Praca oddechowa podczas wentylacji nieinwazyjnej u wcześniaków

Tło/uzasadnienie:

W przeszłości niewydolność oddechowa i niewydolność oddechowa były częstymi źródłami chorobowości i śmiertelności u wcześniaków. Intubacja do inwazyjnej wentylacji mechanicznej była terapią ratującą życie dla wielu z tych pacjentów, ale nie jest pozbawiona ryzyka. Zagrożenia te obejmują powikłania płucne, takie jak wolutrauma, zespoły wycieku powietrza pozapłucnego i urazowe uszkodzenie dużych dróg oddechowych; powikłania niezwiązane z płucami, takie jak retinopatia wcześniaków; i długotrwałe powikłania, takie jak dysplazja oskrzelowo-płucna [Miller, Badiee]. Obawa przed tymi skutkami długotrwałej wentylacji mechanicznej doprowadziła do opracowania nieinwazyjnych form wspomagania oddychania.

Wentylacja nieinwazyjna (NIV) jest często stosowaną metodą wspomagania oddychania u wcześniaków z niewydolnością oddechową lub niedawno odstawionych od wentylacji inwazyjnej. Zsynchronizowana NIV skutecznie zmniejsza wysiłek oddechowy w porównaniu z niezsynchronizowaną NIV i nosowym ciągłym dodatnim ciśnieniem w drogach oddechowych (NCPAP) [Chang]. Synchronizacja wentylacji nieinwazyjnej u wcześniaków z wysiłkiem oddechowym pacjenta jest trudna ze względu na duże przecieki powietrza, słaby wysiłek wdechowy i wysoką częstość oddechów charakterystyczną dla tej populacji [Vignaux].

Nowatorska metoda synchronizacji, neuronowo regulowane wspomaganie wentylacji (NAVA), wykorzystuje elektrody na funkcjonalnej rurce nosowo-ustno-żołądkowej (cewnik Edi) do wykrywania skurczów przepony i określania czasu początku, czasu trwania i szczytowego ciśnienia wdechowego wspomagających oddechów z aktywnością elektryczną przepona (Edi) [Sinderby]. NAVA może być stosowana zarówno z inwazyjnymi, jak i nieinwazyjnymi sposobami wentylacji, a przeprowadzono kilka małych badań oceniających inwazyjną NAVA u dzieci i dorosłych [Stein, de la Olivia]. Mniej badań dotyczyło NIV NAVA w tych populacjach, a tylko dwa badania kliniczne dotyczyły NIV NAVA u wcześniaków [Beck, Lee]. Beck i współpracownicy z Kanady wykazali wykonalność i zachowanie synchronizacji podczas NIV NAVA u wcześniaków [Beck]. Lee i współpracownicy w Korei wykazali mniej zdarzeń asynchronicznych, mniejsze opóźnienie wyzwalania i niższe szczytowe ciśnienie wdechowe przy NIV NAVA w porównaniu z nieinwazyjną wentylacją wspomaganą ciśnieniem u wcześniaków [Lee]. Żadne z badań nie dotyczyło pracy oddechowej (WOB) wcześniaków wentylowanych za pomocą NIV NAVA.

Praca oddechowa podczas wentylacji wspomaganej to część ciśnienia napędzającego wentylację, wnoszona przez mięśnie oddechowe pacjenta. Zespół badawczy ze Szpitala Dziecięcego Arkansas był w stanie wykazać, że NAVA osiąga skrócony czas reakcji, pracę oddechową i asynchroniczność z oddechami wyzwalanymi neuronowo w porównaniu z oddechami wyzwalanymi pneumatycznie w modelu zwierzęcym [Heulitt]. Zespół ten był również w stanie wykazać podobne wyniki w badaniu klinicznym zaintubowanych pacjentów pediatrycznych z zapaleniem oskrzelików [Clement]. Niedawno zakończone badanie w tej instytucji dotyczyło pracy oddechowej noworodków świń, porównując NIV NAVA z niezsynchronizowanym trybem przerywanego dodatniego ciśnienia w nosie (NIPPV) stosowanym obecnie w tym szpitalu. Używając iloczynu ciśnienia w czasie (PTP) jako miary WOB, to badanie było w stanie wykazać, że WOB było niższe w przypadku NAVA. PTP nie może być niezawodnie stosowany u niemowląt poddawanych wentylacji nieinwazyjnej, ponieważ interfejs końcówki nosowej umożliwia duże wycieki powietrza z nosa i ust, co zakłóca dokładne pomiary.

Asynchronia piersiowo-brzuszna (TAA) jest ważnym korelatem WOB i zwiększonego obciążenia oddechowego u wcześniaków i może być mierzona bez inwazyjnego monitorowania. TAA można mierzyć za pomocą pasków pletyzmografii indukcyjności oddechowej (RIP) wokół klatki piersiowej i brzucha pacjenta w celu ilościowego określenia ruchów ściany klatki piersiowej i brzucha. Stopień asynchronii między dwoma przedziałami jest odzwierciedlony w kącie fazowym (θ), który można obliczyć na podstawie pomiarów pasma RIP.

