Fysiologisk studie av lågfrekvent HFO/HFO-TGI och högfrekvent HFO

Bakgrund till studien Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) är ett akut inflammatoriskt tillstånd av lungparenkymet som orsakar hypoxemi, atelektas, lungstockning och minskning av lungkompliance. Mekanisk ventilation är faktiskt livräddande, men det kan traumatisera lungorna (t. volutrauma, barotrauma, atelectrauma och biotrauma). Användningen av låga tidalvolymer och högt positivt slutexpiratoriskt tryck (PEEP) syftar till att dämpa ventilatorassocierad lungskada. Dock är dödligheten i ARDS fortfarande hög. Högfrekvent oscillation (HFO) är en alternativ ventilationsteknik som använder mycket låga tidalvolymer (1-4 ml/kg) administrerade vid höga frekvenser (3-15 Hz). Tidigare observationsstudier har rapporterat förbättringar i syresättning, medan nya tvåcenterdata om svår ARDS tyder på en överlevnadsfördel från den intermittenta, kombinerade användningen av lågfrekvent HFO med en manschettläcka, rekryteringsmanövrar (RMs) och luftrörsgasinblåsning (TGI) ). Tillsatsen av TGI förbättrar syresättning och CO2-eliminering; det är dock fortfarande oklart om det påverkar överlevnaden. Två nyligen publicerade multicenterstudier visade antingen neutrala (10) eller negativa resultat (11) med avseende på överlevnad när högfrekvent HFO utan manschettläcka användes vid behandling av tidig ARDS. Dessa negativa resultat kan dock delvis bero på höger kammare överbelastning/dysfunktion/misslyckande orsakad av kombinationen av höga intratorakala tryck och hyperkapni, med åtföljande hemodynamisk instabilitet och ökat behov av inotropt/vasopressorstöd. Följaktligen antar utredarna att en annan HFO-strategi [som använder en kombination av en låg frekvens och en manschettläcka - vilket ökar CO2-elimineringen och är associerad med relativt låga medeltryck i luftstrupen - kan leda till olika resultat.

Ett högt intratorakalt tryck kan hämma venöst återflöde och öka pulmonellt vaskulärt motstånd. Denna samtidiga högerkammarförbelastningsreduktion och efterbelastningsökning kan orsaka högerkammardysfunktion/-fel. Å andra sidan resulterar placeringen av en manschettläcka i en lägre (med ca. 5-6 cmH2O) medeltrakealtryck i förhållande till det inställda HFO-ventilatormedelluftvägstrycket (mPaw), med åtföljande avlastning av höger kammare. Dessutom kan ytterligare avlastning av höger ventrikel förväntas genom den kombinerade användningen av en manschettläcka, TGI och ett högt HFO-biasflöde; dessa åtgärder förbättrar PaCO2-kontrollen och kan förhindra överdriven, hyperkapniinducerad ökning av pulmonellt vaskulärt motstånd. Höger ventrikulär funktion kan bedömas med transesofageal ekokardiografi (TEE) som tidigare beskrivits. Höger ventrikulär dysfunktion och tillhörande dilatation kan orsaka minskad hjärtminutvolym och kranskärlshyperfusion; det senare kan ytterligare äventyra högerkammarprestandan och bidra till högerkammarsvikt.

Huvudmålet med den föreliggande studien är att dokumentera och jämföra effekten av lungskyddande konventionell mekanisk ventilation (CMV) och av olika HFO-strategier (redan kliniskt testade i försök med motstridiga resultat) på högerkammarprestandan enligt TEE. Mer specifikt avser vi att jämföra hög-PEEP, lungskyddande CMV med en "hög" mPaw/ingen manschettläcka, högfrekvent HFO-strategi och en "hög" mPaw med manschettläcka, "låg" frekvens HFO-strategi med och utan TGI.

Metoder METODER Kvalificerade patienter (relevanta kriterier anges nedan) med tidig och svår ARDS kommer att registreras efter att ha erhållit informerat, skriftligt samtycke från anhöriga, såväl som behandlande läkares icke-skriftliga samtycke.

Patientövervakning kommer att inkludera elektrokardiografisk ledning II, intraarteriellt tryck (+/- hjärtindex med PICCO plus, Pulsion Medical Systems, München, Tyskland)] och perifer syremättnad (SaO2). Anestesi kommer att upprätthållas med midazolam och/eller propofol och fentanyl eller remifentanil. Nrutomuskulär blockad kommer att åstadkommas med cisatracurium, som kommer att användas i enlighet med gällande rekommendationer och som en del av den behandlande läkarens ordinerade medicinska behandling. Under studieperioden kommer alla patienter att få en kontinuerlig infusion av cisatracurium.

