Effekten av NAVA-ventilation på hjärnans syresättning och perfusion hos barn med medfödd hjärtsjukdom

1. Vetenskapliga sammanhang

   Vid postoperativ hjärtkirurgi är invasiv ventilation ofta nödvändig, men de inducerade positiva intra thoraxtrycken kan vara skadliga för hemodynamiken via flera mekanismer: minskat venöst återflöde, ökat pulmonellt vaskulärt motstånd och ökad efterbelastning av höger kammare. Denna effekt är särskilt problematisk hos patienter med en restriktiv höger ventrikel, som är preload-beroende, och hos patienter med cavo-pulmonella anslutningar för palliation av en ventrikel. Hos dessa patienter förbättrar ett minskat respiratortryck hjärtminutvolymen och cerebral syresättning. Mycket tidig extubation är dock inte alltid möjlig eller säker, och det är därför viktigt att optimera den mekaniska ventilationen för att minimera dess hemodynamiska konsekvenser.

   Hos vuxna tillåter ventilation i NAVA (Neurally Adjusted Ventilatory Assist)-läge, oavsett assistansnivå, att bevara intra thorax tryckvariationer som är karakteristiska för spontan ventilation och begränsar ventilationens inverkan på högerkammars ejektion. Hos barn är inandnings- och medeltryck också lägre i NAVA jämfört med konventionell ventilation.

   Bedömning av hjärnans syresättning och perfusion vid hjärt-kärlräddning är viktig både som en hemodynamisk parameter och som en neurologisk prognostisk faktor. Ett innovativt icke-invasivt verktyg, Diffuse Correlation Spectroscopy i kombination med Near Infrared Spectroscopy (DCS-NIRS), möjliggör icke-invasiv utvärdering av både cerebral syresättning och variationer i cerebralt blodflöde.

2. Hypotes och mål

   Hypotesen är att NAVA-ventilationsläget, som genererar lägre intrathoraxtryck än konventionella ventilationslägen, kommer att förbättra cerebral hemodynamik, hjärtminutvolym och syretransport av riskpatienter i postoperativ hjärtkirurgi jämfört med konventionell ventilation.

   Huvudmål:

   Hos pediatriska patienter efter hjärtkirurgi med risk för högerkammars diastolisk dysfunktion eller passivt pulmonell venös återgång (inklusive Glenn, hemi-Fontan, Fontan och Tetralogy of Fallot-kirurgi), kommer utredarna att utvärdera effekten av NAVA-ventilation på:

   • cerebral perfusion: cerebralt blodflöde (mm2/s) mätt med DCS.
   • cerebral syresättning: cerebral vävnadsmättnad (%) och regional cerebral O2-extraktion (OEF, mätt med NIRS-DCS).

   Sekundärt mål:

   Hos pediatriska postoperativa hjärtkirurgipatienter med risk för restriktiv höger ventrikel eller passivt pulmonell venös återgång (inklusive Glenn, hemi-Fontan, Fontan och Tetralogy of Fallot-kirurgi), kommer utredarna att jämföra effekten av konventionell ventilation med NAVA-läge på:

   • Hjärnans regionala O2-förbrukning extraherad från NIRS-DCS-mätningar
   • Systemisk hemodynamik, inklusive hjärtindex, laktatnivå, central venös syremättnad (ScvO2) och syretransport
   • Ventilationsparametrar
   • Komfort mätt med COMFORT-skalan
3. Metoder

Detta är en prospektiv cross-over, singelcenter, fysiologisk studie som ska genomföras på Pediatric Intensive Care Unit av CHU Sainte Justine (Montreal, Kanada).

Två perioder på 60 minuter i vart och ett av två ventilationslägen kommer att jämföras: konventionellt ventilationsläge (enligt det behandlande teamet ordinerat) och NAVA-läge, i slumpmässig ordning.

Vid postoperativ intagning till PICU kommer studiepatienter att förses med en naso-gastrisk NAVA-sond.

Innan några studiemätningar utförs kommer utredarna att vänta på patientstabilisering, vilket definieras av:

• frånvaro av hemodynamiskt signifikant blödning
• stabilisering av ventilationsparametrarna
• stabil inotrop dos Ordningen på de 2 ventilationsperioderna kommer att randomiseras enligt en tidigare genererad slumpmässig lista.

