Andningsarbete under icke-invasiv ventilation hos prematura nyfödda

Bakgrund/motiv:

Historiskt sett har andningsinsufficiens och andningssvikt varit vanliga källor till sjuklighet och dödlighet hos prematura nyfödda. Intubation för invasiv mekanisk ventilation har varit en livräddande terapi för många av dessa patienter, men är inte utan risker. Dessa risker inkluderar lungkomplikationer såsom volutrauma, extrapulmonella luftläckagesyndrom och traumatisk skada på de stora luftvägarna; icke-pulmonella komplikationer såsom retinopati av prematuritet; och långtidskomplikationer såsom bronkopulmonell dysplasi [Miller, Badiee]. Oro över dessa effekter av långvarig mekanisk ventilation har lett till utvecklingen av icke-invasiva former av andningsstöd.

Icke-invasiv ventilation (NIV) är en ofta använd modalitet av andningsstöd för prematura nyfödda i samband med andningsinsufficiens eller nyligen avvänjning från invasiv ventilation. Synkroniserat NIV är effektivt för att minska andningsansträngningen jämfört med osynkroniserat NIV och nasal kontinuerligt positivt luftvägstryck (NCPAP) [Chang]. Att synkronisera NIV hos prematura nyfödda med patientens egna andningsansträngningar är svårt på grund av de stora luftläckor, svaga inandningsansträngningar och höga andningsfrekvenser som är inneboende i denna population [Vignaux].

En ny metod för synkronisering, neuralt justerad ventilationshjälp (NAVA) använder elektroder på en funktionell naso/orogastrisk slang (Edi-kateter) för att upptäcka membransammandragningar och tajma början, varaktigheten och det maximala inandningstrycket för stödjande andetag med den elektriska aktiviteten hos diafragma (Edi) [Sinderby]. NAVA kan användas med både invasiva och icke-invasiva ventilationsmodaliteter, och det har gjorts flera små studier som undersökt invasiv NAVA hos barn och vuxna [Stein, de la Olivia]. Färre studier har undersökt NIV NAVA i dessa populationer, och endast två kliniska prövningar har undersökt NIV NAVA hos prematura nyfödda [Beck, Lee]. Beck och kollegor i Kanada visade genomförbarhet och bevarande av synkroni under NIV NAVA hos prematura nyfödda [Beck]. Lee och kollegor i Korea visade färre asynkronhändelser, lägre utlösningsfördröjning och lägre toppinandningstryck med NIV NAVA jämfört med icke-invasiv tryckstödsventilation hos prematura nyfödda [Lee]. Ingen av studierna undersökte andningsarbete (WOB) hos prematura nyfödda som ventilerats med NIV NAVA.

Andningsarbete under assisterad ventilation är den del av drivtrycket för ventilation som patientens andningsmuskler bidrar med. En forskargrupp vid Arkansas Children's Hospital kunde visa att NAVA uppnår minskad svarstid, andningsarbete och asynkroni med neuralt utlösta andetag jämfört med pneumatiskt utlösta andetag i en djurmodell [Heulitt]. Detta team kunde också visa liknande resultat i en klinisk studie av intuberade pediatriska patienter med bronkiolit [Clement]. En nyligen avslutad studie vid denna institution tittade på andningsarbete hos neonatala grisar som jämförde NIV NAVA med det osynkroniserade nasala intermittenta positivt tryck (NIPPV)-läget som för närvarande används på detta sjukhus. Genom att använda trycktidsprodukten (PTP) som ett mått på WOB kunde denna studie visa att WOB var lägre med NAVA. PTP kan inte användas på ett tillförlitligt sätt hos spädbarn på NIV eftersom gränssnittet med nasala stift tillåter stora luftläckor vid näsan och munnen, vilket stör exakta mätningar.

Thoracoabdominal asynkroni (TAA) är ett viktigt samband mellan WOB och ökad andningsbelastning hos för tidigt födda barn och kan mätas utan invasiv övervakning. TAA kan mätas med ett respiratorisk induktanspletysmografi (RIP) band runt patientens bröstkorg och buk för att kvantifiera bröstväggen och bukrörelser. Graden av asynkroni mellan de två avdelningarna återspeglas i fasvinkeln (θ), som kan beräknas från RIP-bandmätningarna.

