Avaliação Respiratória Clínica Usando Teste de Espectroscopia (CREST)

OBJETIVO Demonstrar a relação entre o Fluxo Sanguíneo do Músculo Respiratório e o Trabalho Respiratório usando Espectroscopia de Infravermelho Próximo utilizando o Corante Verde Indocianina NIRS-ICG.

HIPÓTESE E OBJETIVOS

HIPÓTESE #1: Em indivíduos com função muscular respiratória normal (voluntários saudáveis), o RMBF medido pela técnica NIRS-ICG variará diretamente com o trabalho respiratório (WOB), medido por mudanças nos gradientes de pressão transpulmonar e medido por EMG esofágico e de superfície .

Objetivo #1: Medir e demonstrar a relação entre RMBF e WOB/EMG em voluntários saudáveis ​​simulando resistência pulmonar anormal.

Objetivo #2: Medir e demonstrar a relação entre RMBF e WOB em voluntários saudáveis ​​simulando complacência pulmonar anormal.

HIPÓTESE #2: Em indivíduos com função muscular respiratória anormal (desmame da ventilação mecânica após exacerbações de DPOC ou ARDS), o RMBF medido pela técnica NIRS-ICG variará com o trabalho respiratório medido por mudanças nos gradientes de pressão transpulmonar e medido por EMG esofágica e de superfície.

Objetivo #3: Medir e demonstrar a relação entre RMBF e WOB em indivíduos clínicos com resistência pulmonar anormal (desmame da ventilação mecânica após exacerbação da DPOC).

Objetivo #4: Medir e demonstrar a relação entre RMBF e WOB em indivíduos clínicos com complacência pulmonar anormal (desmame da ventilação mecânica após SDRA).

HIPÓTESE #3: Especulamos, com base em autores anteriores, que as taxas de fluxo sanguíneo nos músculos respiratórios para um determinado WOB serão diferentes em populações clínicas e em voluntários saudáveis. Nossa hipótese é que a inclinação da análise de regressão linear relacionando o BFI ao WOB (gradientes de pressão transpulmonar e EMG) será "mais íngreme" em populações clínicas, sugerindo que uma das razões para insuficiência respiratória e dificuldades de desmame nessas populações pode ser o oxigênio muscular respiratório ineficiente utilização.

Objetivo #5: Demonstrar que as relações RMBF-WOB em populações clínicas serão diferentes daquelas medidas em voluntários saudáveis.

JUSTIFICATIVA Até o momento, a medição do fluxo sanguíneo regional e da utilização de oxigênio tem se mostrado difícil. Em nenhum lugar isso é mais verdadeiro do que na medição do fluxo sanguíneo regional e na utilização de oxigênio dos músculos respiratórios. Muito do que sabemos sobre o Fluxo Sanguíneo do Músculo Respiratório (RMBF) decorre de investigações em animais ou pesquisas em humanos que exigem métodos altamente invasivos. O desenvolvimento de uma técnica minimamente invasiva para a medição do RMBF tem o potencial de agregar significativamente ao nosso conhecimento da energética respiratória em pesquisas e ambientes clínicos.

A espectroscopia de infravermelho próximo (NIRS) pode ser usada para medir a absorção de energia eletromagnética na faixa do infravermelho próximo (650 a 1000 nm) por cromóforos in vivo. Ao avaliar a oxigenação tecidual regional, o NIRS avalia a quantidade de energia emitida absorvida na faixa associada à hemoglobina (760 nm) e à desoxihemoglobina (800 nm). A proporção dessas quantidades de luz absorvida pode ser usada para gerar um índice de oxigenação/desoxigenação do tecido. O corante indocianina verde é um cromóforo sintético que absorve energia no espectro infravermelho (805 nm). Guenette et ai. mediram o acúmulo de ICG nos músculos respiratórios usando NIRS enquanto a concentração de ICG no sangue arterial foi medida usando fotodensitometria. Esta técnica tem a vantagem de ser capaz de quantificar o fluxo sanguíneo muscular absoluto com medidas simultâneas do débito cardíaco, permitindo assim o cálculo dos fluxos sanguíneos regionais absolutos e taxas absolutas de consumo regional de oxigênio. A praticidade dessa técnica em voluntários saudáveis ​​é complicada pela necessidade de retiradas e reinfusões de sangue, bem como canulação arterial e medição do débito cardíaco.

