Λειτουργικότητα των αναπνευστικών μυών σε νεογνά

Abstract

The neonatal diaphragm, which is the main respiratory muscle, is disadvantaged, particularly in preterm infants, due to functional and anatomical characteristics, such as a low muscle mass, flattened shape and a decreased content of fatigue-resistant muscle fibres. Several conditions during the neonatal period and early infancy may increase the respiratory load. Moreover, conditions related to prematurity such as bronchopulmonary dysplasia (BPD), may affect the capacity of the diaphragm to undertake the work of breathing, especially under conditions of increased respiratory workload. The diaphragmatic function can be assessed by measuring the maximum transdiaphragmatic pressure (Pdimax, a measure of diaphragmatic strength) and the pressure time-index (PTIdi, a measure of the load-to-capacity ratio of the diaphragm). The pressure- time product (PTPdi), which is calculated as the integral of the trans-diaphragmatic pressure over the inspiratory time, reflects the energy expenditure of the diaphragm and is a measure of the work of breathing. The aim of this thesis was to assess the factors that influence diaphragmatic function measured by the Pdimax and PTIdi in term and preterm infants. A secondary aim was to investigate diaphragmatic function in response to the application of an external flow resistance in term, preterm infants with and without BPD. Finally, a comparison of the diaphragmatic work of breathing of preterm neonates, as assessed by the diaphragmatic pressure time-product (PTPdi), in several positions of preterm infants before discharge, was performed. Preterm and term infants admitted in the Neonatal Intensive Care Unit of the University of Patras were included. Preterm infants were further classified as having or not having BPD. Infants were clinically stable on the day of measurement without requiring any respiratory support or oxygen supplementation. Participants were studied before discharge. Diaphragmatic function was assessed by measurement of the maximum trans-diaphragmatic pressure (Pdimax) and calculation of the diaphragmatic pressure time index (PTIdi). The work of breathing was assessed by the pressure-time product (PTPdi). Pdimax was higher in term infants compared to preterms without BPD (p<0.001). Term infants also had lower PTIdi compared to preterms without BPD (p=0.006). Pdimax was higher (p=0.015) and PTIdi was lower (p<0.001) in preterms without BPD compared to those with BPD. In term and preterm infants without BPD, gestational age (GA) emerged as the most significant predictor of Pdimax and PTIdi, independently of sex, days of mechanical ventilation, and days of oxygen support. Pdimax was higher and PTIdi was lower in preterms without BPD compared to those with BPD (p = 0.015 και p < 0.001, respectively). BPD and GA were significant determinants of PTIdi, independently of sex, postmenstrual age, and days of mechanical ventilation. PTIdi was higher in infants without BPD compared to term infants and in infants with BPD compared to those without BPD, before and after application of an external inspiratory-flow resistance. Nine preterm infants (39% of all preterms), including all six with BPD, exceeded the fatigability threshold of 0.15 after the application of the inspiratory-flow resistance. Furthermore, PTPdi was lower in the prone compared to the supine position (p=0.005) and in the supine–tilt compared to the supine position (p=0.032). Diaphragmatic function in early infancy depended on maturity at birth. Preterm infants had lower diaphragmatic strength and impaired ability to sustain the generated force over time compared to their term counterparts. Prematurity and a history of bronchopulmonary dysplasia were associated with impaired diaphragmatic function and a higher risk of diaphragmatic fatigue under conditions that increase the inspiratory load. Finally, in convalescent preterm infants the work of breathing was lower in the prone, compared to the supine position.

