de intensivist

Samenvatting

Achtergrond: De Mechanical Power (MP) reflecteert de hoeveelheid energie die door de beademingsmachine wordt overgebracht op het respiratoire systeem en incorporeert factoren die zijn gerelateerd aan de ontwikkeling van ventilator-geïnduceerde longschade (VILI). Flow-gecontroleerde beademing (FCV) is een nieuwe beademingsvorm die gebruik maakt van een constante flow tijdens zowel de inspiratie als expiratie, hetgeen zou kunnen leiden tot een afname van MP en homogenere ventilatie. Tot heden zijn er geen betrouwbare studies verricht waarin FCV werd vergeleken met conventionele gecontroleerde beademingsvormen om deze effecten te evalueren in IC-patiënten.

Doel van de studie: Het vaststellen van het verschil in MP tussen FCV en druk-gecontroleerde beademing (PCV). Secundaire doelstellingen waren het vergelijken van beide beademingsvormen qua minuutvolume, verdeling en homogeniteit van ventilatie, en gasuitwisseling.

Design: Fysiologische studie in 10 postoperatieve cardiothoracale IC-patiënten. Patiënten werden beademd middels PCV gevolgd door 90 minuten FCV verdeeld over 3 stappen van elk 30 minuten. Tijdens stap 1 werd FCV ingesteld conform de PCV instellingen, bij stap 2 werd de drivingpressure aan de FCV verhoogd zolang hierbij de compliantie toenam (resulterend in een groter teugvolume en lagere ademfrequentie), en tot slot bij stap 3 werd FCV verder geoptimaliseerd aan de hand van het bloedgas (veelal flow verlaagd om PaCO₂ stabiel te houden). De intratracheale druk, flow en elektrische impedantie tomografie werden continu gemeten. Achteraf werden druk-volume curves geconstrueerd waaruit de MP kon worden bepaald.

Resultaten: Terwijl FCV met PCV instellingen geen verschil in MP opleverde, leidde geoptimaliseerde FCV tot een lagere MP vergeleken met PCV (7,7 vs 11,0 Joule/min; p=0.004). Daarnaast resulteerde geoptimaliseerde FCV in een verbeterde ventilatie van de afhankelijke/dorsale longvelden en een stabiele gasuitwisseling bij een lager minuutvolume (4,8 vs. 8,0 l/min; p=0.001).

Conclusie: Geoptimaliseerde FCV resulteerde in een lagere MP en verbeterde ventilatie van de afhankelijke/dorsale longvelden in postoperatieve cardiothoracale IC-patiënten.

Bespreking

In beademde IC-patiënten met het acuut respiratoire distress syndroom (ARDS) is de ontwikkeling van secundaire longschade en inflammatie door de beademing zelf (ventilator-geïnduceerde longschade; VILI) nog steeds een belangrijke oorzaak van de hoge mortaliteit. Daar de mechanical power (MP) de factoren incorporeert die zijn geassocieerd met de ontwikkeling van VILI is het van belang de MP zo laag mogelijk te houden. Hetzij middels long-protectieve beademingsgrenzen, maar wellicht kunnen nieuwe beademingsvormen hier ook een rol in spelen.[1,2] Doordat bij flow-gecontroleerde beademing (FCV) een continue relatief lage flow wordt toegediend tijdens zowel de inspiratie als expiratie is er sprake van gecontroleerde expiratie, hetgeen in theorie collaps zou moeten voorkomen en de MP zou moeten verlagen. Om tussen inspiratie en expiratie te kunnen wisselen meet de FCV-machine de intratracheale druk met een druksonde; bij het bereiken van de in te stellen PEEP of piekdruk keert de machine de flowrichting om. Onze studie is de eerste waarbij FCV en druk-gecontroleerde beademing (PCV) op een valide manier werden vergeleken door zowel tijdens PCV als FCV alle drukken intratracheaal te meten. Achteraf werden hiermee druk-volume curves geconstrueerd waaruit de MP kon worden berekend. Wij vonden dat geoptimaliseerde FCV in IC-patiënten met relatief gezonde longen inderdaad resulteert in een lagere MP, lager minuut volume en een verbeterde ventilatie van de dorsale longdelen (figuur 1). De lagere MP kon niet geheel worden verklaard door een groter teugvolume en lagere ademhalingsfrequentie tijdens geoptimaliseerde FCV, derhalve lijkt er een additioneel effect van FCV te zijn.[3]