Para evitar as dificuldades logísticas da canulação arterial e canulação venosa central (necessária para a determinação do débito cardíaco), foi proposto um Índice de Fluxo Sanguíneo Relativo (BFI). O método BFI é uma alternativa minimamente invasiva e foi desenvolvido pela primeira vez para estimativa rápida e repetida à beira do leito do fluxo sanguíneo cerebral. O BFI é derivado de um sinal NIRS ICG medido transcutaneamente e não requer canulação arterial ou medição do débito cardíaco. O BFI é uma medida relativa do fluxo sanguíneo, pois o fluxo absoluto não pode ser determinado a menos que a concentração arterial de ICG seja medida.

Análises anteriores compararam BFI e fluxo sanguíneo muscular absoluto determinado usando NIRS e ICG e demonstraram forte concordância entre BFI e fluxo sanguíneo muscular absoluto derivado de NIRS. Até o momento, nenhum estudo analisou a relação entre os valores BFI derivados de NIRS-ICG e a carga de trabalho respiratória medida por EMG esofágica e de superfície (EEMG-SEMG) em indivíduos com complacência ou resistência anormal ou em populações clínicas.

A Doença Pulmonar Obstrutiva Crônica (bronquite crônica e enfisema), é uma condição patológica caracterizada pela destruição do parênquima pulmonar e estreitamento anormal das vias aéreas que leva a uma limitação de ar. Na prática clínica, a DPOC é definida por seu fluxo aéreo caracteristicamente baixo e resistência anormal do sistema pulmonar durante os testes de função pulmonar. Ao contrário da asma, essa limitação é pouco reversível e progride com o tempo. A DPOC é a quarta principal causa de morte entre os canadenses. Exacerbações graves da DPOC podem exigir ventilação mecânica e internação em unidade de terapia intensiva.

A Síndrome do Desconforto Respiratório Agudo (SDRA) é uma doença pulmonar grave causada por lesões inflamatórias diretas e indiretas. É caracterizada por inflamação do parênquima pulmonar levando a troca gasosa prejudicada e complacência anormal do sistema respiratório. A hipoxemia e a liberação de citocinas sistemicamente ativas freqüentemente resultam em falência de múltiplos órgãos e morte. ARDS normalmente requer ventilação mecânica e internação em uma unidade de terapia intensiva.

Pacientes com DPOC ou ARDS que requerem ventilação mecânica correm alto risco de morte, seja por sua doença ou por complicações durante uma doença crítica. Aqueles que sobrevivem à fase aguda da doença geralmente requerem ventilação mecânica prolongada e muitas vezes têm dificuldade de desmame do suporte ventilatório. Embora as anormalidades do parênquima pulmonar e o descondicionamento sejam componentes significativos dessa "falha de desmame", a força muscular respiratória e o fluxo sanguíneo potencialmente respiratório podem desempenhar um papel importante.

MÉTODO DE PESQUISA Vamos conduzir uma série de quatro estudos para demonstrar a eficácia da técnica de espectroscopia de infravermelho próximo indocianina verde (NIRS-ICG) para a medição não invasiva do fluxo sanguíneo muscular respiratório (RMBF). Os dois primeiros estudos ocorrerão em voluntários saudáveis ​​e os dois segundos estudos ocorrerão em populações clínicas (pacientes ventilados mecanicamente recuperando-se de exacerbações de DPOC ou recuperando-se de SDRA). Os dois primeiros estudos ocorrerão em nosso laboratório de fisiologia respiratória (o Health and Integrative Physiology Laboratory da University of British Columbia) e os dois segundos ocorrerão na Unidade de Terapia Intensiva (UTI) do VGH.