Studieperiodens ventilation kommer att ställas in enligt följande:

• konventionell ventilation: ventilation enligt ordination av behandlingsteamet kommer att fortsätta. Vanligtvis är ventilationen i PRVC-läge (tryckreglerad volymkontroll) med en tidalvolym mellan 5 och 8 ml/kg, ett pip mellan 4 och 5, en andningsfrekvens för att sikta på normokapni och FiO2 för att sikta på PaO2 mellan 100 och 150 mmHg.
• NAVA-läge: NAVA-nivåinställning för att inrikta sig på en Edi-nivå mellan 3 och 20 V, tidalvolym mellan 5 och 7 mL/kg och ingen andningsbesvär vid fysisk undersökning. Avtryckaren kommer att ställas in på 0,5 V. Det maximala trycket kommer att begränsas till 30 cmH2O. PEEP-nivån kommer inte att ändras från den som föreskrivs av den behandlande läkaren.

För att underlätta jämförbarheten av hjärnflöde och syresättningsmätningar kommer FiO2, NO-koncentration, inotrop dos och sedering att hållas så stabila som möjligt under dessa perioder, enligt den behandlande läkarens bedömning. På liknande sätt, om möjligt, kommer blodtransfusioner inte att administreras under studieperioden.

Under de två ventilationsperioderna kommer följande parametrar att registreras kontinuerligt:

• ventilationsparametrar: ventilatorparametrar enligt inställt läge: toppinandningstryck, medelluftvägstryck, PEEP, tidalvolym, total och spontan minutventilation, Edi-nivå, FiO2, utandad CO2 via volumetrisk kapnografi.
• hemodynamiska parametrar: hjärtfrekvens (HR), medelartärtryck, systoliskt, diastoliskt, centralt venöst tryck (CVP), vänster förmakstryck (LAP), typ och dos av vasoaktiva läkemedel som tas emot med beräkning av den vasoaktiva-inotropa poängen.

Under den andra hälften av varje period kommer utredarna att utföra:

• en central arteriell och venös blodgas och en arteriell laktatmätning.
• en mätning av cerebralt blodflöde genom diffus korrelationsspektroskopi och en mätning av cerebral regional vävnadsmättnad och syreextraktion. Dessa mätningar görs icke-invasivt och smärtfritt genom att applicera en sond på barnets panna i cirka 20 minuter.
• ett begränsat hjärtultraljud för beräkning av hjärtminutvolym (CO).
• beräkning av urinproduktion under ventilationsperioden.

Dessutom kommer följande information att samlas in för varje patient:

• ålder vid operationstillfället
• hjärtdiagnos
• förekomst och kvantifiering av aorto-pulmonella säkerheter
• preoperativa mediciner
• operativa detaljer: kirurgiskt ingrepp, varaktighet av kardiopulmonell bypass, aorta-korsklämmans varaktighet, administrerade inotroper (och maximal dos).
• resultatet av det postoperativa trans-esofageala hjärtekot (hjärtfunktion, utvärdering av reparation, förekomst av kvarvarande anatomiska lesioner)
• arteriella och venösa blodgaser, laktat- och hemoglobinnivåer före studieventilationsperioder
• tidsintervall mellan slutet av kardiopulmonell bypass och studiestartsmätningar

Variablerna kommer att uttryckas i termer av medelstandardavvikelse eller median (interkvartil), beroende på deras fördelning. På grund av provstorleken kommer analys av skillnaderna mellan t-variabler under de två ventilationslägena att göras med hjälp av det icke-parametriska Wilcoxon-testet (alla studerade variabler är av kontinuerlig typ). Ett värde på p

För beräkningen av provstorleken uppskattade utredarna, med hjälp av studien av Huang et al (4), att standardavvikelsen för hjärnmättnad skulle vara 6 % och att den förväntade skillnaden mellan de två ventilationslägena skulle vara minst 6 %. För att nå en effekt på 90 % med en alfa-risk inställd på 0,05 krävs minst 24 patienter. Med tanke på risken för synförlust (t.ex. tekniska svårigheter att få fram huvudvariabeln) och på grund av patientpopulationens heterogenitet beslutade vi att sikta på att inkludera 30 patienter.

Observera att ingen effektberäkning baserad på variationerna i cerebralt blodflöde uppmätt i spektroskopi utfördes, eftersom det inte fanns några preliminära data om ämnet.

Godkännande från forskningsetiska kommittén vid Sainte Justine University Hospital och University Medical Affairs Department erhölls. Skriftligt samtycke kommer att krävas av föräldrarna.