Effekt och säkerhet av ett lungrekryteringsprotokoll hos barn med akut lungskada (Recruitment)

I. Inledning A. Bakgrund Lungenheter som deltar i gasutbyte är kända som "rekryterade" lungor. Patienter med lungskada lider av en andel enheter som inte deltar i gasutbytet (dvs. det avrekryterade tillståndet), vilket ibland leder till försämrat gasutbyte. Derekrytering av alveoler kan också orsaka intrapulmonell shunting och förvärra lungskador genom atelektotrauma7. Utfallen vid akut andnödsyndrom har förbättrats avsevärt. Är detta verkligen sant? sedan läkare har börjat använda lungskyddsstrategier, inklusive ventilation med låg tidvattenvolym och tillåtande hyperkapné8, 9. Låg tidalvolymventilation har dock visat sig minska den rekryterade lungvolymen, ett fenomen som kvarstår trots den aggressiva positiva slutexpiratoriska tryck-strategin (PEEP) som används i ARDSNet-studier4. Atelektas förknippad med lågtidalvolymventilation lindras genom användning av så kallade teckenandning, eller rekryteringsandning10. Vidare kan andelen lungor som är kvar i det derekryterade tillståndet bidra till sjuklighet och dödlighet i samband med akut andnödsyndrom (ARDS)11. Hos vuxna har flera strategier använts för att rekrytera lungan: sustained inflation (SI) och den maximala rekryteringsstrategin. Den så kallade öppna lungansatsen (OLA) inkluderar en SI följt av inställningen av PEEP till den uppmätta nedre inflektionspunkten för PV-kurvan. Ett alternativt tillvägagångssätt för att ställa in PEEP är en dekrementell PEEP-titrering, som inkluderar sekventiell sänkning av PEEP tills en förutbestämd minskning av PaO2 eller SaO2 inträffar. Studier som inte har inkluderat en strategi för att upprätthålla lungrekryteringen efter en rekryteringsmanöver har alla studerats.

Effekten av lungrekrytering i det långsiktiga förloppet av ARDS är ännu inte klarlagt. Det är tydligt att lungrekrytering är mest effektiv tidigare under ALI/ARDS. Grasso et al visade att patienter som fick en rekryteringsmanöver på dag 1±0,3 av ARDS kunde rekryteras, jämfört med patienter som rekryterades på dag 7±1. På liknande sätt fann Gattinoni et al11 och Crotti et al5 begränsad rekrytering hos patienter som var på god väg under ARDS. Borges et al,6 Tugrul et al,12 och Girgis et al rekryterade alla patienter tidigt under ARDS-förloppet, och var och en fann i genomsnitt markant lungrekrytering hos alla studerade patienter. Var och en av dessa studerade visade en förmåga att förbättra syremättnad och (ibland studerad) slutexpiratorisk lungvolym. Även om ingen studie har undersökt effekten av denna förändring på morbiditet eller dödlighet, är hypoxemi känd för att vara en vanlig orsak till sjuklighet hos barn. Viktigt hos barn är att behandling av hypoxi ofta driver eskalerande ventilatorinställningar, användningen av högfrekvent oscillerande ventilation (HFOV) eller användningen av extrakorporeal membransyresättning (ECMO). Tidig rekrytering av barn med ALI/ARDS kan förhindra behovet av upptrappning av vården mot dessa mer invasiva och riskfyllda terapier.

För närvarande finns det inga riktlinjer för klinisk praxis eller standard för vård angående lungrekryteringsstrategier för barn med lungskada. Hittills har inga studier utförts på barn som dokumenterar effektiviteten eller säkerheten för någon av de strategier som används inom intensivvården. Det primära syftet med denna studie är att demonstrera effektiviteten och säkerheten av ihållande inflation och maximala rekryteringsmanövrar hos barn med lungskada.

B. Lungrekryteringsmanövrar

1. Ihållande inflation (SI) Ihållande inflation (SI) används vanligtvis på intensivvårdsavdelningen som en rekryteringsmanöver. Vid SI ges patienten en långvarig övertrycksandning (vanligtvis mellan 30 och 45 cm H2O) som varar mellan 15 och 40 sekunder. Kliniskt tillämpas denna manöver efter en avrekrytering, såsom sugning, eller när patienten uppvisar hypoxemi. Denna strategi används för närvarande på Children's Hospital Boston Medical-Surgical Intensive Care Unit hos vissa patienter med lungskada, även om det inte finns några publicerade bevis för dess säkerhet eller effekt hos barn. Kan vi lägga de 3 SI-studierna på för tidigt födda barn som använder 20-40 cmH20 följt av CPAP? 1 var en kaninstudie. Studierna som beskrivs nedan avser varaktiga inflationsrekryteringsmanövrar.