Denna studie kommer att undersöka uppskattad WOB hos en population av prematura nyfödda med andningsinsufficiens som för närvarande får icke-invasivt stöd. Spädbarn kommer att fungera som sina egna kontroller och kommer att studeras på NIV NAVA och NIPPV. Ordningen på tilldelningen kommer att vara slumpmässig. Forskare kommer att använda RIP-band för att mäta bröst- och bukrörelser och sedan beräkna fasvinkeln (θ) som en uppskattning av WOB. Studiepersonal kommer att mäta andra andningsparametrar som korrelerar med ventilation och gasutbyte, inklusive följande: tidalvolym (godtyckliga enheter, AU), minutventilation (AU/min), andningsfrekvens, transkutan syre och koldioxid, syremättnad och FiO2-behov, topp. inandningstryck och levererat slutexpiratoriskt tryck. Utredarna kommer också att utvärdera mått på andningsasynkron för att inkludera triggerfördröjning (tid mellan initial ökning av Edi-signalen och initiering av levererat ventilatorflöde) och asynkront index (antal asynkronhändelser dividerat med totala händelser, i procent).

Studiedesign/procedurer/population:

Femton prematura nyfödda på mellan 1-2 kg nuvarande vikt, med graviditetsålder vid födseln mellan 24-34 veckor och som får icke-invasiv ventilation kommer att inkluderas i studien. Inklusionskriterier kommer att vara följande: andningsinsufficiens som för närvarande kräver icke-invasiv ventilation (antingen NIPPV eller NAVA), nuvarande FiO2-krav mindre än 0,40 och klinisk stabilitet. Uteslutningskriterier kommer att vara följande: jonotropiskt stöd, klinisk instabilitet (temperaturinstabilitet, hjärtsvikt, blödning, aktiv infektion, signifikant apné eller bradykardi), kända allvarliga medfödda anomalier (medfödd hjärtsjukdom, bukväggsdefekter, mag-tarmkanaldefekter, gomspalt, eller neurologiska defekter), känd cystisk fibros, användning av kväveoxid och cyanotisk medfödd hjärtsjukdom.

I början av studien kommer RIP-band att placeras runt barnets bröst och mage. En Edi-kateter kommer att placeras och den nuvarande magkatetern kan tas bort eller inte. Spädbarn kommer att ventileras med Servo i-ventilatorn utrustad med NIV NAVA-programvara {Maquet, Solna, Sverige}. Data kommer att samlas in kontinuerligt och samtidigt med hjälp av MP100 Biopacs datainsamlingssystem. Insamlade data kommer att vara följande: hjärtfrekvens, syremättnad, transkutan CO2 och O2, PIP, PEEP, RIP-signaler för bröstkorgen och buken, summerad tidalvolym och Edi. Spädbarn kommer att få 15 minuters prövningar av NIV NAVA och NIPPV i slumpmässig ordning, varvid de första 10 minuterna efter bytet betraktas som en tvättperiod och de sista 5 minuterna används för datainsamling. Data som registreras från de två RIP-banden kommer att användas för att beräkna fasvinkeln (θ) som en uppskattning av WOB.

Risker och fördelar:

Spädbarn har ofta munkavle och kan ha kräkningar när en magsond, såsom NAVA-katetern, tas bort eller byts ut. Sällan kan patienter få en magsond att gå in på ett ställe vid sidan av magen eller spiralen i matstrupen. Forskare bör kunna upptäcka om detta inträffar med hjälp av placeringsskärmen på ventilatorn eftersom NAVA-katetern har elektroder på sig som upptäcker den elektriska aktiviteten hos hjärtat och diafragman, som kan användas för att bestämma platsen.

Hos spädbarn med extremt låg födelsevikt kan transkutana monitorer (TCOM) orsaka brännande hud. Dessa effekter ses inte hos större barn som de som ingår i denna studie.

Det finns en liten risk för förlust av sekretess i all forskning. Utredarna kommer att göra allt för att skydda deltagarnas konfidentialitet.

Det kan eller kanske inte finns direkt medicinsk nytta för de spädbarn som är involverade i denna studie. Spädbarnen kommer att ha kontinuerlig koldioxid- och syreövervakning under studien och om någon patient har några problem kommer studiepersonalen att kunna upptäcka och reagera på detta snabbt. Om en patient visar förbättring när han använder NAVA, kan utredarna eventuellt föreslå behandlingsteamet att detta läge fortsätter. Om användningen av NAVA förbättrar andningsarbetet hos spädbarn, hoppas forskarna att informationen från denna studie kommer att gynna andra spädbarn som behöver andningsstöd i framtiden.

