w modelu płuc o znanym zużyciu tlenu i objętości płuc23 wykazał doskonałą precyzję (średnia FRC 103 5%), nawet przy wykorzystaniu przyrostowych zmian FiO2 od 0,9 do 1,0. Precyzja u dorosłych pacjentów z niewydolnością oddechową wykazała doskonałą precyzję pomiarów.

3. Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) Elektryczna tomografia impedancyjna wykorzystuje zmiany impedancji w przestrzeniach wypełnionych powietrzem w porównaniu z przestrzeniami wypełnionymi tkanką, aby scharakteryzować i określić ilościowo regionalny rozkład objętości płuc przy łóżku chorego. W ciągu ostatniej dekady wykonano znaczną pracę w celu walidacji technologii na zwierzętach25 i ludziach26,27. Technologia wykorzystuje serię 16 elektrod umieszczonych w poprzek klatki piersiowej pacjenta (Rysunek 6). Ponieważ między elektrodami przepływają małe prądy, impedancja jest mierzona pomiędzy seriami. Poprzez złożone badanie i manipulację tymi wartościami impedancji powstaje dwuwymiarowy obraz (ryc. 7), który, jak wykazano, koreluje ze zmianami klinicznymi i radiograficznymi u pacjentów27. U dziesięciu wentylowanych mechanicznie dorosłych z ARDS końcowo-wydechowa objętość płuc określona na podstawie wypłukiwania azotu dobrze korelowała z końcowo-wydechową impedancją płuc z r2 równym 0,95,26 Możliwość nieinwazyjnego oszacowania objętości płuc w czasie rzeczywistym może znacznie poprawić wyniki leczenia pacjentów z uszkodzeniem płuc. W szczególności zdolność do określenia idealnej funkcjonalnej pojemności zalegającej pacjenta i wentylacji w tym celu może poprawić dostarczanie tlenu poprzez maksymalizację podatności płuc i minimalizację płucnego oporu naczyniowego. To badanie ma na celu wykorzystanie różnych poziomów PEEP do zmiany objętości końcowo-wydechowej, przy użyciu EIT i innych zastępczych pomiarów w celu potwierdzenia skuteczności, mierząc utlenowanie i frakcję przecieku jako kliniczne punkty końcowe. Jeśli to badanie wykaże zdolność do skutecznej rekrutacji płuc i minimalizowania frakcji przecieku przy użyciu agresywnej strategii PEEP, uzasadnione będą dalsze badania korzyści klinicznych z tego.
4. Kondensat wydychanego powietrza (jako miara zdrowia płuc) Istnieje coraz więcej dowodów dotyczących zmian pH płynu wyściełającego drogi oddechowe (ALF) w ostrych i przewlekłych chorobach układu oddechowego, które przynajmniej częściowo charakteryzują się stanem zapalnym. Wykazano, że pH ALF jest niskie (kwaśne) w wielu chorobach zapalnych płuc, w tym w astmie28, mukowiscydozie29, zapaleniu płuc i ARDS30-32, oraz że to pH można wykrywać w sposób ciągły, bezpieczny i nieinwazyjny w kondensacie wydychanego powietrza (EBC)33. pH EBC może być bezpiecznym, nieinwazyjnym narzędziem przesiewowym w kierunku progresji ARDS i rekrutacji płuc. Anegdotycznie wykazano, że przewiduje niewydolność oddechową i zbliżającą się infekcję dróg oddechowych (dane niepublikowane). Jak widać na rycinie 4 (po lewej), pH EBC jest markerem wykazującym szybki obrót i dlatego może być cenne do monitorowania patologii płuc w czasie rzeczywistym.

System ciągłego zbierania i oznaczania pH kondensatu wydychanego powietrza (ALFA monitor, Respiratory Research, Inc., Austin, Teksas) składa się z kondensatora przymocowanego do ramienia wydechowego respiratora. Kondensat wydychanego powietrza jest zbierany w sposób ciągły z portu wydechowego, skraplany w komorze chłodzącej, usuwany CO2 i gromadzony w dolnej komorze, w której pH jest stale odczytywane. Daje to ciągły, czuły pomiar od wentylowanych pacjentów, który (1) pobiera próbki z portu wydechowego na zewnątrz obwodu respiratora i (2) nie dodaje mierzalnego oporu do obwodu respiratora. Pomiar EBC u pacjentów z uszkodzeniem płuc może służyć jako wczesny wskaźnik derekrutacji.

II. Cele badania Cel szczegółowy 1: Wykazanie skuteczności strategii maksymalnej rekrutacji w celu zwiększenia objętości płuc i poprawy utlenowania u dzieci z ostrym uszkodzeniem płuc, wykorzystując wielokrotne wymywanie azotem (MBNW) i elektryczną tomografię impedancyjną (EIT) jako pomiary objętości płuc . (Hipoteza: Objętość płuc i natlenienie wzrosną po protokole maksymalnej rekrutacji w porównaniu z tymi podczas „wentylacji podstawowej” lub „podejścia z otwartymi płucami”). Cel szczegółowy 2: Porównanie objętości płuc mierzonych za pomocą MBNW i EIT przy różnych końcowo-wydechowych objętościach płuc. (Hipoteza: objętości płuc mierzone za pomocą MBNW będą skorelowane z objętościami uzyskanymi za pomocą EIT.)