Trans Thoracic Manipulation of Ventilation/Perfusion: V/Q-systemet

Sedan det svåra akuta respiratoriska syndromet coronavirus 2 (SARS-CoV-2) dök upp i slutet av 2019 har överföringen varit snabb och särskilt dödlig. Död är oftast på grund av ARDS som har citerats förekomma hos upp till 42 % av patienterna. Den snabba dödligheten av covid-19 har betonat begränsningarna hos för närvarande tillgängliga terapier på intensivvårdsavdelningen. Traditionellt mekaniskt ventilatorstöd, användningen av inhalerade och systemiska pulmonella vasodilaterande läkemedel, invasiv övervakning, proning och extrakorporeal membransyresättning (ECMO) för att nämna några, är alla glupska resurskonsumenter och har kulminerat i minst 27 miljarder dollar i utgifter per år i USA enbart pre-virus. Denna skattebörda har vida överskridits under den nuvarande pandemin. Med patientantalet som växer exponentiellt överträffas sjukhusresurserna snabbt med ICU:s översvämmande som förvärras av en nationell brist på mekaniska ventilatorer. Nya tekniker krävs för att både behandla patienter och identifiera responders om medicinska resurser ska optimeras.

Traditionellt går patienter till intensivvårdsavdelningen och intuberas när en tröskel för andningsbesvär och -svikt nås. Olika manövrar initieras för att optimera syreupptagningen i lungorna för att förhindra uppkomsten av organsvikt och död. För närvarande finns det inga effektiva överbryggande teknologier som tillhandahåller ingrepp mellan intubation till dessa kostsamma mer komplexa tekniker som nästan enbart hör till mer tekniskt skickliga tertiära akademiska centra. Klinisk praxis är ofta empirisk och drivs av försök och misstag i denna framväxande sjukdom, till stor del för att det för närvarande inte finns några kliniska tester för att ge kliniker någon tydlig indikation på vilka och om patienterna kommer att svara på dessa mer kostsamma svåra procedurer. Detta beror delvis på den underliggande patofysiologin för ARDS där det finns en ytterligare "frikoppling" mellan blodflödet (och därmed upptaget av syre) och friska lungenheter som tillåter överföring och absorption av syre på grund av skadorna på alveolerna. Detta fenomen förskjuter fysiologisk Ventilation/Perfusionsfelanpassning (V/Q-felanpassning) till ett patologiskt tillstånd. Eftersom detta fenomen förvärras av sjuk vävnad är det diffust men inte enhetligt och svaret på terapi är svårt att bestämma baserat på nuvarande modaliteter. Många terapier inleds därför enbart genom försök och misstag. Att fastställa lämpliga kandidater för avancerade terapeutiska tekniker är avgörande eftersom de inte är utan risker och resursförbrukning. Patienter som är djupt hypoxiska och misslyckas med traditionellt rygglägesstöd "vänds" på buken för att inta bukläge, en teknik som kallas proning. Detta kräver ett team på minst 6 sjuksköterskor, andningsterapeuter och läkare som försöker säkerställa att det inte finns några biverkningar. Sådana komplikationer bidrar till manöverns sjuklighet och potentiella dödlighet och inkluderar oavsiktlig extubation (förskjutning av endotrakealtuben ur luftstrupen), bortkoppling från ventilatorn, övergående försämrad hypoxi, hemodynamisk instabilitet, förskjutning av centrala och perifera venkatetrar för att nämna en få. Detta förvärras ytterligare av behovet av större sedering som i sig är förknippat med hemodynamisk instabilitet, aspiration, förändrat medvetandetillstånd och en ökning av övervakningsskärpan vilket gör det mycket mer arbetsintensivt och dyrt.

Forskarna föreslår utvecklingen av ett ventilations-/perfusionssystem, (V/Q System), en pneumatiskt driven anordning som kan förbättra syresättningen genom att justera trans-thorax tryckgradienter. Detta är ett nytt fält av lungfysiologi som bara håller på att utforskas. Konceptet med icke-invasiv manipulation av lungmekanik och ventilation/perfusionsfelmatchning är dock djupt påverkande eftersom det potentiellt introducerar en jämförelsevis säker teknik för att hantera en annars dödlig lungfunktionssvikt. V/Q-systemet representerar ett försök att optimera lungfunktionen utan risk för att patienten böjer sig. Om den lyckas har förbättrad syresättning i samband med enheten flera kliniska och ekonomiska konsekvenser. Inledningsvis kan anordningen undanröja behovet av mer kostsamma, tidskrävande och potentiellt sjukliga procedurer. Framtida forskning kan inkludera att undersöka om enheten kan användas för att identifiera både "responders" och "icke-responders" på avancerade terapeutiska tekniker och kan hjälpa till att eliminera "trial and error"-metoden vid hantering av komplexa ARDS-patienter.

Studieprocedurerna kommer att ta upp till 5 timmar att slutföra för varje inskriven deltagare. Under denna tid kommer deltagaren att bedövas enligt standard ICU-protokoll. Varje studiedeltagare kommer att ha upp till 4 timmars intervention med studiens V/Q-system, följt av 1 timmes observation efter intervention.