Effekt av slutinspiratoriska luftvägstrycksmätningar på risken för VILI hos ventilerade patienter (P1P2Decay)

Introduktion

Mekanisk ventilation är nödvändig för att säkerställa överlevnad hos kritiskt sjuka patienter men kan vara associerad med ventilatorinducerad lungskada (VILI). Flera respiratoriska variabler har använts för att uppskatta risken för VILI:

• Hos patienter med akut andnödsyndrom (ARDS), förebyggande av VILI genom att begränsa ventilationstryck och -volymer (dvs tidalvolymer på 4-8 ml per kilogram ideal kroppsvikt och platåtryck [Pplat], d.v.s. det uppmätta trycket i andningssystemet under en slutinandningspaus på 0,5 sekunder i frånvaro av flöde och korrelerad till den slutinspiratoriska alveolära skadan, mindre än 30 cmH2O) har visats förbättra patientens överlevnad. Dessa ventilationsinställningar är surrogat, men inte idealiska prediktorer, för risken för volutrauma respektive barotrauma.
• På senare tid har en viktig roll i patogenesen av VILI tillskrivits skillnaden mellan Pplat och totalt positivt slutexpiratoriskt tryck (PEEP), det senare mätt efter en slutexpiratorisk paus. Denna skillnad, känd som drivtryck (ΔP), representerar förändringen i tryck över PEEP som krävs för att erhålla tidalvolymen hos en patient utan spontana inandningsansträngningar och samla information om volutrauma, barotrauma och atelektrauma i en enda variabel som är lätt mätbar vid sängkanten. Ökningen av ΔP har associerats med sämre resultat hos patienter med och utan ARDS. Vissa observationsstudier har identifierat ΔP-värdet på 15 cmH2O som tröskeln över vilken risken för dödlighet hos patienter med ARDS ökar signifikant, men andra har visat att ett säkerhetströskelvärde för ΔP inte kan identifieras, vilket tyder på att ju lägre ΔP, desto lägre är risken för dödlighet.
• Vissa studier tyder på att inandningsflöde och stamhastighet kan bidra till VILI hos försöksdjur och patienter med måttlig till svår ARDS. Att ta hänsyn till inspiratoriskt flöde kan därför ge mer insikt om risken för VILI hos mekaniskt ventilerade patienter. Mekanisk kraft (MP) är den totala energi som överförs från ventilatorn till lungorna under inandning och inkluderar variabler som inandningsflöde och andningsfrekvens. MP har visat sig förutsäga dödlighet hos patienter med och utan ARDS.
• Under ventilationen har lungan ett viskoelastiskt mekaniskt beteende som avleder energi både under inandning och under utandning. Denna energiförlust kan bidra till VILI genom två mekanismer: stressavslappning, d.v.s. frigörandet av den parenkymala spänningen som ackumulerats under inspirationen, och pendelluft, d.v.s. omfördelningen av ventilationsvolymen till alveolerna med en längre tidskonstant.

Hos patienter med ARDS är lungparenkymet heterogent på grund av samexistensen av luftade alveolära enheter och andra regioner som är fyllda med ödem eller kollapsade på grund av det överlagrade trycket. Därför riskerar både de alveolära enheterna med kortare tidskonstanter och de med längre tidskonstanter att få VILI: de förra påverkas av högre transpulmonella tryck, medan de senare utsätts för pendelluft. Även lungor hos patienter utan ARDS kan vara heterogena och därmed predisponerade för VILI genom dessa mekanismer, t.ex. på grund av alveolär atelektas eller konsolidering och bronkiolär obstruktion. Vissa avbildningstekniker tillgängliga för klinisk användning kan hjälpa till att bedöma graden av lungparenkymal heterogenitet. Elektrisk impedanstomografi (EIT) är en icke-invasiv teknik vid sängkanten som gör det möjligt att bedöma fördelningen av lungventilation och perfusion genom att registrera impedansvariationen till små elektriska strömmar som levereras av ett elektrodbälte lindat runt patientens bröst. Denna metod har visat sig visualisera och mäta pendelluft under kontrollerad mekanisk ventilation. De EIT-variabler som används för att bedöma lungheterogenitet inkluderar ventilationscentrum, det vill säga variationen i fördelningen av ventilation enligt en ventro-dorsal gradient, det globala inhomogenitetsindexet, ett index som uppskattar ventilationens heterogenitet och den regionala ventilationsfördröjningen , vilket indikerar fördröjningen i ventilationen jämfört med global ventilation på grund av atelektrauma eller skillnader i tidskonstanten för olika lungområden.

