Zintegrowane przewidywanie wyniku ekstubacji na podstawie próby oddychania spontanicznego u noworodków

Długotrwała mechaniczna wentylacja dotchawicza ma istotne działania niepożądane u noworodków, w tym zwężenie podgłośniowe, kolonizację bakteryjną i dysplazję oskrzelowo-płucną. Specjaliści zajmujący się zdrowiem noworodków dążą do ograniczenia okresu wentylacji mechanicznej do możliwie najkrótszego czasu. Decyzja o ekstubacji jest zwykle decyzją kliniczną, opartą na aktualnych ustawieniach respiratora, gazometrii krwi i ogólnym stanie klinicznym niemowlęcia. Z drugiej strony, ekstubacja noworodków często kończy się niepowodzeniem i wymaga ponownej intubacji, która jest traumatyczną procedurą inwazyjną, która może dodatkowo wydłużyć całkowity czas inwazyjnej wentylacji mechanicznej. W związku z tym dokładne przewidywanie gotowości do ekstubacji prawdopodobnie pociągnie za sobą zauważalne zmniejszenie zachorowalności na choroby układu oddechowego.

W wielu badaniach oceniano metody przewidywania wyniku ekstubacji. Spośród nich wykazano, że próba oddychania spontanicznego (SBT) ma najwyższą wartość predykcyjną: polega na przestawieniu niemowlęcia z inwazyjnej mechanicznej wentylacji mechanicznej o ograniczonym czasie trwania do wentylacji dotchawiczej z ciągłym dodatnim ciśnieniem końcowo-wydechowym (ET-CPAP) przez pewien okres 5 minut, podczas których dokładnie monitoruje się saturację i tętno. Niemowlę zdałoby test, gdyby podczas testu nie wystąpiło niedotlenienie lub bradykardia. Udana SBT ma dodatnią wartość predykcyjną 93%, czułość 97% i swoistość 73%. Zgłoszono, że połączenie udanej SBT ze zwiększoną zmiennością parametrów oddechowych podczas SBT dodatkowo zwiększa czułość próby; niestety specyficzność pozostaje poniżej 75%.

Należy zauważyć, że w szpitalu King's College SBT stanowi część rutynowej opieki klinicznej zgodnie z wytycznymi klinicznymi, a przeprowadzenie próby przed ekstubacją leży w gestii lekarza prowadzącego.

Pracę oddechową wykonują mięśnie oddechowe. Upośledzona funkcja mięśni oddechowych wiąże się z większym ryzykiem zmęczenia mięśni oddechowych i niewydolności oddechowej oraz konieczności stosowania wentylacji mechanicznej. Czynność mięśni oddechowych została zidentyfikowana jako niezależny predyktor wyniku ekstubacji u niemowląt wentylowanych mechanicznie. Prostym sposobem ilościowego określenia funkcji mięśni oddechowych jest szybkość rozluźnienia mięśni wdechowych, którą można przedstawić jako szybkość spadku sygnału ciśnienia w drogach oddechowych po spontanicznym oddechu. W koncepcji nieefektywna funkcja mięśni objawia się bardziej stopniowym spadkiem ciśnienia w drogach oddechowych do poziomu podstawowego w czasie. Zasada, na której opiera się metoda, polega na tym, że gdy mięśnie szkieletowe kurczą się pod zwiększonym obciążeniem zewnętrznym, ich rozluźnienie spowalnia w wyniku wolniejszego pobierania wapnia przez włókna mięśni szkieletowych. Jeśli chodzi o właściwości fizyczne, zmęczone włókna mięśniowe potrzebują więcej czasu na relaksację po skurczu, a to zmniejszenie szybkości relaksacji można określić ilościowo poprzez zwiększenie stałej czasowej relaksacji i zmniejszenie maksymalnej szybkości relaksacji.

Wykazano, że tempo relaksacji mięśni wdechowych dokładnie opisuje funkcję mięśni oddechowych w populacjach innych niż noworodki. Informacje o szybkości relaksacji mięśni wdechowych są łatwo dostępne w grafice respiratora, która w ramach rutynowej opieki klinicznej wykorzystuje port ciśnieniowy i czujnik przepływu do rejestrowania przepływu w drogach oddechowych, dostarczanej objętości i ciśnienia w czasie. Według wiedzy badacza potencjalna wartość tych informacji w przewidywaniu wyniku ekstubacji noworodków nie została dotychczas zbadana.