   1. Tugrul, et al12 studerade effekten av SI hos 24 vuxna med ARDS. SI inkluderade 45 cm H2O under 30 sekunder, följt av en dekrementell PEEP-titrering från 20 cm H2O nedåt, titrering till mättnad. P/F-förhållandet ökade >200 hos 11/24 patienter, vilket kvarstod 6 timmar efter manöver hos 9/24 patienter. Barotrauma observerades inte hos några patienter.
   2. Richard, et al studerade4 effekten av SI (45 cm H2O i 15 sekunder) hos 10 vuxna med ARDS ventilerad med en strategi med låg tidvattenvolym. Manövern inducerade en signifikant ökning av rekryterade lungvolymer (175±108 ml före manöver mot 254±137 ml efter manöver). Denna förbättring var associerad med en ökning av arteriell syremättnad. Det fanns ingen rapport om hållbarhet i rekryteringen eller om negativa effekter.
   3. Lapinski, et al13 studerade säkerheten och effekten av SI-manövern hos 14 vuxna med ARDS. Trycket som användes i manövern var det lägsta av 45 cm H2O eller platåtrycket som användes i 12 ml/kg tidalvolym andetag; manövern hölls i 20 sekunder. Syremättnad ökade från 86,9 ± 5,5 till 94,3 ± 2,3 % med 10 minuter, vilket bibehölls vid 4 timmar hos 10/14 patienter. De fyra i vilka mättnaderna föll hade PEEP-nivåer under 10 cm H2O. Det systoliska blodtrycket minskade under den 20 sekunder långa uppblåsningen hos vissa patienter, en genomsnittlig förändring på 6,9 mm Hg, som vände snabbt efter att manövern släppts hos alla patienter. Inget barotrauma noterades hos någon patient vid 24 timmars uppföljning.
   4. Pelosi, et al10 studerade effekten av tre på varandra följande "suck" andetag (en med platåtryck på 45 cm H2O men med normal varaktighet) hos 10 vuxna med ARDS. Efter 1 timme med 3 suckande andetag per minut ökade slutexpiratorisk lungvolym (mätt med He-spädning) från 1,49±0,58 till 1,91±0,67 L, och en ökning av PaO2 från 92,8±18,6 till 137,6±23,9 mm Hg, jämfört med samma ventilatorinställningar utan suckande andetag. Lungelastans och ventilation ökade också. Inga negativa effekter noterades.
   5. Toth et al studerade de hjärt- och andningsförändringar som inträffar i SI (40 cm H2O i 40 sekunder) hos 18 vuxna med ARDS. PaO2 ökade från förrekryteringsmanöver till att följa uppföljningsperioden på 60 minuter (203±108 vs. 322±101 mm Hg, p < 0,001). Hjärtindex (CI) och intrathorax blodvolym (ITBV) minskade efter rekryteringsmanövern (CI, 3,90±1,04) mot 3,62±0,91 L/min/m2, p < 0,05; ITBVI, 832±205 vs. 795±188 ml/m2, p < 0,05). Det fanns ingen korrelation med CI och medelartärtryck, och inga signifikanta förändringar inträffade i medelartärblodtryck.
   6. I den kanske största studien av ihållande uppblåsningar under skyddsventilationseran, studerade Meade, et al14 983 vuxna med ARDS som använde lungskyddsstrategier (tidalvolymer 6 ml/kg) i båda grupperna. Experimentgruppen använde SI-rekryteringsmanövrar (40 cm H2O i 40 sekunder), högre nivåer av PEEP (14,6±3,4 i den så kallade "lungöppen ventilationsgruppen" mot 9,8±2,7 i kontrollgruppen) och högre platåtryck ( 30,2±6,3 mot 24,9±5,1 cm H2O) än kontrollgruppen, som inte använde rekryteringsmanövrar. Även om det inte fanns någon skillnad i dödlighet av alla orsaker, hade experimentgruppen lägre frekvenser av refraktär hypoxemi (4,6 % mot 10,2 %; RR, 0,54), död med refraktär hypoxemi (4,2 % mot 8,9 %; RR, 0,56) och mindre frekvent användning av eskalerade terapier (definierad som högfrekvent ventilation, inhalerad kväveoxid, jetventilation eller extrakorporealt stöd) (5,1 % mot 9,3 %; RR, 0,6). Detta ger förtroende för uppfattningen att effektiv rekrytering av barn tidigt i akut lungskada kan förhindra upptrappning av behandlingen och minska dödligheten på grund av svår hypoxi.

