Impact of Positive End-Expiratory Pressure on Partitioned Mechanical Power in Neonates: Predominance of Elastic over Resistive Work

नियोनेटल इंटेंसिव केयर यूनिट (नवजात गहन देखभाल इकाई) के भीतर, नन्हे फेफड़ों को अक्सर सांस लेने के लिए वेंटिलेटर की निरंतर, लयबद्ध सहायता की आवश्यकता होती है। हालांकि ये मशीनें जीवन रक्षक हैं, लेकिन इनमें एक छिपा हुआ जोखिम भी होता है: वह ऊर्जा जिसका उपयोग फेफड़ों को फुलाने के लिए किया जाता है, वे उन्हें नुकसान भी पहुँचा सकती है, जिसे वेंटिलेटर-प्रेरित फेफड़ों की चोट (वेंटिलेटर-इंड्यूस्ड लंग इंजरी) के रूप में जाना जाता है। डॉक्टर लंबे समय से जानते हैं कि फेफड़ों में हवा की मात्रा और फेफड़ों को खुला रखने के लिए इस्तेमाल किया जाने वाला दबाव महत्वपूर्ण कारक हैं, लेकिन वास्तव में जो मायने रखता है वह है समय के साथ दी गई कुल ऊर्जा। यह कुल ऊर्जा, जिसे मैकेनिकल पावर कहा जाता है, हवा की मात्रा, लगाए गए दबाव, सांस लेने की गति और ट्यूबों के माध्यम से चलते समय हवा द्वारा सामना किए जाने वाले प्रतिरोध को जोड़ती है। ठीक वैसे ही जैसे एक कार का इंजन इस आधार पर गर्मी और घिसावट पैदा करता है कि वह कितनी जोर से और कितनी तेजी से चलता है, एक बच्चे के फेफड़े हर सांस के संचयी ऊर्जा के आधार पर तनाव का अनुभव करते हैं। सही संतुलन बनाना एक नाजुक कार्य है; बहुत कम दबाव फेफड़ों को ढहने देता है, जबकि बहुत अधिक दबाव नाजुक ऊतकों को अत्यधिक खींच सकता है और उन्हें नुकसान पहुँचा सकता है।

क्योटो प्रान्तिवरल यूनिवर्सिटी ऑफ मेडिसिन के शोधकर्ताओं की एक टीम ने हाल ही में यह समझने के लिए प्रयास किया कि एक विशिष्ट सेटिंग, जिसे पॉजिटिव एंड-एक्सपायरेटरी प्रेशर (PEEP) के रूप में जाना जाता है, नवजात शिशुओं में इस ऊर्जा भार को कैसे प्रभावित करती है। PEEP वह थोड़ा सा दबाव है जो सांस के अंत में फेफड़ों में छोड़ दिया जाता है ताकि वे ढह न जाएं, ठीक वैसे ही जैसे एक गुब्बारे में थोड़ी हवा छोड़ दी जाती है ताकि वह पूरी तरह से चपटा न हो जाए। हालांकि डॉक्टर जानते हैं कि उच्च स्तर का PEP फेफड़ों को खुला रखने में मदद कर सकता है, लेकिन इस अतिरिक्त दबाव से फेफड़ों के ऊतकों पर विभिन्न प्रकार के तनाव में किस तरह बदलाव आता है, यह पूरी तरह से समझ में नहीं आया था। शोधकर्ता यह देखना चाहते थे कि क्या इस दबाव को बढ़ाने से केवल ट्यूबों के माध्यम से हवा अधिक जोर से चलती है, या क्या यह मुख्य रूप से फेफड़ों के ऊतकों को ही खींचता है, और क्या यह प्रभाव समय से पहले जन्मे बच्चों और पूर्ण अवधि में जन्मे बच्चों के बीच भिन्न था।

इसकी जांच करने के लिए, टीम ने उन 49 शिशुओं का अध्ययन किया जो पहले से ही अस्पताल में इनवेसिव मैकेनिकल वेंटिलेशन प्राप्त कर रहे थे। इस समूह में 21 समय से पहले जन्मे (प्रीमैच्योर) बच्चे और 28 पूर्ण अवधि में जन्मे बच्चे शामिल थे। सभी शिशु चिकित्सकीय रूप से स्थिर थे, और शोधकर्ताओं ने सांस लेने की सेटिंग्स को सावधानीपूर्वक नियंत्रित किया, यह सुनिश्चित करते हुए कि प्रत्येक सांस के साथ दी जाने वाली हवा की मात्रा और सांस लेने की गति पूरे प्रयोग के दौरान स्थिर रहे। टीम ने व्यवस्थित रूप से PEEP स्तर को समायोजित किया, जो 5 सेंटीमीटर वॉटर प्रेशर के हल्के स्तर से शुरू होकर, 7 के मध्यम स्तर तक, और फिर 10 के उच्च स्तर तक बढ़ा, या जब तक कि पीक प्रेशर सुरक्षा सीमा 25 तक नहीं पहुँच गया। उच्चतम स्तर तक पहुँचने के बाद, उन्होंने दबाव को धीरे-धीरे वापस शुरुआती बिंदु तक कम किया। प्रत्येक चरण में, उन्होंने वायुमार्ग के दबाव और आयतन का विस्तृत डेटा रिकॉर्ड किया ताकि यह गणना की जा सके कि कितनी ऊर्जा फेफड़ों को दी जा रही थी और उस ऊर्जा का उपयोग कैसे किया जा रहा था।

