Wpływ wentylacji nieinwazyjnej (NIV) na dotlenienie mózgu

TŁO

Spektroskopia w bliskiej podczerwieni (NIRS) to nieinwazyjna metoda pomiaru przepływu krwi w tkankach, po raz pierwszy zastosowana do natlenienia tkanki mózgowej w 1977 r. 1 NIRS to technika spektroskopowa wykorzystująca fale elektromagnetyczne (700-950 nm), emiter i detektor. W ciągu ostatnich 20 lat nastąpił ogromny rozwój oprzyrządowania i zastosowania NIRS. Ta technika pozwala teraz mierzyć natlenienie tkanki mózgowej. 2-13 Oksymetr mózgu INVOS (IBO) jest niezawodnym monitorem trendów zmian regionalnego natlenienia mózgu (rSO2) i koreluje z wysyceniem hemoglobiny we krwi żylnej, włośniczkowej i tętniczej, przy użyciu algorytmu opartego na prawie Beera-Lamberta. 4,14 System IBO wykorzystuje światło o długości fali pomiędzy 730-810 nm, które penetruje warstwy ludzkiego ciała, w tym skórę, czaszkę i mózg. Jest albo rozproszony w tkance, albo wchłaniany przez obecne chromofory. W dość przezroczystym obszarze bliskiej podczerwieni znajduje się wiele chromoforów absorbujących światło, ale tylko trzy są ważne z punktu widzenia natlenienia, a mianowicie hemoglobina (HbO2), deoksyhemoglobina (Hb) i oksydaza cytochromowa (CtOx). Hemoglobina natleniona i pozbawiona tlenu absorbują światło o różnych długościach fal, umożliwiając rozróżnienie tych dwóch form hemoglobiny.15 Czujniki („SomaSensors”) są umieszczane na czole pacjenta za pomocą zintegrowanego kleju klasy medycznej.16 Metoda polega na zastosowaniu w czujniku dwóch odległości źródło-detektor: „bliskiej” (płytkiej), 3 cm od źródła i „dalekiej” (głębokiej), 4 cm od źródła. Obie próbki równie dobrze penetrują tkankę pod źródłem światła, z tą różnicą, że 4-centymetrowy detektor źródła mierzy sygnały głębiej w mózgu.8,17 Odjęcie próbki bliskiej od próbki dalekiej powinno pozostawić sygnał pochodzący głównie z kory mózgowej. 16 Właściwe zarządzanie utlenowaniem mózgu jest niezbędnym elementem wszystkich procedur anestezjologicznych. Mimo to mózg pozostaje jednym z najsłabiej monitorowanych organów w okresie okołooperacyjnym i intensywnej terapii. Do tej pory anestezjologiczne zastosowanie NIRS jako metody pomiaru utlenowania mózgu badano jedynie u pacjentów poddawanych zabiegom kardiochirurgicznym lub chirurgii naczyniowo-mózgowej, pacjentów w podeszłym wieku poddawanych poważnym operacjom brzusznym oraz noworodków. 18-21 Badania te wskazują, że na zmierzone utlenowanie mózgu ma wpływ względna proporcja krwi w tętniczej lub żylnej części łożyska naczyń włosowatych, stężenie hemoglobiny i saturacja układowa oprócz pojemności minutowej serca. Dokładne konsekwencje zmian wysycenia układowego (SaO2) na utlenowanie mózgu (rSO2) pozostają nieznane. Obecnie przyjmuje się, że rSO2 jest bezpośrednio związane z SaO2, tak więc wzrost SaO2 prowadzi również do wzrostu rSO2. Ilość tlenu we krwi tętniczej zależy od wdychanego tlenu i wymiany gazowej w płucach. Na te dwa parametry ma przede wszystkim wpływ indywidualna wentylacja oddechowa. Pacjenci z przewlekłą niewydolnością oddechową lub tylko przejściową (ostrą) niewydolnością oddechową (np. po znieczuleniu ogólnym) są rutynowo leczeni terapią ciągłego dodatniego ciśnienia w drogach oddechowych (CPAP). Jest również powszechnie stosowany w leczeniu bezdechu sennego oraz u noworodków (zwłaszcza wcześniaków). U tych pacjentów wentylacja CPAP może zapobiec konieczności (ponownej) intubacji dotchawiczej lub umożliwić wcześniejszą ekstubację.

