Роль потока контура при механической вентиляции новорожденных (E-Flow)

- Предыстория проекта

Около 1,5% новорожденных нуждаются в ИВЛ. Хотя механическая вентиляция легких может спасти жизнь новорожденных с дыхательной недостаточностью, она может вызвать повреждение легких из-за избыточного давления в дыхательных путях (баротравма), подачи больших дыхательных объемов (волюмтравма) и повторного закрытия/повторного открытия легочных единиц (ателектотравма)1 . Глубоко недоношенные новорожденные особенно уязвимы к повреждению легких, вызванному вентилятором. Повреждение легких, связанное с ИВЛ, является одним из нескольких факторов, способствующих бремени хронического заболевания легких у младенцев, также называемого бронхолегочной дисплазией (БЛД).

Вентиляторы имеют несколько различных режимов. Наиболее часто используется режим с циклом по времени и ограничением по давлению, когда врач устанавливает уровень кислорода во вдыхаемом воздухе, пиковое давление надувания (PIP), скорость и время надувания аппарата ИВЛ. В этом режиме вдохи обычно синхронизируются с дыханием ребенка. Это либо синхронизированная перемежающаяся вентиляция с положительным давлением (SIPPV), при которой вентилятор синхронизирует вдохи со всеми вдохами ребенка, либо синхронизированная перемежающаяся принудительная вентиляция (SIMV), при которой вентилятор синхронизируется только с заданным числом вдохов. Их можно доставлять с таргетингом дыхательного объема до заданного значения или без него, регулируя пиковое давление надувания. Этот режим называется гарантией объема (VG). Аналогичным режимом вентиляции является вентиляция с циклическим потоком или вентиляция с поддержкой давлением (PSV), которую можно комбинировать с таргетингом дыхательного объема 2. В этом режиме надувание прекращается, как только скорость потока падает до 15% от максимального потока во время надувания.

Эти режимы имеют непрерывный поток газа через вентиляционный контур. Инфляция начинается, и давление повышается, когда клапан выдоха закрыт. Скорость потока в контуре изменяет форму волны вентиляции. При вентиляции с временным циклом чем выше поток в контуре, тем быстрее растет давление, легкое растягивается и может быть повреждено, и тем раньше достигается установленный PIP. Высокий поток с относительно длительным временем наполнения приведет к «плато давления», то есть PIP сохраняется после того, как поток в ребенка остановился, потому что объем легких максимален при используемом PIP (рис. 1). В PSV надувание прекращается, когда поток снижается до ~ 15% от пикового потока надувания, поэтому время надувания короче. Увеличение потока устройства сокращает время надувания и тем самым снижает среднее давление в дыхательных путях.

Несмотря на влияние на схемы вентиляции и скорость растяжения и повреждения легких, кровотоку в контуре редко уделялось внимание. По протоколу обычно устанавливается на уровне 7-10 л/мин при включенном аппарате ИВЛ и не изменяется.

Это относительно высокое давление, которое обычно дает «квадратную» форму волны давления с быстрым растяжением легких и устойчивым плато давления. (см. A на рис. 1). При PSV высокий поток приводит к относительно короткому времени надувания (~ 0,2 с; оно должно составлять не менее 0,3 с для адекватной аэрации легких). Нет никаких доказательств того, что эти высокие потоки лучше всего подходят для оптимальной вентиляции и минимального повреждения легких. В модели недоношенного ягненка не наблюдалось неблагоприятного воздействия на газообмен или параметры сердечно-сосудистой системы до тех пор, пока поток не был снижен до 3 л/мин 3 . В исследованиях на животных вентиляция с высоким потоком приводила к гистологическим и молекулярным изменениям повреждения легких 4. Эффект снижения скорости потока контура вентилятора никогда не изучался в клинических исследованиях.