Τα ανατομικά και λειτουργικά χαρακτηριστικά του διαφράγματος των νεογνών και ιδιαίτερα των προώρων, όπως η μικρότερη μυϊκή μάζα, το επιπεδωμένο σχήμα και η μικρότερη συγκέντρωση ανθεκτικών στην κόπωση μυϊκών ινών, θέτουν το διάφραγμα σε μειονεκτική θέση και περιορίζουν τη δυνατότητα του να ανταπεξέλθει στο έργο αναπνοής σε συνθήκες αυξημένου εισπνευστικού φορτίου. Κατά τη νεογνική και πρώιμη βρεφική περίοδο, διάφορες καταστάσεις μπορεί να αυξήσουν το αναπνευστικό φορτίο. Επιπλέον, επιπλοκές που σχετίζονται με την προωρότητα όπως η βρογχοπνευμονική δυσπλασία, μπορεί να επηρεάσουν περαιτέρω την ικανότητα του διαφράγματος να ανταπεξέλθει στο αναπνευστικό έργο. Η λειτουργικότητα του διαφράγματος μπορεί να αξιολογηθεί με τη μέτρηση της μέγιστης δια-διαφραγματικής πίεσης (Pdimax, μέτρο αξιολόγησης της ισχύος του διαφράγματος) και τον δείκτη πίεσης- χρόνου (PTIdi, λόγος επιβαλλόμενου φορτίου προς τη νευρομυϊκή επάρκεια-ικανότητα του διαφράγματος, load-to-capacity ratio). Το προϊόν πίεσης-χρόνου (PTPdi) που υπολογίζεται ως το ολοκλήρωμα της δια-διαφραγματικής πίεσης επί τον εισπνευστικό χρόνο αντανακλά την ενεργειακή δαπάνη του διαφράγματος και είναι μέτρο αξιολόγησης του έργου αναπνοής. Σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η διερεύνηση της επίδρασης κλινικών και δημογραφικών παραγόντων στη λειτουργικότητα του διαφράγματος σε πρόωρα και τελειόμηνα νεογνά, όπως αυτή εκτιμήθηκε με τη μέτρηση της Pdimax και του PTIdi. Δευτερεύων σκοπός αυτής της διατριβής ήταν η αξιολόγηση της λειτουργικότητας του διαφράγματος σε τελειόμηνα και πρόωρα νεογνά με ή χωρίς ιστορικό βρογχοπνευμονικής δυσπλασίας, πριν και μετά την εφαρμογή εξωτερικού φορτίου αντίστασης ροής. Τέλος, αξιολογήθηκε το διαφραγματικό έργο αναπνοής, που εκτιμήθηκε με το διαφραγματικό προϊόν πίεσης-χρόνου, σε πρόωρα νεογνά σε διαφορετικές θέσεις σώματος. Ο πληθυσμός της παρούσας διατριβής αποτελείτο από πρόωρα και τελειόμηνα νεογνά που νοσηλεύθηκαν στην Εντατική Μονάδα Νεογνών της Παιδιατρικής Κλινικής του Πανεπιστημιακού Νοσοκομείου Πατρών. Τα πρόωρα νεογνά που συμμετείχαν, κατηγοριοποιήθηκαν περαιτέρω σε όσα είχαν ιστορικό βρογχοπνευμονικής δυσπλασίας (ΒΠΔ) ή όχι. Όλα τα νεογνά ήταν κλινικά σταθερά και δεν χρειάζονταν αναπνευστική υποστήριξη ή χορήγηση οξυγόνου την ημέρα της μέτρησης. Οι μετρήσεις πραγματοποιήθηκαν πριν την έξοδό τους από τη ΜΕΝΝ. Η λειτουργία του διαφράγματος αξιολογήθηκε με τη μέτρηση της μέγιστης δια-διαφραγματικής πίεση (Pdimax) και τoν υπολογισμό του διαφραγματικού δείκτη πίεσης-χρόνου (PTΙdi). Το διαφραγματικό έργο αναπνοής εκτιμήθηκε με το διαφραγματικό προϊόν πίεσης-χρόνου (PTPdi).H μέγιστη δια-διαφραγματική πίεση (Pdimax) ήταν υψηλότερη σε τελειόμηνα νεογνά σε σύγκριση με τα πρόωρα χωρίς ΒΠΔ (p<0,001). Τα τελειόμηνα νεογνά είχαν χαμηλότερες τιμές του δείκτη πίεσης-χρόνου (PTIdi) σε σύγκριση με τα πρόωρα χωρίς ΒΠΔ (p=0,006). Η Pdimax ήταν υψηλότερη (p=0,015) και ο PTIdi ήταν χαμηλότερος (p<0,001) σε πρόωρα νεογνά χωρίς ΒΠΔ σε σύγκριση με τα πρόωρα με ΒΠΔ. Στα τελειόμηνα και τα πρόωρα νεογνά χωρίς ΒΠΔ, η ηλικία κύησης αποτέλεσε τον πιο σημαντικό παράγοντα πρόβλεψης των Pdimax και PTIdi, ανεξάρτητα από το φύλο, τις ημέρες μηχανικού αερισμού και τις ημέρες εξάρτησης από το οξυγόνο. Η Pdimax ήταν υψηλότερη και ο PTIdi χαμηλότερος στα πρόωρα νεογνά χωρίς ΒΠΔ σε σύγκριση με εκείνα με ΒΠΔ (p = 0,015 και p < 0,001, αντίστοιχα). Η ΒΠΔ αποτελούσε σημαντικό παράγοντα καθορισμού του PTIdi σε συνδυασμό με την ηλικία κύησης, ανεξάρτητα από το φύλο, τη διορθωμένη ηλικία κύησης και τις ημέρες μηχανικού αερισμού. Κατά την εφαρμογή εξωτερικού φορτίου αντίστασης ροής, ο PTIdi ήταν υψηλότερος στα πρόωρα χωρίς ΒΠΔ σε σύγκριση με τα τελειόμηνα νεογνά και στα νεογνά με ΒΠΔ σε σύγκριση με εκείνα χωρίς ΒΠΔ πριν αλλά και μετά την εφαρμογή εξωτερικής αντίστασης ροής. Εννέα πρόωρα νεογνά (39% των προώρων), συμπεριλαμβανομένων και των έξι που είχαν ιστορικό ΒΠΔ υπερέβησαν την τιμή 0,15 του ορίου κόπωσης των αναπνευστικών μυών μετά την εφαρμογή της εισπνευστικής αντίστασης. Επιπλέον, το διαφραγματικό έργο αναπνοής (PTPdi) ήταν χαμηλότερο στην πρηνή σε σύγκριση με την ύπτια θέση (p=0,005) και στην κεκλιμένη σε σύγκριση με την ύπτια θέση (p=0,032). Η διαφραγματική λειτουργία στην πρώιμη βρεφική ηλικία εξαρτάται από την ωριμότητα κατά τη γέννηση. Τα πρόωρα νεογνά παρουσίασαν μικρότερη διαφραγματική ισχύ (χαμηλότερες τιμές Pdimax) και επηρεασμένη ικανότητα παραγωγής δύναμης σε συνάρτηση με το χρόνο (υψηλότερες τιμές PTIdi) σε σύγκριση με τα τελειόμηνα. Η προωρότητα και το ιστορικό βρογχοπνευμονικής δυσπλασίας σχετίζονταν με επηρεασμένη λειτουργικότητα του διαφράγματος και αυξημένο κίνδυνο διαφραγματικής μυϊκής κόπωσης κάτω από συνθήκες αυξημένου εισπνευστικού φορτίου. Τέλος, το έργο αναπνοής σε πρόωρα νεογνά πριν την έξοδό τους από τη Μονάδα ήταν μικρότερο στην πρηνή σε σύγκριση με την ύπτια θέση