Studie av inverkan av olika tidalvolymer på utandningskondensat (EBC) hos mekaniskt ventilerade patienter (TDEBC)

INTRODUKTION:

Luftvägsinflammation spelar en nyckelroll i många luftvägssjukdomar. Icke-invasiva metoder för att studera dessa inflammatoriska processer och för att övervaka luftvägssjukdomar är mycket efterfrågade. Stimulerande intresse är utandningsanalys, såsom analys av utandningskondensat (EBC), en teknik för provtagning av lungans epitelslemhinna (ELF), som ett ännu enklare sätt att bedöma luftvägsinflammation (1,2). Attraktionskraften hos EBC ligger i dess förmåga att på ett icke-invasivt sätt samla in ett brett spektrum av icke-flyktiga molekyler från luftvägarna, det faktum att det kan upprepas ofta inom korta intervall utan biverkningar och att uppsamlingsanordningar kan användas i ett brett spektrum av miljöer inklusive intensivvårdsavdelningar (3,4,5,6).

Analys av EBC kunde inte begränsas till patientövervakning och förståelse av mekanismer för lungsjukdom. Det kan också bli ett användbart verktyg för övervakning och screening för friska individer för eventuell tidig lungvävnadsskada (6,7). Det finns ett särskilt behov av mer data om variation inom individen och från dag till dag, båda väsentliga för beslutet om huruvida en biomarkör kan fungera som ett forskningsverktyg eller till och med har potential för sjukdomsövervakning i klinisk praxis (7) .

Det har varit känt sedan en tid tillbaka att mekanisk ventilation kan framkalla lungskador och inflammation (8,9,10). Nyligen genomförda experimentella och kliniska data tyder på att i friska lungor kan mekanisk ventilation med tidalvolym på mellan 7 och 12 ml/kg i frånvaro av positivt slutexpiratoriskt tryck leda till skada på endotel, extracellulär matrix och perifera luftvägar utan större inflammatorisk respons, vilket förvärras ytterligare med högre tidalvolymer (15,34). Flera mekanismer kan förklara skador på lungstrukturen som induceras av mekanisk ventilation: regional överutvidgning, "låg lungvolym" förknippad med tidal-luftvägsstängning och inaktivering av surfaktant (15).

Ventilation med hög tidalvolym har visat sig resultera i ökad dödlighet medan ventilation med låg tidalvolym betraktas som en lungskyddsstrategi i ALI, ARDS (11,12,13,35).

Däremot, i andra randomiserade studier (31,32) inklusive en heterogen grupp av större bröst- och bukkirurgi, var skyddande mekanisk ventilation inte associerad med en minskning av intrapulmonell och systemisk inflammation. Vidare fanns det inga bevis för att skyddsventilation förhindrade lungbiverkningar eller minskade systemiska cytokinnivåer vid hjärtkirurgi (33).

I linje med dessa observationer och med tanke på att en praktisk parameter för ökad mekanisk stress i lungan återstår att demonstrera, kan studier behandla frågan om analysen av EBC-biomarkörer är relaterad till ventilatorinducerad lungskada av låga eller höga tidalvolymer.

MATERIAL OCH METODER:

Den aktuella studien är en prospektiv, randomiserad, kontrollerad studie som kommer att äga rum på ICU på universitetssjukhuset i Larissa, Thessalien. Tillstånd har getts från det vetenskapliga rådet och den etiska kommittén på vårt sjukhus.

Patienter:

ICU-patienter som kräver mekanisk ventilation på grund av stroke, subaraknoidal och/eller intracerebral blödning och med friska andningsorgan (utvärderade med kriterier som LISS - Murray Lung Injury Severity Score) (14).

Interventioner:

EBC-insamling kommer att utföras på mekaniskt ventilerade patienter genom endotrakealtuben enligt ATS/ERS-arbetsgruppen 2005 (7). Patienterna måste vara hemodynamiskt och andningsstabila.

Alla patienter kommer att vara under sedering och kommer att få ventilation med volymkontroll. Andningsfrekvensen kommer att anpassas till inställd tidalvolym för att hålla pH-värdena inom normala gränser (7,35-7,45). SaO2 kommer att bibehållas lika med eller överlägsen 95 %.

