Клиническая респираторная оценка с использованием спектроскопии (CREST)

ЦЕЛЬ Продемонстрировать взаимосвязь между кровотоком в дыхательных мышцах и работой дыхания с использованием ближней инфракрасной спектроскопии с использованием индоцианинового зеленого красителя NIRS-ICG.

ГИПОТЕЗА И ЦЕЛИ

ГИПОТЕЗА № 1: У субъектов с нормальной функцией дыхательной мускулатуры (здоровые добровольцы) RMBF, измеренная методом NIRS-ICG, будет напрямую зависеть от работы дыхания (WOB), измеренной по изменениям транспульмонального градиента давления и измеренной с помощью ЭМГ пищевода и поверхности. .

Задача № 1: Измерить и продемонстрировать взаимосвязь между RMBF и WOB/EMG у здоровых добровольцев, моделирующих аномальное легочное сопротивление.

Задача № 2: Измерить и продемонстрировать взаимосвязь между RMBF и WOB у здоровых добровольцев, моделирующих аномальную растяжимость легких.

ГИПОТЕЗА № 2: У субъектов с аномальной функцией дыхательной мускулатуры (отлучение от ИВЛ после обострения ХОБЛ или ОРДС) RMBF, измеренная методом NIRS-ICG, будет варьироваться в зависимости от работы дыхания, измеряемой изменениями транспульмонального градиента давления и измеряемой Пищеводная и поверхностная ЭМГ.

Задача № 3: Измерить и продемонстрировать взаимосвязь между RMBF и WOB у клинических субъектов с аномальным легочным сопротивлением (отлучение от ИВЛ после обострения ХОБЛ).

Задача № 4: Измерить и продемонстрировать взаимосвязь между RMBF и WOB у клинических субъектов с аномальной растяжимостью легких (отлучение от ИВЛ после ОРДС).

ГИПОТЕЗА № 3: Мы предполагаем, основываясь на предыдущих авторах, что скорость кровотока в дыхательных мышцах для данной WOB будет отличаться в клинических популяциях, чем у здоровых добровольцев. Мы предполагаем, что наклон линейного регрессионного анализа, связывающего BFI и WOB (как транспульмональные градиенты давления, так и ЭМГ), будет «круче» в клинических популяциях, предполагая, что одной из причин дыхательной недостаточности и трудностей с отлучением от груди в этих популяциях может быть неэффективное использование кислорода дыхательными мышцами. использование.

Задача № 5: продемонстрировать, что отношения RMBF-WOB в клинических популяциях будут отличаться от отношений, измеренных у здоровых добровольцев.

ОБОСНОВАНИЕ На сегодняшний день измерение регионарного кровотока и использования кислорода оказалось затруднительным. Нигде это не является более верным, чем при измерении регионального кровотока и использования кислорода дыхательными мышцами. Многое из того, что мы знаем о кровотоке дыхательных мышц (RMBF), связано с исследованиями на животных или на людях, требующими высокоинвазивных методов. Разработка минимально инвазивной методики измерения RMBF может значительно расширить наши знания об дыхательной энергетике в исследовательских и клинических условиях.

Ближняя инфракрасная спектроскопия (NIRS) может использоваться для измерения поглощения электромагнитной энергии в ближнем инфракрасном диапазоне (от 650 до 1000 нм) хромофорами in vivo. При оценке региональной оксигенации тканей NIRS оценивает количество испускаемой энергии, поглощаемой в диапазоне, связанном с гемоглобином (760 нм) и с дезоксигемоглобином (800 нм). Соотношение этих количеств поглощенного света можно использовать для получения индекса оксигенации/деоксигенации ткани. Индоцианиновый зеленый краситель представляет собой синтетический хромофор, поглощающий энергию в инфракрасном спектре (805 нм). Генетт и др. измеряли накопление ICG в дыхательных мышцах с помощью NIRS, а концентрацию ICG в артериальной крови измеряли с помощью фотоденситометрии. Преимущество этого метода заключается в возможности количественной оценки абсолютного мышечного кровотока с одновременным измерением сердечного выброса, что позволяет рассчитать абсолютный региональный кровоток и абсолютную скорость регионального потребления кислорода. Практичность этой методики у здоровых добровольцев осложняется необходимостью взятия и повторного вливания крови, а также катетеризации артерий и измерения сердечного выброса.

