Μελέτη της σχέσης μεταξύ της διαδιαφραγματικής πίεσης και της συστολής του διαφράγματος όπως αυτή εκτιμάται με το υπερηχογράφημα

Abstract

Introduction: Failure to wean from mechanical ventilation is multifactorial, with diaphragmatic dysfunction being a significant contributing factor. Diaphragmatic function can be easily and non-invasively assessed via ultrasound. However, it remains unknown how ultrasound measurements are influenced by the work of breathing. We evaluated ultrasound indices for predicting weaning outcomes in both tracheostomized and non-tracheostomized patients and explored the relationship between diaphragmatic ultrasound findings and the work of breathing using a breathing trial with increased resistive loads. Methods: The study was conducted in the Intensive Care Unit of a university hospital in patients undergoing weaning from mechanical ventilation. During the spontaneous breathing trial (SBT), key respiratory parameters were measured (tidal volume [Vt], inspiratory time [Ti], respiratory rate), as well as esophageal pressure swings (ΔPes), transdiaphragmatic pressure swings (ΔPdi), the pressure-time product of esophageal pressure (PTPes), and ultrasound indices including diaphragmatic excursion (Dex) and its thickening fraction (Tfdi). These measurements were repeated under inspiratory resistive load (IRL). Additionally, the diaphragmatic volume-velocity index (VVI) was calculated, defined as Vt*Dex/Ti, initially in a derivation cohort and subsequently in a validation cohort (Protocol #1). The size of the validation cohort was determined using a power analysis based on the diagnostic accuracy of VVI (ROC analysis). The relationship between ultrasound indices and the work and effort of breathing between SBT and IRL was analyzed using repeated measures correlation (Protocol #2). Furthermore, the relationship between ultrasound and manometric indices, as well as their association with weaning outcomes, was studied exclusively in tracheostomized patients (Protocol #3).Results: Protocol #1: In the derivation cohort (n=30), VVI was significantly higher in successful weaning [764.8±432.6 vs 278.0±183.7, p<0.001] and strongly correlated with ΔPes (r=0.74, r²=0.55), PTPes (r=0.76, r²=0.58), and MIP (r=0.75, r²=0.55), all p<0.001. In the validation cohort (n=40), VVI remained higher in successful weaning [840 (550–1220) vs 250 (225–302.5), p<0.001], with AUROC=0.92 (95% CI: 0.83–1). In Protocol #2 (n=49), Dex correlated with ΔPes (r=0.5, p<0.001), ΔPdi (r=0.56, p<0.001), and PTPes (r=0.32, p=0.031). Tfdi showed no significant correlations. During IRL, increases were observed in Dex [1.44 (0.89–1.96) vs 1.07 (0.7–1.59), p=0.004], Tfdi [0.55±0.32 vs 0.46±0.2, p=0.019], ΔPes, ΔPdi, and PTPes (all p<0.001). In Protocol #3 (n=20 tracheostomized patients, with 10 weaning failures), Dex was higher in successful weaning [1.34±0.56 vs 0.79±0.44, p=0.044] and strongly correlated with ΔPdi (r=0.7, p=0.016) and moderately with PTPes (r=0.65, p=0.023) and MIP (r=0.66, p=0.02). ΔPdi had an AUROC of 0.97, while there was no difference in accuracy compared to Dex (AUROC=0.84).Conclusion: VVI differentiates between successful and unsuccessful weaning from mechanical ventilation, correlates strongly with indices of respiratory effort, and may enhance weaning protocols. Diaphragmatic excursion, in critically ill patients with spontaneous breathing under increased resistive load, shows weak to moderate correlations and differs significantly depending on the weaning outcome. Therefore, it represents a useful tool for assessing diaphragmatic strength, respiratory workload, and for predicting weaning outcomes.

