Duszność i aktywacja kory mózgowej mierzone za pomocą fNIRS podczas próby oddychania spontanicznego (WEANIRS)

Badanie nie zmieni sposobu postępowania z pacjentami. Pacjenci zostaną uwzględnieni, jeżeli lekarz prowadzący zdecydował się na wykonanie SBT pacjenta. Warunki SBT będą zgodne z obecną praktyką. Do pomiaru duszności stosowane będą metody stosowane w aktualnej praktyce na naszym oddziale (D-VAS i MV-RDOS).

1. Rodzaje stosowanych środków i technik Występowanie duszności zostanie określone poprzez pozytywną odpowiedź na co najmniej 2 z następujących pytań: „Czy odczuwasz brak tchu?”; „Czy brakuje Ci powietrza?”; „Czy trudno ci oddychać?”; „Czy masz trudności z oddychaniem?”. Nasilenie duszności będzie mierzone za pomocą D-VAS u pacjentów komunikujących się. Skala duszności-VAS zdefiniuje także pacjentów z klinicznie istotną dusznością („D-VAS” > 3) lub nieklinicznie istotną dusznością (D-VAS ≤ 3). U wszystkich pacjentów zostanie przeprowadzony pomiar duszności w skali MV-RDOS, a duszność klinicznie istotna będzie silnie podejrzana na podstawie wartości MV-RDOS ≥ 2,6.

   Powierzchniowe EMG pozaprzeponowych mięśni wdechowych (Alae Nasi i Parasternal) będzie zbierane za pomocą samoprzylepnych elektrod powierzchniowych (elektrody EKG, HG91TSG 48x34mm Kendall/Arbo, Covidien, Dublin, Irlandia). Obustronna rejestracja mięśni przymostkowych będzie wykonywana za pomocą pary elektrod umieszczonych w drugiej przestrzeni międzyżebrowej w pobliżu mostka. Rejestracja mięśni Alae nasi zostanie przeprowadzona poprzez umieszczenie elektrody na każdym nozdrzu. Sygnały elektryczne aktywności mięśni wdechowych zostaną odzyskane za pomocą modułu Labchart Peak Analysis MLS380/8 w celu wyodrębnienia średniej kwadratowej (RMS) z EMG (RMS-EMG). Ta obwiednia wdechowego sygnału RMS-EMG zostanie wykorzystana do obliczenia maksymalnej amplitudy EMG (EMGmax) i jej pola pod krzywą (EMGAUC). Aby zminimalizować artefakty związane z aktywnością EKG, przymostkowy sygnał EMG będzie filtrowany przed procesem uśredniania wartości skutecznej RMS przy użyciu filtra dolnoprzepustowego (50–400 Hz).

   Pomiar aktywności elektroencefalograficznej będzie dokonywany za pomocą układu elektrod aktywnych składającego się z 30 elektrod rozmieszczonych zgodnie z międzynarodowym systemem EEG 10-20, odniesionym do FCz (urządzenie EEG/NIRS, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Holandia). Impedancja elektrod będzie utrzymywana poniżej 5 kΩ. Sygnały będą wzmacniane i digitalizowane przy częstotliwości 1000 Hz.

   Perfuzja mózgowa będzie oceniana za pomocą 27-kanałowego narzędzia fNIRS (urządzenie EEG/NIRS, Artinis Medical Systems®, Einsteinweg, Holandia). To urządzenie fNIRS wykorzystuje dwie długości fal światła bliskiej podczerwieni (695 i 830 nm) do pomiaru względnych zmian w oksyhemoglobinie i deoksyhemoglobinie przy częstotliwości próbkowania 10 Hz. Optody nadajnika i detektora są oddalone od siebie o 3 cm. Obszary korowe pomiędzy każdą parą nadajników i detektorów nazywane są kanałami. Anatomicznie kanały odpowiadają obszarom korowym znajdującym się 2-3 cm pod powierzchnią skóry i skóry głowy. Optody umieszcza się na czole i skórze głowy, przy czym najniższe optody umieszcza się wzdłuż linii T4-Fpz-T3, wyznaczonej systemem 10/20. Sygnały fNIRS będą przetwarzane w sposób opisany przez Schecklmanna i in. Oksyhemoglobinę, deoksyhemoglobinę i hemoglobinę całkowitą wyznacza się na podstawie gęstości optycznych przy użyciu zmodyfikowanego prawa Beera-Lamberta. W celu usunięcia artefaktów ruchowych zostaną zastosowane współczynniki korygujące. Dla każdego kanału zostanie wygenerowany średni kształt fali oksyhemoglobiny i deoksyhemoglobiny. Obszary zainteresowania to przedruchowe obszary korowe (dodatkowy obszar motoryczny).

   Niepowodzenie SBT definiuje się jako wystąpienie i utrzymywanie się przez co najmniej 5 minut jednego z następujących kryteriów: SpO2 ≤ 90% lub PaO2 ≤ 50 mmHg przy FiO2 ≥ 50%, PaCO2 > 50 mmHg, pH < 7,32, częstość oddechów > 35/ min, tętno > 140/min, skurczowe ciśnienie krwi > 180 mmHg lub < 90 mmHg.

2. Kolejność etapów eksperymentalnych Pacjenci zostaną poddani testowi odzwyczajania od wentylacji mechanicznej przy wsparciu ciśnieniowym 0 cmH2O i ciśnieniu końcowo-wydechowym 0 cmH2O. Ocena ilościowa duszności zostanie przeprowadzona u wszystkich pacjentów przy użyciu skali MV-RDOS oraz skali duszności VAS (D-VAS) w przypadku pacjentów komunikatywnych przed rozpoczęciem SBT, co 10 minut podczas SBT i na końcu SBT. Zapisy ruchów oddechowych, przepływu w drogach oddechowych, EMG i EKG będą wykonywane w tym samym czasie, co 10 minut, przed rozpoczęciem testu odsadzeniowego, podczas 30-minutowego testu odsadzeniowego i 10 minut po zakończeniu testu odsadzeniowego .
3. Analiza statystyczna Dwie grupy pacjentów z dusznością istotną klinicznie i nieistotną klinicznie zostaną porównane pod kątem wskaźników aktywacji mózgu (HbO2 i HbR) przy użyciu nieparametrycznego testu Manna-Whitneya dla zmiennych ciągłych i testu Chi2 dla zmiennych kategorycznych. Dwie grupy „sukcesu” i „porażki” SBT zostaną porównane pod kątem wskaźników aktywacji mózgu, przy użyciu tych samych modalności. Korelacje między wskaźnikami aktywacji mózgu a intensywnością duszności, między wskaźnikami aktywacji mózgu a EEG oraz między wskaźnikami aktywacji mózgu a powierzchniowym EMG zostaną zbadane przy użyciu współczynnika korelacji Spearmana. Skuteczność wskaźników aktywacji mózgu i zmodyfikowanego MV-RDOS w przewidywaniu duszności lub niepowodzenia SBT zostanie oszacowana poprzez obliczenie pola pod krzywą krzywych ROC. Zaobserwowaną różnicę uznamy za istotną, jeżeli prawdopodobieństwo „p” błędu I rodzaju wynosi ≤ 0,05.