Fysiologiska effekter av kontrollerad vs. assisterad ventilation vid måttlig till svår ARDS (PEARL-studien) (PEARL)

Detta är en prospektiv, encentrerad, fysiologisk interventionsstudie som syftar till att undersöka andningsmekaniken och effekterna på regional lungventilation av assisterad kontra helt kontrollerad mekanisk ventilation hos patienter med måttlig till svår akut respiratorisk distresssyndrom (ARDS). Studien genomförs på en intensivvårdsavdelning på tertiärvårdsnivå och fokuserar på kortsiktiga fysiologiska responser på olika ventilatorstrategier under kontrollerade experimentella förhållanden. Studien utvärderar specifikt hur ventilationsläge och tidalvolymsmål påverkar regional lunginflation, inspiratorisk ansträngning och risk för ventilatorinducerad lungskada med avancerade fysiologiska övervakningsverktyg, inklusive mätning av esofagealtryck och elektrisk impedanstomografi.

Den vetenskapliga motiveringen baseras på observationen att assisterade ventilationslägen, såsom tryckstödsventilation, bevarar spontanandning men kan utsätta patienter med hög andningsdrivkraft för överdrivna tidalvolymer och transpulmonala tryck. Detta tillstånd är förknippat med patientinducerad lungskada och regional lungöverdistension. Helt kontrollerad ventilation möjliggör strikt kontroll av tidalvolym och drivtryck och kan minska regional lungstress och -belastning. Dock är direkta fysiologiska jämförelser mellan assisterad och kontrollerad ventilation under standardiserade förhållanden fortfarande begränsade. Denna studie utvärderar om byte av patienter med hög inspiratorisk ansträngning till volymkontrollerad ventilation, antingen genom att bibehålla tidalvolymen som observerats under assisterad ventilation eller genom att sikta på skyddande drivtrycksvärden, förbättrar regional ventilationshomogenitet och minskar markörer för lungöverdistension samtidigt som gasutbytet bevaras.

Efter inkludering genomgår patienter fyra sekventiella ventilatorfaser som tillämpas i fast ordning. Varje fas varar i 30 minuter. De första 25 minuterna tillåter fysiologisk stabilisering och anpassning till ventilationsläget. De sista 5 minuterna används för signalinsamling och fysiologiska mätningar. De fyra faserna inkluderar assisterad ventilation med kliniskt valt tryckstöd och positivt andningsslutstryck, volymkontrollerad ventilation med måltidalvolym på 6 ml per kg förväntad kroppsvikt, volymkontrollerad ventilation med tidalvolym anpassad till tidalvolymen mätt under assisterad ventilation med neuromuskulärt blockad, och volymkontrollerad ventilation med måltidalvolym på 6 ml per kg förväntad kroppsvikt med neuromuskulärt blockad och drivtryckstitrering för att hållas vid eller under 14 cmH2O. Under neuromuskulära blockadfaser justeras andningsfrekvensen baserat på arteriell blodgasanalys för att bibehålla fysiologiska pH- och PaCO2-mål.

Andningsmekaniken bedöms med kombinerade mätningar av luftvägstryck, esofagealtryck och magtryck som erhålls genom ett ballongkatetersystem med nasogastrisk slang. Flöde och luftvägstryck mäts med en pneumotachograf. Signalerna samlas in digitalt och lagras för offlineanalys. Härledda parametrar inkluderar inspiratorisk ansträngning, svängningar i transpulmonalt tryck, drivtryck för andningssystem och lunga, lung- och bröstväggselasticitet, andningsmuskelaktivitet, tryck-tidsprodukt och oklusionstrycksindex. Statisk andningsmekanik bedöms med standardiserade inspiratoriska och expiratoriska oklusionsmanövrar. Dessa mätningar möjliggör detaljerad karakterisering av patient-ventilatorinteraktion, lungstress och mekanisk energiöverföring till andningssystemet.