EBC kommer att samlas in genom att sätta in en speciell ledning (FILT, lung and chest diagnostics Ltd. Berlin Tyskland) för andningskondensatuppsamlingsanordningen (Ecoscreen, Jaeger, Tyskland) in i andningsslangens utandningsdel. Hämtningstid för EBC kommer att vara 30 min. Ingen befuktning kommer att användas under insamlingen.

Surheten (pH) av EBC före och efter avluftning med en inert gas Argon, 350 ml/minut i 10 minuter, (gasstandardisering) (17) kommer lätt att mätas med en pH-mätare Jenway Model 3510.

Alla prover kommer att lagras vid -80 ο C för efterföljande mediatormätningar. Variabler av ventilation (frekvens, PEEP, FIO2, Vt), lungmekanik, artärtryck, hjärtfrekvens, arteriell blodmättnad, ICP och gasblodprovsundersökning kommer att registreras före och under EBC-insamlingen. Det kommer också att registreras index för lungskada (PiO2/FiO2, LISS), index för systemisk inflammation (temperatur, leukocyt- och neutrofilantal i blodprov) under observationsperioden. Sjukdomsallvarlighetsindex (SOFA, SAPS, APACHE II) kommer att registreras under den första bedömningen.

EBC-analys:

EBC som samlas in kommer att analyseras för pH, 8-isoprostan, H2O2, nitriter/nitrater och cytokiner. Mätningen av biomarkörer kommer att utföras med standardiserade procedurer, som tidigare beskrivits.

pH-mätningar: pH kommer att mätas som tidigare beskrivits (16,17). H2O2-mätningar: H2O2-koncentrationen kommer att bestämmas genom en enzymatisk analys med pepparrotsperoxidas (Sigma Chemicals, St. Louis, MO), som tidigare beskrivits (17,18,19,20).

8-isoprostanmätningar: 8-isoprostan kommer att bestämmas av ett konkurrerande enzymimmunoassay-kit (Cayman Chemical, Ann Arbor, MI), som tidigare beskrivits (17,18,21,29). Detektionsgränsen för analysen är 4 pg/ml.

Mätningar av kväveoxider, nitrit/nitrat (NO2/NO3) och relaterade produkter: kommer att utföras som tidigare beskrivits (17,22). I korthet kommer att bestämmas genom att använda spektrofotometriska analyser (Griess-reaktion) (23,24,25,26,27,28).

Cytokinmätning: kommer att kvantifieras med EIA/ELISA-kit som tidigare beskrivits (24,25,29,30).

Protokolldetaljer:

Efter den första bedömningen kommer patienterna att randomiseras för att få mekanisk ventilation med 6 eller 12 ml/kg ideal kroppsvikt beräknat genom följande ekvation:

För män [(Höjd (cm)-154) x 0,9] +50 och För kvinnor [(Höjd (cm)-154) x 0,9] +45,5. Observationsperioden kommer att vara minst 10 dagar (om möjligt) och EBC-uppsamling kommer att utföras inom de första 24 timmarna efter intagningen (dag 0) och till och med dagarna 1,2,4,6,8,10.

EBC-insamling på dag 0 kommer att utföras under båda ventilationsmodaliteterna med syftet att undersöka mängden och sammansättningen av den insamlade EBC från samma patient som ventilerats med olika tidalvolymer. För nästa mätning kommer EBC-insamlingen för varje grupp att utföras under de förinställda ventilationsförhållandena.

Komplikationer som VAP, ARDS eller sepsis under observationsperioden kommer att registreras.

Statistisk analys:

Analys kommer att utföras med SPSS för Windows v. 16.0. Normaliteten i distributionen kommer att kontrolleras med Kolmogorov-Smirnov-testet. Normalfördelade data kommer att presenteras som medelvärde ± standardavvikelse (SD), medan skeva data som median (interkvartilintervall). Jämförelser mellan två grupper kommer att utvärderas med oparade t-tester för normalfördelade och Mann-Whitney-tester för skeva data. Jämförelser mellan mer än två grupper kommer att utföras med variansanalys (ANOVA) med lämpliga post hoc-tester