Zmiany regionalnej wentylacji płuc po mechanicznej insuflacji-wydechu (MIE and EIT)

Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) to nieinwazyjna technika monitorowania przyłóżkowego, która dostarcza półciągłych informacji w czasie rzeczywistym na temat regionalnego rozkładu zmian rezystywności elektrycznej tkanki płucnej w wyniku zmian wentylacji w stosunku do stanu odniesienia .

Informacje uzyskuje się poprzez wielokrotne wstrzykiwanie małych zmiennych prądów elektrycznych (zwykle 5 mA) o wysokiej częstotliwości 50 - 80 kHz przez system elektrod skórnych (zwykle 16) przyłożonych obwodowo wokół klatki piersiowej w jednej płaszczyźnie między 4 a 6 przestrzenią międzyżebrową. Podczas gdy sąsiednia para elektrod „wstrzykuje” prąd („konfiguracja sąsiedniego napędu”), wszystkie pozostałe sąsiednie pary elektrod pasywnych mierzą różnice w potencjale elektrycznym. Obraz rezystywności (impedancji) jest rekonstruowany na podstawie tych danych za pomocą algorytmu matematycznego przy użyciu dwuwymiarowego modelu i uproszczonego kształtu reprezentującego przekrój klatki piersiowej.

Uzyskany obraz charakteryzuje się wysoką rozdzielczością czasową i funkcjonalną, co umożliwia monitorowanie dynamicznych zjawisk fizjologicznych (np. opóźnienia regionalnej inflacji lub rekrutacji) na zasadzie oddech po oddechu. Ważne jest, aby zdać sobie sprawę, że obrazy EIT są oparte na technikach rekonstrukcji obrazu, które wymagają co najmniej jednego pomiaru w dobrze zdefiniowanym stanie odniesienia. Wszystkie dane ilościowe odnoszą się do tego odniesienia i mogą jedynie pośrednio określać ilościowo (względne) zmiany w lokalnej impedancji płuc (ale nie bezwzględnie).

Pacjenci z osłabieniem mięśni oddechowych mają zmniejszoną siłę kaszlu, co może powodować trudności w odkrztuszaniu wydzieliny oddechowej. Ten upośledzony klirens wydzielniczy może prowadzić do infekcji dróg oddechowych i dotkliwie może powodować niewielką okluzję dróg oddechowych, a następnie niedopasowanie wentylacji do perfuzji, niekorzystnie wpływając na mechanikę płuc. Stosowanie urządzeń wspomagających kaszel, takich jak mechaniczna insuflacja-exsuflacja (MIE), może poprawić usuwanie wydzieliny. Chociaż istnieją dowody na to, że te urządzenia mogą poprawić usuwanie wydzieliny, nie są znane optymalne ciśnienia ani technika wymagana do zapewnienia skutecznego usuwania wydzieliny. Ponadto stosowanie wahań wysokiego ciśnienia, które są obecnie często stosowane w praktyce klinicznej, może prowadzić do derekrutacji płuc. Zastosowanie EIT pozwoliłoby na opracowanie nowej i skutecznej metody oceny zdolności do usuwania wydzielin i optymalizacji wentylacji płuc u pacjentów nerwowo-mięśniowych ze słabym kaszlem oraz oceny derekrutacji po zabiegu.

MIE: Pilotażowe badanie fizjologiczne zostanie przeprowadzone u pacjentów z chorobami nerwowo-mięśniowymi z ostrymi (10 pacjentów) i przewlekłymi (10 pacjentów) problemami z zarządzaniem wydzielaniem, które wymagają klinicznego zastosowania MIE. Pacjenci ci będą badani przy użyciu 3 różnych strategii usuwania MIE przy niskim ciśnieniu, MIE przy wyższym ciśnieniu i standardowych technik udrażniania dróg oddechowych. W ramach projektu zostaną ocenione różnice w regionalnej wentylacji po zwiększeniu klirensu dróg oddechowych oraz informacje o potencjalnych punktach końcowych i wykonalności większej próby dotyczącej szybkości powrotu do zdrowia po infekcjach dróg oddechowych u pacjentów z chorobami nerwowo-mięśniowymi.

Istnieje niewiele danych dotyczących fizjologicznej skuteczności urządzeń MIE i chociaż kliniczny konsensus uważa je za korzystne uzupełnienie leczenia pacjentów z osłabieniem mięśni oddechowych, powodujące zmniejszenie skutecznego klirensu wydzieliny, mniej jest jasny optymalny protokół osiągnięcia klirensu wydzieliny . Celem fizjoterapii klatki piersiowej jest uzyskanie klirensu wydzieliny z dróg oddechowych i umożliwienie poprawy wymiany gazowej poprzez poprawę wentylacji i dopasowania perfuzji w płucach. Dane sugerujące optymalne ciśnienie dla MIE opierają się na wczesnych pracach nad osiągnięciem zwiększonego szczytowego przepływu wydechowego kaszlu. Niedawno zasugerowano wyższe ciśnienie w celu uzyskania zwiększonego klirensu dróg oddechowych. Mogą wystąpić potencjalne korzystne efekty przy wysokim ciśnieniu MIE poprzez zwiększenie otwarcia dróg oddechowych podczas ciśnienia wdechowego, osiągając stopień rekrutacji objętości płuc. I odwrotnie, wysokie ciśnienie wdechowe może niekorzystnie wpływać na fizjologię zarówno płuc, jak i serca, na co dodatkowo mogą wpływać duże wahania ciśnienia podczas wydechu. Jest to szczególnie istotne, biorąc pod uwagę rosnącą współistniejącą kardiomiopatię, która występuje w wielu wrodzonych chorobach nerwowo-mięśniowych.

Początkowa faza projektu polegałaby na wygenerowaniu danych pilotażowych z wszechstronną oceną fizjologiczną pacjentów z chorobami nerwowo-mięśniowymi i wymaganiami dotyczącymi wspomagania kaszlu za pomocą urządzeń MIE. Pacjenci zostaną poddani randomizowanemu protokołowi klirensu klatki piersiowej ze standardowym fizjoterapeutą, niskociśnieniowym i wysokociśnieniowym MIE. Dane z tego badania pozwolą na opracowanie optymalnej strategii leczenia i jeśli sugerowane dane dostarczą wystarczających danych do zasilania badania interwencyjnego w celu zbadania ważnych wyników klinicznych.