O Papel do Fluxo do Circuito Durante a Ventilação Mecânica de Neonatos (E-Flow)

- Antecedentes do projeto

Cerca de 1,5% dos recém-nascidos necessitam de ventilação mecânica. Embora a ventilação mecânica possa salvar a vida de neonatos com insuficiência respiratória, ela pode causar lesão pulmonar devido ao excesso de pressão nas vias aéreas (barotrauma), administração de altos volumes correntes (volutrauma) e fechamento/reabertura repetitiva das unidades pulmonares (atelectotrauma)1 . Recém-nascidos muito prematuros são especialmente vulneráveis ​​a lesões pulmonares induzidas pelo ventilador. A lesão pulmonar associada ao ventilador é um dos vários fatores que contribuem para o fardo da doença pulmonar crônica da infância, também chamada de displasia broncopulmonar (DBP).

Os ventiladores têm vários modos diferentes. O modo usado com mais frequência é ciclado a tempo, limitado por pressão, em que o médico define o nível de oxigênio inspirado, a pressão de inflação de pico (PIP), a taxa e o tempo de inflação do ventilador. Neste modo as insuflações são normalmente sincronizadas com a respiração do bebê. Isso é Ventilação de Pressão Positiva Intermitente Sincronizada (SIPPV), onde o ventilador sincroniza insuflações com todas as respirações do bebê, ou Ventilação Obrigatória Intermitente Sincronizada (SIMV), onde o ventilador sincroniza apenas com um número definido de respirações. Estes podem ser fornecidos com ou sem direcionamento do volume corrente fornecido para um valor definido, ajustando a pressão de enchimento de pico. Este modo é chamado garantia de volume (VG). Um modo semelhante de ventilação é ciclado a fluxo ou Ventilação de Suporte de Pressão (PSV) e pode ser combinado com volume corrente direcionado 2. Nesse modo, a insuflação é encerrada assim que a taxa de fluxo cai para 15% do fluxo máximo durante a insuflação.

Esses modos têm fluxo de gás contínuo através do circuito de ventilação. A inflação começa e a pressão aumenta quando a válvula expiratória é fechada. A taxa de fluxo do circuito altera as formas de onda da ventilação. Com a ventilação ciclada a tempo, quanto maior o fluxo do circuito, mais rápido a pressão sobe, o pulmão é distendido e potencialmente lesionado e mais cedo o PIP definido é alcançado. Um fluxo alto, com um tempo de insuflação relativamente longo, resultará em um "platô de pressão", ou seja, o PIP é sustentado após o fluxo, para o bebê, ter parado porque o volume pulmonar é máximo no PIP usado (Figura 1). No PSV, a inflação para quando o fluxo diminui para ~15% do fluxo de pico da inflação e, portanto, o tempo de inflação é menor. Aumentar o fluxo do dispositivo reduz o tempo de insuflação e, assim, reduz a pressão média das vias aéreas.

Apesar dos efeitos nos padrões ventilatórios e na velocidade da distensão e lesão pulmonar, raramente se tem levado em consideração o fluxo do circuito. Por protocolo, geralmente é definido em 7-10 L/min quando o ventilador é ligado e não é alterado.

Isso é relativamente alto e geralmente produz uma forma de onda de pressão "quadrada" com uma rápida distensão dos pulmões e um platô de pressão sustentado. (ver A na figura 1) Com PSV, um fluxo alto resulta em um tempo de insuflação relativamente curto (~0,2 seg; precisa ser de pelo menos 0,3 seg para aeração pulmonar adequada). Não há evidências de que esses fluxos altos sejam os melhores para uma ventilação ideal e danos mínimos aos pulmões. Em um modelo de cordeiro prematuro, não houve efeitos adversos nas trocas gasosas ou nos parâmetros cardiovasculares até que o fluxo fosse reduzido para 3 l/min 3. Em estudos com animais, a ventilação com alto fluxo resultou em alterações histológicas e moleculares de lesão pulmonar 4. O efeito de diminuir a taxa de fluxo do circuito do ventilador nunca foi investigado em estudos clínicos.