Zazwyczaj dysfunkcja mięśni oddechowych występuje u wcześniaków z powodu niedojrzałości, zmniejszonej masy mięśniowej i chorób współistniejących z wcześniactwem. Ponadto zgłaszano, że niemowlęta z wrodzoną przepukliną przeponową (CDH) i wadami ściany przedniej (AWD), takimi jak wytrzewienie i przepuklina przeponowa, mają upośledzoną czynność mięśni oddechowych, co prawdopodobnie uniemożliwia pomyślną ekstubację w odpowiednim czasie. King's College Hospital zapewnia opiekę dużej liczbie niemowląt z CDH i AWD, a jednocześnie ma długą tradycję w ocenie funkcji mięśni oddechowych u niemowląt, co czyni go idealnym miejscem do rekrutacji niemowląt z CDH i AWD.

Hipoteza badacza jest taka, że ​​ocena funkcji mięśni oddechowych na podstawie szybkości relaksacji mięśni wdechowych podczas SBT może dokładnie przewidzieć wynik ekstubacji. Ta prognoza może dotyczyć niezależnie tempa relaksacji lub w połączeniu z parametrami funkcji oddechowych uzyskanymi z SBT, takimi jak wynik SBT i zmienność parametrów oddechowych podczas SBT. W ten sposób można by stworzyć zintegrowany algorytm uwzględniający dane dotyczące funkcji mięśni oddechowych. Zostałoby to zweryfikowane w dużej kohorcie i mogłoby zwiększyć dokładność przewidywania wyniku ekstubacji, a tym samym zmniejszyć chorobowość oddechową związaną z ponowną intubacją.

Będzie to prospektywne, obserwacyjne badanie kohortowe. Celem badania jest zmierzenie tempa relaksacji, przepływu w drogach oddechowych, ciśnienia w drogach oddechowych, objętości oddechowej i przezskórnej saturacji tlenem we wszystkich planowanych ekstubacjach w ciągu najbliższych 12 miesięcy na oddziale noworodkowym King's College Hospital. Dane, które należy rejestrować, obejmują podstawowe parametry epidemiologiczne, takie jak ciąża przy urodzeniu, masa urodzeniowa, skorygowany wiek ciążowy w chwili pomiaru, dzień życia, masa ciała w chwili pomiaru, parametry gazometrii krwi w ciągu 6 godzin od SBT i powiązane choroby współistniejące, które mogą mieć wpływ na powodzenie SBT, takie jak otwarty przewód tętniczy i obecne dowody zakażenia. Niemowlęta ze znanymi nieprawidłowościami genetycznymi lub chromosomalnymi, niemowlęta z wadami wrodzonymi innymi niż CDH lub AWD oraz niemowlęta z ogniskową ostrą patologią płuc, taką jak niedodma lub odma opłucnowa, zostaną wykluczone z badania.

Opierając się na działalności jednostki w ciągu ostatnich dwóch lat chronologicznych, badacze przewidują, że przy pomyślnym wskaźniku zgody na poziomie 80% możliwe będzie zmierzenie łącznie 100 niemowląt: 40 wcześniaków, 40 niemowląt donoszonych i 20 niemowląt z CDH i AWD. Ponieważ jest to nowy wskaźnik, bezpośrednie obliczenie mocy nie może być przeprowadzone przed rozpoczęciem badania. Tymczasowe obliczenia mocy na podstawie danych pilotażowych zostaną przeprowadzone w połowie projektu po sześciu miesiącach, aby określić wymaganą wielkość próby. Badacze uważają jednak, że biorąc pod uwagę, że poprzednie badania z podobnymi miarami wyników obejmowały znacznie mniejszą liczbę uczestników, osiągnięta wielkość próby będzie wystarczająca do osiągnięcia celów badania.

Poinformowana pisemna zgoda zostanie poproszona od rodziców lub opiekunów prawnych niemowląt, a obecny konsultant neonatologiczny zostanie poproszony o wyrażenie zgody na badanie.

