APRV w ARDS: złożoność trybu i jego wpływ nawet na najlepsze badania

APRV jest trybem wentylacji mechanicznej, który wzbudził tyle kontrowersji, że można by rozpętać wojnę. Głównym wyzwaniem był brak randomizowanych badań kontrolnych dotyczących stosowania APRV u pacjentów z ARDS. Wszystkie istniejące wcześniej dane nie odpowiadały na pytanie, czy APRV powinna być stosowana jako początkowy tryb wentylacji mechanicznej u chorych z ARDS. Liczne doniesienia i badania na zwierzętach i ludziach nie pomogły odpowiedzieć na to pytanie. Nie tylko liczba wysokiej jakości badań u ludzi jest niewystarczająca, ale również brak jest spójności w sposobie stosowania APRV (1,2).

Ostatnio Zhou i współpracownicy (3) opublikowali, być może najlepsze (i pierwsze), dowody na stosowanie APRV u pacjentów z ARDS. Przebadali 138 pacjentów z rozpoznaniem ARDS i w ciągu 48 godzin randomizowali ich do konwencjonalnej wentylacji z niską objętością oddechową (LTV) i strategią niskiego dodatniego ciśnienia końcowo-wydechowego (PEEP) vs. APRV z jasno zdefiniowanym protokołem wdrożenia. Metody badania są przejrzyste i jasno przedstawione. Główny wynik, dni wolne od respiratora, wynosił medianę 19 dni (IQR 8-22 dni) w grupie APRV i 2 dni (IQR 0-15 dni) w grupie LTV. To, wraz z kilkoma istotnymi wynikami drugorzędowymi (lepsza zgodność układu oddechowego, lepsza wymiana gazowa, mniejsza liczba dni na OIOM-ie) sprawiłoby, że brzmiałoby to jak trafienie w dziesiątkę: niektórzy nazwą to home run.

Pochwalamy dr Zhou i współpracowników (3) za ich pracę, ponieważ jest to ten rodzaj badań, który pomaga nam posuwać pole naprzód. Klinicyści często interpretują pozytywne wyniki badań jako potwierdzenie skuteczności i efektywności leczenia. Rolą niniejszego artykułu jest jednak analiza tego badania w kontekście aktualnej dostępnej literatury, problemów fizjologicznych i technologicznych. Jest to ważne, ponieważ do podejmowania decyzji klinicznych musimy wykorzystywać najlepsze dostępne dowody, rozpatrywane we właściwym kontekście.

Ważność zewnętrzna

Badanie Zhou i wsp. (3) jest próbą skuteczności przeprowadzoną w jednym ośrodku, w którym zespół został przeszkolony w zakresie stosowania APRV i postępował zgodnie ze szczegółowym protokołem. Badanie było dobrze zasilone, aby osiągnąć główny wynik. Wyniki wskazują na imponującą różnicę w medianie dni wolnych od wentylacji mechanicznej. Dni spędzone przez grupę LTV na respiratorze (15 dni) i dni wolne od respiratora (2 dni) były gorsze niż te, które opisywano w kilku dużych badaniach dotyczących ARDS (Tabela 1). Dlaczego tak się dzieje? Istnieją trzy ważne czynniki, które mogły mieć wpływ na długość wentylacji mechanicznej:

• Badana populacja miała wyższy odsetek (58-69%) ARDS z przyczyn pozapłucnych (sepsa, zapalenie trzustki, urazy i zabiegi chirurgiczne) w porównaniu z innymi ostatnimi badaniami nad ARDS (8,9). Chociaż nie wykazano, aby płucne i pozapłucne przyczyny ARDS miały wpływ na śmiertelność (4,10), odpowiedź na dodatnie ciśnienie i strategie wentylacji może być zupełnie inna w zależności od przyczyny, a kwestia ta pozostaje do prospektywnego zbadania (11). Jest to ważne ze względu na stosunkowo małą liczbę pacjentów w tym badaniu. Nawet po randomizacji grupy nie były zrównoważone pod względem niektórych zmiennych wyjściowych, które mogły mieć wpływ na wyniki pierwszo- i drugorzędowe. Na przykład w grupie LTV częściej występowało zapalenie płuc jako przyczyna ARDS oraz więcej chorób współistniejących (POChP, dysfunkcja nerek i nowotwory złośliwe), a także większy odsetek tych pacjentów otrzymywał wazopresory (68,7% vs. 56,3%). Obecność wcześniej istniejących schorzeń, wstrząs i odmienna etiologia mogą oczywiście wpływać na wyniki każdej strategii wentylacji mechanicznej.
• Skuteczność ekstubacji w grupie LTV była niska i wynosiła 38,8% (tzn. >60% pacjentów zostało ponownie zaintubowanych!). Nieudana ekstubacja nie została zdefiniowana w manuskrypcie. Przyjmując klasyczną definicję niepowodzenia ekstubacji (konieczność ponownej intubacji w ciągu 48-72 godzin od ekstubacji), niepowodzenie ekstubacji na poziomie 60% wydaje się bardzo wysokie w porównaniu ze średnią podawaną w innych badaniach (15%). Niepowodzenie ekstubacji wiąże się ze zwiększoną śmiertelnością, liczbą dni spędzonych pod respiratorem oraz długością pobytu w OIT/szpitalu (12). Częstość występowania tracheostomii w grupie LTV (29,9%) była wyższa niż 13% odnotowane w badaniu Lung Safe (8), co było porównywalne z 12,7% w grupie APRV. Co ciekawe, kryteria użyte przez zespół badawczy do wykonania tracheostomii dotyczyły drożności dróg oddechowych, stanu psychicznego lub oczekiwań lekarza co do przedłużenia MV. Nie wymieniono niepowodzenia w odzwyczajaniu od wentylacji lub przedłużonej wentylacji mechanicznej, najczęstszej przyczyny tracheostomii w ARDS.
• Sedacja w grupie LTV nie była miareczkowana przez terapeutów oddechowych, tak jak w grupie APRV, co potencjalnie może prowadzić do błędu w leczeniu. Grupa LTV miała znacząco wyższe zapotrzebowanie na sedację w porównaniu z grupą APRV, w przeciwieństwie do poprzedniego badania wykazującego trend w kierunku zwiększonego zapotrzebowania na sedację u pacjentów leczonych za pomocą APRV (13). Sedacja jest oczywiście kolejną ważną zmienną związaną z przedłużoną wentylacją mechaniczną. Głębokość sedacji i protokoły sedacji są związane z wynikami wentylacji mechanicznej. Jak bardzo, nie zostało jeszcze ustalone, ale różne praktyki sedacji mogą wprowadzać nierozpoznane uprzedzenia (14-16). Co ważniejsze, przynajmniej w USA, terapeuci oddechowi nie miareczkują leków przeciwbólowych i uspokajających. Pochwalamy Zhou i wsp. (3) za ich zaawansowane szkolenie i przywileje terapeutów oddechowych.

Tabela 1 Porównanie wyników
Pełna tabela

W związku z tym wyniki tego badania powinny być brane z ostrożnością przed uogólnieniem do naszej populacji pacjentów i praktyki klinicznej. Jest to badanie pojedynczego ośrodka, badanie skuteczności, z małą populacją badaną i bardzo ścisłym protokołem badawczym. Z naukowego punktu widzenia badanie to wymaga powtórzenia w większych populacjach i w większej liczbie ośrodków, zanim APRV będzie można uznać za standard opieki.

