Non-invasive respiratory support for preterm neonates requiring resuscitation

Abstract

This thesis contributes to three areas of neonatal resuscitation research. We provide data on: 1) strengths and weaknesses of equipment used for providing respiratory support, 2) the clinical effect of non-invasive respiratory support of VLBW infants at birth, and 3) epidemiologic data of delivery room practice in Europe. Concerning our studies on resuscitation equipment, the most significant discoveries were that device- and operator specific characteristics influence the quality of PIP, PEEP and Vt provision during manual respiratory support of VLBW infants. Using SIBs, operators from all professions (original study 1) and from all grades of professional training (original study 2) produced highly variable and at times excessive PIP and Vt. Conversely, the use of the pressure limited T-piece device protected against the application of too high PIP and also Vts. An important secondary finding of our investigations was the lack of accuracy of the commonly used PEEP- valves (original study 3). Our prospective study of the clinical effect of a non-invasive approach to resuscitation of VLBW preterm infants proved that infants supported with CPAP had improved lung function at term, compared to those treated with early MV (original study 4). Surveying the NICUs of German speaking countries in 2008, we found that such an approach had already been widely applied, albeit without uniform protocols (original study 5). Non- invasive respiratory support from birth, if consistently and cautiously provided to VLBW preterm infants has the potential of minimising neonatal lung injury and minimise the risk of BPD. Referring to the current discussion on whether invasive (MV) or non-invasive respiratory support (CPAP) should be the first line treatment for neonatal RDS, we believe that in a situation of equipoise the least invasive method of support should be chosen. Thanks to many high quality studies in this field and possibly including the ones presented in this thesis, the paradigm of neonatal resuscitation has already swayed away from early invasive MV and PPV to a more individualized, patient centred approach with the primary aim to provide non-invasive respiratory support. Thus, early non-invasive respiratory support should now be considered as the recommended ventilatory support preterm infants, leaving the burden of proving superiority to those still advocating primary intubation and MV.

Die Arbeit befasst sich mit der nicht-invasiven Atemunterstützung von Früh- und Neugeborenen. Die initial mit Fruchtwasser gefüllte Lunge des Neugeborenen muss postnatal binnen Minuten für den Gasaustausch frei werden. Beim nicht- atmenden, bzw. unzureichend atmenden Neugeborenen muss das medizinische Personal dem Neugeborenen Atemunterstützung, bzw. Belüftungshilfe leisten. Klassischer Weise wurde hier bislang v. a. der selbst-entfaltende Beatmungsbeutel eingesetzt. Allerdings zeigten Studien von z.B. Björklund und Dreyfuss, dass bereits wenige hochvolumige und druckintensive Atemhübe insbesondere das fragile Lungengewebe von Frühgeborenen nachhaltig schädigen. Neuartige Atemhilfen, sog. T-Stück Atemhilfen, sollen helfen, solche Beatmungsspitzen zu vermeiden. In der vorliegenden Arbeit galt es, verschiedene Instrumente zur nicht-invasiven Atemunterstützung in ihren Anwendungseigenschaften zu charakterisieren. Wir untersuchten den selbst- entfaltenden Beatmungsbeutel und eine T-Stück Atemhilfe hinsichtlich der Druck- und Volumenapplikation am Modell. In vitro konnten wir zeigen, dass T-Stückbeatmungshilfen dem selbst-entfaltenden Beutel sowohl hinsichtlich der Kontrolle und der Konstanz des Beatmungsspitzendruckes, des Atemvolumens und des positiv end-expiratorischen Druckes überlegen sind. In einer klinischen Untersuchung konnte gezeigt werden, dass Frühgeborene, die initial mit nicht- invasiver Atemunterstützung versorgt wurden, mittelfristig signifikant bessere Atemfunktionswerte aufweisen, als invasiv atemunterstützte, maschinell beatmete Frühgeborene. In einer epidemiologischen Studie wurde 2008 der Status Quo der Erstversorgung von Frühgeborenen und die dazu verwendeten Hilfsmittel und Instrumente erhoben. Es konnte gezeigt werden, dass T-Stück Atemhilfen in ca. 40% aller Deutschen, Österreichischen und Schweizer Kreissäle benutzt wurden, wohingegen der selbst-entfaltende Beutel im Jahr 2008 noch in über 85% der befragten Institutionen primär zum Einsatz kam. Dank vieler hochwertiger Studien auf diesem Gebiet der Forschung, einschließlich der in dieser Arbeit vorgestellten, international publizierten Ergebnisse, befindet sich das Paradigma der Erstversorgung Frühgeborener derzeit im Wandel: weg von der frühen invasiven Beatmung hin zu einer individualisierten, Patienten- zentrierten Versorgung unter zu Hilfenahme von vorrangig nicht-invasiver Atemunterstützungsmassnahmen.