京都大学 / 0048 / 新制・課程博士 / 博士(社会健康医学) / 甲第22649号 / 社医博第109号 / 新制||社医||11(附属図書館) / 京都大学大学院医学研究科社会健康医学系専攻 / (主査)教授 中山 健夫, 教授 川上 浩司, 教授 伊達 洋至 / 学位規則第4条第1項該当 / Doctor of Public Health / Kyoto University / DFAM

Introdução: A insuficiência renal (IRen) aguda ou renal crônica podem levar a complicações respiratórias, que podem culminar com insuficiência respiratória aguda (IRpA), severa hipoxemia e alterações de mecânica respiratória (MR). O tratamento hemodialítico, pode desencadear um processo inflamatório pulmonar entretanto, a correção da hipervolemia que proporciona, pode melhorar a IRpA. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da hemodiálise (HD) na MR de pacientes com IRen sob ventilação mecânica invasiva (VMI). Materiais e Métodos: Pacientes com IRen, idade 18 a 75 anos, em VMI e em HD. Parâmetros analisados: clínicos gerais, laboratoriais (hemograma, gasometria arterial, função renal), características da HD e MR (complacência estática e dinâmica, e resistência do sistema respiratório). Os parâmetros foram analisados antes do início da HD e 4 horas após seu início. Resultados: (média ± DP) Foram analisados 37 pacientes, idade 51 ± 17 anos. Houve perda de peso, e melhora dos parâmetros laboratoriais (p < 0,05) exceto a PaO2 e a saturação de O2. A HD não alterou a pressão arterial e nem a MR, porém o delta da complacência dinâmica apresentou correlação com o delta de creatinina (p = 0,02). Conclusão: A HD por 4 horas não altera a MR de pacientes sob VMI. / Introduction: Renal failure (RF), acute or chronic, can induce respiratory complications that can evolve to acute respiratory failure (ARpF), hypoxemia and severe changes in respiratory mechanics (RM). Hemodialysis (HD) can produce pulmonary inflammation and worse the ARpF. On other hand, HD corrects hypervolemia and thus can improve the ARpF. The objective of this study was evaluating the HD role in RM of RF patients in use of invasive mechanical ventilation (IMV). Materials and Methods: Patients with RF, age 18 to 75 years, in use of IMV and HD. Analyzed parameters: age, gender, HD characteristics, respiratory and renal laboratory tests, and RM evaluation (static and dinamic compliance and resistence). Parameters were evaluate before HD and 4 hours after it started. Results (mean ± SD): We studied 37 patients, age 51 ± 17 years. During HD the patients lost body weight and presented an improvement in pulmonary and renal parameters (p < 0.05) except for PaO2 and arterial O2 saturation (p > 0.05). HD did not induce hemodynamic instability. There was correlation (p = 0.02) between the changes in plasma creatinine and the changes in dynamic compliance. Conclusion: HD for 4 hours did not modify respiratory mechanics in patients in use of IMV.

Introdução: A insuficiência renal (IRen) aguda ou renal crônica podem levar a complicações respiratórias, que podem culminar com insuficiência respiratória aguda (IRpA), severa hipoxemia e alterações de mecânica respiratória (MR). O tratamento hemodialítico, pode desencadear um processo inflamatório pulmonar entretanto, a correção da hipervolemia que proporciona, pode melhorar a IRpA. O objetivo deste estudo foi avaliar a influência da hemodiálise (HD) na MR de pacientes com IRen sob ventilação mecânica invasiva (VMI). Materiais e Métodos: Pacientes com IRen, idade 18 a 75 anos, em VMI e em HD. Parâmetros analisados: clínicos gerais, laboratoriais (hemograma, gasometria arterial, função renal), características da HD e MR (complacência estática e dinâmica, e resistência do sistema respiratório). Os parâmetros foram analisados antes do início da HD e 4 horas após seu início. Resultados: (média ± DP) Foram analisados 37 pacientes, idade 51 ± 17 anos. Houve perda de peso, e melhora dos parâmetros laboratoriais (p < 0,05) exceto a PaO2 e a saturação de O2. A HD não alterou a pressão arterial e nem a MR, porém o delta da complacência dinâmica apresentou correlação com o delta de creatinina (p = 0,02). Conclusão: A HD por 4 horas não altera a MR de pacientes sob VMI. / Introduction: Renal failure (RF), acute or chronic, can induce respiratory complications that can evolve to acute respiratory failure (ARpF), hypoxemia and severe changes in respiratory mechanics (RM). Hemodialysis (HD) can produce pulmonary inflammation and worse the ARpF. On other hand, HD corrects hypervolemia and thus can improve the ARpF. The objective of this study was evaluating the HD role in RM of RF patients in use of invasive mechanical ventilation (IMV). Materials and Methods: Patients with RF, age 18 to 75 years, in use of IMV and HD. Analyzed parameters: age, gender, HD characteristics, respiratory and renal laboratory tests, and RM evaluation (static and dinamic compliance and resistence). Parameters were evaluate before HD and 4 hours after it started. Results (mean ± SD): We studied 37 patients, age 51 ± 17 years. During HD the patients lost body weight and presented an improvement in pulmonary and renal parameters (p < 0.05) except for PaO2 and arterial O2 saturation (p > 0.05). HD did not induce hemodynamic instability. There was correlation (p = 0.02) between the changes in plasma creatinine and the changes in dynamic compliance. Conclusion: HD for 4 hours did not modify respiratory mechanics in patients in use of IMV.

