Badanie wpływu różnych objętości oddechowych na kondensat wydychanego powietrza (EBC) u pacjentów wentylowanych mechanicznie (TDEBC)

WSTĘP:

Zapalenie dróg oddechowych odgrywa kluczową rolę w wielu chorobach dróg oddechowych. Istnieje duże zapotrzebowanie na nieinwazyjne metody badania tych procesów zapalnych i monitorowania chorób dróg oddechowych. Pobudzające zainteresowanie budzi analiza oddechu, taka jak analiza kondensatu wydychanego powietrza (EBC), technika pobierania próbek płynu nabłonka wyściełającego płuca (ELF), jako jeszcze łatwiejszy sposób oceny stanu zapalnego dróg oddechowych (1,2). Atrakcyjność EBC polega na jego zdolności do nieinwazyjnego zbierania szerokiej gamy nielotnych cząsteczek z dróg oddechowych, fakcie, że może być powtarzany często w krótkich odstępach czasu bez zdarzeń niepożądanych oraz że urządzenia do pobierania mogą być używane w szerokim zakresie placówki, w tym oddziały intensywnej terapii (3,4,5,6).

Analiza EBC nie mogła ograniczać się do monitorowania pacjenta i zrozumienia mechanizmów choroby płuc. Może również stać się użytecznym narzędziem do monitorowania i badań przesiewowych zdrowych osób pod kątem możliwego wczesnego uszkodzenia tkanki płucnej (6,7). Istnieje szczególna potrzeba uzyskania większej ilości danych na temat zmienności wewnątrzosobniczej i dziennej, które są niezbędne do podjęcia decyzji, czy biomarker może służyć jako narzędzie badawcze, a nawet czy ma potencjał monitorowania choroby w praktyce klinicznej (7). .

Od pewnego czasu wiadomo, że wentylacja mechaniczna może wywoływać uszkodzenie płuc i stan zapalny (8,9,10). Ostatnie dane eksperymentalne i kliniczne sugerują, że w zdrowych płucach wentylacja mechaniczna z objętością oddechową w zakresie od 7 do 12 ml/kg przy braku dodatniego ciśnienia końcowo-wydechowego może prowadzić do uszkodzenia śródbłonka, macierzy pozakomórkowej i obwodowych dróg oddechowych bez poważnej odpowiedzi zapalnej, co pogarszają się jeszcze bardziej wraz z większymi objętościami oddechowymi (15,34). Kilka mechanizmów może wyjaśniać uszkodzenie struktury płuc wywołane wentylacją mechaniczną: miejscowe nadmierne rozciągnięcie, „mała objętość płuc” związana z zamknięciem dróg oddechowych podczas oddychania oraz inaktywacja środka powierzchniowo czynnego (15).

Wykazano, że wentylacja z dużą objętością oddechową powoduje zwiększoną śmiertelność, podczas gdy wentylacja z małą objętością oddechową jest uważana za strategię chroniącą płuca w ALI, ARDS (11,12,13,35).

W przeciwieństwie do innych randomizowanych badań [31,32] obejmujących heterogenną grupę dużych zabiegów chirurgicznych w obrębie klatki piersiowej i jamy brzusznej, mechaniczna wentylacja ochronna nie wiązała się ze zmniejszeniem zapalenia śródpłucnego i ogólnoustrojowego. Co więcej, nie było dowodów na to, że wentylacja ochronna zapobiegła niepożądanym skutkom w płucach lub zmniejszeniu ogólnoustrojowych poziomów cytokin podczas kardiochirurgii (33).

Zgodnie z tymi obserwacjami i biorąc pod uwagę, że praktyczny parametr zwiększonego obciążenia mechanicznego płuc pozostaje do wykazania, badania mogą odpowiedzieć na pytanie, czy analiza biomarkerów EBC jest związana z uszkodzeniem płuc wywołanym respiratorem przez małe lub duże objętości oddechowe.

MATERIAŁY I METODY:

Niniejsze badanie jest prospektywnym, randomizowanym, kontrolowanym badaniem, które odbędzie się na OIOM-ie Szpitala Uniwersyteckiego w Larissa w Tesalii. Autoryzację uzyskała Rada Naukowa oraz komisja etyczna naszego szpitala.

Pacjenci:

Chorzy na OIOM wymagający wentylacji mechanicznej z powodu udaru mózgu, krwotoku podpajęczynówkowego i/lub śródmózgowego ze zdrowym układem oddechowym (oceniani za pomocą kryteriów LISS – Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Interwencje:

Pobieranie EBC będzie wykonywane u pacjentów wentylowanych mechanicznie przez rurkę dotchawiczą zgodnie z grupą zadaniową ATS/ERS 2005 (7). Pacjenci muszą być stabilni hemodynamicznie i oddechowo.