2. Rekryteringsmanöver för tryckkontrollventilation (PCV) I motsats till en SI har ventilerande patienter med ökat platåtryck och ökade PEEP-nivåer också använts som rekryteringsmanöver. I detta fall placeras patienten tillfälligt på högre ventilatortryck än vad som skulle användas för att ventilera en patient annars. En kombination av PEEP och platåtryck hjälper till att rekrytera atelektatiska alveoler. Tryckkontrollventilation är det sätt att välja på hos sådana patienter eftersom platåtrycket i den ställs in och därför hålls konstant (i motsats till volymkontrollerad ventilation). Således levereras ett känt platåtryck (som deltar i lungrekryteringen). Följande är de framträdande studierna som använder en PCV-rekryteringsmanöver. ? Athanasios "TLC-manöver" hos sövda barn? Liten studie som behandlar intraoperativ atelektis.

   1. Borges, Amato, et al6 har gjort den mest övertygande och kompletta studien av den maximala rekryteringsmanövern hittills. I den studerade de 26 vuxna tidigt under ARDS-förloppet och jämförde den öppna lungansatsen (inklusive SI på 40 cm H2O i 40 sekunder, följt av PEEP inställd på Pflex + 2 cm H2O, beskriven nedan) med den maximala rekryteringsstrategin, utförd i turordning. Maximal rekrytering definierades som en PaO2 plus PaCO2 som översteg 400 mm Hg, vilket tyder på minimal intrapulmonell shunting. Strategin inkluderade tryckkontrollerad ventilation på 15 cm H2O, med PEEP ökad i 5 cm H2O-steg var 5:e minut (maximalt PEEP 45 cm H2O) tills maximal rekrytering uppnåddes. Maximal rekrytering uppnåddes hos 24/26 patienter, varav två tredjedelar uppnåddes med en PEEP på 30 cm H2O. Genom att använda en PEEP-titrering för att upprätthålla lungrekryteringen (se nedan), förblev PaO2 över 400 (lungorna helt rekryterade) hos alla patienter efter 6 timmar. Proceduren tolererades hemodynamiskt hos alla patienter och långtidsincidensen av barotrauma hos studiepatienter (7,7 %) var lägre än den erkända incidensen i ARDSNet-studier (10-11 %)8.
   2. Crotti, et al5 studerade fem vuxna med ALI/ARDS med varierande plauteautryck (10, 15, 20, 30, 35, 40, 45 cm H2O) och PEEP-nivåer (5, 10, 15, 20 cm H2O). End-inspiratorisk och end-expiratorisk thorax CT-avbildning erhölls med varje kombination av platåtryck och PEEP. Andel rekryterade lungor (som bestämts radiografiskt) ökade på ett nästan linjärt sätt med ökande platåtryck (Figur 1). Den maximala öppningsfrekvensen inträffade vid 20 cm H2O, vilket tyder på att platåtryck som överstiger 20 cm H2O skulle vara mest fördelaktigt vid lungrekrytering. Inga mått på gasutbyte eller biverkningar studerades.
   3. Foti, et al15 jämförde förändringar i syresättning och slutexpiratoriska lungvolymer vid ökande PEEP-nivåer med överlagrad volymkontrollerad ventilation mot en ihållande inflationsmanöver hos 15 vuxna med ARDS. Även om rekryteringen var variabel (på grund av användningen av VCV, därav varierande platåtryck), fann han att maximal ökning av syresättningen skedde vid höga ihållande nivåer av PEEP (medelvärde 16 cm H2O i 30 minuter) jämfört med 30 sekunders rekryteringsmanövrar och låga PEEP (medelvärde av 9 cm H2O). PEEP/platåprotokollet var inte associerat med några hemodynamiska förändringar, som med den ihållande inflationsmanövern.
