Syresättningsmål hos hjärtkirurgiska patienter - en före- och efterstudie

Bakgrund Syre är livsnödvändigt och kompletterande syrgasbehandling administreras rutinmässigt under operation för att undvika livshotande hypoxemi. Kompletterande syrgasbehandling ges ofta som en hög och fast fraktion av inandat syre (FiO2) från 0,60 till 1,00. Som en konsekvens överstiger partialtrycket av arteriellt syre (PaO2) ofta normala nivåer. Det finns allt fler bevis på potentiell skada med liberal administrerad syrgasbehandling. Därför måste standardregimerna för syrgasbehandling under operation undersökas ytterligare.

Syftet med studien är att utvärdera om en syrgasbehandling riktad mot normala nivåer av PaO2 under elektiv hjärtkirurgi med användning av cardiopulmonary bypass (CPB) och under den första postoperativa dagen på intensivvårdsavdelningen (ICU) är genomförbar. Dessutom kommer metaboliska förändringar i utandningsluftkondensat och i arteriellt blod som samlats in före operation, före och efter CPB, den första postoperativa dagen på ICU och den tredje postoperativa dagen på operationsavdelningen att utvärderas.

Studiedesign Studiedesignen är en före- och efterstudie på patienter som är schemalagda för elektiv hjärtkirurgi och är kransartärbypasstransplantation eller klaffersättning eller en kombination av båda. De första 25 patienterna kommer att följa vår institutions standardregimen för kompletterande syrgasbehandling; d.v.s. ett minimum FiO2 på 0,60 under mekanisk ventilation och minst 3 liter syre per minut efter avvänjning från ventilatorn på ICU. Därefter kommer ytterligare 25 patienter att få kompletterande syrgasbehandling för att uppnå en normal PaO2 definierad som 10-12 kPa (75-120 mmHg) under operation och på ICU.

Utandad utandningskondensat kommer att samlas upp via ett munstycke under spontanandning före operation, första och tredje postoperativa dagen medan kondensatet kommer att samlas upp via trakealtuben under mekanisk ventilation. Arteriella blodprover kommer att samlas in samtidigt. Utandad utandningskondensat och serumprov kommer att delas upp i alikvoter och förvaras i en -80 grader Celsius frys tills slutliga analyser efter att alla patienter har inkluderats.

Metaboliska förändringar i utandningskondensat och i serumprover kommer att analyseras med hjälp av kärnmagnetisk resonans (NMR) spektroskopi och masspektrometri (MS). Spektrana kommer att ge en ögonblicksbild av alla metaboliter i ett givet prov och belysa förändringar i de metaboliska profilerna som svar på syreexponering.

Hypotes Hypotesen är att syresättningsinriktning är genomförbar och att en ändring av den kompletterande syrebehandlingen till en syresättningsinriktning inom normalområdet kommer att minska FiO2 och därmed PaO2/FiO2-förhållandet.

Resultat Primärt utfall är PaO2/FiO2-förhållandet den tredje postoperativa dagen. Sekundära utfall kommer att vara förändringar i metaboliska profiler i utandningskondensat och serumprover, förändringar i syresättningsparametrar, PaO2 och syremättnad, förändringar i tid till avvänjning från ventilatorn på ICU, förändringar i FiO2 och i kompletterande syrgasbehandling efter avvänjning från respirator och förändringar i postoperativa komplikationer definierade som lunginflammation, arytmier, omoperation och återinläggning på ICU.

Statistiska analyser Detta är en pilotstudie som är en genomförbarhet före- och efterstudie. Baserat på institutionella data utförs en effektberäkning som uppskattar en ökning av PaO2/FiO2-förhållandet från 30 ± 7 kPa med standardregimen för syrgasbehandling till 36 ± 7 kPa med en syresättningsmålinriktning och med en alfa på 0,05 och en effekt på 80 % (1-beta), behövs 23 patienter i varje grupp. För att täcka avbrott på totalt 50 patienter kommer 25 patienter i varje grupp att rekryteras.

Data kommer att bedömas för normalitet. Kontinuerliga normalfördelade variabler kommer att jämföras med Student t-tester och rapporteras som medelvärde och standardavvikelse, medan icke-normalfördelade data kommer att jämföras med Wilcoxons rangsummetester och rapporteras som median- och interkvartilintervall. Alla analyser kommer att utföras med hjälp av Stata (Metrika Consulting AB, Stockholm, Sverige), Matlab.

Sammansättningen av metabolomics kommer att jämföras med multivariabel analys. För multivariat analys kommer olika oövervakade och övervakade analyser att utföras i Matlab (The MathWorks Inc., Natick, USA) och Python (Python Software Foundation, Delaware, USA) med interna skript. Huvudkomponentanalys kommer att användas för att få en preliminär överblick av data, för att screena för extremvärden och detektera kluster. Så småningom kommer partiella minsta kvadraters diskriminant (PLS-DA) analyser kopplade till olika vv rs valalgoritmer att användas för att utföra datareduktion och klassificering av behandlingar. I valideringssyfte kommer metoden för korsvalidering av persienner att tillämpas.

Etikpatienter kommer att inkluderas efter att ett informerat signerat innehåll har erhållits. FiO2 på 0,60 ges rutinmässigt till patienter som genomgår hjärtkirurgi med CPB på Aalborg Universitetssjukhus. Att rikta in sig på en fysiologisk PaO2-nivå mellan 10 och 12 kPa anses vara säkert. Patienter som genomgår hjärtkirurgi övervakas rutinmässigt maximalt under operationen och på ICU. Den ansvariga hjärtnarkosläkaren kan ladda PaO2-målet när som helst.

Uppsamlingen av utandningskondensat är smärtfri och utan något obehag för patienten. Det arteriella blodprovet den tredje postoperativa dagen kommer att utföras av en hjärtanestesiläkare med erfarenhet av denna procedur, som kommer att applicera en subkutan analgesi med Lidocain 1 % före punkteringen och därmed undvika smärta under ingreppet. Därefter kommer en manuell kompression att utföras i 2 minuter för att minimera risken för ett hematom. Totalt tas fyra extra blodprover in för metabonomiken och en extra blodgasanalys. Den totala mängden blod som extraherades i studien är 12,5 ml.

Alla andra procedurer och behandlingar följer standardregimerna.