Wydajność respiratora

Jeśli chodzi o wydajność respiratora, jest to główny obszar ostrożności dla entuzjastów APRV. Zhou i wsp. (3) użyli PB 840 do dostarczenia wersji APRV firmy Medtronic. Ten respirator ma pewne szczególne problemy, które musimy rozważyć. Autorzy starannie i odpowiednio zmierzyli statyczną podatność i opór, a następnie wykorzystali je do obliczenia stałej czasowej. Początkowo ustawili Tlow na wartość 1-1,5 stałej czasowej. Następnie dostosowali Tlow tak, aby osiągnąć szczytowy przepływ wydechowy ≥50%. Problemy techniczne to: (I) PB 840 nie mierzy szczytowego końcowego natężenia przepływu wydechowego ani końcowego (terminalnego) natężenia przepływu wydechowego podczas wentylacji BiLevel, dlatego obliczenia muszą być wykonywane poprzez próby odczytania na ekranie respiratora szczytowego i terminalnego przepływu wydechowego, co jest trudne i może łatwo prowadzić do błędów. (II) PB840 posiada funkcję synchronizacji, która synchronizuje przejście z Phigh do Plow z fazą wydechową spontanicznego oddechu (jeśli występuje), która występuje na końcu Thigh. Prowadzi to do zmiennego Tlow, pomimo tego, że Tlow jest wstępnie ustawione (tzn. funkcja synchronizacji jest nadrzędna w stosunku do ustawienia). Zjawisko to zostało opisane w badaniu dotyczącym trybu BiLevel w respiratorze PB 84 (17). W badaniu tym zauważono, że respirator PB 840 jest zaprojektowany tak, aby cykle oddechów obowiązkowych (tj. Phigh, Thigh) następowały wcześniej, jeśli spontaniczny wydech zostanie wykryty w oknie synchronizacji na końcu Thigh. W rezultacie, rzeczywiste wartości Tlow (podczas symulowanej wentylacji pacjenta z ARDS ze spontanicznymi wysiłkami) nie były tymi, które ustawiono w ustawieniach respiratora. Wynika z tego, że użycie bardzo krótkich wartości Tlow powodowało, że generowanie całkowitego PEEP było nieprzewidywalne. Objętości oddechowe były zbyt duże (średnio 12,4 mL/kg), a całkowitego PEEP nie można było kontrolować za pomocą Tlow w tym modelu (ryc. 1). Wyniki te zostały faktycznie potwierdzone w materiale dodatkowym do badania Zhou i wsp. (Rycina 2) demonstrują zmienną Tlow.

Rycina 1 Spontaniczne oddechy nałożone na oddech wymuszony podczas trybu BiLevel z respiratorem PB 840. Kiedy udo wyłącza się synchronicznie ze spontanicznym wydechem, rzeczywiste Tlow staje się dłuższe niż ustawione Tlow, co powoduje zmniejszenie końcowo-wydechowej objętości płuc i ciśnienia. Patm, ciśnienie atmosferyczne; TEF, końcowy przepływ wydechowy; PEF, szczytowy przepływ wydechowy.

Rycina 2 Materiał uzupełniający do pracy Zhou i wsp. pokazuje dokładnie taki sam wynik (zrzut ekranu z materiału uzupełniającego oznaczony jako Rycina S1 Przypadek pierwszy). Ten zrzut ekranu z PB 840 w trybie BiLevel z ustawieniami ARPV pokazuje, że pierwszy oddech ma Tlow ustawiony na 0,41 s, jak wskazano w legendzie rysunku. Jednak przebieg fali przepływu dla drugiego oddechu pokazuje, że z powodu synchronizacji cyklu oddechu obowiązkowego z wydechem spontanicznym, Tlow jest znacznie dłuższy.

