Ventilation under kardiopulmonell bypass (CPB) för hjärtkirurgi

Mål och hypotes:

För att avgöra om fortsatt mekanisk ventilation (ventilation med låg tidalvolym) under kardiopulmonell bypass (CPB) hos vuxna patienter som genomgår elektiv hjärtkirurgi kommer att minska graden av pulmonell atelektas postoperativt, jämfört med kontroller som inte ventilerats under CPB.

Graden av pulmonell atelektas kommer att bedömas och kvantifieras med hjälp av icke-invasiv lungultraljud (LUS) imaging.

Vi kommer att genomföra en preliminär observationsstudie (pilotstudie) för att bedöma genomförbarheten av denna studie. Piloten kommer att genomföras på 40 patienter, som alla kommer att vara icke-ventilerade under CPB. De specifika genomförbarhetsfrågorna vi skulle vilja avgöra är: 1) graden av atelektas som kan påvisas av LUS på patienter som inte ventileras under CPB, 2) tiden som behövs för att genomföra en LUS i operationssalen (OR) och på intensivvårdsavdelningen (ICU) och om detta kommer att vara effektivt och möjligt med tanke på det hektiska operationsrumsschemat, 3) för att hjälpa till att bestämma den optimala tiden för att skanna patienter för att visa den maximala graden av atelektas, och 4) för att hjälpa till att uppskatta antalet av patienter kommer vi att behöva visa en skillnad i atelektas i den definitiva studien.

Primär hypotes: ventilation med låg tidalvolym under CPB för hjärtkirurgi hos vuxna minskar mängden pulmonell atelektas jämfört med kontroller som inte ventileras under CPB.

Bakgrund:

Respiratorisk dysfunktion efter hjärtkirurgi är relativt vanligt, med en incidens allt från 2-25 % som citeras i litteraturen. Lungkomplikationer är en betydande faktor för sjuklighet och dödlighet hos patienter efter operation och därför en belastning på sjukvårdens resurser.(1)

Etiologin för lungdysfunktion efter CPB är multifaktoriell, inklusive CPB-inducerat systemiskt inflammatoriskt svar, hypotermi, kirurgi, anestesi, ventilation och transfusion. (2-3) Modifieringar av bland annat ovan nämnda faktorer kan leda till bättre lungfunktion postoperativt. Strategier inkluderar att minska CPB-tiden eller minimera den extrakorporeala ytan med användning av miniatyriserade kretsar. Det partiella återställandet av lungartärperfusion under CPB bidrar möjligen till att förhindra lungischemi och lungdysfunktion. Användningen av ultrafiltrering för att avlägsna pro-inflammatoriska faktorer kan vara skyddande för lungfunktionen. (4) På liknande sätt kan användningen av kortikosteroider och leukocytutarmningsfilter vara skyddande. (5-6) Att minska användningen av kardiotominsuganordningen, liksom kontakttiden mellan fritt blod och hjärtsäcken, kan vara fördelaktigt. Bevisen för resultatnytta för de flesta av dessa interventioner är dock svaga. (3-7)

I standardvård är lungorna oventilerade och tömda och blodcirkulationen shuntas bort från lungkärlen under CPB. Återställande av normal perfusion resulterar i frisättning av fria syreradikaler, vilket orsakar lipidperoxidation med lungendotelskada (ischemi-reperfusionsskada). (8-9)

Fortsatt ventilation under CPB har experimentellt visat sig bevara pulmonell arteriell endotelfunktion. (10) En signifikant konsekvens av reperfusionsskada är dysfunktion av det pulmonella vaskulära endotelet med minskad kväveoxidproduktion (NO), vilket orsakar sekundär vasokonstriktion och ökad vaskulär permeabilitet. Detta leder till pulmonell hypertoni, lungödem och hypoxi. (10)

Icke-ventilation kan resultera i ischemisk lungskada. Under bypass sker inget blodflöde genom lungartärerna. Den enda vaskulära och därmed syretillförseln till lungorna sker via bronkialcirkulationen. (11) I en experimentell porcin bypass-modell har det visats att bronkialartärflödet minskar signifikant under CPB. (12-13) Det antas att den upprepade uppblåsningen och tömningen av lungorna vid fysiologiskt intraalveolärt tryck är nödvändig för normalt bronkialartärflöde sekundärt till den cykliska kompressionen och avslappningen av kärlen. I så fall skulle upphörande av ventilationen under bypass minska bronkialflödet och predisponera för ischemisk lungskada. (13)

John et al (11) visade i sin randomiserade studie att ventilation under CPB med tidalvolymer på 5 ml/Kg resulterade i signifikant mindre extravaskulärt lungvatten (mätt med Pulse Contour Cardiac Output (PiCCO)-systemet) och en kortare tid- till extubation. Bevisen för tydliga kliniska fördelar med att upprätthålla ventilation under CPB är dock inkonsekventa. Problematiska i dessa studier är de heterogena utfallsresultaten och små urvalsstorlekar. (11;14)

Denna studie syftar till att undersöka om fortsatt lågvolymventilation under CPB skulle minska mängden pulmonell atelektas närvarande postoperativt hos hjärtkirurgipatienter. Avrekrytering av lungvolymer sker under perioden av icke-ventilation på CPB. Atelektas kan leda till lungkomplikationer postoperativt, om de inte åtgärdas under den perioperativa perioden med aktiv lungrekrytering och sjukgymnastik. Lågvolymsventilation kan appliceras enkelt och säkert hos de flesta patienter som genomgår CPB utan att hindra det kirurgiska framsteg.

Lungultraljud (LUS) kommer att användas för att gradera den pulmonella atelektasen som finns vid olika tidpunkter (både preoperativt och under det postoperativa förloppet). LUS är ett icke-invasivt, lättanvänt undersökningsverktyg på vårdplatsen. LUS är väl validerad och används på operationssalen och intensivvårdsavdelningen för att diagnostisera lungpatologi. Det har visat sig vara mer exakt än lungröntgen med vanlig film vid bestämning av pulmonell konsolidering, såväl som annan lungpatologi. (13) LUS har även visat tight korrelation i tidigare studier med pulmonell CT-fynd. 2012 publicerades de första internationella evidensbaserade rekommendationerna för point-of-care LUS. (16) Det har blivit en användbar och allmänt använd modalitet i klinisk praxis. (17-18)

Flera ultraljudsstudier baserade på undersökning av vänster nedre lob under transesofageal ekokardiografi har bekräftat möjligheten att bedöma lungrekrytering (19-20). En annan studie har visat att upplösning av ventilatorassocierad lunginflammation med antimikrobiell terapi kan bedömas exakt med LUS: en snäv korrelation hittades mellan en ökning av datortomografi (CT) lungluftning efter 7-dagars antibiotikaadministrering och en ultraljudspoäng för återluftning baserat på observerade förändringar i ultraljudsmönster (21). Därför är det rimligt att anta att en förändring i lungluftning till följd av någon terapi (till exempel ventilation under CPB) kommer att upptäckas av motsvarande förändringar i LUS-mönster.