В аппарате ИВЛ Dräger Babylog VN500 есть альтернатива настройке потока газа: вместо этого пользователь может установить время спада, то есть время, необходимое для достижения заданного давления. В Кембридже всегда установлено значение 0,08 с, что дает расход ~7 л/мин. Поскольку мы используем время надувания в диапазоне 0,33–0,45 с, существует плато давления продолжительностью не менее 0,25 с и устойчивое накачивание с небольшим потоком или без него.

Исследователи первыми разработали уникальную систему для загрузки и анализа данных с неонатального аппарата ИВЛ Dräger VN500. Используя программное обеспечение DataGrabber, полученное от Dräger Medical, исследователи могут получать параметры вентилятора на частоте 100 Гц в течение длительных периодов времени (часы и даже дни). Для анализа и визуализации больших наборов данных исследователи разработали рабочий процесс анализа данных с использованием языка программирования Python и его дополнительных пакетов (рис. 2). С помощью этого инструмента исследователи теперь могут изучать детали каждого вдоха и спонтанного дыхания. Исследователи записали подробные данные о 30 младенцах и показали, что это осуществимо, точно и что у исследователей есть опыт (Belteki et al, представлено).

В этой заявке исследователи предлагают исследовать влияние различных времен наклона (и, следовательно, различных уровней потока контура) на параметры вентиляции и газообмен у недоношенных детей. Исследователи предполагают, что более длительное время наклона (= более низкий поток в контуре) будет мягче растягивать легкие, но поддерживать вентиляцию и газообмен.

• Вмешательство:

Исследование представляет собой перекрестный дизайн внутри пациента, в котором сравниваются короткие периоды вентиляции с разным временем наклона как в режимах SIPPV-VG, так и в режимах PSV-VG со следующими вмешательствами:

Инструмент загрузки аппарата ИВЛ и мониторы чрескожного и выдыхаемого CO2 присоединяются к аппарату ИВЛ, и загрузка данных начинается, когда ребенок находится на ИВЛ с параметрами, используемыми клинической бригадой. Проводят газ артериальной крови. Параметры вентиляции изменяются, как показано ниже. Порядок этих эпох случайный. Выполняется еще один газ артериальной крови. Вентилятор возвращается к исходным параметрам (или другим, в зависимости от газов крови). Данные вентилятора и запись CO2 будут продолжаться еще 30 минут.

Вмешательства

Продолжительность Вентилятор Больше Наклонное время Время вдоха [макс.] 15 мин SIPPV-VG 0,08 0,40 15 мин PSV-VG 0,08 [0,60] 15 мин PSV-VG 0,16 [0,60] 15 мин SIPPV-VG 0,16 0,40 15 мин SIPPV-VG 0,24 0,40 15 мин PSV-VG 0,24 [0,60] 15 мин PSV-VG 0,32 [0,60] 15 мин SIPPV-VG 0,32 0,40 15 мин SIPPV-VG 0,40 0,40 115 мин PSV-VG 0,40 [0,60]

Общая продолжительность исследования 220 минут. Исследователь будет присутствовать постоянно. При необходимости FiO2 будет скорректирован для поддержания сатурации в пределах 90-95%. Если FiO2 повысится >15% или CO2 в конце выдоха повысится >1,5 кПа по сравнению с уровнем до исследования, от этого вмешательства следует отказаться.

Сравнение:

Для каждого времени наклона следующие параметры будут определяться и сравниваться с параметрами, записанными для времени наклона 0,08 с: (1) пиковое давление накачивания, (2) продолжительность надувания, (3) продолжительность плато надувания, (4) продолжительность отсутствия газа поток, (5) выдыхаемый дыхательный и минутный объемы (принудительный/спонтанный, вдох/выдох, (6) частота вентилятора, (7) FiO2, (8) чрескожный и/или конечный дыхательный CO2 и, (9) взаимодействие между вдохами вентилятора и детское дыхание. Также будут сравниваться значения для SIPPV и PSV.