Przesłanki fizjologiczne

Na koniec kwestia fizjologii; głównym punktem tego badania jest szybka poprawa wymiany gazowej i charakterystyki układu oddechowego dzięki APRV. Chwalimy autorów za precyzyjne metody, których użyli do zarejestrowania tych wyników. Chcielibyśmy w tym miejscu poczynić kilka uwag. Pierwsza dotyczy pojęcia ciśnienia „uwalniania” i „inflacji”, sugerując, że są one w jakiś sposób ze sobą niezwiązane. Koncepcja ta jest nieporozumieniem. Zaciemnia ono fakt, że APRV jest identyczny z innymi trybami w tym sensie, że „uwolnienia” są niczym innym jak ostatnią połową obowiązkowych oddechów kontrolowanych ciśnieniem. Z każdym „ponownym zwiększeniem ciśnienia” płuco rozpoczyna pierwszą połowę obowiązkowego oddechu, narażając pęcherzyki płucne na wzrost objętości i ryzyko ich uszkodzenia. Podkreślając tylko część wydechową takiego oddechu, APRV jest mniej podatne na uszkodzenie płuc, a objętość oddechowa i wahania ciśnienia nie mają żadnego znaczenia. Przeciwnie, ryzyko urazu związane jest z tą częścią krzywej ciśnienie-objętość płuc, na której występuje objętość oddechowa, która zależy nie tylko od ustawień respiratora w APRV, ale od wysiłku wdechowego pacjenta, a więc od całkowitej zmiany ciśnienia transpulmonarnego (18).

Po drugie, należy podkreślić obawy związane z obecnością spontanicznych oddechów podczas udaru. Obecność ciśnienia w mięśniu oddechowym podczas Ud naraża płuco na wyższe ciśnienie transpulmonarne. W ustawieniu heterogenicznego uszkodzenia płuc, potencjał dla bardzo wysokich lokalnych transpulmonarnych ciśnień, podnosi potencjał dla więcej uszkodzenia płuc (19). Być może te wahania mogą być złagodzone przez niektóre strategie wentylacyjne (20,21), ale metoda nie została jeszcze ustalona. Innym ważnym zagadnieniem jest intensywność i ilość wentylacji minutowej wspomaganej spontanicznymi oddechami. Zhou i wsp. przedstawili nowatorską strategię, w której RT kontrolują poziom sedacji w celu utrzymania określonego poziomu wysiłku oddechowego. Strategia ta może zminimalizować te wahania ciśnienia transpulmonarnego. Najwyraźniej potrzeba tu więcej badań.

Badanie Zhou i wsp. dostarcza obrazów, charakterystyk oddechowych i wymiany gazowej zgodnych z rekrutacją płuc. Jest to prawdopodobnie spowodowane faktem, że średnie ciśnienie w drogach oddechowych było wyższe u pacjentów z APRV, zgodnie z oczekiwaniami. Grupa LVT otrzymała tabelę ARDSnet z niskim PEEP, a to plus niższy stosunek I:E doprowadziło do niższych średnich ciśnień w drogach oddechowych i gorszych markerów rekrutacji. Nasuwają się dwa pytania: czy gdyby grupa LTV miała takie same średnie ciśnienia w drogach oddechowych, wyniki byłyby podobne? I czy ma to znaczenie? Literatura dotycząca stosowania wyższego PEEP, a tym samym wyższych średnich ciśnień w drogach oddechowych, wykazała poprawę wymiany gazowej i być może zmniejszenie liczby terapii ratunkowych, ale nie wykazała różnicy w śmiertelności na OIT lub w szpitalu (5,6,22). Co ważniejsze, nie wszyscy pacjenci reagują podobnie na PEEP i wciąż pracujemy nad próbą określenia, jaki jest optymalny poziom. Mając to na uwadze, ostrzegamy czytelników przed wyciąganiem wniosków o ogólnym sukcesie w obliczu jedynie poprawy wymiany gazowej.