Despite the advantages of using NIV, healthcare professionals are not in agreement about precisely when to commence NIV (Elliott, Confalonieri& Nava 2002:1159; Lightowler, Wedzicha, Elliott&Ram 2003: [4]; Garpestad &Hill 2006:147), which adds to the underutilisation of NIV. The aim of this study was to collaboratively develop a clinical pathway for NIV. Two main objectives were identified, namely (i) to identify the components of a clinical pathway for NIV, and (ii) to develop a clinical pathway for NIV that can be implemented in the CCU. The research design utilised for this study was qualitative, contextual, explorative and descriptive in nature. The study consisted of three phases, namely Phase 1: Components of the clinical pathway, Phase 2: Literature control, and Phase 3: Development of the clinical pathway. The objectives of the study were met, and a clinical pathway for NIV was developed. / Dissertation (MCur)--University of Pretoria, 2011. / Nursing Science / unrestricted

Klinischer Hintergund: Patienten mit akutem Lungenversagen (Acute respiratory distress syndome, ARDS) bedürfen intensivmedizinischer Behandlung. Die maschinelle Beatmung spielt dabei eine zentrale Rolle. Um einer zusätzlichen ventilatorassoziierten Lungenschädigung (ventiator induced lung injury, VILI) vorzubeugen, wird vom ARDS network die Beatmung mit niedrigem Atemzugvolumen empfohlen. Das Zulassen von Spontanatmung und Variabilität in der Druckunterstützung sind weitere Beatmungsstrategien, welchen in verschiedenen Studien positive Effekte im Bezug auf pulmonale Entzündungsreaktion, Schädigung des Lungengewebes und Gasaustausch zugeschrieben werden. Eine weit verbreitete Form der assistierten Spontanatmung ist die druckunterstützte Beatmung (Pressure Support Ventilation, PSV), bei der jede inspiratorische Atembemühung mit stets demselben Druck unterstützt wird. Es resultiert eine relative geringe Atemvariabilität. Eine weitere häufig angewandte Form der assistierten Spontanatmung ist die proportionale Druckunterstützung (Proportional Assist Ventilation, PAV). Hier verhält sich das Maß der Druckunterstützung proportional zu den inspiratorischen Bemühungen des Patienten. Entsprechend führt PAV, abhängig von der intrinsischen Variabilität des Patienten, zu einer höheren Variabilität an Atemzugvolumen und Atemfrequenz. Eine neuere Form der assistierten Spontanatmung ist die variable druckunterstützte Beatmung (noisy PSV), welche ebenfalls die Variabilität von Atemzugvolumen und Atemfrequenz erhöht. Im Unterschied zu PAV ist die Variabilität der Druckunterstützung extrinsisch und wird durch das Beatmungsgerät vorgegeben. Fragestellung /Hypothesen: Die vorliegende Studie untersucht die Therapieeffekte von noisy PSV, PAV und PSV auf pulmonale Entzündungsreaktion, Schädigung des Lungengewebes sowie Ventilationsverteilung im ARDS-Modell Surfactant depletierter Schweinelungen. Folgende Hypothesen wurden dazu formuliert: 1. Unter Noisy PSV zeigt sich eine Umverteilung der regionalen Ventilation von ventral nach dorsal. 