Terapia CPAP została opracowana przez dr George'a Gregory'ego i współpracowników na OIOM-ie noworodków na Uniwersytecie Kalifornijskim w San Francisco w 197122, a następnie zmodyfikowana przez profesora Colina Sullivana w Royal Prince Alfred Hospital w Sydney w Australii w 1981 roku. 23 Początkowo terapia CPAP była stosowana głównie w leczeniu obturacyjnego bezdechu sennego w warunkach domowych. Obecnie jest powszechnie stosowana na OIT jako forma nieinwazyjnej wentylacji mechanicznej. Tam jest zwykle zarezerwowany dla podgrup pacjentów, u których leczenie tlenem przez maskę twarzową jest niewystarczające. Pacjenci poddawani terapii CPAP są ściśle monitorowani na oddziale intensywnej terapii. Zabieg wspomaga oddychanie spontaniczne pacjenta poprzez wytworzenie dodatniego ciśnienia końcowo-wydechowego (PEEP). Ciśnienie wymagane przez większość pacjentów mieści się w zakresie od 5 do 12 cmH2O. Pacjent może indywidualnie określić własną częstość oddechów oraz głębokość oddychania.

Cele:

Podstawowym celem badań jest zbadanie wpływu terapii CPAP na rSO2 w odniesieniu do parametrów życiowych, hemoglobiny, SaO2 (analizowane metodą BGA) i SpO2. Te połączone pomiary można wykorzystać do dalszego opisu wpływu terapii CPAP na rSO2. Do tej pory tego rodzaju badań nie przeprowadzano na pacjentach przebywających na OIT. Dlatego niniejszy projekt ma na celu uzyskanie nowych informacji na temat wpływu terapii CPAP na saturację mózgową. Dodatkowo różnice w SaO2 i parametrach życiowych będą skorelowane z rSO2. Rejestrowane będzie również występowanie wymiotów i nudności, bólu głowy i pobudzenia podczas terapii CPAP.

Następujące parametry zostaną zmierzone, obliczone i zapisane w CRF (formularz opisu przypadku):

• Ciśnienie krwi (BP)
• Tętno (HR) i rytm
• rSO2 (lewa i prawa półkula)
• BGA: tętnicze ciśnienie parcjalne tlenu (PaO2)
• BGA: pH, elektrolity (Na, K, Ca), glukoza, mleczan, SaO2
• BGA: Hb, Hk, MetHb, CoHb, SO2, pCO2, BE, SBC
• Wentylacja: CPAP, MV, RR, TV, wspomaganie ciśnieniowe, Pmean
• Klasyfikacja ASA: 1-6
• Zaburzenia fizyczne w ramach CPAP z odpowiedzią tak lub nie, jeśli zaznaczono tak:

oczy, uszy, nos, gardło układ oddechowy układ krążenia układ mięśniowo-szkieletowy układ moczowo-płciowy skóra układ hormonalny neurologiczny psychiatryczny Hipoteza

Hipoteza zerowa i alternatywna:

H0: NIE ma zmiany rSO2 podczas terapii CPAP. H1: Podczas terapii CPAP następuje zmiana rSO2. Błędy typu I i II oraz moc α = 0,05 Moc = 0,9 Analiza pośrednia

• Metodologia statystyczna Randomizowane obserwacyjne eksperymentalne jednoośrodkowe badanie kliniczne.
• Obliczenie wielkości próbki:

Sparowany test t, średnia różnicy: 5%, SD różnicy: 10%; Wielkość efektu 0,5; prawdopodobieństwo błędu dwustronnego: 0,05; moc: 0,9; całkowita wielkość próby: 50 pacjentów. (w tym 5% wskaźnik rezygnacji).