Na koniec musimy zająć się koncepcją ustawienia Tlow. Jak stwierdzono w badaniu Zhou i wsp., „krótka faza uwalniania (Tlow) mogłaby pozwolić tylko na częściową utratę objętości płuc w fazie uwalniania, uniknąć cyklicznego zapadania się pęcherzyków płucnych i zapewnić dynamiczną jednorodność”. To stwierdzenie nadal przenika do literatury. W ostatnich latach bardzo szczegółowe badania (23,24), w których analizowano wpływ ustawienia Tlow na APRV, wykazały, że w zwierzęcych modelach płuc ARDS bardzo szybko dochodzi do de-rekrutacji. W rzeczywistości utrzymanie rekrutacji populacji uszkodzonych pęcherzyków wymaga bardzo krótkiego Tlow, mniejszego niż 0,2 s . Tak więc APRV pozostaje trybem, który potencjalnie może narażać płuca na wysokie ciśnienia transpulmonarne, cykliczną de-rekrutację i potencjalnie wysokie objętości oddechowe, wraz z możliwością nadmiernego zaufania w obliczu poprawy utlenowania (26).

Więc ogólnie rzecz biorąc, artykuł Zhou i współpracowników wnosi do literatury kilka pozycji. Po pierwsze, jest to najlepiej opisany protokół APRV zastosowany u pacjentów z ARDS do tej pory. Po drugie, opisuje protokół, w którym terapeuci oddechowi dostosowali poziom sedacji, aby osiągnąć jasno określone cele wentylacyjne. Wreszcie, stwarza to możliwość zbadania strategii z APRV w większej grupie. Jednocześnie podkreślimy główne obawy związane z APRV i ARDS, które będą musiały być brane pod uwagę w każdym przyszłym badaniu. Wydajność respiratora nie jest jednorodna dla różnych platform i oprogramowania, każdy respirator ma inną implementację APRV i brakuje nam jasnych danych na temat optymalizacji ustawień respiratora zarówno w grupie APRV, jak i w grupie kontrolnej. Ponadto podkreślamy, że poprawa wymiany gazowej nie jest równoznaczna z poprawą zachorowalności i śmiertelności, że przyszłe badania powinny dopasować praktyki sedacji między grupami eksperymentalnymi i kontrolnymi oraz że musimy dowiedzieć się więcej o APRV i uszkodzeniu płuc przy oddychaniu spontanicznym.

Podziękowania

Brak.

Przypisy

Konflikt interesów: Eduardo Mireles-Cabodevila i Siddharth Dugar nie mają konfliktów interesów do zgłoszenia. Robert L. Chatburn jest konsultantem firm IngMar Medical i Drive Medical.

