Diafragma dysfunktion och ultraljud perioperativt (DiaphPeriop)

Bakgrund

En betydande del av befolkningen opereras varje år och i Sverige registreras cirka 600 000 operationer årligen. Uppkommande komplikationer efter operation inkluderar sårinfektioner, urinvägsinfektioner, venös tromboembolism och lunginflammation. Postoperativ lunginflammation är den tredje vanligaste komplikationen och ökar sjukligheten och mortaliteten avsevärt(1). Dessutom förlänger det sjukhusvistelsen (LOS), ökar medicinska kostnader och återinläggningar på sjukhus. Incidensen av postoperativ lunginflammation beror på icke-modifierbara faktorer såsom typ av operation, ålder, kön och preoperativ funktionsstatus men också på modifierbara faktorer som rökning och följsamhet till förebyggande buntar(2). Pneumoniförebyggande buntar studeras och används dock mer på intensivvårdsavdelningen än i den perioperativa miljön. Den nuvarande bördan av postoperativ lunginflammation i Sverige är för närvarande okänd. Vidare används få prognostiska undersökningar och förebyggande åtgärder i den perioperativa miljön. Det är välkänt att diafragmadysfunktion drabbar patienter efter större bukoperationer och att det påverkar resultatet postoperativt(3, 4). Mekanismen bakom diafragmans dysfunktion är oklar men djurstudier tyder på att postoperativ inflammation kan försvaga diafragman bara timmar efter exponering(5). Postoperativa respiratoriska komplikationer beror delvis på en försämrad diafragmafunktion och orsakar ökad sjuklighet och mortalitet(6). Hos patienter med hjärt- och övre bukoperationer visade sig ultraljudsmätningar av diafragmaexkursion och förtjockning vara användbara för att utesluta diafragmanysfunktion(7, 8).

Diafragmadysfunktion kan diagnostiseras med hjälp av ultraljudsmätning av diafragmans rörelse, diafragmans tjocklek, förtjockning eller diafragmatäthet. Undersökningarna har hög intra- och inter-observatörstillförlitlighet, är icke-invasiva och icke-joniserande avbildningstekniker. Detta står i skarp kontrast till twitch magnetisk frenisk nervstimulering, den gyllene standardtekniken för att mäta diafragmans funktion, som är tillförlitlig men invasiv(9). Elektrisk impedanstomografi (EIT) är en icke-invasiv strålningsfri avbildningsteknik som ger realtidsbilder och data av regional lungventilation och lungvolymer (10) och korrelationen till diafragmans dysfunktion och den senare utvecklingen av atelektaser, bedömd med ultraljud av diafragman är inte klart. Parametrar på lungvolymer som hämtas med spirometri saknar dessutom ett tydligt samband med diafragmans ultraljudsparametrar och senare respiratoriska komplikationer.

Diafragma ultraljud har tidigare använts för att identifiera allvarlig dysfunktion. Men att identifiera tidiga tecken på dysfunktion kan göra viktiga åtgärder perioperativt för att undvika progression och fortsättning av tidig diafragma dysfunktion och därmed en ökad risk för komplikationer.

Kunskapslucka Kan diafragma-ultraljud i peroperativ miljö förutsäga respiratorisk komplikation efter utskrivning från postoperativ avdelning? Och kan diafragmans dysfunktion som definieras med ultraljud korreleras med förändringar i lungvolymer och lungfunktion som påvisats med EIT och spirometri?

Hypotes Vi antar att diafragmans ultraljudsparametrar som indikerar diafragmans dysfunktion kan förutsäga respiratoriska komplikationer i den perioperativa miljön.

Syfte Övergripande mål Att utföra en omfattande kartläggning av respiratoriska komplikationer i den perioperativa miljön och att fastställa om diafragmans dysfunktion bestämd med diafragma ultraljud kan hjälpa till att förutsäga andningskomplikationer efter större operationer.

Specifika mål

1. För att avgöra om försvagad diafragmafunktion mätt med diafragma-ultraljud före och efter större elektiv buk-, bäcken- eller kärlkirurgi kan förutsäga andningskomplikationer efter 30 dagar.
2. För att avgöra om försvagad diafragmafunktion mätt med diafragma-ultraljud före och efter större akut buk-, bäcken- eller kärlkirurgi kan förutsäga andningskomplikationer efter 30 dagar.

Primär endpoint Pneumoni första postoperativa veckan i relation till nedsatt diafragmafunktion.