2. Unter Anwendung von noisy PSV kommt es zu einer geringeren Schädigung des Lungengewebes im Vergleich zu PAV und PSV. 3. Noisy PSV kann die Entzündungsreaktion gegenüber PAV und PSV senken. Material und Methoden: 24 Jungschweine mit einem mittleren Körpergewicht von 31,3 kg (26,8 – 34,4 kg) wurden anästhesiert, intubiert und mechanisch beatmet. Die Lungenschädigung wurde mittels wiederholter Kochsalzlavagen herbeigeführt bis ein stabiles Verhältnis von arteriellem Sauerstoffpartialdruck zur inspiratorischen Sauerstofffraktion von unter 200 mmHg erreicht war. Dies entspricht der Definition eines moderaten ARDS. Nach Spontanisierung der Atmung folgte die Randomisierung der Versuchstiere zu einer der drei assistierten Beatmungsmodi noisy PSV, PAV oder PSV. Die Beatmung erfolgte jeweils mit einem mittleren Atemzugvolumen von 6 ml /kg KG über einen Zeitraum von sechs Stunden. Es wurden impedanztomographische Messungen zur regionalen Ventilationsverteilung durchgeführt. Untersuchungen zur pulmonalen Entzündungsreaktion und histologischen Schädigung des Lungengewebes wurden post mortem vorgenommen Zusätzlich erfolgten Messungen zu Hämodynamik, Atemmechanik und Gasaustausch. Außerdem wurden Atemmuster und die Variabilität der Atmung analysiert. Die Ergebnisse dieser Messungen sind jedoch nicht Gegenstand dieser Dissertation und werden an anderer Stelle diskutiert. Ergebnisse: PAV, nicht jedoch noisy PSV, führte zu einer Umverteilung der regionalen Ventilation von zentral nach dorsal im Vergleich zu PSV. Für den kumulierten DAD Score ließen sich keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen nachweisen. In schwerkraftunabhängigen Lungenabschnitten zeigten sich weniger interstitielles Ödem für PAV und noisy PSV im Vergleich zu PSV sowie weniger Hämorrhagie für PAV und PSV im Vergleich zu noisy PSV. Auch ergab sich ein geringeres Maß an Überdehnung für PAV im Vergleich zu PSV. In schwerkraftabhängigen Lungenabschnitten kam es unter noisy PSV zu einer Reduktion von interstitiellem Ödem im Vergleich zu PSV. Insgesamt, für schwerkraftabhängige und schwerkraftunabhängige Regionen zusammen betrachtet, zeigten sich weniger Hämorrhagie für PAV im Vergleich zu noisy PSV sowie weniger interstitielles Ödem für PAV und noisy PSV im Vergleich zu PSV. Unabhängig von der Therapieform war weniger Hämorrhagie in schwerkraftunabhängigen im Vergleich zu schwerkraftabhängigen Lungenabschnitten zu beobachten. Für den Gehalt an mRNA für IL-1, IL-6, IL-8, TNF-α, TGF-ß, Amphiregulin und Tenascin-c im Gewebe sowie für die Konzentration TNF-α und IL-8 im Lungengewebe, TNF-α im Blutplasma sowie IL-8 in den Proben der BAL ließen sich ebenso keine signifikanten Unterschiede zwischen den Gruppen nachweisen wie für die Proteinkonzentration in der BAL-Flüssigkeit und die Wet-/Dry-Ratio des Lungengewebes. Schlussfolgerungen: In diesem Modell des akuten Lungenversagens am Schwein resultierte eine 6-stündige Beatmungstherapie mit variabler Druckunterstützung, proportionaler Druckunterstützung oder konstanter Druckunterstützung in einer vergleichbaren Schädigung des Lungengewebes ohne wesentliche Unterschiede in der Entzündungsreaktion.