Stressavslappning och pendelluft kan uppskattas vid sängkanten genom att lägga en slutinspiratorisk paus. Under denna manöver uppvisar luftvägstryckkurvan två efterföljande faser av minskning. Först inträffar ett snabbt tryckfall, från topptrycket i luftvägarna till det tryck som motsvarar nollflöde (kallat tryck P1), vilket återspeglar tryckavlastningen i de ledande luftvägarna. Sedan följer en långsam minskning av luftvägstrycket, som går från P1 till sluttrycket i slutet av pausen (kallat platåtryck P2). Skillnaden mellan P1 och P2 (P1-P2 sönderfall) beror på stressavslappning och pendelluft och kan användas som index för tidskonstant ojämlikheter och viskoelastiska vävnadsegenskaper i andningssystemet.

Valet att mäta det slutinspiratoriska luftvägstrycket (PawEND-INSP) vid en fast, om än relativt tidig, tidpunkt, dvs. efter 0,5 sekunder från början av pausen, som föreskrivs av indikationerna från ARDS-nätverket, samtidigt som man bedömer risken för VILI i samband med det elastiska trycket i andningsorganen, kanske inte återspeglar den skadliga potential som är förknippad med andningssystemets viskoelastiska egenskaper.

Tidigare pilotstudier avrådde från användningen av inandningspauser på mindre än 3 sekunder för att inte underskatta andningssystemets följsamhet och motstånd. En fördröjd mätning av PawEND-INSP kan dock leda till att man försummar bidraget från pulmonella viskoelastiska egenskaper och pendelluft till VILI. Det är fortfarande oklart om en PawEND-INSP uppmätt vid det exakta ögonblicket för nollflöde (P1) är mer tillförlitlig vid beräkningen av dessa variabler, såsom ΔP och MP, associerade med utfallen hos patienter med och utan ARDS, jämfört med trycket som uppmätts vid slutet av inandningspausen (platåtrycket P2).

Motivet för studien

• Effekten av P1-P2-sönderfall på beräkningen av ΔP och MP är fortfarande oklara;
• Användningen av P1 som PawEND-INSP kan göra det möjligt att ta hänsyn till risken för VILI i samband med stressavslappning och pendelluft, potentiellt försummad av P2;
• Identifieringen av en annan effekt av användningen av P1 eller P2 på beräkningen av ΔP och MP kan hjälpa till att identifiera inställningar för lungskyddande ventilation hos mekaniskt ventilerade patienter.

Mål för studien

Denna multicenter prospektiva observationsstudie syftar till att utvärdera om användningen av P1, jämfört med P2, påverkar beräkningen av ΔP och MP. De sekundära målen är: 1) verifiera om hos patienter med ett lungparenkym som kännetecknas av större parenkymal heterogenitet, som bedömts av EIT, är P1-P2-sönderfallet större än hos patienter med större parenkymhomogenitet; 2) utvärdera om patienter med båda ΔP-värdena beräknade med P1 och P2 <1 5 cmH2O (eller båda MP-värdena beräknade med P1 och P2 < 17 cmH2O) utvecklar kortare varaktighet av invasiv mekanisk ventilation, kortare ICU och sjukhusvistelsetid och lägre ICU och sjukhusdödlighet, jämfört med patienter med endast ΔP beräknat med P1 ≥ 15 cmH2O (eller endast MP beräknat med P1 ≥ 17 cmH2O) och patienter med båda ΔP-värden beräknade med P1 och P2 ≥ 15 cmH2O (eller båda MP-värdena beräknade med P1 och P2 > 17 cmH2O).

