Βελτιστοποίηση της αναπνευστικής υποστήριξης στη νεογνική περίοδο

Abstract

Introduction: A large number of methods and techniques of mechanical ventilation and respiratory support in general are now available for neonates. Neonates, especially premature ones, are at high risk of developing respiratory muscle fatigue, due to reduced oxidative capacity of their respiratory muscles. It is important to identify the ventilatory support techniques with the lowest work of breathing in neonates to ensure their fastest weaning from any ventilatory support. The integral of the transdiaphragmatic pressure over the inspiratory time, the diaphragmatic pressure-time product (PTPdi), reflects the energetic expenditure of the diaphragm and has been used as a measure of the work of breathing. Aim: The aim of this thesis was to compare the imposed work of breathing by measurement of the diaphragmatic pressure-time product (PTPdi) in premature infants, supported by mechanical respiratory support methods commonly used in Neonatal Intensive Care Units (NICUs), in order to determine the type of mechanical ventilation associated with the lowest work of breathing and therefore to use the optimal method always in relation to the gestational age and the maturity of the infants. A secondary aim of the thesis was to test the hypothesis that the work of breathing will not increase during a short trial of endotracheal continuous positive airway pressure (ETT-CPAP) compared to synchronized intermittent mandatory mechanical ventilation (SIMV) with a low respiratory rate in the ventilatory settings, in order to reduce the extubation failure rate of preterm infants. Material and Methods: Premature neonates supported by invasive mechanical ventilation were included and studied during weaning from mechanical ventilation in the Neonatal Intensive Care Unit - Pediatric Clinic of the University of Patras. The work of breathing was estimated by calculating the diaphragm pressure-time product (PTPdi). Neonates were supported by assisted/controlled ventilation (A/C), synchronized intermittent mechanical ventilation (SIMV), intermittent mandatory ventilation (IMV), pressure support ventilation (PSV) and endotracheal positive airway pressure (ETT-CPAP). Results: PTPdi was lower in A/C compared to IMV and SIMV (p < 0.0001), as was also lower in SIMV compared to IMV (p < 0.0001). The difference of PTPdi between A/C and IMV, as well as A/C and SIMV showed a statistically significant negative correlation with postmenstrual age. In the SIMV-PS subgroup, PTPdi was significantly higher in IMV compared to A/C (p < 0.0001) or SIMV-PS75 (p=0.0027), and in SIMV compared to A/C (p = 0.0301). Furthermore, PTPdi in ETT-CPAP was not statistically significantly different from PTPdi in SIMV (p = 0.267). The median difference of PTPdi in CPAP compared to PTPdi in SIMV (negative deltaPTPdi), was associated independently of other factors (birth weight, postmenstrual age) with gestational age (p = 0.025). Conclusions: In preterm infants supported by mechanical ventilation during weaning, synchronized ventilation methods (A/C, SIMV-PS, SIMV) result in a lower work of breathing compared to IMV. A/C is also associated with lower PTPdi compared to SIMV, a finding that could explain its reported clinical superiority. The difference in imposed diaphragmatic load between the mechanical ventilation methods examined was inversely proportional to postmenstrual age, implying that less mature infants might benefit more from assisted/controlled ventilation (A/C) methods. Furthermore, in ventilated preterm infants, a brief trial of endotracheal CPAP before extubation compared with SIMV at a low respiratory rate, does not increase the work of breathing and can be used to predict the outcome of extubation.