W tym badaniu zbadana zostanie szacowana WOB w populacji wcześniaków z niewydolnością oddechową, którzy obecnie otrzymują nieinwazyjne wsparcie. Niemowlęta będą służyć jako ich własne kontrole i będą badane na NIV NAVA i NIPPV. Kolejność przydziału będzie losowana. Naukowcy wykorzystają pasma RIP do pomiaru ruchów klatki piersiowej i brzucha, a następnie obliczą kąt fazowy (θ) jako oszacowanie WOB. Personel badawczy będzie mierzyć inne parametry oddechowe korelujące z wentylacją i wymianą gazową, w tym: objętość oddechową (jednostki arbitralne, AU), wentylację minutową (AU/min), częstość oddechów, przezskórny tlen i dwutlenek węgla, wysycenie tlenem i zapotrzebowanie na FiO2, szczytowe ciśnienie wdechowe i dostarczane ciśnienie końcowo-wydechowe. Badacze ocenią również miary asynchronii oddychania, w tym opóźnienie wyzwalania (czas między początkowym wzrostem sygnału Edi a rozpoczęciem dostarczanego przepływu przez respirator) oraz wskaźnik asynchronii (liczba zdarzeń asynchronicznych podzielona przez całkowitą liczbę zdarzeń, jako procent).

Projekt badania/procedury/populacja:

Do badania zostanie włączonych 15 wcześniaków o aktualnej wadze od 1 do 2 kilogramów, z wiekiem ciążowym w chwili urodzenia między 24 a 34 tygodniem i otrzymujących nieinwazyjną wentylację. Kryteria włączenia będą następujące: niewydolność oddechowa wymagająca obecnie wentylacji nieinwazyjnej (NIPPV lub NAVA), aktualne zapotrzebowanie na FiO2 mniejsze niż 0,40 oraz stabilność kliniczna. Kryteriami wykluczającymi będą: wsparcie jonotropowe, niestabilność kliniczna (niestabilność temperatury, niewydolność serca, krwawienia, aktywna infekcja, znaczny bezdech lub bradykardia), znane poważne wady wrodzone (wrodzona wada serca, wady ściany jamy brzusznej, wady przewodu pokarmowego, rozszczep podniebienia, lub wady neurologiczne), stwierdzona mukowiscydoza, stosowanie tlenku azotu i sinicza wrodzona wada serca.

Na początku badania opaski RIP zostaną umieszczone wokół klatki piersiowej i brzucha niemowlęcia. Cewnik Edi zostanie umieszczony, a obecny cewnik żołądkowy może zostać usunięty lub nie. Niemowlęta będą wentylowane respiratorem Servo i wyposażonym w oprogramowanie NIV NAVA {Maquet, Solna, Szwecja}. Dane będą pozyskiwane w sposób ciągły i jednocześnie za pomocą systemu akwizycji danych MP100 Biopac. Uzyskane dane będą następujące: tętno, nasycenie tlenem, przezskórne CO2 i O2, PIP, PEEP, sygnały RIP klatki piersiowej i jamy brzusznej, zsumowana objętość oddechowa i Edi. Niemowlęta otrzymają 15-minutowe próby NIV NAVA i NIPPV w przypadkowej kolejności, przy czym pierwsze 10 minut po zmianie należy uznać za okres wypłukiwania, a ostatnie 5 minut służy do zbierania danych. Dane zarejestrowane z dwóch pasm RIP zostaną wykorzystane do obliczenia kąta fazowego (θ) jako oszacowania WOB.

Ryzyko i korzyści:

Niemowlęta często dławią się i mogą wymiotować po usunięciu lub wymianie sondy żołądkowej, takiej jak cewnik NAVA. Rzadko pacjenci mogli mieć sondę żołądkową w miejscu poza żołądkiem lub cewką w przełyku. Naukowcy powinni być w stanie wykryć, czy tak się dzieje, używając ekranu umieszczania na respiratorze, ponieważ cewnik NAVA ma na sobie elektrody wykrywające aktywność elektryczną serca i przepony, które można wykorzystać do określenia lokalizacji.

U niemowląt z bardzo niską masą urodzeniową monitory przezskórne (TCOM) mogą powodować pieczenie skóry. Efekty te nie są widoczne u większych dzieci, takich jak te objęte tym badaniem.

We wszystkich badaniach istnieje niewielkie ryzyko utraty poufności. Śledczy zrobią wszystko, co w ich mocy, aby chronić poufność uczestników.

