title: Pilotstudie zur nicht-invasiven Messung des intrinsischen PEEP bei Patienten mit stabiler chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) unter nicht-invasiver Beatmung
title: pilot study measuring intrinsic PEEP in patients with chronic obstructive pulmonary disease under non-invasive ventilation
Creators: name: Alt, Yvonne
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2012
Subjects: Intrinsic PEEP
Medizin, Gesundheit
Nicht-invasive Beatmung
Intrinsischer PEEP
Non-invasive Ventilation
COPD

description: Die nicht-invasive Beatmung wird in
      der Therapie des COPD-bedingten chronischen oder akuten
      respiratorischen Versagens eingesetzt. Durch Applikation von
      CPAP kann der intrinsische PEEP kompensiert und dadurch die
      respiratorische Muskelanstrengung reduziert werden. Eine
      exakte Messung des individuellen intrinsischen PEEP ist
      nötig, um eine optimale Beatmungseinstellung zu finden, bei
      der die Atemarbeit reduziert und eine zusätzliche
      Lungenüberblähung verhindert wird. Derzeit stellt die
      Ösophagusdrucksonde die standardisierte und vielfach
      verwendete Technik für die Messung des intrinsischen PEEP
      dar, sie ist jedoch invasiv und häufig klinisch schwierig
      durchführbar. In der vorliegenden Studie wurden zwei
      nicht-invasive Messmethoden zur Ermittlung des intrinsischen
      PEEP untersucht. Durch Messung der Atembewegungen mittels
      respiratorischer Induktionsplethysmographie bei
      gleichzeitiger Aufzeichnung des Atemflusses an der
      Beatmungsmaske sollte überprüft werden, ob aus der zeitlichen
      Verschiebung beider Signale auf den intrinsischen PEEP
      rückgeschlossen werden kann. Desweiteren wurde untersucht, ob
      durch Bildung des Verhältnisses zwischen Inspiration und
      Exspiration der intrinsische PEEP bestimmt werden kann.
      Außerdem sollte geklärt werden, ob die Ermittlung des
      intrinsischen PEEP in allen Schlafstadien problemlos möglich
      ist, ob Schlafbezogene Atmungsstörungen oder andere Faktoren
      einen Einfluss auf die Messungen haben und ob die Messungen
      Weckreaktionen verursachen. In der Studie wurden beide zu
      untersuchenden Ansätze mit der Standardmethode verglichen.
      Dafür wurden 12 Patienten mit stabiler COPD und
      lungenfunktionsanalytisch nachgewiesener Lungenüberblähung
      untersucht. Die Messungen enthielten eine vollständige
      Polysomnographie inklusive respiratorischer
      Induktionsplethysmographie (Thorax- und Abdomen-Atemgurt),
      mit zusätzlicher Ösophagusdruckmessung mittels einer
      piezoelektrischen Doppeldrucksonde. Während der Studiennacht
      wurden mehrere Drucktreppen mit Applikation eines nasalen
      CPAP-Drucks (nCPAP) mit den Druckstufen von 4mbar - 12mbar
      mit der Dauer von 20 Sekunden und 60 Sekunden pro Druckstufe
      appliziert. Die Drucktreppen wurden im Wachzustand sowie bei
      stabilem Schlaf durchgeführt. Die Daten wurden mit der
      Software EDF-Trace (Schlaflabor Marburg) automatisch
      analysiert sowie visuell nachkontrolliert. Die Ergebnisse
      wurden beatmungsdruckbezogen dargestellt und die Unterschiede
      in den ermittelten intrinsischen PEEP der verschiedenen
      Methoden mittels des Rangkorrelationskoeffizienten nach
      Spearman-Rho auf Signifikanz geprüft. Es konnten nur geringe
      Korrelationen zwischen den einzelnen Verfahren festgestellt
      werden, so zeigte sich ein Korrelationskoeffizient von
      r=0,524 zwischen Thorax-Atemgurt und Standardmethode, r=0,383
      zwischen Abdomen-Atemgurt und Standardmethode, sowie r=0,272
      beim Vergleich des Inspirations- zu Exspirationsverhältnis
      und Standardmethode. Es konnte gezeigt werden, dass die
      untersuchten nicht-invasiven Methoden derzeit die
      Standardmethode bei der Ermittlung des intrinsischen PEEP
      nicht ersetzen können. Im Hinblick auf die respiratorische
      Induktionsplethysmographie mittels Thorax-Atemgurt konnten
      vielversprechende Tendenzen festgestellt werden, die jedoch
      in größeren Studienpopulationen weiter untersucht werden
      müssen. Die Ergebnisse zeigten, dass die Ermittlung des
      intrinsischen PEEP schlafbeeinträchtigend ist. In der kleinen
      Studienpopulation wurden Faktoren beobachtet, die die
      Ergebnisse möglicherweise beeinflussen können: der Grad einer
      Adipositas und die Höhe des Residualvolumens. Der Einfluss
      dieser Faktoren muss jedoch in einer größer angelegten Studie
      überprüft werden. Schlafbezogene Atmungsstörungen konnten als
      Störfaktoren in dieser Studie nicht bestätigt werden. Die
      Messungen zeigten desweiteren, dass der intrinsische PEEP
      durch einen extern applizierten Druck nicht vollständig
      kompensiert werden kann und bei zu hohem Druck der
      intrinsische PEEP noch weiter zunimmt. Umso wichtiger ist es,
      eine zuverlässige, nicht-invasive Methode zu finden, die den
      intrinsischen PEEP individuell exakt misst.
