Perkutánní elektrická stimulace bráničního nervu u pacientů na umělé plicní ventilaci

Abstract

Jedním z hlavních problémů kriticky nemocných pacientů vyžadujících umělou plicní ventilaci je rychle progredující atrofie bránice vedoucí k její dysfunkci. Předpokládá se, že v tomto procesu hraje hlavní roli jednotka zvaná ventilátorem indukovaná dysfunkce bránice. Kontrakce bránice pomocí stimulace bráničních nervů by mohla této atrofii zabránit nebo ji dokonce léčit. Předmětem této práce je zjistit proveditelnost dočasné, perkutánní, elektrické stimulace bráničního nervu a ověřit její efekt na změnu šíře bránice. Do studie bylo zařazeno 12 pacientů v intervenční skupině, z nichž 10 bylo stimulováno oboustranně a 10 pacientů v kontrolní skupině. Stimulace byla aplikována v šesti dvouhodinových sezeních v osmihodinových intervalech po dobu 48 hodin. Sledovaná data zahrnovala techniku zavedení elektrod a její úspěšnost, parametry ventilace, vitální funkce, dechovou práci, parametry elektrické stimulace a synchronizaci stimulace s pacientovým dechovým úsilím. Tloušťka bránice byla měřena ultrazvukem v obou skupinách na začátku experimentu, tj. v 0 hodině, po 24 a po 48 hodinách. Získaná data byla poté statisticky zpracována a obě skupiny porovnány. Modifikovaný postup inzerce elektrod pomocí ultrazvukové navigace se ukázal jako vhodný a bezpečný s vysokou úspěšností zavedení. Systém PEPNS dokázal stimulovat jak levý, tak i pravý brániční nerv při použití stimulačních proudů v definovaných mezích s vynikající tolerancí pacientů. Analýza měřené tloušťky bránice ukazala, že na rozdíl od neintervenční skupiny, kde se tloušťka bránice zmenšila během 24 i 48 hodin, vede stimulace bránice k jejímu významnému nárůstu. Studie prokázala nejen schopnost bezpečně a úspěšně zavést stimulační elektrody, ale i celkovou použitelnost tohoto přístupu k synchronizaci elektrické stimulace s inspiračním úsilím pacienta při zachování dechové práce v definovaných mezích, což vedlo k významnému nárůstu její tloušťky jako hlavní determinanty svalové síly nutné pro spontánní ventilaci při odvykání pacienta od umělé plicní ventilace. Perkutánní elektrická stimulace bráničních nervů nabízí budoucí možnost prevence i léčby ventilátorem indukované dysfunkce bránice.

The diaphragm atrophy and dysfunction is a major problem among critically ill patients on mechanical ventilation. Ventilator induced diaphragmatic dysfunction is thought to play a major role in this process resulting in a failure of successful weaning. Stimulation of the phrenic nerves leading to the diaphragm contraction could prevent or treat this atrophy. The subject of this study is to determine the feasibility of temporary Percutaneous Electrical Phrenic Nerve Stimulation (PEPNS) and its effectiveness on change in the diaphragm thickness. A total of 12 patients in the intervention group, of which 10 were stimulated bilaterally, and 10 patients in the control group were enrolled. Stimulation was used for six, twohour sessions at eight-hour intervals over 48 hours. Data collected included lead deployment technique and its success, ventilation parameters, vital signs, work of breathing, electrical stimulation parameters and stimulation-breath synchrony. The thickness of the diaphragm was measured by ultrasound in both groups at the beginning of the study enrollment (hour 0), after 24 hours and after 48 hours. The obtained data were then statistically analyzed and both groups were compared. The modified procedure of electrode insertion using ultrasound navigation has proven to be suitable and safe with high success rate. The PEPNS System was able to capture both the left and right phrenic nerve at voltages within defined limits with excellent patients’ tolerance. The analyzis of measured diaphragm thickness demonstrate that in contrast to the non-interventional group, where the thickness of the diaphragm decreases during both 24 and 48 hours, stimulation of the diaphragm via the phrenic nerve leads to its significant increase. The study demonstrated the ability to safely and successfully place stimulation electrodes and proofed feasibility of using this approach to synchronize electrical stimulation with patient’s inspiration while maintaining work of breathing within defined limits which led to a significant increase in its thickness as the main determinant of muscle strength required for spontaneous ventilation and weaning from mechanical ventilation. Percutaneous electrical phrenic nerve stimulation offers a future option for preventing or even treating ventilator induced diaphragm dysfunction.