Sekundära effektmått Desaturation <90 % på postoperativ avdelning eller på avdelning, takypné >30 andetag/minut på postoperativ avdelning eller på avdelning, PaO2<9 på postoperativ avdelning, PaCO2>7 på postoperativ avdelning, behov av intubation, behov av icke-invasiv ventilation (NIV).

Studiens design Prospektiv icke-randomiserad observationsstudie

Inklusionskriterier

1. Vuxen, ≥18 år
2. Planerad för elektiv (studie 1) eller akut (studie 2) buk-, kärl- eller bäckenkirurgi vid Karolinska Universitetssjukhuset, Solna under studieperioden

Exklusions kriterier

1. Kronisk lungsjukdom
2. Patienter som inte kan ge samtycke
3. Graviditet

Metoder

Patienter 18 år och äldre som genomgår öppen buk-, bäcken- eller kärlkirurgi vid Karolinska Universitetssjukhuset kommer att undersökas med diafragma-ultraljud som mäter diafragmaexkursion, tjocklek och densitet före operation och före utskrivning från postoperativ avdelning. Respiratoriska komplikationer upp till 30 dagar efter operationen kommer att registreras från patientens diagram och korreleras med ultraljudsparametrarna.

1. I en första studie kommer elektiv buk-, bäcken- eller kärlkirurgi patienter att undersökas med diafragma-ultraljud preoperativt och (2-3 gånger) på den postoperativa enheten. Patienterna kommer att observeras på avdelningen med avseende på pulsoximetri, syrgasbehov, vitala parametrar mm. Dessa parametrar kommer att korreleras med registrerade respiratoriska komplikationer efter 30 dagar.
2. I en andra studie kommer patienter med akut buk-, bäcken- eller kärlkirurgi att undersökas med diafragma-ultraljud, preoperativt (på operationsbordet före anestesi) och (2-3 gånger) på den postoperativa enheten och därefter observeras på avdelningen med avseende på pulsoximetri. , behov av syre, vitala parametrar etc. Hämtade parametrar kommer att korreleras med registrerade andningskomplikationer efter 30 dagar.

Inför dessa studier kommer metoden att valideras enligt standarder.

Undersökningen av diafragman kommer att utföras med de ultraljudsapparater som normalt används vid enheterna. En böjd givare med frekvensen 2,5-3,5 MHz eller en linjär givare med frekvensen 7,5-10 MHz placeras i ryggläge vid höger och vänster kustbåge och mäter membranets rörelse vid inandning, förtjockning av diafragman vid inandning och diafragmans täthet. Undersökningen är smärtfri, icke-invasiv, ej strålande och tar cirka 15 minuter.

1. Diafragmautflykt:

   Diafragmans rörelse vid inandning mäts med en konvex/böjd givare. På höger sida placeras sonden mellan mittklavikulära linjen och främre axillärlinjen under kustbågen. Sonden är vinklad medialt, kraniellt och dorsalt för att träffa diafragmans kupol på ett vinkelrätt sätt. Diafragmans förskjutning med inspiration mäts och registreras i M-mode.

2. För att mäta diafragmaförtjockning placeras sonden mellan 8:e och 9:e revbenet mellan antero- och midaxillärlinjen. Den högra diafragmans krökning finns 0,5-2 cm under sinus phrenicocostal. M-mod används för att mäta tjockleken från pleuralinjen till peritoneallinjen vid forcerad restkapacitet (FRC) och total lungkapacitet (TLC), det vill säga vid maximal inspiration. Normal förtjockning är 2,7 mm +-0,5 mm och värden under 2 mm (<20 %) anses vara patologiska.
3. Membrandensitet mäts i B-läge där ett gråskalehistogram skapas med en speciell programvara (Bild J eller liknande). Densiteten mäts i procent av en gråskala där ett värde >65 % (baserat på gråskalehistogram på friska kontroller) definieras som patologiskt.

Undersökningen av diafragman kommer att utföras preoperativt på operationsavdelningen. Postoperativt undersöks patienten på operationsbordet om möjligt och vid ytterligare två tillfällen på postoperativ avdelning.

På postoperativ avdelning övervakas patientens vitala funktioner och dessa data kommer att registreras i CRF (mättnad, puls, blodtryck, andningsfrekvens, smärtuppskattning). Data om mediciner, bedövningsmedel, operationstid, anestesitid, perioperativ blödning, vätskebalans, När patienten flyttas till avdelningen kommer en medlem i forskargruppen att göra ett uppföljande ultraljud 24-72h efter första ultraljudet. Vid denna tidpunkt kommer vitala parametrar, data om mediciner, vätskebalans och komplikationer att registreras.