Datainsamling

Data kommer att samlas in under 1 år. Demografiska, antropometriska och anamnestiska variabler, ventilationsinställningar, andningsmekanik och EIT-variabler som normalt samlas in under den dagliga kliniska praktiken på de inblandade centra kommer att registreras inom 48 timmar efter intensivvårdsinläggning. Datainsamlingen för varje patient avslutas vid utskrivning från sjukhuset. Metodiken för studien omfattar följande faser:

1. Mätning av endotrakeal manschettens tryck med manometer och justering till normala värden
2. Föreslagna mekaniska ventilationsinställningar: byte till volymkontrollerat läge med 10 % automatisk inandningspaus, 0 % (eller 0 sekunder) inspiratorisk stigtid, 1:2 inandnings-/expirationsförhållande (eller förhållandet mellan inandningstid och total andningscykeltid på 33 % ), tidalvolym på 6 ml/kg ideal kroppsvikt och patient utan spontana andningsansträngningar. Andningsfrekvens, PEEP och inandad syrefraktion ställs in enligt kliniska indikationer.
3. Första klippinspelningen
4. 5 sekunders slutinandningspaus efter att en fullständig andningscykel har inträffat (för att inkludera en fullständig andningscykel utan paus i klippet)

5. I det inspelade klippet, detektering med en markör av följande tryckvärden:

   5.1. Topptryck 5.2. Ppaus: Pplat registreras automatiskt av ventilatorn med 10 % automatisk inandningspaus (detta kan också registreras under tidvattenandning) 5.3. P1: efter den första korta fluktuationen av flödet avläses P1 vid nollflödespunkten i botten av varje tryckfluktuation orsakad av hjärtkontraktion. 5.4. P2: P2 registreras efter 5 sekunders slut-inspiratorisk paus vid botten av alla tryckfluktuationer orsakade av hjärtkontraktion 5.5. P0.5s: PawEND-INSP registreras efter 0,5 sekunder under paus i botten av alla tryckfluktuationer orsakade av hjärtkontraktion 5.6. P2s: PawEND-INSP registreras efter 2 sekunder under paus i botten av alla tryckfluktuationer orsakade av hjärtkontraktion 5.7. P3s: PawEND-INSP registreras efter 3 sekunder under paus i botten av alla tryckfluktuationer orsakade av hjärtkontraktion 5.8. Tidalvolym vid slutet av inandningshållningen för att kontrollera förekomsten av luftläckor Om flödet inte når noll och/eller tryckvågformen visar svängningar som inte kan hänföras till hjärtkontraktioner, utan till patientens andningsansträngningar, är mätningen inte tillförlitlig och kan inte spelas in. Patienten bör utvärderas senare eller uteslutas från studien.

6. Vänta tills 10 andningscykler ska slutföras
7. Andra klippinspelningen
8. 5 sekunders slut-expiratorisk paus efter att en fullständig andningscykel har inträffat (för att inkludera en fullständig andningscykel utan paus i klippet)

9. I det andra inspelade klippet, detektering med markören av följande tryckvärden:

   9.1. Ökning av luftvägstrycket från värdet omedelbart före ocklusionen och platån efter 5 sekunder (static intrinsic PEEP) 9.2. Ökning av luftvägstrycket från slutexpirationsvärdet till värdet vid nollflöde i andningscykeln utan expirationspaus (dynamisk intrinsic PEEP) Om flödet inte når noll och/eller tryckvågformen visar svängningar som inte kan hänföras till hjärtkontraktioner, men till patientens andningsansträngningar är mätningen inte tillförlitlig och kan inte registreras. Patienten bör utvärderas senare eller uteslutas från studien.

10. Kontrollera förekomsten av stängda luftvägar (hos patienter utan andningsansträngningar): minska andningsfrekvensen till 6 andetag per minut, ställ in inandningsflödet till 5 l/min, registrera det första andetag och kontrollera förekomsten av en vändpunkt i det initiala del av tryck-tid-vågformen som inte kan hänföras till inneboende PEEP. Om luftvägarna stängs, registrera värdet för luftvägsöppningstrycket och ΔP kommer att beräknas som skillnaden mellan PawEND-INSP och luftvägsöppningstrycket (AOP).

Data kommer att genereras i de deltagande centren och registreras via webbapplikation på servrarna vid University of Padua med hjälp av programvaran Research Electronic Data Capture (REDCap) som utvecklats av enheten för biostatistik, epidemiologi och folkhälsa vid University of Padua, som kommer att spridas på multicenternivå.