   4. Villagra, et al, studerade en rekryteringsmanöver med 2 minuters ventilation med tryckkontrollerad ventilation (PCV) hos 18 vuxna med tidig ARDS. För RM sattes PEEP in 3 cm H2O över den övre inflektionspunkten för PV-kurvan, och topptrycket sattes till 50. Viktigt är att RM-topptrycken inte skiljde sig signifikant från baslinjeventilation (43,6±7,6 före RM, 47±4,5 under RM och 42,8±7,1 cm H2O efter RM), även om PEEP gjorde det (14±1,3) pre-RM vs 30±4,9 cm H2O). Utredarna fann ingen signifikant skillnad i PaO2 efter rekryteringsmanövern (127±63 pre-RM, 162±108 under och 149±85 cm H2O efter RM). Detta fynd innebär flera viktiga fynd angående lungrekrytering. För det första representerar topptrycket en betydande determinant vid lungrekrytering. Däremot kunde Borges et al fullt ut rekrytera alla 18 ARDS-patienter genom att använda drivtryck som skilde sig signifikant från pre-RM i den maximala rekryteringsfasen (50-60 cm H2O under rekryteringen mot 30 cm H2O vid baslinjen). Vidare var rekryteringsmanövern som användes här bara 2 minuter, jämfört med den inkrementella titreringen som användes av Borges som varade 4 minuter i varje fas. Även om det inte har studerats systematiskt, tyder bristen på signifikant förbättring av PaO2 efter RM i denna studie att rekrytering med PCV kan vara en funktion av tid och topptryck som används i RM.
   5. Medoff,3 et al presenterade en enda patient med refraktär hypoxemi. Ledningen inkluderade upprepade ihållande inflationer med PEEP inställd strax över Pflex baserat på PV-kurvan. En rekryteringsmanöver innefattande 20 cm H2O av PEEP och 40 cm H2O utvidgningstryck under 2 minuter utfördes. Patienten uppvisade markant förbättring av syresättning och nästan fullständig rekrytering av lungan genom CT-skanning (se figur 2).
   6. Medan alla ovan nämnda studier uppnådde framgångsrik rekrytering, studerade Gattinoni, et al11 68 vuxna med sen ARDS (5±6 dagars ventilation vid inskrivning) som inte lyckades rekrytera. Rekryteringsmanövrar inkluderade tryckkontrollerad ventilation med topptryck på 45 cm H2O, PEEP på 5 cm H2O och andningsfrekvens på 10. PEEP-nivåer applicerades därefter i slumpmässig ordning, mellan 5 och 15 cm H2O. Han fann att studiepatienter endast hade 13±11% rekryterbara lungor genom CT-skanning. Bland alla patienter fann han att 24 % av lungvävnaden var icke-rekryterbar, även vid luftvägstryck på 45 cm H2O. Inga markörer för gasutbyte mättes.

Det är viktigt att notera tre aspekter av denna studie som sannolikt är ansvariga för den alltför höga andelen icke-rekryteringsbara lungor, i motsats till den mycket framgångsrika rekryteringsstrategin som beskrivs av Borges, et al. Först studerade Borges patienter tidigt i ARDS-kursen (median, 2 dagar) medan Gattinoni studerade sen ARDS. För det andra använde Borges topptryck så höga som 60 cm H2O, medan Gattinoni använde tryck upp till 45 cm H2O. Slutligen övade Gattinoni inte en PEEP-titrering, utan sänkte PEEP till 5 cm H2O efter rekryteringsmanövrar. Således belyser Gattinonis studie vikten av höga topptryck vid lungrekrytering, av att rekrytera tidigt i ARDS och av en dekrementell PEEP-titrering för att upprätthålla lungrekrytering.

C. Strategier för att upprätthålla rekrytering Det är känt att appliceringen av positivt slut-expiratoriskt tryck förhindrar upprepade avrekrytering-rekryteringspåfrestningar på lungvävnad. I en djurmodell av akut lungskada visade Farias histologiska och biokemiska bevis på att atelektotrauma avvärjs när PEEP appliceras efter lungrekrytering7. De två huvudsakliga strategierna för att förhindra avrekrytering efter en rekryteringsmanöver inkluderar den öppna lungansatsen och dekrementell PEEP-titrering.