Patienten kommer därefter att följas upp i Take Care (och Clinisoft om inlagd på ICU) med avseende på respiratoriska komplikationer upp till 30 dagar efter den första operationen.

Data från diafragmans ultraljud kommer att sparas i ultraljudsmaskinen och exporteras som både bilder och numeriska filer för att skicka ordskyddade hårddiskar.

Statistik Jämförelse av det primära resultatet kommer att analyseras med Pearson chi-kvadrattest eller tvåsidigt Fisher exakt test för varje diafragmaparameter. Baslinjepatientkarakteristiska data kommer att beskrivas, och sekundära utfall, som beskrivits ovan, kommer att analyseras på lämpligt sätt, beroende på kategoriska eller kontinuerliga parametrar och normal eller icke-normal fördelning. Data kommer att presenteras som medelvärde ± SD eller 95 % CI, som median och intervall eller tal (%) beroende på ovanstående.

Klinisk relevans

Detta projekt kommer att utföra en unik kartläggning av omfattningen av postoperativa komplikationer efter större operationer i Sverige. Flera studier visar på diafragmasvaghet efter större operationer som predisponerar patienten för respiratoriska komplikationer postoperativt. Tidig upptäckt av membransvaghet i den perioperativa miljön skulle ge en möjlighet att förebygga respiratoriska komplikationer genom att introducera pneumoniknippen, sjukgymnastik och öka medvetenheten om symtom på komplikationer. Postoperativa respiratoriska komplikationer innebär stora utmaningar för individens tillfrisknande såväl som för sjukvårdskostnaderna. Att införa ett icke-invasivt, tillförlitligt, billigt och smärtfritt diagnostiskt verktyg som kan hjälpa till att förebygga sådana komplikationer skulle minska både sjukdomsbördan och kostnaderna för operation.

Referenser

1. Kazaure HS, Martin M, Yoon JK, Wren SM. Långtidsresultat av ett postoperativt program för förebyggande av lunginflammation för den kirurgiska slutenvårdsavdelningen. JAMA Surg. 2014;149(9):914-8.
2. Chughtai M, Gwam CU, Mohamed N, Khlopas A, Newman JM, Khan R, et al. Epidemiologi och riskfaktorer för postoperativ lunginflammation. J Clin Med Res. 2017;9(6):466-75.
3. Ford GT, Whitelaw WA, Rosenal TW, Cruse PJ, Guenter CA. Diafragmafunktion efter övre bukkirurgi hos människor. Den amerikanska recensionen av luftvägssjukdomar. 1983;127(4):431-6.
4. Berdah SV, Picaud R, Jammes Y. Ytdiafragmatiska elektromyogramförändringar efter laparotomi. Clin Physiol Funct Imaging. 2002;22(2):157-60.
5. Krause KM, Moody MR, Andrade FH, Taylor AA, Miller CC, 3rd, Kobzik L, et al. Peritonit orsakar diafragmasvaghet hos råttor. Am J Respir Crit Care Med. 1998;157(4 Pt 1):1277-82.
6. Sasaki N, Meyer MJ, Eikermann M. Postoperativ respiratorisk muskeldysfunktion: patofysiologi och förebyggande strategier. Anestesiologi. 2013;118(4):961-78.
7. Lerolle N, Guérot E, Dimassi S, Zegdi R, Faisy C, Fagon JY, et al. Ultraljudsdiagnostikkriterium för svår diafragmatisk dysfunktion efter hjärtkirurgi. Bröst. 2009;135(2):401-7.
8. Kim SH, Na S, Choi JS, Na SH, Shin S, Koh SO. En utvärdering av diafragmatisk rörelse genom M-mode sonografi som en prediktor för pulmonell dysfunktion efter övre bukkirurgi. Anesth Analg. 2010;110(5):1349-54.
9. Doorduin J, van Hees HW, van der Hoeven JG, Heunks LM. Övervakning av andningsmusklerna hos kritiskt sjuka. Am J Respir Crit Care Med. 2013;187(1):20-7.
10. Lobo B, Hermosa C, Abella A, Gordo F. Elektrisk impedanstomografi. Ann Transl Med. 2018;6(2):26.