Чтобы избежать логистических трудностей артериальной канюляции и центральной венозной канюляции (необходимой для определения сердечного выброса), был предложен относительный индекс кровотока (BFI). Метод BFI является минимально инвазивной альтернативой и был впервые разработан для быстрой и многократной оценки мозгового кровотока у постели больного. BFI получают из чрескожно измеренного сигнала NIRS ICG и не требуют катетеризации артерий или измерения сердечного выброса. BFI является относительным показателем кровотока, так как абсолютный кровоток не может быть определен, если не измерена концентрация ICG в артериальной крови.

Предыдущие анализы сравнивали BFI и абсолютный мышечный кровоток, определенный с использованием NIRS и ICG, и продемонстрировали сильное соответствие между BFI и абсолютным мышечным кровотоком, полученным с помощью NIRS. На сегодняшний день ни в одном исследовании не изучалась взаимосвязь между значениями BFI, полученными с помощью NIRS-ICG, и респираторной рабочей нагрузкой, измеренной с помощью ЭМГ пищевода и поверхности (EEMG-SEMG) у субъектов с аномальной комплаентностью или резистентностью или в клинических популяциях.

Хроническая обструктивная болезнь легких (хронический бронхит и эмфизема легких) — патологическое состояние, характеризующееся деструкцией легочной паренхимы и аномальным сужением дыхательных путей, что приводит к ограничению поступления воздуха. В клинической практике ХОБЛ определяется характерно низким потоком воздуха и аномальным сопротивлением легочной системы во время функциональных тестов легких. В отличие от астмы, это ограничение плохо обратимо и со временем прогрессирует. ХОБЛ является четвертой по значимости причиной смерти среди канадцев. При тяжелых обострениях ХОБЛ может потребоваться искусственная вентиляция легких и госпитализация в отделение интенсивной терапии.

Острый респираторный дистресс-синдром (ОРДС) — тяжелое заболевание легких, вызванное как прямым, так и непрямым воспалительным поражением. Он характеризуется воспалением паренхимы легких, что приводит к нарушению газообмена и ненормальной растяжимости дыхательной системы. Гипоксемия и высвобождение системно активных цитокинов часто приводят к полиорганной недостаточности и смерти. ОРДС обычно требует искусственной вентиляции легких и госпитализации в отделение интенсивной терапии.

Пациенты с ХОБЛ или ОРДС, которым требуется искусственная вентиляция легких, подвержены высокому риску смерти либо от болезни, либо от осложнений во время критического состояния. Те, кто пережил острую фазу болезни, часто нуждаются в длительной искусственной вентиляции легких и часто испытывают трудности с отлучением от искусственной вентиляции легких. В то время как аномалии паренхимы легких и декондиционирование являются важными компонентами этой «неудачи при отлучении от груди», определенную роль могут играть сила дыхательных мышц и, возможно, кровоток в дыхательных мышцах.

МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ Мы проведем серию из четырех исследований, чтобы продемонстрировать эффективность метода ближней инфракрасной спектроскопии с индоцианиновым зеленым красителем (NIRS-ICG) для неинвазивного измерения кровотока в дыхательных мышцах (RMBF). Первые два исследования будут проводиться на здоровых добровольцах, а вторые два исследования будут проводиться на клинических популяциях (пациенты на искусственной вентиляции легких, выздоравливающие после обострения ХОБЛ или выздоравливающие от ОРДС). Первые два исследования будут проводиться в нашей лаборатории физиологии дыхания (Лаборатория здоровья и интегративной физиологии Университета Британской Колумбии), а вторые два — в отделении интенсивной терапии (ОИТ) VGH.