1. Jain SV, Kollisch-Singule M, Sadowitz B, et al. The 30-year evolution of airway pressure release ventilation (APRV). Intensive Care Med Exp 2016;4:11.
2. Rose L, Hawkins M. Airway pressure release ventilation and biphasic positive airway pressure: a systematic review of definitional criteria. Intensive Care Med 2008;34:1766-73.
3. Zhou Y, Jin X, Lv Y, et al. Early application of airway pressure release ventilation may reduce the duration of mechanical ventilation in acute respiratory distress syndrome. Intensive Care Med 2017;43:1648-59.
4. Brower RG, Matthay MA, Morris A, et al. Ventilation with lower tidal volumes as compared with traditional tidal volumes for acute lung injury and the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2000;342:1301-8.
5. Brower RG, Lanken PN, MacIntyre N, et al. Higher versus lower positive end-expiratory pressures in patients with the acute respiratory distress syndrome. N Engl J Med 2004;351:327-36.
6. Mercat A, Richard JC, Vielle B, et al. Positive end-expiratory pressure setting in adults with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: a randomized controlled trial. JAMA 2008;299:646-55.
7. Ferguson ND, Cook DJ, Guyatt GH, et al. Oscylacja wysokiej częstotliwości we wczesnym zespole ostrej niewydolności oddechowej. N Engl J Med 2013;368:795-805.
8. Bellani G, Laffey JG, Pham T, et al. Epidemiology, Patterns of Care, and Mortality for Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome in Intensive Care Units in 50 Countries. JAMA 2016;315:788-800.
9. Cavalcanti AB, Suzumura ÉA, Laranjeira LN, et al. Effect of Lung Recruitment and Titrated Positive End-Expiratory Pressure (PEEP) vs Low PEEP on Mortality in Patients With Acute Respiratory Distress Syndrome: A Randomized Clinical Trial. JAMA 2017;318:1335-45.
10. Agarwal R, Srinivas R, Nath A, et al. Jindal SK. Is the mortality higher in the pulmonary vs the extrapulmonary ARDS? A meta analysis. Chest 2008;133:1463-73.
11. Pelosi P, D’Onofrio D, Chiumello D, et al. Pulmonary and extrapulmonary acute respiratory distress syndrome are different. Eur Respir J Suppl 2003;42:48s-56s.
12. Krinsley JS, Reddy PK, Iqbal A. What is the optimal rate of failed extubation? Crit Care 2012;16:111.
13. Maxwell RA, Green JM, Waldrop J, et al. A randomized prospective trial of airway pressure release ventilation and low tidal volume ventilation in adult trauma patients with acute respiratory failure. J Trauma 2010;69:501-10; dyskusja 511.
14. Ouellette DR, Patel S, Girard TD, et al. Liberation From Mechanical Ventilation in Critically Ill Adults: An Official American College of Chest Physicians/American Thoracic Society Clinical Practice Guideline: Inspiratory Pressure Augmentation During Spontaneous Breathing Trials, Protocols Minimizing Sedation, and Noninvasive Ventilation Immediately After Extubation. Chest 2017;151:166-80.
15. Aitken LM, Bucknall T, Kent B, et al. Protocol-directed sedation versus non-protocol-directed sedation to reduce duration of mechanical ventilation in mechanically ventilated intensive care patients. Cochrane Database Syst Rev 2015;1:CD009771.
16. Kallet RH, Zhuo H, Yip V, et al. Spontaneous Breathing Trials and Conservative Sedation Practices Reduce Mechanical Ventilation Duration in Subjects With ARDS. Respir Care 2018;63:1-10.
17. Haug K, Chatburn RL. Interactions among tidal volume, expiratory time, and total-PEEP in APRV. Respir Care 2014;59:OF12.
18. Sasidhar M, Chatburn RL. Tidal volume variability during airway pressure release ventilation: case summary and theoretical analysis. Respir Care 2012;57:1325-33.
19. Yoshida T, Torsani V, Gomes S, et al. Spontaneous effort causes occult pendelluft during mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med 2013;188:1420-7.
20. Morais CCA, Koyama Y, Yoshida T, et al. High Positive End-Expiratory Pressure Renders Spontaneous Effort Non-Injurious. Am J Respir Crit Care Med 2018. .
21. Yoshida T, Roldan R, Beraldo MA, et al. Spontaneous Effort During Mechanical Ventilation: Maximal Injury With Less Positive End-Expiratory Pressure. Crit Care Med 2016;44:e678-88.
22. Briel M, Meade M, Mercat A, et al. Higher vs lower positive end-expiratory pressure in patients with acute lung injury and acute respiratory distress syndrome: systematic review and meta-analysis. JAMA 2010;303:865-73.
23. Kollisch-Singule M, Jain S, Andrews P, et al. Effect of Airway Pressure Release Ventilation on Dynamic Alveolar Heterogeneity. JAMA Surg 2016;151:64-72.
24. Kollisch-Singule M, Emr B, Smith B, et al. Airway pressure release ventilation reduces conducting airway micro-strain in lung injury. J Am Coll Surg 2014;219:968-76.
25. Daoud EG, Chatburn RL. Comparing surrogates of oxygenation and ventilation between airway pressure release ventilation and biphasic airway pressure in a mechanical model of adult respiratory distress syndrome. Respir Investig 2014;52:236-41.
26. Chatburn RL, Kallet RH, Sasidhar M. Airway Pressure Release Ventilation May Result in Occult Atelectrauma in Severe ARDS. Respir Care 2016;61:1278-80.

.