1. Öppen lungtillvägagångssätt I den öppna lungansatsen ställs PEEP precis ovanför den nedre inflektionspunkten (även känd som Pflex) av patientens tryck-volymkurva. Detta förhindrar teoretiskt att PEEP minskar under zonen för underutspändhet.

   1. I en andra del av studien som nämnts ovan studerade Richard, et al4 också effekten av att öka PEEP i förhållande till den uppmätta LIP (LIP + 4 cm H2O, ingen SI) jämfört med PEEP inställd vid den nedre böjningspunkten efter SI. Hos 10 vuxna som ventilerades med lågtidalvolymventilation var uppmätta lungvolymer 175±108 vid PEEPLIP mot 332±91 ml vid PEEPLIP+4. Denna ökning var ännu mer anmärkningsvärd hos patienter som ventilerades med höga tidalvolymer (10 ml/kg), vilket visar rollen av platåtryck (utöver PEEP) i alveolär rekrytering (se figur 3).
   2. Amato, et al16 studerade effekterna av en "skyddande ventilationsstrategi" hos 53 patienter med ARDS. Den skyddande ventilationsgruppen fick rekryteringsmanövrar via ihållande uppblåsning (35-40 cm H2O i 40 sekunder) följt av PEEP inställd på LIP + 2 cm H2O. Kontrollgruppen fick en PEEP titrerad till mättnad, inga rekryteringsmanövrar. Den skyddande ventilationsgruppen hade en dramatisk minskning av 28 dagars dödlighet av alla orsaker (38 % vs 71 %, p<0,001). Kontrollgruppen fick dock även ventilation med hög tidalvolym (12 ml/kg), vilket senare visade sig vara en signifikant determinant för ARDS-dödlighet.8 Därför är bidraget från RM och öppen lungansats till den förbättrade dödligheten i denna studie, om någon, svårt att dra slutsatsen.

2. Dekrementell PEEP-titrering I en dekrementell PEEP-titrering, efter en rekryteringsmanöver, sätts PEEP på en hög nivå, ofta mellan 20 och 26 cm H2O. PEEP minskar stegvis, och markörer för lunginflammation (t.ex. gasutbyte eller uppmätt lungvolym) följs. När tecken på atelektas inträffar hålls PEEP på eller strax över denna nivå, ofta kallad "optimal PEEP".

   1. Borges, Amato, et al6 beskriver en PEEP-titrering efter ett maximalt rekryteringsprotokoll och jämför den med den öppna lungansatsen (PEEP inställd på Pflex + 2 cm H2O). Efter en maximal rekryteringsstrategi (beskriven ovan), sattes PEEP till 25 cm H2O och minskade med 2 cm H2O var 4:e minut tills PaO2 + PaCO2 < 380 mm Hg, ökade sedan med 2 cm H2O (optimalt PEEP, medelvärde 20±5 cm H2O). Med denna strategi hölls PaO2 vid nivåer över 400 mm Hg vid 30 minuters uppföljning hos alla 24 patienter (se figur 4, överst), och över 450 hos de 16 patienter som följdes under 6 timmar. Detta korrelerade med en viktprocent av kollapsad vävnad mätt med CT-skanning på <5 % vid slutet av PEEP-titreringen och vid 30 minuters uppföljning (se figur 4, längst ned).
   2. Toth, et al17 beskrev en dekrementell PEEP-titrering efter en SI-rekryteringsmanöver. Efter SI vid 40 cm H2O i 40 sekunder, sattes PEEP till 26 cm H2O, och minskade sedan med 2 cm H2O var 4:e minut tills PaO2 minskade med >10% av sitt toppvärde. PEEP 2 cm H2O ovanför detta definierades som optimal PEEP. Optimal PEEP befanns faktiskt vara lägre än patienternas baseline PEEP (före protokollinitiering, 17±3 vs 15±4 cm H2O). PaO2 efter rekryteringsmanövern (203±108 vid baseline PEEP vs 328±132 cm H2O) upprätthölls vid 30 minuters uppföljningsperiod (266±121 cm H2O, p<0,05 jämfört med baslinjen).