METODY To randomizowane badanie kliniczne obejmie 50 pacjentów w wieku od 18 lat, leczonych na OIOM-ie Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu (13C1, 13C2, 13C3, 13B1, 13I1, 9D, E11 (OIOM neurochirurgiczny), wymagających przerywanej terapii CPAP. Ani wnioskodawca, ani badacz kliniczny nie będą uczestniczyć w podejmowaniu decyzji o wskazaniu do terapii CPAP.

Badanie zostanie przeprowadzone zgodnie z Deklaracją Helsińską (1964) i wytycznymi dobrej praktyki klinicznej (GCP) oraz zaleceniami strony internetowej sieci Equator, w tym aktualnymi wersjami. Protokół badania zostanie przedłożony Komisji Etyki Uniwersytetu Medycznego w Wiedniu w celu zatwierdzenia etycznego. Badanie zostanie zarejestrowane na stronie Clinicaltrials.gov. Udział w badaniu klinicznym nastąpi niezależnie od wskazań medycznych do pobytu pacjenta na OIT. Przed dopuszczeniem do badania osoba badana musi wyrazić zgodę na udział, po wyjaśnieniu w zrozumiałej dla niej postaci, zakresu i ewentualnych konsekwencji zabiegu. Pacjent musi wyrazić zgodę ustnie i pisemnie. Zgoda osoby zostanie potwierdzona podpisem badacza. Wszystkie nazwiska podmiotów będą utrzymywane w tajemnicy w aktach śledczych. Osoby badane zostaną zidentyfikowane na podstawie dokumentacji i oceny w liczbie przydzielonej im podczas badania. Uczestnicy zostaną poinformowani, że wszystkie dane z badania będą przechowywane i przetwarzane w sposób poufny. Stosowany będzie protokół danych w postaci formularza opisu przypadku.

Czas trwania próby wynosi 30 min. Badanie rozpoczyna się 15 min przed CPAP i kończy się, gdy rSO2 pacjenta osiągnie stan ustalony (brak zmiany rSO2 ± 2% przez 3 min, maksymalnie 15 min) w trakcie terapii CPAP. Uczestnicy nie są zobowiązani do uczestniczenia w jakichkolwiek wizytach kontrolnych.

Badanie to zostanie przeprowadzone na pacjentach z dobrym dostępem do czoła. Pomiar NIRS (IBO) zostanie wykonany na korze czołowej po obu stronach głowy. Sondy emisyjne i detekcyjne należy podłączyć po uprzednim przetarciu czoła pacjenta miękką ściereczką lub wacikiem. Podczas całego badania rejestrowany będzie SaO2, ciśnienie krwi (w sposób ciągły inwazyjny lub nieinwazyjny w odstępach 3-minutowych) oraz EKG. Te parametry życiowe są częścią rutynowego monitorowania OIOM. Badanie będzie składało się z dwóch części, tj. z lub bez wspomagania wentylacji. Kolejność rozpoczęcia badania z lub bez terapii CPAP będzie losowana. Podczas każdej części pomiary będą wykonywane do osiągnięcia stanu ustalonego (brak zmian rSO2 ± 2% przez 3 min), ale maksymalnie przez 15 min. Badanie jest bezpieczne, nieinwazyjne, bezbolesne i można je przeprowadzić bardzo elastycznie, szybko i tanio za pomocą przenośnego sprzętu. Dane są zbierane zarówno z prawej, jak i lewej półkuli.

Systemu urządzenia należy używać wyłącznie zgodnie z zatwierdzonym planem badań i Certyfikatem CE, u osób poddawanych terapii CPAP, które podpisały formularz świadomej zgody. Korzystanie z urządzenia jest ograniczone do zatwierdzonych badaczy. Po każdej przerwie między badaniami zostanie przeprowadzona analiza BGA.