description: Non-invasive positive pressure
      ventilation is known to improve the outcome in patients with
      acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease
      (COPD). By applying an external Continuous Positive Airway
      Pressure (CPAP) the intrinsic PEEP can be compensated and
      therefore respiratory muscle effort can be minimized. The
      exact measurement of intrinsic PEEP seems essential
      concerning an optimal ventilator setting in order to reduce
      work of breathing and avoid hyperinflation. The gold standard
      for measuring intrinsic PEEP is an esophageal catheter.
      However, esophageal pressure measurement is invasive and
      difficult to obtain in clinical routine for example in
      patients with acute COPD exacerbation. The purpose of this
      study was to evaluate two methods of non-invasively
      determining the intrinsic PEEP. Respiratory movements were
      recorded by inductive plethysmography simultaneously with
      respiratory flow to determine whether the time delay between
      both signals is in accordance with the intrinsic PEEP.
      Furthermore we generated the inspiration to expiration ratio
      to determine the intrinsic PEEP. In addition the study was to
      clarify if the detection of the intrinsic PEEP is possible in
      all sleep stages, whether sleep associated breathing
      disorders or other factors have an influence on the
      measurements and if the examination itself causes arousals.
      Both methods were compared with the gold standard for
      measuring intrinsic PEEP. Therefore 12 patients were included
      with a history of COPD, all stable in GOLD stage II to IV and
      marked hyperinflation. Patients were measured in a sleep lab
      with standard polysomnography including thoracic and
      abdominal inductive plethysmography. In addition esophageal
      and gastric pressures were recorded via catheter. Several
      times during the night, nasal pressure was increased from 4
      to 12 mbar in steps of one mbar, each step lasting 20 seconds
      or 60 seconds. These pressure ramps were passed both awake
      and in stable sleep. The software EDF-Trace (Sleep lab
      Marburg) automatically analyzed the data, which were also
      visually controlled. The results were illustrated in relation
      to the CPAP pressure and the differences in detected
      intrinsic PEEP by the different methods were verified on
      statistical significance using the correlation coefficient by
      Spearman-Rho. Low statistical correlations between the
      different methods were found. Concerning thoracic inductive
      plethysmography the correlation coefficient was r=0,524,
      r=0,383 regarding abdominal inductive plethysmography and
      r=0,272 in comparison of the inspiration to expiration ratio
      to the esophageal catheter. In conclusion, both
      non-invasively methods are unable to replace the gold
      standard for measuring intrinsic PEEP. The thoracic inductive
      plethysmography has shown promising tendency, but it has to
      be examined furthermore in larger studies. The results also
      show that determining intrinsic PEEP affects sleep. In this
      small study it was discovered, that factors like the level of
      adipositas and the level of residual volume can affect the
      results potentially. Larger studies will be needed to verify
      their influence. Sleep associated breathing disorders were
      not a disturbing factor. In all patients applying an external
      pressure did not completely eliminate intrinsic PEEP and a
      further increase in external pressure did lead to a steady
      rise of the intrinsic PEEP. Therefore it is really important
      to find a safe non-invasively method which determinates the
      intrinsic PEEP exactly.