D. Uppskattning av lungvolymer För närvarande härleds förmågan att avgöra om en patient är vid, under eller över sin ideala funktionella restkapacitet från surrogatmätningar, inklusive lungutseende på lungröntgen, trender för vitala tecken (särskilt syresättning) och tryck- volymkurvor (P-V) genererade av moderna fläktar. I denna studie kommer vi att använda en etablerad metod för att bestämma lungvolym (MBNW) för att studera lungvolymer.

1. Tryck-volymkurvor Tryck-volymkurvan representerar det kontinuerliga förhållandet mellan förändringar i tryck och förändringar i lungvolymen. Linjens lutning representerar lungans följsamhet. I figur 5, notera de tre linjerna som utgör den inandningsben (nedre kurvan). Linjen längst till vänster representerar icke-kompatibel, atelektatisk lunga. Punkten där lutningen förändras kallas den nedre infektionspunkten, även känd som Pflex. I den öppna lungansatsen (diskuteras senare) sätts PEEP till ett tryck strax över den nedre inflektionspunkten. Fysiologiskt antas det att detta är den punkt där alla atelektatiska segment av lungan rekryteras, och att om man inte tillåter att ventilatortrycket sjunker under detta vid någon punkt (genom att sätta PEEP över denna nivå) minimerar man atelektas. Den punkt som särskiljer den andra förändringen i lutningen av linjen (blir platt igen) är känd som den övre inflektionspunkten (UIP). Tryck över denna punkt representerar överutvidgade, icke-kompatibla alveoler, och således representerar denna punkt det tryck vid vilket lungans eftergivlighet minskar dramatiskt. I detta protokoll kommer PV-kurvan att mätas för varje patient och UIP används som taktryck vid någon punkt i protokollet. På så sätt kommer vi att rekrytera följsamma områden i lungan utan risker för överdistension.

2. Nitrogen Multiple Breath Washout Technique (MBNW)

   MBNW har använts i ett antal kliniska studier och anses vara en guldstandard vid mätning av lungvolym18-21. För närvarande är det mest exakta sättet att mäta lungvolymen genom utspädning av en känd mängd av en gas med låg löslighet genom återandning i ett slutet system. Ändringarna i koncentrationen med sekventiella andetag tillåter en beräkning av gasens distributionsvolym. En gas som har använts för detta ändamål är kväve22, tilltalande på grund av dess allestädes närvarande närvaro i miljön. Mätning av kvävgaskoncentrationer är dock endast tillgänglig med hjälp av gaskromatografi eller masspektrometri, vilket inte är kliniskt praktiskt. Nyligen har en teknik validerats genom vilken partialtrycket av kväve beräknas som återstoden av partialtrycket av syrgas, koldioxidgas och kvävgas, som tillsammans utgör de enda tre viktiga gaserna i en ventilatorkrets. De två förstnämnda gaserna mäts lätt i en ventilatorkrets i realtid, men varierar naturligtvis mycket med patientens metaboliska tillstånd. Stenqvist har utvecklat NMBW-tekniken för att beräkna FRC genom att använda förändringarna i utandad O2 och CO2, och manipulera inandad syrekoncentration för att ändra andelen av inandat kväve23. FRC beräknas enligt följande:

   FiN2 = 1-FiO2 (inställt av ventilator) FeO2 = 1-FeO2 (uppmätt)-FeCO2 (uppmätt)

   Inspirerade och expirerade alveolära tidalvolymer beräknas med användning av O2-förbrukning (VO2) och CO2-produktion (VCO2) som beräknas med indirekt kalorimetri24:

   Volymer av inandad och utandad kvävgas associerad med ett enstaka andetag beräknas från kväveinnehåll vid sluttidal (EtN2, härledd från uppmätt CO2- och syrehalt), inandad kvävefraktion (FiN2) och inandnings- och utandningsalveolär tidalvolym enligt följande:

   Innan man gör den inkrementella 10-procentiga förändringen i FiN2 genom att manipulera FiO2, görs baslinjevärden för VO2, VCO2 och ETN2. VO2 och VCO2 antas vara konstanta under hela mätningen. FiN2 manipuleras sedan och FRC uppskattas enligt följande:

   Mätning av FRC med denna metod i en lungmodell av känd syreförbrukning och lungvolymer23 visade utmärkt precision (medelvärde FRC 103 5%) även när man använde inkrementella förändringar i FiO2 från 0,9 till 1,0. Precision hos vuxna patienter med andningsinsufficiens visade utmärkt precision bland mätningarna.