Wszyscy pacjenci będą pod wpływem środków uspokajających i będą wentylowani za pomocą kontroli objętości. Częstotliwość oddechów zostanie dostosowana do ustawionej objętości oddechowej w celu utrzymania wartości pH w granicach normy (7,35-7,45). SaO2 będzie utrzymywane na poziomie równym lub wyższym niż 95%.

EBC zostanie pobrane poprzez wprowadzenie specjalnego przewodu (FILT, diagnostyka płuc i klatki piersiowej Ltd. Berlin, Niemcy) dla urządzenia zbierającego skropliny oddechowe (Ecoscreen, Jaeger, Niemcy) do odnogi wydechowej przewodu respiratora. Czas zbierania dla EBC wyniesie 30 min. Podczas pobierania nie będzie stosowane żadne nawilżanie.

Kwasowość (pH) EBC przed i po odpowietrzeniu gazem obojętnym argonem, 350 ml/minutę przez 10 minut (standaryzacja gazu) (17) można łatwo zmierzyć za pomocą pehametru Jenway model 3510.

Wszystkie próbki będą przechowywane w temperaturze -80 ο C do kolejnych pomiarów mediatorów. Zmienne wentylacji (częstotliwość, PEEP, FIO2, Vt), mechanika płuc, ciśnienie tętnicze, częstość akcji serca, saturacja krwi tętniczej, ICP i badanie próbek krwi będą rejestrowane przed iw trakcie pobierania EBC. Rejestrowane będą również wskaźniki uszkodzenia płuc (PiO2/FiO2, LISS), wskaźniki ogólnoustrojowego stanu zapalnego (temperatura, liczba leukocytów i neutrofili w próbkach krwi) w okresie obserwacji. Podczas wstępnej oceny zostaną zarejestrowane wskaźniki ciężkości choroby (SOFA, SAPS, APACHE II).

Analiza EBC:

Zebrane EBC będą analizowane pod kątem pH, 8-izoprostanu, H2O2, azotynów/azotanów i cytokin. Pomiar biomarkerów zostanie przeprowadzony przy użyciu standardowych procedur, jak opisano wcześniej.

Pomiary pH: pH będzie mierzone w sposób opisany wcześniej (16,17). Pomiary H2O2: Stężenie H2O2 zostanie określone w teście enzymatycznym z użyciem peroksydazy chrzanowej (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), jak opisano wcześniej (17,18,19,20).

Pomiary 8-izoprostanu: 8-izoprostanu zostanie określony za pomocą konkurencyjnego zestawu immunoenzymatycznego (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), jak opisano wcześniej (17,18,21,29). Granica wykrywalności testu wynosi 4 pg/ml.

Pomiary tlenków azotu, azotynów/azotanów (NO2/NO3) i produktów pokrewnych: zostaną przeprowadzone zgodnie z wcześniejszym opisem (17,22). W skrócie, zostanie to określone za pomocą testów spektrofotometrycznych (reakcja Griessa) (23,24,25,26,27,28).

Pomiar cytokin: zostanie określony ilościowo za pomocą zestawów EIA/ELISA, jak opisano wcześniej (24,25,29,30).

Szczegóły protokołu:

Pacjenci po wstępnej ocenie zostaną losowo przydzieleni do wentylacji mechanicznej z 6 lub 12 ml/kg idealnej masy ciała obliczonej za pomocą następującego równania:

Dla mężczyzn [(wzrost (cm)-154) x 0,9] +50 i dla kobiet [(wzrost (cm)-154) x 0,9] +45,5. Okres obserwacji będzie wynosił minimum 10 dni (jeśli to możliwe), a pobranie EBC zostanie przeprowadzone w ciągu pierwszych 24 godzin od przyjęcia (dzień 0) oraz w dniach 1,2,4,6,8,10.

Pobranie EBC w dniu 0 zostanie przeprowadzone przy obu trybach wentylacji w celu zbadania ilości i składu pobranego EBC od tego samego pacjenta wentylowanego różnymi objętościami oddechowymi. Do kolejnych pomiarów pobranie EBC dla każdej grupy zostanie wykonane w zadanych warunkach wentylacji.

Powikłania takie jak VAP, ARDS lub sepsa w okresie obserwacji będą rejestrowane.

Analiza statystyczna:

Analiza zostanie przeprowadzona przy użyciu SPSS dla Windows v. 16.0. Normalność rozkładu zostanie sprawdzona testem Kołmogorowa-Smirnowa. Dane o rozkładzie normalnym zostaną przedstawione jako średnia ± odchylenie standardowe (SD), natomiast dane skośne jako mediana (rozstęp międzykwartylowy). Porównania między dwiema grupami zostaną ocenione za pomocą testów t dla nieparzystych dla rozkładu normalnego i testów Manna-Whitneya dla danych skośnych. Porównania między więcej niż dwiema grupami zostaną przeprowadzone za pomocą analizy wariancji (ANOVA) z odpowiednimi testami post hoc