CMV-strategi Kvalificerade studiedeltagare kommer att ha fått minst 60 min lungskyddande CMV med följande kombinationer av FiO2/PEEP: 0,5/10-12 cm H2O, 0,6/14-16 cm H2O, 0,7/14-16 cm H2O, 0,8 /14-16 cm H2O, 0,9/16-18 cm H2O, 1,0/20-24 cmH2O. Dessa kombinationer utgör "allmänna" rekommendationer och ytterligare PEEP-titreringar på =< 4 cm H2O av behandlande läkare för att den "bästa" kombinationen av patienternas gasutbyte och hemodynamiska kommer att anses vara acceptabla. En hög-PEEP-associerad överlevnadsfördel har nyligen dokumenterats. Närhelst syresättningen försämras kommer PEEP att ökas först, följt av en ökning av FiO2, samtidigt som man riktar in sig på "överensstämmelse" med de tidigare nämnda FiO2/PEEP-kombinationerna.

Tidalvolymen kommer att ligga inom 5,5-7,5 ml/kg beräknad kroppsvikt. Den maximala platåtryckgränsen kommer att vara 40 cmH2O, och målplatåtrycket kommer att vara ≤32 cmH2O; motivering: som i studien av Meade et al, kommer ett högre platåtryck att tolereras för att möjliggöra användningen av en högre PEEP-nivå. När platåtrycket överstiger 32 cmH2O i >15 minuter kommer följande justeringar att utföras: tidalvolymreduktion upp till 4,0 ml/kg beräknad kroppsvikt, andningsfrekvensökning upp till 35/min och PEEP-reduktion med ≥2 cmH2O. Dessa justeringar måste samtidigt resultera i att de nedan angivna gasutbytesmålen uppnås.

Andningsfrekvensen titreras till ett pHa på 7,20-7,45. Förhållandet mellan inandning och utandningstid (Ι:Ε) kommer att vara ≤1/2. Syresättningsmålet kommer att vara SaO2=90-95% och/eller PaO2=60-80 mmHg. Vid pHa <7,20, andningskretsens dödutrymme kommer att minimeras genom att ersätta det rutinmässigt använda kateterfästet med en kort vinkelkontakt med låg volym, tidalvolymen kommer att ökas upp till 8,0 mL/kg beräknad kroppsvikt och andningsfrekvensen kommer att ökas upp till 35/min. . Om dessa åtgärder misslyckas kommer kriteriet "dålig kontroll av pHa/PaCO2" och användning av en bikarbonatinfusion att tillåtas. Ett ytterligare alternativ kommer att vara utomkroppsligt avlägsnande av CO2.

Algoritm för RM och PEEP/FiO2

1. RM - Kontinuerligt positivt luftvägstryck på 40-45 cmH2O i 40 sekunder, vid ett FiO2 på 1,0) och titrering av PEEP och FiO2 så att SaO2=90-95%, eller PaO2=60-80 mmHg (RMs kan upprepas två gånger dagligen , en gång var 5:e timme)
2. Reduktion av FiO2 föregår alltid minskning av PEEP.
3. Vid FiO2=0,5 och PEEP<8 cmH2O - Avvänjningsförsök.
4. RM kan administreras i upp till 5 dagar efter uppkomsten av ARDS

HFO-RMs strategi

Tidigare publicerade rekommendationer angående HFO-användning (Sensormedics 3100B ventilator, Sensormedics, Yorba Linda, CA, USA) inkluderar följande steg:

1. Tillräcklig nivå av djup sedering/anestesi för att avskaffa andningsmusklers aktivitet, med eller utan neuromuskulär blockad, så att patient-ventilator dyssynkroni undviks.
2. Bekräftelse av endotrakealtubens öppenhet och placering av tuben 3-4 cm ovanför carina.
3. RMs: omedelbart efter patient-oscillatoranslutningen kommer en RM att utföras (ökning av kretstrycket till 45 cmH2O i 40 sekunder med oscillatorns kolv avstängd). RM:erna kommer att upprepas precis före förändringar i HFO-frekvens eller strax före/strax efter initieringen/avslutningen av TGI.
4. FiO2 kommer initialt att ställas in på 1,0 och sedan reduceras (över 10-15 min) till FiO2 för föregående CMV, förutsatt att SaO2 bibehålls >90 %.
5. Biasflöde kommer att ställas in på 60 l/min för att förbättra CO2-avskiljningen från andningskretsen.
6. I:E-förhållandet kommer att bibehållas på 1:2.
7. Enligt metoder och resultat från tidigare studier av utredarna kommer TGI att vara lika med 50 % av föregående CMV-minutersventilation.
8. Den initiala HFO mPaw kommer att överstiga mPaw för föregående CΜV med 8-10 cm H2O och kommer att titreras (med ±3 cmH2O) till bästa syresättningssvar (förutspått motsvara ett "mål" SaO2 på >= 95 %) under en 60-minutersperiod av standard, lågfrekvent HFO med manschettläcka. Ovannämnda period kommer att föregå den nedan beskrivna 180-minutersperioden av HFO-strategitestning.
9. Initial oscillationsfrekvens kommer att ställas in slumpmässigt till antingen 3,5-4 Hz eller 7 Hz. Den låga frekvensinställningen kommer att kombineras med en 3-5 cmH2O-manschettläcka och TGI i 60 minuter följt av "no-TGI" i ytterligare 60 minuter i slumpmässig ordning. Högfrekvensinställningen kommer inte att kombineras med vare sig en manschettläcka eller TGI och kommer att bibehållas i ytterligare 60 min. Oscillerande tryckamplitud (ΔP) kommer att ställas in på 90 cmH2O.

TEE-mått

Följande parametrar kommer att bestämmas under baslinje-CMV:

Höger ventrikulärt diastoliskt område, vänster ventrikulärt diastoliskt område och excentricitetsindex. Bedömning av kranskärlsblodflödet i den högra huvudkransartären och den vänstra främre descendentgrenen av den vänstra huvudkransartären (Notera: blodflödesmätningar i kransartären visade sig vara tekniskt svåra och tidskrävande och togs därför bort från studieprotokollet). Samma mätningar kommer att upprepas 120, 180 och 240 minuter efter HFO-initiering och 60 minuter efter återgång till CMV. Vid samma tidpunkter kommer vi att bestämma gasutbyte och hemodynamik inklusive hjärtminutvolym med PICCO plus. Slutligen kommer andningsmekaniken att bedömas med snabb slutexpiratorisk/ändinspiratorisk luftvägsocklusion under CMV.

Rescue oxygenation Rescue oxygenation methodology kan inkludera lågfrekvent HFO-TGI med manschettläckage, liggande positionering, inhalerad kväveoxid och extrakorporeal membransyresättning. Varaktigheten av en räddningssyresättningssession kommer att vara minst 10 timmar med hänsyn till en obegränsad förlängning om PaO2<60 mmHg. Kriterium för räddningsinitiering: PaO2<60 mmHg i mer än 30 minuter vid FiO2=1,0 under hög-PEEP, lungskyddande CMV, i frånvaro av någon reversibel kardio-respiratorisk patologi och/eller ventilatorfel.

Patientuppföljning Fysiologiska variabler (hemodynamik gasutbyte och andningsmekanik) och medicinering kommer att registreras inom 2 timmar före studieregistreringen och kl. 09.00 dag 1-10 efter studieregistreringen. Organdysfunktion enligt Sequential Organ Dysfunction Assessment-poäng och kliniska förloppskomplikationer kommer att dokumenteras fram till dag 60 efter inskrivningen. Slutligen, det slutliga resultatet (dvs. överlevnad till utskrivning från sjukhus eller dödsfall på sjukhus) kommer också att registreras.

POTENTIELLA RISKER FÖR UTREDNINGSINTERVENTIONER OCH FÖREBYGGANDE AV DESSA. Potentiell risk: Barotrauma. Förebyggande åtgärder: Denna potentiella risk är lika hög under CMV eller HFO. Vi förutser inte heller några anmärkningsvärda kliniska komplikationer på grund av användningen av högfrekvent, hög mPaw HFO utan manschettläckage, eftersom dess användningstid inte kommer att överskrida den protokollfördefinierade tidsgränsen på 60 min.

MÖJLIGA FÖRDELAR För den deltagande patienten: möjlig ökning av sannolikheten för överlevnad till sjukhusutskrivning om HFO-TGI används som räddningsmetod för syresättning och detaljerad TEE-utvärdering av hjärtfunktionen. För medicinsk vetenskap: Möjlig förbättring av förståelsen av samspelet mellan ventilationsstrategi, hjärta och lungor.