Flow- versus Drukgestuurde beademing in patienten met een matig tot ernstig Acuut Respiratoir Distress Syndroom

Tijdens mechanische beademing wordt alleen de inspiratie gecontroleerd, hetzij
door een ingestelde druk (Pressure Controlled Ventilation, PCV), hetzij door
een ingesteld volume (Volume Controlled Ventilation, VCV). De expiratie is
afhankelijk van de passieve elasticiteit van het respiratoir systeem en kan
niet worden gecontroleerd en duurt tot de druk in de luchtweg gelijk is aan de
eind-expiratoire druk (Positive End-expiratory Pressure, PEEP). De exponentiele
afname in luchtwegdruk tijdens de expiratie kan leiden tot het dichtvallen
(collaps) van alveoli en derhalve hypoxemie. Flow gestuurde beademing (Flow
controlled ventilation, FCV) is een vorm van mechanische beademing die gebruik
maakt van een constante flow tijdens zowel de inspiratie als de expiratie. Dit
leidt tot een geleidelijke afname in luchtwegdruk tijdens de expiratie, daar de
flow wordt gecontroleerd. In zowel dieren als prospectieve crossover studies
resulteerde gecontroleerde expiratie in een hogere gemiddelde luchtwegdruk en
verminderde alveolaire collaps. Daarnaast resulteerde FCV in een hogere
ventilatoire efficientie gemeten door een lager minuut volume ten opzichte van
PCV/VCV bij stabiele kooldioxide waarden in het arterieel bloedgas. Een
verminderde alveolaire collaps kan leiden tot minder atelectrauma, terwijl een
hogere ventilatoire efficientie kan leiden tot een lagere Mechanical Power (de
hoeveelheid energie die wordt overgebracht op het respiratoir systeem door de
beademingsmachine). Beiden zijn belangrijke determinanten voor Ventilatie
Geinduceerde Longschade (Ventilator Induced Lung Injury (VILI)). Dit maakt FCV
een zeer interessante beademingsvorm in patienten met het Acuut Respiratoir
Distress Syndroom (ARDS) alwaar VILI nog steeds een grote bijdrage levert aan
de morbiditeit en mortaliteit in deze patientengroep.
Twee prospectieve crossover studies in (COVID-19) ARDS patienten toonden
inderdaad een lager minuut volume aan met FCV vergeleken met PCV of VCV.
Echter, deze studies onderzochten niet de Mechanical Power noch het
Eind-Expiratoir Long Volume (EELV; een maat voor de luchthoudendheid van de
long).

Onze hypothese is dat FCV in patienten met matig tot ernstig ARDS resulteert in
een lagere Mechanical Power en hogere EELV vergeleken met PCV.

Door gebruik te maken van geavanceerde respiratoire monitoring technieken
beogen we meer inzicht te verkrijgen in de fysiologische effecten en potentiele
voordelen van FCV in vergelijking met PCV in patienten met matig tot ernstig
ARDS. Onze hypothese is dat FCV resulteert in een lagere Mechanical Power en
hogere EELV dan PCV, daarmee potentieel resulterend in een lager risico op het
ontwikkelen van VILI. Om te onderzoeken of de verwachte lagere mechanical power
aan de FCV ook leidt tot een afname in pulmonale inflammatie ten opzichte van
PCV zullen we inflammatoire biomarker niveau`s meten in uitademingscondensaat.
Inzichten verkregen uit deze studie stellen ons in staat gepersonaliseerde long
protectieve mechanische beademing verder te optimaliseren.

Gerandomiseerde crossover fysiologische pilot studie die FCV vergelijkt met PCV

Patienten worden mechanisch beademd middels PCV bij de start van de studie. Na inclusie worden een EIT-band aangebracht en slokdarmballon ingebracht om het Eind-Expiratoire Long Volume en respectievelijk de transpulmonale drukken te kunnen meten. Daarnaast worden patienten gerandomiseerd tussen twee ventilatie modaliteit volgorden, namelijk 90 minuten PCV gevolgd door 90 minuten FCV of visa versa. Zodra PCV wordt omgezet naar FCV worden dezelfde ventilator instellingen gebruikt als in de PCV modus. Na een half uur aan de FCV worden de Positieve Eind-Expiratoire Druk (PEEP), driving pressure en flow van FCV geoptimaliseerd, gebaseerd op de hoogste compliantie en laagste flow die overeenkomen met een stabiel PaCO2 in het arterieel bloedgas, waarbij geen long protectieve ventilatie grenzen worden overschreden (transpulmonale driving pressure <= 12cmH2O en teugvolumina <= 8 ml/kg ideaal lichaamsgewicht (Ideal Body Weight; IBW). PCV wordt altijd ingesteld conform de geldende afdelingsprotocollen. De totale studieduur / duur van de metingen bedraagt 180 minuten. Daarnaast wordt uitademingscondensaat (exhaled breath condensate) uit de expiratieslang van de beademingsmachine opgevangen middels een TURBODECCS opvangsysteem. Totaal 5 afnames (PCV baseline, na 90 minuten aan FCV en na 90 minuten aan PCV), 90 minuten na eind andere metingen en 24 uur na eind andere metingen/studie.

Alle patienten zijn gesedeerd en worden mechanisch beademd, derhalve zal er
geen discomfort voor de patient zijn. FCV is succesvol toegepast tijdens
chirurgie en op de Intensive Care en de patient zal continue worden gemonitord,
waardoor het medisch team direct kan handelen in geval van een ongewenste
gebeurtenis. De Mechanical Power wordt achteraf software-matig berekend uit de
verkregen Druk-Volume loops (verkregen uit de flow- en drukgegevens die
continue worden gemeten). Het long volume wordt gemeten middels EIT, een
non-invasieve, stralingsvrije monitoring methode. Transpulmonale drukken worden
gemeten middels een slokdarmballonnetje, hetgeen dezelfde bijwerkingen kent en
op dezelfde manier wordt ingebracht als een maagsonde. Tijdens optimalisatie
van FCV zullen er geen long protectieve ventilatie grenzen worden overschreden.
Concluderend, zijn de risico`s van deze studie minimaal.