3. Elektrisk impedanstomografi (EIT) Elektrisk impedanstomografi utnyttjar förändringar i impedans i luftfyllda kontra vävnadsfyllda utrymmen för att karakterisera och kvantifiera regional fördelning av lungvolymen vid sängkanten. Betydande arbete har gjorts under det senaste decenniet för att validera tekniken i djur25 och i människor26, 27. Tekniken använder en serie av 16 elektroder placerade över patientens bröst (Figur 6). När små strömmar passerar mellan elektroderna, mäts impedansen mellan och mellan serierna. Genom en komplex utfrågning och manipulering av dessa impedansvärden bildas en tvådimensionell bild (Figur 7), som har visat sig korrelera med kliniska och röntgenologiska förändringar hos patienter27. Hos tio mekaniskt ventilerade vuxna med ARDS korrelerade den ändexpiratoriska lungvolymen, bestämd genom kväveutspolning, bra med den ändexpiratoriska lungimpedansen med ett r2 på 0,95,26 Förmågan att uppskatta lungvolymen icke-invasivt och i realtid kan avsevärt förbättra resultaten hos patienter med lungskada. Specifikt kan förmågan att bestämma en patients ideala funktionella kvarvarande kapacitet och ventilera dem mot det målet förbättra syretillförseln genom att maximera lungkompliance och minimera pulmonellt vaskulärt motstånd. Denna studie syftar till att använda olika nivåer av PEEP för att ändra slutexpiratorisk volym, med hjälp av EIT och andra surrogatåtgärder för att bekräfta effektiviteten, mäta syresättning och shuntfraktion som kliniska slutpunkter. Skulle denna studie visa förmågan att effektivt rekrytera lungor och minimera shuntfraktioner med en aggressiv PEEP-strategi, kommer ytterligare studier av klinisk nytta av detta att vara motiverade.
4. Utandad andningskondensat (som mått på lunghälsa) Det finns en växande mängd bevis för förändringar i pH-värdet för luftvägsslemhinnan (ALF) vid akuta och kroniska luftvägssjukdomar som åtminstone delvis kännetecknas av inflammation. Det har visats att pH för ALF är lågt (surt) vid flera lunginflammatoriska sjukdomar, inklusive astma28, cystisk fibros29, lunginflammation och ARDS30-32, och att detta pH kan detekteras kontinuerligt, säkert och icke-invasivt i kondensat utandningsluft. (EBC)33. pH för EBC kan vara ett säkert, icke-invasivt screeningverktyg för progression av ARDS och lungrekrytering. Det har anekdotiskt visat sig förutsäga andningssvikt och förestående luftvägsinfektion (opublicerade data). Som ses i figur 4 (vänster) är EBC pH en markör som uppvisar snabb omsättning och kan därför vara värdefull för realtidsövervakning av lungpatologi.

Kontinuerligt utandningsluftens pH-uppsamlings- och analyssystem för kondensat (ALFA-monitor, Respiratory Research, Inc., Austin, Texas) består av en kondensor som är ansluten till ventilatorns utandningsdel. Utandad utandningskondensat samlas upp kontinuerligt från utandningsöppningen, kondenseras i en kylkammare, CO2 avlägsnas och samlas upp i en lägre kammare där pH avläses kontinuerligt. Detta ger ett kontinuerligt, känsligt mått från ventilerade patienter, som (1) tar prover från en utloppsport på utsidan av ventilatorkretsen, och (2) tillför inget mätbart motstånd till ventilatorkretsen. Mätningen av EBC hos patienter med lungskada kan fungera som en tidig markör för avrekrytering.

II. Studiemål Specifikt mål 1: Att demonstrera effektiviteten av en maximal rekryteringsstrategi för att öka lungvolymerna och förbättra syresättningen hos barn med akut lungskada, med användning av multipel andedräkt kväveutspolning (MBNW) och elektrisk impedanstomografi (EIT) som mått på lungvolymen . (Hypotes: Lungvolymer och syresättning kommer att öka efter det maximala rekryteringsprotokollet jämfört med de under 'baslinjeventilation' eller 'öppen lungansats'.) Specifikt mål 2: Att jämföra lungvolymer mätt med MBNW och EIT vid varierande endexpiratoriska lungvolymer. (Hypotes: Lungvolymer mätt med MBNW kommer att korrelera med de som erhålls av EIT.)