Datahantering/bokföring:

Huvudutredaren kommer noggrant att övervaka studieprocedurer för att skydda forskningspersoners säkerhet, kvaliteten på data och studiens integritet. Varje patient kommer att tilldelas en unik identifieringskod eller nummer. Nyckeln till koden kommer att förvaras i en låst fil på huvudutredarens kontor. Endast huvudutredaren och medutredarna kommer att ha tillgång till koden och informationen som identifierar försökspersonen i studien.

Dataanalys:

Den primära hypotesen är att fasvinkeln (θ) med användning av respiratorisk induktanspletysmografi kommer att minska med användningen av NAVA jämfört med NIPPV i vårt studieprov.

Data som samlas in kommer att kontrolleras för extremvärden och extremvärden, såväl som fördelningsantaganden för de parametriska statistiska testerna. Upprepade åtgärder ANOVA kommer att användas för att jämföra de primära och sekundära utfallen under de två ventilationsmetoderna när sådana antaganden är uppfyllda. När betydande avvikelser från antaganden påträffas kommer icke-parametriska alternativ att användas. Statistiska analyser kommer att utföras med hjälp av Stata (College Station, TX) statistisk programvara.

Provstorlek, effektberäkning:

Utredarna planerar att rekrytera 15-20 nyfödda som är 24-34 veckors graviditetsvecka med andningsinsufficiens. Baserat på resultaten i djurmodellen förväntas en 30 % minskning av det primära resultatet. Eftersom den genomsnittliga fasvinkeln visade sig vara varierande bland för tidigt födda barn (varierade från 2,8-162,9), det finns flera scenarier för provstorlek och effektberäkning som presenteras för analys [Ulm]. En provstorlek på 15 nyfödda uppnår 82 % kraft för att detektera en 30 % förändring i det primära resultatet med en uppskattad standardavvikelse av skillnader på 18,8, 37,5 respektive 56,3 för en genomsnittlig fasvinkel på 50, 100 och 150 grader med användning av NIPPV. Alla beräkningar antar en signifikansnivå på 0,05 med ett tvåsidigt parat t-test.

Etiska betänkligheter:

Denna studie kommer att genomföras i enlighet med alla tillämpliga statliga föreskrifter och University of Arkansas for Medical Sciences (UAMS) forskningspolicyer och procedurer. Detta protokoll och eventuella ändringar kommer att lämnas in och godkännas av UAMS Institutional Review Board (IRB). Varje ämnes formella samtycke, med hjälp av det IRB-godkända samtyckesformuläret, kommer att erhållas innan ämnet skickas till någon studieprocedur. Alla försökspersoner för denna studie kommer att tillhandahållas ett samtyckesformulär som beskriver denna studie och tillhandahåller tillräcklig information på ett språk som är lämpligt för försökspersoner att fatta ett välgrundat beslut om sitt deltagande i denna studie. Personen som erhåller samtycke kommer att noggrant förklara varje del av dokumentet och beskriva riskerna och fördelarna, alternativa behandlingar och krav för studien. Samtyckesprocessen kommer att äga rum i ett tyst och privat rum eller per telefon, och försökspersonerna kan ta så lång tid som behövs för att fatta ett beslut om sitt deltagande. Telefonsamtycke kommer att erhållas med ett vittne och samtycke kommer att faxas till föräldrarna. Telefonsamtycke inhämtas endast i det fall föräldrarna inte kan närvara.

Deltagande sekretess kommer att upprätthållas och frågor angående deltagande kommer att besvaras. Inget tvång eller otillbörlig påverkan kommer att användas i samtyckesprocessen. Samtyckesformuläret måste undertecknas av försökspersonen, föräldern och den person som erhåller samtycke. En kopia av det undertecknade samtycket kommer att ges till deltagaren, och processen för informerat samtycke kommer att dokumenteras i varje försökspersons forskningsregister.

Spridning av data:

Resultaten av denna studie kan användas för presentationer, affischer eller publikationer. Publikationerna kommer inte att innehålla någon identifierbar information som kan kopplas till en deltagare.