Transpulmonary pressures to predict the percentage of alveolar collapse and overdistension in acute respiratory distress syndrome

Technische Samenvatting: Transpulmonale druk om alveolaire collaps en overdistensie te voorspellen bij ARDS

Probleemstelling
Bij het beheer van Acute Respiratory Distress Syndrome (ARDS) blijft het bepalen van de optimale Positive End-Expiratory Pressure (PEEP) een kritische klinische uitdaging. Het doel is om de alveolaire rekrutatie te maximaliseren (het voorkomen van collaps) en tegelijkertijd overdistensie te minimaliseren, aangezien beide bijdragen aan Ventilator-Induced Lung Injury (VILI). Hoewel Electrical Impedance Tomography (EIT) real-time, niet-invasieve visualisatie van regionale ventilatie biedt om collaps en overdistensie te schatten, is de brede klinische adoptie ervan beperkt. Daarentegen maakt esofagele drukmonitoring de berekening van de transpulmonale druk ($P_L$) mogelijk, een surrogaat voor de distenderende druk die op het longparenchym wordt uitgeoefend. De definitieve relatie tussen transpulmonale drukken ($P_{L,e}$ aan het einde van de expiratie en $P_{L,i}$ aan het einde van de inspiratie) en de werkelijke omvang van alveolaire collaps en overdistensie, zoals gemeten met EIT, is echter nog niet volledig vastgesteld. Deze studie onderzoekt of transpulmonale drukken als betrouwbare fysiologische surrogaten kunnen dienen voor regionale longstress en kritische drempelwaarden van alveolaire collaps en overdistensie kunnen voorspellen.

Methodologie
De studie was een fysiologisch onderzoek uitgevoerd in het Amiens University Hospital bij 38 mechanisch beademde patiënten met matige tot ernstige ARDS (Berlin-criteria).

• Protocol: Patiënten ondergingen een decrementele PEEP-trial, beginnend bij 20 cmH₂O (of 16 cmH₂O in twee gevallen vanwege hemodynamica) en verminderend in stappen van 2 cmH₂O tot 4 cmH₂O.
• Metingen: Gelijktijdige opnames werden gemaakt met behulp van:
  • EIT (PulmoVista 500): Om de regionale ventilatieverdeling te kwantificeren en percentages alveolaire collaps en overdistensie te berekenen bij elk PEEP-niveau.
  • Esofageale Manometrie (Nutrivent): Om de esofageale druk ($P_{eso}$) te meten en de transpulmonale drukken te berekenen.
    • De end-expiratoire transpulmonale druk ($P_{L,e}$) werd afgeleid van directe esofageale drukmetingen in de midden- tot afhankelijke longregio's.
    • De end-inspiratoire transpulmonale druk ($P_{L,i}$) werd geschat in niet-afhankelijke regio's met behulp van de elastantie-ratio methode.
• Vergelijking van strategieën: Twee PEEP-selectiestrategieën werden vergeleken:
  1. EIT-gestuurd: Het PEEP-niveau dat het beste compromis (het snijpunt) tussen de collaps- en overdistensiecurven bereikt.
  2. Esofageale druk-gestuurd ($P_{eso}$-gestuurd): De laagste PEEP die een positieve $P_{L,e}$ oplevert.
• Statistische Analyse: Correlaties werden beoordeeld met Spearman-coëfficiënten en repeated-measures correlatie (rmcorr). Receiver Operating Characteristic (ROC) curves bepaalden de voorspellende waarde van $P_{L,e}$ en $P_{L,i}$ voor kritieke collaps en overdistensie (gedefinieerd als >10%).

Belangrijkste Resultaten

1. Correlaties: Er werden sterke correlaties gevonden tussen transpulmonale drukken en de alveolaire status.
   • $P_{L,e}$ vertoonde een sterke negatieve correlatie met alveolaire collaps ($r = -0,68$, $p < 0,001$).
   • $P_{L,i}$ vertoonde een sterke positieve correlatie met alveolaire overdistensie ($r = 0,60$, $p < 0,001$).
   • Binnen-subject analyse bevestigde deze relaties, waarbij elke afname van 1 cmH₂O in $P_{L,e}$ geassocieerd was met een toename van 3,0% in collaps, en elke toename van 1 cmH₂O in $P_{L,i}$ geassocieerd was met een toename van 1,9% in overdistensie.
2. Voorspellende Drempelwaarden: ROC-analyse identificeerde specifieke afkapwaarden met een hoge specificiteit (≥80%):
   • Collaps: Een $P_{L,e} < 2,0$ cmH₂O voorspelde een alveolaire collaps >10% (AUC = 0,84). Omgekeerd voorspelde een $P_{L,e} > 9,0$ cmH₂O een collaps <10%.
   • Overdistensie: Een $P_{L,i} > 18,4$ cmH₂O voorspelde een overdistensie >10% (AUC = 0,80). Omgekeerd voorspelde een $P_{L,i} < 9,2$ cmH₂O een overdistensie <10%.
3. Vergelijking van Strategieën:
   • De EIT-gestuurde strategie resulteerde in significant hogere PEEP-niveaus (mediaan 12,0 cmH₂O) vergeleken met de $P_{eso}$-gestuurde strategie (mediaan 8,0 cmH₂O).
   • De EIT-gestuurde aanpak verminderde de alveolaire collaps significant (6% vs. 16%) en verbeterde de ventilatieverdeling naar afhankelijke longregio's.
   • Echter, de EIT-gestuurde strategie leidde tot een lichte maar significante toename van overdistensie (10% vs. 4%) en verminderde de compliantie in de niet-afhankelijke long. De globale respiratoire systeemcompliantie bleef vergelijkbaar tussen de strategieën.
   • Subgroepanalyse gaf aan dat de correlatie tussen $P_{L,i}$ en overdistensie significant sterker was bij obese patiënten.

Betekenis en Claims
De auteurs concluderen dat zowel de end-expiratoire ($P_{L,e}$) als de end-inspiratoire ($P_{L,i}$) transpulmonale drukken respectievelijk klinisch relevante drempelwaarden voor alveolaire collaps en overdistensie accuraat identificeren. Deze drukken kunnen dienen als fysiologische surrogaten voor regionale longstress bij ARDS, wat een potentieel alternatief biedt wanneer EIT niet beschikbaar of gecontra-indiceerd is (bijv. door pacemakers of brandwonden).

De studie benadrukt dat hoewel transpulmonale drukken voorspellend zijn, de daaruit afgeleide strategieën fundamenteel verschillen van EIT-gestuurde titratie. Het uitsluitend vertrouwen op esofageale druk om een positieve $P_{L,e}$ te handhaven, resulteert in lagere PEEP-niveaus die mogelijk niet in staat zijn om significante alveolaire collaps te voorkomen in vergelijking met EIT-gestuurde optimalisatie. De auteurs benadrukken het bestaan van "grijze zones" in deze drempelwaarden, wat pleit voor een geïndividualiseerde aanpak bij het instellen van PEEP in plaats van strikte naleving van universele afkapwaarden. De bevindingen suggereren dat het targeten van een licht positieve $P_{L,e}$ (rond de 2 cmH₂O) collaps kan voorkomen, terwijl het monitoren van $P_{L,i}$ cruciaal is om overmatige overdistensie te vermijden, met name bij obese patiënten.