Regional ventilationsfördelning bedöms med elektrisk impedanstomografi. Ett dedikerat elektrodbälte placerat på midthorakalnivå registrerar kontinuerligt impedansförändringar med hög temporal upplösning. Offlineanalys inkluderar beräkning av tidalventilationsfördelning mellan beroende och icke-beroende lungregioner, uppskattning av regional tidalvolym, ventilationshomogenitetsindex, pixel-nivå ventilationsheterogenitet, förändringar i andningsslutslungsimpedans och detektion av pendelluftfenomen. Rekryteringsvolym uppskattas genom att jämföra andningsslutsimpedans vid olika nivåer av positivt andningsslutstryck. Dessa mätningar ger högupplöst funktionell avbildning av regional lungaeration och ventilationsfördelning under varje ventilationsfas.

Fysiologiska och gasutbytesparametrar som samlas in under varje fas inkluderar tidalvolym, andningsfrekvens, luftvägstryck, arteriella blodgaser och arbetsindex för andning. Datainsamling är standardiserad över alla studiefaser för att säkerställa jämförbarhet mellan ventilatorstrategier.

Studien följer en fysiologisk upprepade mätningar-design. Kontinuerliga variabler sammanfattas med median och interkvartilavstånd. Kategoriska variabler uttrycks som proportioner. På grund av den lilla urvalsstorleken och förväntad icke-normal fördelning av fysiologiska variabler används icke-parametriska statistiska tester. Globala jämförelser över studiefaser utförs med Friedmantestet. Parvisa jämförelser utförs med Wilcoxons teckenrangtest eller McNemars test när lämpligt. Statistisk signifikans definieras med tvåsidiga p-värden mindre än eller lika med 0,05. Statistiska analyser utförs med validerad statistisk programvara.

På grund av den fysiologiska explorativa designen och avsaknad av tidigare data som beskriver regional lunginflationsbeteende under identiska experimentella förhållanden utfördes ingen formell styrkekalkyl. Planerat inkluderingsmål är 20 patienter. Denna urvalsstorlek överensstämmer med tidigare fysiologiska korsningsstudier som undersöker andningsmekanik och regional lungventilation med avancerade övervakningstekniker. Den valda urvalsstorleken anses tillräcklig för att upptäcka kliniskt meningsfulla fysiologiska skillnader mellan ventilatorstrategier och för att generera hypotesgenererande data för framtida kliniska utfallsstudier.

Säkerhetsövervakning utförs genom hela studien. Alla biverkningar som inträffar under studieprocedurer registreras. Biverkningar relaterade till medicintekniska produkter klassificeras enligt tillämpliga europeiska medicintekniska föreskrifter. Incidenter, produktbrister och allvarliga incidenter rapporteras till berörd nationell myndighet och produktillverkare enligt regelverkskrav. Allvarliga incidenter inkluderar händelser som leder till död, allvarlig försämring av hälsotillstånd eller allvarlig folkhälsorisk. Produktrelaterad säkerhetsövervakning inkluderar bedömning av produktprestanda, tillförlitlighet och användbarhet under studieprocedurer.

Data samlas in med standardiserade datainsamlingsverktyg och lagras i säkra institutionssystem. Råfysiologiska vågformer lagras för offlineanalys. Datakvalitet säkerställs genom fördefinierade insamlingsprotokoll, standardiserade mätprocedurer och centraliserad offlineanalys utförd av utbildade utredare. Fysiologiska signaler genomgår kvalitetsgranskning före analys för att säkerställa signalintegritet och mätnoggrannhet.

Studien är planerad över en 12-månaders inkluderingsperiod. Uppföljningsdata inkluderar sjukhusöverlevnadsstatus registrerad efter avslutade studieprocedurer. Studien genomförs enligt institutionella kliniska forskningsstandarder och tillämpliga regelverkskrav för interventionsfysiologiska studier.