Niemowlęta biorące udział w tym badaniu mogą, ale nie muszą, odnieść bezpośrednie korzyści medyczne. Podczas badania niemowlęta będą stale monitorowane pod względem stężenia dwutlenku węgla i tlenu, a jeśli jakikolwiek pacjent będzie miał jakiekolwiek problemy, personel badawczy będzie w stanie je szybko wykryć i zareagować. Jeśli pacjent wykazuje poprawę podczas stosowania NAVA, badacze mogą zasugerować zespołowi terapeutycznemu kontynuację tego trybu. Jeśli stosowanie NAVA poprawia oddychanie u niemowląt, naukowcy mają nadzieję, że informacje uzyskane z tego badania przyniosą korzyści innym niemowlętom potrzebującym wspomagania oddychania w przyszłości.

Przetwarzanie danych/prowadzenie rejestrów:

Główny badacz będzie dokładnie monitorował procedury badania, aby chronić bezpieczeństwo uczestników badania, jakość danych i rzetelność badania. Każdemu pacjentowi zostanie przydzielony niepowtarzalny kod identyfikacyjny lub numer. Klucz do kodu będzie przechowywany w zamkniętej teczce w gabinecie głównego badacza. Tylko główny badacz i współbadacze będą mieli dostęp do kodu i informacji identyfikujących osobę badaną.

Analiza danych:

Podstawową hipotezą jest to, że kąt fazowy (θ) przy użyciu pletyzmografii indukcyjności oddechowej zostanie zmniejszony przy użyciu NAVA w porównaniu z NIPPV w naszej próbce badawczej.

Zebrane dane zostaną sprawdzone pod kątem wartości odstających i ekstremalnych oraz założeń dystrybucyjnych parametrycznych testów statystycznych. ANOVA z powtarzanymi pomiarami zostanie wykorzystana do porównania wyników pierwotnych i wtórnych dla dwóch metod wentylacji, gdy takie założenia zostaną spełnione. W przypadku napotkania znacznych odchyleń od założeń zastosowane zostaną alternatywy nieparametryczne. Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone przy użyciu oprogramowania statystycznego Stata (College Station, TX).

Wielkość próbki, obliczanie mocy:

Badacze planują rekrutację 15-20 noworodków, które są w 24-34 tygodniu ciąży z niewydolnością oddechową. W oparciu o wyniki na modelu zwierzęcym oczekuje się 30% zmniejszenia pierwotnego wyniku. Ponieważ średni kąt fazowy okazał się zmienny wśród wcześniaków (w zakresie od 2,8 do 162,9), przedstawiono do analizy kilka scenariuszy wielkości próby i obliczenia mocy [Ulm]. Wielkość próby 15 noworodków osiąga 82% mocy do wykrycia 30% zmiany w pierwotnym wyniku z szacowanym odchyleniem standardowym różnic odpowiednio 18,8, 37,5 lub 56,3 dla średniego kąta fazowego 50, 100 i 150 stopni z korzystanie z NIPPV. We wszystkich obliczeniach przyjęto poziom istotności 0,05 przy użyciu dwustronnego testu t dla par.

Względy etyczne:

Badanie to zostanie przeprowadzone zgodnie ze wszystkimi obowiązującymi przepisami rządowymi oraz zasadami i procedurami badawczymi Uniwersytetu Arkansas for Medical Sciences (UAMS). Niniejszy protokół i wszelkie poprawki zostaną przedłożone i zatwierdzone przez Komisję Rewizyjną UAMS (IRB). Formalna zgoda każdego uczestnika, przy użyciu zatwierdzonego przez IRB formularza zgody, zostanie uzyskana przed poddaniem tego uczestnika jakiejkolwiek procedurze badawczej. Wszyscy uczestnicy tego badania otrzymają formularz zgody opisujący to badanie i zawierający wystarczające informacje w języku odpowiednim dla uczestników do podjęcia świadomej decyzji o udziale w tym badaniu. Osoba uzyskująca zgodę dokładnie wyjaśni każdy element dokumentu i przedstawi zagrożenia i korzyści, alternatywne metody leczenia oraz wymagania dotyczące badania. Proces wyrażania zgody będzie odbywał się w cichym i prywatnym pokoju lub przez telefon, a podjęcie decyzji o udziale może zająć uczestnikom tyle czasu, ile potrzeba. Zgoda telefoniczna zostanie uzyskana ze świadkiem, a zgoda zostanie przesłana faksem do rodzica (rodziców). Zgoda telefoniczna będzie uzyskiwana tylko w przypadku, gdy rodzice nie będą mogli być obecni.

Prywatność uczestnictwa zostanie zachowana, a pytania dotyczące uczestnictwa zostaną udzielone. W procesie uzyskiwania zgody nie będą stosowane żadne środki przymusu ani nieuzasadnione naciski. Formularz zgody musi być podpisany przez podmiot, rodzica i osobę uzyskującą zgodę. Kopia podpisanej zgody zostanie przekazana uczestnikowi, a proces świadomej zgody zostanie udokumentowany w dokumentacji badawczej każdego uczestnika.

Rozpowszechnianie danych:

Wyniki tego badania mogą być wykorzystane w prezentacjach, plakatach lub publikacjach. Publikacje nie będą zawierały żadnych informacji umożliwiających identyfikację, które mogłyby zostać powiązane z uczestnikiem.