Powód, dla którego to badanie jest przeprowadzane na pacjentach OIT, jest następujący. Pacjenci z niewydolnością oddechową i wymagający wspomagania wentylacji rzadko są umieszczani na normalnych oddziałach szpitalnych ze względu na fakt, że montaż respiratora z dodatkowym trybem CPAP musi być wykonywany przez wyspecjalizowany personel. Ponadto pacjenci ci wymagają ścisłego monitorowania, które można zagwarantować na oddziale intensywnej terapii.

Kobiety w ciąży, a także osoby z ciężkimi chorobami zastawkowymi lub neurologicznymi nie będą objęte badaniem obserwacyjnym.

Po zweryfikowaniu wskazań do terapii CPAP oraz sprawdzeniu kryteriów włączenia i wykluczenia pacjenci zostaną zakwalifikowani do badania.

Badanie zostanie podzielone na dwie części zbierania danych, obie w ramach jednej sesji.

1. 15 minut przed CPAP:

   • rozpoczęcie zbierania danych z ciągłego pomiaru ciśnienia tętniczego krwi (ABP)
   • lub nieinwazyjne (NIBP) do końca badania
   • rozpoczęcie pomiaru NIRS na obu półkulach mózgowych (INVOS 5100C) do zakończenia zabiegu
   • pobranie krwi tętniczej lub żylnej (w miarę dostępnego dostępu) do gazometrii (BGA)

2. 15 minut z aparatem CPAP:

   • pomiary wykonane w punkcie 1. (ABP/NIBP, NIRS) będą kontynuowane
   • pobranie innej krwi tętniczej z naszej krwi żylnej (według dostępnej linii) do BGA

Kolejność punktów 1. i 2. (bez lub z CPAP) zostanie losowo przydzielona do grupy 1 i grupy 2 u tego samego pacjenta.

CELE OPERACYJNE

1. I rok: Opracowanie propozycji studiów. Cele: - Wyszukiwanie i przegląd literatury

   • Opracowanie propozycji badania
   • Szczegółowe planowanie realizacji projektu

   Krótki opis: Omówione zostanie aktualne piśmiennictwo dotyczące terapii CPAP, NIRS i rSO2. Dokładne zaplanowanie realizacji badania rozpocznie się po otrzymaniu pozytywnej opinii komisji etycznej. Szczegółowy protokół badania zostanie sporządzony po przeglądzie literatury i wykonaniu wstępnych pomiarów.

2. II rok: Inicjacja projektu

   Cele: - Wykonanie wstępnych pomiarów i dopracowanie protokołu badania

   • Wykonanie badania
   • Ocena wyników

   Krótki opis: Przeprowadzone zostaną wstępne pomiary za pomocą NIRS, po których zostanie dopracowany protokół badania. Zgodnie z przyjętym protokołem badanie zostanie przeprowadzone na oddziałach intensywnej terapii WUM.

3. III rok: Zakończenie projektu, ocena statystyczna; Interpretacja danych i pisanie pracy.

Cele: - Ocena danych

• Analiza statystyczna
• Interpretacja wyników
• Przygotowanie wstępnej wersji pracy
• Weryfikacja pracy do uwag promotorów
• Napisanie pracy naukowej w celu opublikowania wyników badań

Krótki opis: Po zakończeniu badania wszystkie zebrane dane zostaną ocenione i poddane analizie statystycznej. Przyszłe badania kontrolne oparte na tych wynikach zostaną opracowane. Wnioskodawca otrzyma czas na pracę nad swoim projektem badawczym w ramach grupy badawczej „płuca”.

Ustalenia dotyczące współpracy Projekt będzie realizowany w Klinice Anestezjologii, Intensywnej Terapii Ogólnej i Leczenia Bólu WUM.

Perspektywy i dalsze projekty

Możliwych jest kilka projektów skupiających się na skutkach zmian rSO2 w innych ustawieniach:

• intensywnej terapii oddziałowej
• ogólne znieczulenie

BIBLIOGRAFIA 1-23