Εισαγωγή: Η αποτυχία αποδέσμευσης από τον μηχανικό αερισμό είναι πολυπαραγοντική, με την διαφραγματική δυσλειτουργία να είναι σημαντικός αιτιολογικός παράγοντας. Η διαφραγματική λειτουργία μπορεί εύκολα και μη-επεμβατικά να αξιολογηθεί με τον υπέρηχο. Παραμένει άγνωστο, ωστόσο, πως οι υπερηχογραφικές μετρήσεις επηρεάζονται από το έργο της αναπνοή. Αξιολογήσαμε υπερηχογραφικούς δείκτες για την πρόβλεψη του αποτελέσματος της αποδέσμευσης από τον μηχανικό αερισμό σε τραχειοστομημένους και μη ασθενείς καθώς και την σχέση τουδιαφραγματικού υπερήχου με τον φόρτο της αναπνοής χρησιμοποιώντας μια δοκιμασία αναπνοής αυξημένων αντιστάσεων. Μεθοδολογία: Η μελέτη πραγματοποιήθηκε σε μονάδα εντατικής θεραπείας πανεπιστημιακού νοσοκομείου σε ασθενείς που βρισκόταν σε διαδικασία αποδέσμευσης από τον μηχανικό αερισμό. Κατά την διάρκεια της δοκιμασίας αυτόματης αναπνοής (SBT) μετρήθηκαν βασικές αναπνευστικοί παράμετροι (εισπνεόμενος όγκος (Vt), εισπνευστικός χρόνος (Ti), αναπνευστική συχνότητα), η οισοφάγειος (ΔPes) και η διαδιαφραγματική πίεση (ΔPdi), το γινόμενο πίεσης χρόνου της οισοφάγειου πιέσεως (PTPes) καθώς και οι υπερηχογραφικοί δείκτες, διαφραγματική μετατόπιση (Dex) και κλασματική διαφραγματική πάχυνση (Tfdi). Επιπλέον, οι μετρήσεις αυτές επαναλήφθηκαν κατά την διάρκεια αναπνοής υπό αντιστάσεις (IRL). Τέλος, υπολογίσθηκε και ο δείκτης όγκου-ταχύτητας σύσπασης του διαφράγματος (VVI), που ορίζεται σαν το γινόμενο Vt* Dex/Ti, αρχικά σε κοορτή σύλληψης και στην συνέχεια στην κοορτή επαλήθευσης (Πρωτόκολλο #1) . Το μέγεθος της κοορτή επαλήθευσης υπολογίσθηκε με την χρήση μελέτης ισχύος βάση της διαγνωστικής ακρίβειας του VVI (ROC analysis). Η σχέση των υπερηχογραφικών δεικτών με τον φόρτο και την προσπάθεια της αναπνοής μεταξύ SBT και IRL υπολογίσθηκε με την χρήση της μεθόδου repeated measures correlation (Πρωτόκολλο #2). Επιπλέον, μελετήθηκε και η σχέση υπερηχογραφικών και μανομετρικών δεικτών μεταξύ τους αλλά και με την αποδέσμευση από τον μηχανικό αερισμό αποκλειστικά σε τραχειοστομημένους ασθενείς (πρωτόκολλο #3). Αποτελέσματα: Πρωτόκολλο#1: Στην κοορτή σύλληψης (n=30), το VVI ήταν σημαντικά υψηλότερο στην επιτυχημένη αποδέσμευση [764.8±432.6 vs 278.0±183.7, p<0.001] και συσχετίστηκε ισχυρά με τo ΔPes (r=0.74, r²=0.55), το PTPes (r=0.76, r²=0.58) και την MIP (r=0.75, r²=0.55), όλα p<0.001. Στην κοορτή επιβεβαίωσης (n=40), το VVI παρέμεινε υψηλότερο στην επιτυχημένη αποδέσμευση [840 (550–1220) vs 250 (225–302.5), p<0.001], με AUROC=0.92 (95% CI: 0.83–1). Στο Πρωτόκολλο #2 (n=49), το Dex συσχετίστηκε με το ΔPes (r=0.5, p<0.001), το ΔPdi (r=0.56, p<0.001) και το PTPes (r=0.32, p=0.031). Το Tfdi δεν εμφάνισε σημαντικές συσχετίσεις. Κατά την IRL αυξήθηκαν τα: Dex [1.44 (0.89–1.96) vs 1.07 (0.7–1.59), p=0.004], Tfdi [0.55±0.32 vs 0.46±0.2, p=0.019], ΔPes, ΔPdi, και PTPes (όλα p<0.001). Στο Πρωτόκολλο #3 (n=20 τραχειοστομημένοι ασθενείς, με 10 αποτυχίες αποδέσμευσης), το Dex ήταν υψηλότερο στην επιτυχημένη αποδέσμευση [1.34±0.56 vs 0.79±0.44, p=0.044] και συσχετίστηκε ισχυρά με το ΔPdi (r=0.7, p=0.016) και μέτρια με το PTPes (r=0.65, p=0.023) και την MIP (r=0.66, p=0.02). Το ΔPdi είχε AUROC=0.97, ενώ δεν υπήρξε διαφορά στην διαγνωστική ακρίβεια έναντι του Dex (AUROC=0.84). Συμπέρασμα: Το VVI διαφοροποιείται μεταξύ επιτυχούς και μη αποδέσμευσης από τον μηχανικό αερισμό, συσχετίζεται ισχυρά με δείκτες αναπνευστικής προσπάθειας και μπορεί να βελτιώσει τα πρωτόκολλα αποδέσμευσης. Η διαφραγματική μετατόπιση, σε βαρέως πάσχοντες με αυτόματη αναπνοή υπό αυξημένο φόρτο αντιστάσεων, παρουσιάζει ασθενή έως μέτρια συσχέτιση και διαφέρει σημαντικά ανάλογα με την έκβαση. Αποτελεί λοιπόν, χρήσιμο εργαλείο για την εκτίμηση τηςδιαφραγματικής δύναμης, του αναπνευστικού φορτίου και για την πρόβλεψη της αποδέσμευσης.