Figuur 1 Continue regionale ventilatie verdeling: gemiddelde genormaliseerde impedantie waarden met 95% betrouwbaarheidsinterval per regio over de tijd en als percentage van de globale impedantieverandering
A. Tijdens PCV waarbij er relatief minder ventilatie naar de dorsale long gaat (groene/rode lijn liggen lager dan blauw/oranje curve), B tijdens geoptimaliseerde FCV. Vergeleken met PCV resulteerde geoptimaliseerde FCV in een meer homogene ventilatie verdeling (overlappende curves) met toegenomen deelname van de dorsale longvelden (rode curve eindigt het hoogst).

Betekenis

Daar de flow bij FCV constant wordt gehouden is er vooralsnog geen support modus beschikbaar. Het is dan ook met name de diep gesedeerde, volledig gecontroleerd beademde patiënt waarbij FCV nuttig kan zijn. Dit is tevens de patiëntencategorie die het meest baat zou kunnen hebben van een lagere MP, efficiëntere ventilatie en recruitment van de dorsale longvelden. Echter, de resultaten van deze studie in patiënten met relatief gezonde longen kunnen niet zonder meer worden vertaald naar patiënten met bijvoorbeeld ARDS. Zeker in patiënten met een focaal ARDS met behoud van compliantie zouden de grotere teugen bij FCV kunnen leiden tot overrekking van de gezonde longdelen. Daarnaast is de maximale flow van de FCV machine vooralsnog beperkt tot 20 l/min, hetgeen met een I:E ratio van 1:1 resulteert in een minuutvolume van grofweg 10 l/min. Zeker bij een ARDS patiënt met reeds hypercapnie  zou dit weleens te weinig kunnen zijn ondanks de verwacht efficiëntere ventilatie met FCV.

Een andere patiëntencategorie die mogelijk baat zou kunnen hebben van FCV zijn patiënten met ernstig obstructief longlijden bij een exacerbatie van astma of COPD. Doordat er bij FCV sprake is van een relatief lage flow en lange inspiratietijd vergeleken met PCV, hebben longdelen met een lange tijdconstante voldoende tijd om de `snellere` longdelen bij te benen,  hetgeen samen met een gecontroleerde expiratie zou kunnen leiden tot een homogenere ventilatie en een afname van de dynamische hyperinflatie.

Consequentie

FCV is vooralsnog een beademingsvorm met potentie voor de toekomstige IC-patiënt. Eerst is meer onderzoek nodig naar de effecten van FCV in bijvoorbeeld patiënten met ARDS en obstructief longlijden, iets waar wij samen met het Maasstad ziekenhuis onderzoek naar doen. Tegen de tijd dat de resultaten uit deze onderzoeken bekend zijn is hopelijk ook de FCV machine verder ontwikkeld, waarbij niet alleen een hoger minuutvolume maar ook een support modus mogelijk gaat zijn.

Van Oosten JP, Francovich JE, Somhorst P, Van der Zee P, Endeman H, Gommers DAMPJ and Jonkman AH. Flow-controlled ventilation decreases mechanical power in postoperative ICU patients. Intensive Care Medicine Experimental 2024; 12:30

De studie werd gedeeltelijk gefinancierd door Ventinova Medical B.V. en door het EU Horizon Onderzoeks- en innovatieprogramma 2020 onder subsidieovereenkomstnummer  961787. Financiers speelden geen rol bij de opzet en uitvoering van het onderzoek; interpretatie van de gegevens; voorbereiding, beoordeling of goedkeuring van het manuscript; noch bij het besluit om het manuscript voor publicatie aan te bieden.