परिणामों ने यह खुलासा किया कि पूर्ण अवधि में जन्मे और समय से पहले जन्मे बच्चों के फेफड़े बदलते दबाव के प्रति कैसे प्रतिक्रिया करते हैं, इसके बीच एक स्पष्ट अंतर है। दबाव के शुरुआती, हल्के स्तर पर, दोनों समूहों के लिए फेफड़ों को दी गई कुल ऊर्जा समान थी। हालांकि, क्योंकि समय से पहले जन्मे बच्चे पर्याप्त ऑक्सीजन प्राप्त करने के लिए स्वाभाविक रूप से तेजी से सांस लेते हैं, इसलिए एक मिनट के दौरान उन्हें प्राप्त कुल ऊर्जा की मात्रा पूर्ण अवधि वाले बच्चों की तुलना में काफी अधिक थी। जैसे-जैसे शोधकर्ताओं ने PEEP बढ़ाया, उन्होंने पाया कि दबाव के कारण होने वाली ऊर्जा दोनों समूहों में लगातार बढ़ती गई, जो कि उच्च दबाव का एक अपेक्षित गणितीय परिणाम था। अधिक महत्वपूर्ण बात यह थी कि उन्होंने पाया कि जैसे-जैसे दबाव बढ़ा, फेफड़ों के ऊतकों को खींचने वाली ऊर्जा, जिसे इलास्टिक वर्क कहा जाता है, काफी बढ़ गई। इसके विपरीत, वायुमार्गों के माध्यम से हवा को धकेलने के लिए आवश्यक ऊर्जा, जिसे रेजिस्टिव वर्क कहा जाता है, दबाव के स्तर के बावजूद अपरिवर्तित रही। यह निष्कर्ष बताता है कि उच्च दबाव से होने वाला अतिरिक्त तनाव फेफड़ों के ऊतकों को खींचने से आता है, न कि ट्यूबों के माध्यम से हवा के संघर्ष करने से।

अध्ययन ने दोनों समूहों के बीच भेद्यता (वल्नरेबिलिटी) के संबंध में एक महत्वपूर्ण अंतर को उजागर किया। जबकि पूर्ण अवधि वाले शिशुओं में केवल उच्चतम स्तर पर दबाव पहुँचने पर ही खिंचाव की ऊर्जा में महत्वपूर्ण वृद्धि देखी गई, वहीं समय से पहले जन्मे शिशुओं में मध्यम दबाव स्तर पर ही इस तनाव में उल्लेखनीय वृद्धि देखी गई। यह सुझाव देता है कि समय से पहले जन्मे बच्चों के फेफड़े संरचनात्मक रूप से अधिक सख्त होते हैं और अतिरिक्त खिंचाव को संभालने में कम सक्षम होते हैं, जिससे वे पहले से सोचे गए स्तरों की तुलना में कम दबाव सेटिंग्स पर भी चोट के प्रति संवेदनशील हो जाते हैं। दिलचस्प बात यह है कि जब दबाव को उच्च स्तर से वापस कम किया गया, तो समय से पहले जन्मे बच्चों में खिंचाव की ऊर्जा आधार स्तर पर वापस आ गई, जो यह सुझाव देती है कि उच्च दबाव के संक्षिप्त संपर्क के बाद उनके फेफड़ों की फैलने की क्षमता अस्थायी रूप से सुधर गई थी। शोधकर्ताओं ने निष्कर्ष निकाला कि पॉजिटिव एंड-एक्सपायरेटरी प्रेशर का उच्च स्तर नवजात शिशुओं के फेफड़ों पर कुल ऊर्जा भार को काफी बढ़ा देता है, जो लगभग पूरी तरह से फेफड़ों के ऊतकों के खिंचाव से प्रेरित होता है, न कि वायुमार्ग के प्रतिरोध से। वे प्रस्ताव देते हैं कि बेडसाइड पर इस विशिष्ट प्रकार के खिंचाव की ऊर्जा की निगरानी करने से डॉक्टरों को प्रत्येक बच्चे के लिए सटीक दबाव सेटिंग खोजने में मदद मिल सकती है, जिससे चोट के जोखिम को कम करते हुए फेफड़ों की सुरक्षा को अधिकतम किया जा सके।