Chez l’enfant, l’insuffisance respiratoire aiguë est responsable de la majeure partie des admissions en soins intensifs. La population pédiatrique étant marquée par une grande hétérogénéité en termes d’âge, de pathologie respiratoire et de maturation pulmonaire, une individualisation de la prise en charge thérapeutique est indispensable. Dans ce contexte, différents outils sont disponibles pour évaluer de manière plus objective le travail respiratoire du patient en insuffisance respiratoire aiguë. Objectifs - Le principal objectif de la thèse est d’évaluer l’intérêt diagnostique et thérapeutique de la mesure du travail respiratoire dans l’insuffisance respiratoire aiguë hypercapnique de l’enfant.Méthodes - Trois principaux outils d’évaluation du travail respiratoire ont été utilisés dans nos travaux : la mesure des pressions œsogastriques, la mesure de l’activité électrique du diaphragme et la mesure de la consommation en oxygène par la calorimétrie.Résultats - Nous avons pu mettre en évidence les intérêts de ces outils de mesure aux différents stades d’évolution de la maladie : (i) à la phase initiale pour indiquer l’initiation d’une ventilation non invasive et pour optimiser ces réglages ; (ii) à la phase d’évolution de la maladie pour évaluer l’interaction patient-ventilateur ; (iii) à la phase de sevrage ventilatoire pour détecter précocement une augmentation du travail respiratoire.Conclusion - Tout au long du processus évolutif de la maladie, la surveillance objective du travail respiratoire peut aider à comprendre les mécanismes de la maladie pulmonaire, optimiser les réglages de l’assistance respiratoire, et adapter les interventions thérapeutiques. / Acute respiratory failure is the leading cause of hospital admissions in the pediatric intensive care unit and is associated with significant morbidity and mortality. Since the pediatric population is characterized by a great heterogeneity in terms of age and respiratory pathology, individualization of therapeutic management is essential. Different minimally invasive methods have been described to assess the patient's work of breathing in acute respiratory failure.Objectives - The main objective of the project was to assess the diagnostic and therapeutic contribution of the measurement of the work of breathing in children with acute hypercapnic respiratory failure.Methods - We used in the present work three tools to assess the work of breathing: oesogastric pressures, electrical activity of the diaphragm monitoring and oxygen consumption measurements.Results - We highlighted how these different methods are valuable during the ICU stay: (i) in the early phase of the disease to initiate or withdraw noninvasive ventilation and to optimize its settings; (ii) in the recovery phase to evaluate the patient-ventilator interaction; (iii) during the weaning process to early detect an increase in work of breathing.Conclusion - Throughout the disease process, the work of breathing assessment can be useful to enhance our understanding of the pathophysiology of lung disease, to optimize mechanical ventilation settings and adapt therapeutic interventions.

Le contrôle de la ventilation procède d’une interaction complexe entre des efférences centrales à destination des groupes musculaires ventilatoires et des afférences ventilatoires provenant de mécano et de chémorécepteurs. Cette commande de la ventilation s’adapte en permanence aux besoins ventilatoires. L’activation électrique du diaphragme (EAdi) informe sur la commande ventilatoire, la charge des muscles respiratoires, la synchronie patient-ventilateur et l’efficacité de la ventilation des patients de réanimation. L’utilisation inadaptée d’un mode deventilation spontanée avec une sur ou sous-assistance peut entrainer des dysfonctions diaphragmatiques, des lésions alvéolaires et des asynchronies. La première étude a permis de cibler l’assistance du mode NAVA en fonction de l’EAdi enregistrée lors d’un échec de test de sevrage. Nous avons observé une augmentation quotidienne de cette EAdi au cours du sevrage jusqu’à l’extubation. La deuxième étude a montré que cette augmentation n’est pas associée à une modification de l’efficacité neuro-ventilatoire lors du test de sevrage, possiblement en rapport avec l’inhibition d’une sédation résiduelle. La troisième étude a montré l’importance de l’inhibition de cette sédation résiduelle par midazolam sur l’EAdi et le volume courant au début du sevrage ainsi que la corrélation qui existe entre les deux. Une dernière étude a montré l’absence d’augmentation du volume courant sous NAVA chez des patients transplantés pulmonaires aux poumons dénervés sans réflexe de Herring Breuer par rapport à un groupe contrôle. Par ailleurs le volume courant sous NAVA était corrélé à la capacité pulmonaire totale. Ces études ont montré l’intérêt du monitorage l’EAdi dans le sevrage. / The control of breathing results from a complex interaction involving differentrespiratory centers, which feed signals to a central control mechanism that, in turn, provides outputto the effector muscles. Afferent inputs arising from chemo- and mechanoreceptors, related to thephysical status of the respiratory system and to the activation of the respiratory muscles, modulatepermanently the respiratory command to adapt ventilation to the needs. Diaphragm electricalactivation provides information about respiratory drive, respiratory muscle loading, patientventilatorsynchrony and efficiency of breathing in critically ill patients. The use of inappropriatelevel of assist during spontaneous breathing with over or under assist might be harmful withdiaphragmatic dysfunction, alveolar injury and asynchrony. The first study settled NAVA modeaccording to the EAdi recorded during a failed spontaneous breathing trial (SBT). An unexpecteddaily increase of EAdi has been found during SBT until extubation. The second study did not findany increase of the neuroventilatory efficiency during weaning, possibly because of residualsedation. A third study described the inhibition of residual sedation on EAdi and tidal volume at thebeginning of the weaning, and the correlation between them. The last study did not find anyincrease of tidal volume under NAVA after lung transplantation, with denervated lung withoutHerring Breuer reflex, compared to a control group. Moreover tidal volume under NAVA wascorrelated to total lung capacity. These studies highlight the interest of EAdi monitoring duringweaning.

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