O ventilador Dräger Babylog VN500 tem uma alternativa para definir um fluxo de gás: o usuário pode definir o tempo de inclinação, que é o tempo necessário para atingir a pressão definida. Em Cambridge, é invariavelmente definido para 0,08 s, o que resulta em um fluxo de aproximadamente 7 L/min. Como usamos um tempo de inflação entre 0,33 - 0,45 seg, há um platô de pressão com duração de pelo menos 0,25 seg e inflação sustentada com pouco ou nenhum fluxo.

Os pesquisadores são os primeiros a desenvolver um sistema exclusivo para baixar e analisar dados do ventilador neonatal Dräger VN500. Usando o software DataGrabber obtido da Dräger Medical, os investigadores podem recuperar os parâmetros do ventilador na frequência de 100 Hz durante longos períodos (horas e até dias). Para analisar e visualizar os grandes conjuntos de dados, os investigadores desenvolveram um fluxo de trabalho de análise de dados usando a linguagem de programação Python e seus pacotes complementares (Figura 2). Com esta ferramenta, os investigadores podem agora estudar os detalhes de cada insuflação e respiração espontânea. Os investigadores registraram dados detalhados de 30 bebês e mostraram que é viável, preciso e que os investigadores têm experiência (Belteki et al, submetido).

Nesta aplicação, os pesquisadores se propõem a investigar o efeito de diferentes tempos de inclinação (e, portanto, diferentes níveis de fluxo do circuito) nos parâmetros ventilatórios e nas trocas gasosas em bebês prematuros. Os investigadores supõem que um tempo de inclinação mais longo (= menor fluxo do circuito) irá distender os pulmões mais suavemente, mantendo a ventilação e as trocas gasosas.

• Intervenção:

O estudo é um projeto cruzado dentro do paciente, comparando curtos períodos de ventilação com diferentes tempos de inclinação nos modos SIPPV-VG e PSV-VG com as seguintes intervenções:

Uma ferramenta de download do ventilador e monitores de CO2 transcutâneo e expirado são conectados ao ventilador e o download de dados começa enquanto o bebê é ventilado com os parâmetros usados ​​pela equipe clínica. Uma gasometria arterial é realizada. Os parâmetros ventilados são alterados conforme mostrado abaixo. A ordem dessas épocas é aleatória. Outra gasometria arterial é realizada. O ventilador é alterado de volta para os parâmetros originais (ou diferentes, conforme apropriado pela gasometria). Os dados do ventilador e o registro de CO2 continuarão por mais 30 minutos.

Intervenções

Duração Ventilador Mais Tempo de inclinação Tempo inspiratório [máx] 15 min SIPPV-VG 0,08 0,40 15 min PSV-VG 0,08 [0,60] 15 min PSV-VG 0,16 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,16 0,40 15 min SIPPV-VG 0,24 0,40 15 min PSV-VG 0,24 [0,60] 15 min PSV-VG 0,32 [0,60] 15 min SIPPV-VG 0,32 0,40 15 min SIPPV-VG 0,40 0,40 115 min PSV-VG 0,40 [0,60]

A duração total do estudo é de 220 minutos. Um pesquisador estará presente continuamente. A FiO2 será ajustada se necessário para manter as saturações entre 90-95%. Se a FiO2 subir >15% ou o CO2 expirado subir >1,5kPa acima do nível pré-estudo, essa intervenção será abandonada.

Comparação:

Em cada tempo de inclinação, os seguintes parâmetros serão determinados e comparados com aqueles registrados em 0,08 s de tempo de inclinação: (1) pico de pressão de inflação, (2) duração da inflação, (3) duração do platô de inflação, (4) duração sem gás fluxo, (5) volumes expirados corrente e minuto (mandatório/espontâneo, inspiratório/expiratório, (6) frequência do ventilador, (7) FiO2, (8) CO2 transcutâneo e/ou final da expiração e, (9) interação entre insuflações do ventilador e a respiração do bebê. Os valores para SIPPV e PSV também serão comparados.