Εισαγωγή: Ένας μεγάλος αριθμός μεθόδων και τεχνικών μηχανικού αερισμού και γενικότερα αναπνευστικής υποστήριξης είναι πλέον διαθέσιμος στα νεογνά. Τα νεογνά, ειδικά τα πρόωρα, εμφανίζουν υψηλό κίνδυνο να αναπτύξουν κόπωση των αναπνευστικών μυών, λόγω μειωμένης οξειδωτικής ικανότητας των αναπνευστικών μυών τους. Είναι σημαντικό να προσδιοριστούν οι τεχνικές αναπνευστικής υποστήριξης με το χαμηλότερο έργο αναπνοής σε πρόωρα νεογνά ώστε να εξασφαλίζεται η ταχύτερη απεξάρτησή τους από την οποιαδήποτε αναπνευστική υποστήριξη. Το ολοκλήρωμα της δια-διαφραγματικής πίεσης επί του εισπνευστικού χρόνου, το προϊόν πίεσης- χρόνου του διαφράγματος (diaphragmatic pressure-time product, PTPdi), αντανακλά τις ενεργειακές δαπάνες του διαφράγματος και έχει χρησιμοποιηθεί ως μέτρο εκτίμησης του έργου της αναπνοής. Σκοπός: Σκοπός της παρούσας διατριβής ήταν η σύγκριση του έργου της αναπνοής με μέτρηση και υπολογισμό του προϊόντος πίεσης-χρόνου του διαφράγματος (PTPdi) σε πρόωρα νεογνά, υποστηριζόμενα από μεθόδους μηχανικής αναπνευστικής υποστήριξης που συνήθως χρησιμοποιούνται σε Μονάδες Εντατικής Νοσηλείας Νεογνών (ΜΕΝΝ), ώστε να προσδιοριστεί ο τύπος μηχανικού αερισμού που σχετίζεται με το μικρότερο έργο αναπνοής και ως εκ τούτου να χρησιμοποιείται η βέλτιστη μέθοδος πάντα σε συνάρτηση με την ηλικία κύησης και την ωριμότητα των νεογνών. Δευτερεύων σκοπός της διατριβής ήταν να ελεγχθεί η υπόθεση ότι το έργο της αναπνοής δεν θα αυξηθεί κατά τη διάρκεια μιας σύντομης δοκιμής ενδοτραχειακής συνεχούς θετικής πίεσης αεραγωγών (ETT-CPAP) σε σύγκριση με συγχρονισμένο διαλείποντα υποχρεωτικό μηχανικό αερισμό (SIMV) με χαμηλή αναπνευστική συχνότητα στις παραμέτρους, ώστε να ελαττωθεί η συχνότητα αποτυχίας της αποσωλήνωσης των πρόωρων νεογνών. Υλικό και Μέθοδοι: Συμπεριλήφθηκαν πρόωρα νεογνά, που υποστηρίζονταν από επεμβατικό μηχανικό αερισμό και μελετήθηκαν κατά την απεξάρτηση από το μηχανικό αερισμό στη Μονάδα Εντατικής Νοσηλείας Νεογνών της Παιδιατρικής κλινικής του Πανεπιστημίου Πατρών. Το έργο της αναπνοής εκτιμήθηκε με υπολογισμό του προϊόντος πίεσης-χρόνου του διαφράγματος (PTPdi). Τα νεογνά υποστηρίζονταν από υποβοηθούμενο/ελεγχόμενο μηχανικό αερισμό (A/C), συγχρονισμένο διαλείποντα μηχανικό αερισμό (SIMV), διαλείποντα υποχρεωτικό αερισμό (IMV), μηχανικό αερισμό υποστήριξης πίεσης (PSV) και ενδοτραχειακή συνεχή θετική πίεση αεραγωγών (ETT-CPAP). Αποτελέσματα: Το PTPdi ήταν χαμηλότερο στον A/C σε σχέση με τον IMV και τον SIMV (p <0,0001), όπως επίσης ήταν χαμηλότερο στον SIMV σε σχέση με τον IMV (p <0,0001). Η διαφορά του PTPdi μεταξύ του A/C και του IMV, καθώς και του A/C με τον SIMV εμφάνισε στατιστικά σημαντική αρνητική συσχέτιση με την ηλικία μετά την εμμηνόρροια (PMA). Στην υποομάδα του SIMV-PS, το PTPdi ήταν σημαντικά υψηλότερο στον IMV συγκρινόμενο με τον A/C (p <0,0001) ή τον SIMV-PS75 (p=0,0027), και στον SIMV συγκρινόμενο με τον A/C (p = 0,0301). Επίσης το PTPdi στο ETT-CPAP δεν ήταν στατιστικά σημαντικά διαφορετικό από το PTPdi στον SIMV (p = 0,267). Η διάμεση διαφορά του PTPdi στο CPAP σε σύγκριση με το PTPdi στο SIMV (αρνητικό deltaPTPdi), συσχετίζετο ανεξάρτητα από τους υπόλοιπους παράγοντες (βάρος γέννησης, ηλικία μετά την εμμηνόρροια) με την ηλικία κύησης (p = 0,025). Συμπεράσματα: Σε πρόωρα νεογνά, στη φάση απεξάρτησης από τον αναπνευστήρα, οι μέθοδοι συγχρονισμένου αερισμού (A/C, SIMV-PS, SIMV) έχουν σαν αποτέλεσμα χαμηλότερο έργο αναπνοής σε σχέση με τον IMV. Ο A/C σχετίζεται επίσης, με χαμηλότερο PTPdi συγκρινόμενος με τον SIMV, ένα εύρημα που θα μπορούσε να εξηγεί την αναφερόμενη κλινική ανωτερότητά του. Η διαφορά στο επιβαλλόμενο διαφραγματικό φορτίο ανάμεσα στις μεθόδους μηχανικού αερισμού που εξετάστηκαν ήταν αντιστρόφως ανάλογη της ηλικίας μετά την εμμηνόρροια (PMA), κάτι που συνεπάγεται ότι τα λιγότερο ώριμα νεογνά θα μπορούσαν να ωφεληθούν περισσότερο από μεθόδους υποβοηθούμενου/ελεγχόμενου μηχανικού αερισμού (A/C). Επιπλέον κατεδείχθη ότι μια σύντομη δοκιμή ενδοτραχειακού CPAP πριν από την αποσωλήνωση σε σύγκριση με SIMV με χαμηλή αναπνευστική συχνότητα, δεν αυξάνει το έργο της αναπνοής σε πρόωρα νεογνά υποστηριζόμενα από μηχανικό αερισμό και έτσι μια δοκιμή αυθόρμητης αναπνοής μπορεί να ελαττώσει με ασφάλεια τη συχνότητα αποτυχίας της αποσωλήνωσης.