Kiedy zespół kliniczny zdecyduje, że niemowlę jest gotowe do ekstubacji, badacz przełączy respirator na ET-CPAP przy tym samym ciśnieniu, co dodatnie ciśnienie końcowo-wydechowe podczas wentylacji mechanicznej. Przepływ powietrza, zintegrowana objętość oddechowa i ciśnienie w drogach oddechowych będą rejestrowane za pomocą monitora funkcji oddechowych NM3 (Philips Respironics, Connecticut, USA). Monitor zostanie podłączony do laptopa (Dell Latitude, Dell, Bracknell, Wielka Brytania) z dostosowanym oprogramowaniem Spectra (3.0.1.4) (Grove Medical, Londyn, Wielka Brytania). Monitor profilu oddechowego NM3 jest wyposażony w połączony czujnik ciśnienia, przepływu i dwutlenku węgla, który zostanie umieszczony w jednej linii pomiędzy odnogą wdechową obwodu respiratora a rurką intubacyjną. Monitor NM3 jest automatycznie kalibrowany pod kątem przepływu i ciśnienia. Przepływ będzie mierzony za pomocą pneumotachografu ze stałą kryzą. Jedna z rurek z pneumotachografu zostanie podłączona do drugiego przetwornika ciśnienia w celu pomiaru ciśnienia w drogach oddechowych. Przeprowadzone zostanie również monitorowanie saturacji tlenem i tętna.

Nieudana SBT zostanie zarejestrowana, jeśli u niemowlęcia wystąpi bradykardia trwająca dłużej niż 15 sekund i/lub spadek SpO2 poniżej 85% pomimo wzrostu FIO2 o 15%. W tym momencie badanie zostanie zatrzymane, a wentylacja zostanie wznowiona.

Niemowlęta będą ekstubowane za pomocą CPAP do nosa lub tlenu z kaniuli do nosa o wysokim przepływie, według uznania lekarza.

Głównym wynikiem badania będzie ponowna intubacja w ciągu 72 godzin od ekstubacji. Wskazaniami do ponownej intubacji będą: (a) więcej niż sześć epizodów bezdechu wymagających stymulacji w ciągu sześciu godzin lub więcej niż jeden znaczący epizod bezdechu wymagający wentylacji workiem i maską; (b) kwasica oddechowa: PaCO2 >8,5 kPa i pH 7,25; (c)FIO2>0,60, aby utrzymać SpO2 w zakresie 90-95%.

Jeśli u niemowlęcia wystąpi bradykardia trwająca dłużej niż 15 sekund i/lub spadek SpO2 poniżej 85% pomimo wzrostu FIO2 o 15%, badanie zostanie przerwane i wentylacja zostanie wznowiona. Ścisłe zasady kontroli infekcji będą przestrzegane zgodnie z wytycznymi jednostki.

Dane będą przechowywane do ukończenia przez dziecko 25 roku życia. Ciągłe wyniki zostaną porównane między wcześniakami i niemowlętami urodzonymi w terminie oraz między niemowlętami urodzonymi w terminie a niemowlętami z CDH/AWD. Test t-Studenta zostanie użyty, gdy dane mają rozkład normalny, a test U Manna-Whitneya, gdy dane są skośne. Dane kategoryczne zostaną ocenione za pomocą dwustronnego dokładnego testu Fishera. P<0,05 zostanie uznane za istotne. Zdolność zmiennych oddechowych do dokładnego rozróżnienia skutecznej i nieudanej ekstubacji zostanie oceniona za pomocą krzywych charakterystycznych działania odbiornika. Wartość pola pod krzywą 0,5 będzie wskazywać na brak wartości dyskryminacyjnej, a wartość >0,8 będzie sugerować wysoką wartość predykcyjną. Standardowe wzory zostaną użyte do obliczenia czułości, specyficzności oraz dodatnich i ujemnych wartości predykcyjnych i ilorazów wiarygodności. Analizy statystyczne zostaną przeprowadzone przy użyciu oprogramowania SPSS (SPSS Inc, Chicago, Illinois, USA).

Badacze przewidują, że dzięki uwzględnieniu informacji na temat funkcji mięśni oddechowych podczas SBT możliwe będzie stworzenie algorytmu, który będzie dokładnie przewidywał wynik ekstubacji u niemowląt wentylowanych mechanicznie. Badacze chcą również wykazać, że tempo zwiotczenia mięśni oddechowych może być inne u wcześniaków, u noworodków urodzonych o czasie oraz u niemowląt z wadami chirurgicznie skorygowanymi, takimi jak CDH i AWD. Wyniki te zostaną włączone do lokalnej praktyki klinicznej i stworzą wytyczne dotyczące „kiedy bezpiecznie ekstubować” niemowlęta przy wentylacji mechanicznej. Zmniejszy to chorobowość oddechową związaną zarówno z przedłużającą się wentylacją, jak i nieudaną ekstubacją i ponowną intubacją.