Affect of sustained inflations on lung atelectasis during paediatric laparoscopic surgery as determined by lung ultrasound : A randomized controlled trial /
دراسة تأثير نفخ الرئة المستديم علي الانخماص الرئوي باستخدام الموجات فوق الصوتية اثناء عمليات منظار البطن في الاطفال دراسة معشاة منضبطة
by Nahla Mohamed El Saghear Gouda; Supervised by Dr. Karim Kamal Fahim Girgis, Dr. Mohamed Ibrahim El Sonbaty, Dr. Mohamed Ahmed Selim, Dr. Ahmed Hussien Sayed Hasan.
- 87 pages : illustrations ; 25 cm. + CD.
Thesis (Ph.D)-Cairo University, 2023.
Bibliography: pages 76-87.
Atelectasis is among the most frequent postoperative pulmonary complications of general anaesthesia and can be observed in all types of surgery and all age groups. Atelectasis impairs gas exchange, thus causing hypoxemia and likely other respiratory disorders such as acute lung injury and pneumonia. Researchers found that atelectasis occurs in the majority of children undergoing general anaesthesia, with an incidence of between 68% and 100%. Younger children, particularly infants, are vulnerable to hypoxemia due to their smaller functional residual capacity and increased metabolic requirements compared with adults. Capnoperitoneum induced during laparoscopy may aggravate lung collapse as it generates a further increase in intra-abdominal pressure.
Subsequently paediatrics show potential to benefit most from alveolar recruitment manoeuvres. Lung ultrasound (LUS) is a reliable and accurate non-invasive imaging tool for detecting anaesthesia-induced atelectasis. After obtaining approval form the Ethics and Research Committee (Code: MD-240-2021) and protocol registration on clinical trials.gov, forty paediatric patients performing moderate abdominal laparoscopic surgery between (October) 2021 and (December) 2022, were included in the study after obtaining an informed consent from the child’s legal guardian/parent. The patients were randomly allocated into one of the two study groups: recruitment group (RM) and control group (CP) - 20 patients per group. Sustained inflations were performed every 20 minutes during the period of capnoperitoneum in the recruitment group. Sustained inflations were applied at a pressure of 30 cmH2O using the Adjusted Pressure Limiting (APL) valve and were held for of 30 secs. After each SI, the standard ventilatory settings were resumed with a PEEP setting of 8 cmH2O to prevent lung de-recruitment.
Patients were studied at three points: •Before capnoperitoneum: 5 minutes after induction of anaesthesia, baseline recordings were obtained. •During capnoperitoneum: measurements were performed 10 minutes after starting the capnoperitoneum. •After capnoperitoneum: 5 minutes after the end of surgery before discontinuation of anaesthesia and extubation. The main finding in our study was that applying sustained inflations as a recruitment manoeuvre every 20 minutes followed by a PEEP of 8 cmH2O in paediatric patients undergoing laparoscopic surgery improved the total lung aeration score compared to the baseline scores (before capnoperitoneum) detected by lung ultrasonography. This was proved by calculating a delta score (difference between the total lung aeration score before and after capnoperitoneum). The recruitment group showed a greater degree of improvement in the total lung aeration score compared to the control group (p value <0.001). Moreover, the number of patients in the recruitment group that had a decrease in total lung aeration score after capnoperitoneum relative to their baseline (before capnoperitoneum) total lung aeration score were 11 out of 20 patients while only 3 patients improved in the control group. The remainder of patients either maintained the same total lung aeration score or worsened. A significant p value (0.04) was found in the number of patients whose total lung aeration score improved after capnoperitoneum between both groups. We defined the incidence of significant lung atelectasis as an aeration score ≥2 in any of the 12 lung regions. The incidence of atelectasis after capnoperitoneum was lesser in the recruitment group (35%) compared to the control group (60%). However, we found no significant difference between both groups. The incidence of significant atelectasis before (50%) and during capnoperitoneum (65%) was more than after capnoperitoneum (35%) in the recruitment group while in the control group, incidence of atelectasis was more during capnoperitoneum (50%) than before (35%) and continued to increase after capnoperitoneum (60%). However no significant difference was found at the different points in each group. The mean lung aeration score in the control group after capnoperitoneum increased (3.9) compared to before (2.3) while the mean lung aeration score decreased after capnoperitoneum (2.5) compared to before (3.4) in the recruitment group. However, no significant difference was found between both groups. This suggests that the negative effects of anaesthesia and capnoperitoneum persisted in paediatric patients that received a standard ventilation strategy with no recruitment manoeuvre applied. With variation of the recruitment manoeuvre applied, most literature agree that applying a recruitment manoeuvre to paediatric patients undergoing laparoscopic surgery significantly improves lung aeration. A correlation was done between the total lung aeration score after capnoperitoneum and the duration of capnoperitoneum in both groups as shown in table (5). No statistical significance was found in control group. However, a negative correlation (p value 0.045) was established between the total lung aeration score after capnoperitoneum and the duration of capnoperitoneum in the recruitment group. We performed sustained inflations every 20 minutes, abolishing the effect of duration of capnoperitoneum on lung aeration. LUS has great potential as it represents a radiation-free, non-invasive and reliable tool for assessing lung aeration at the bedside. The recruitment maneuver (repeated sustained inflations) was well tolerated hemodynamically and was not stopped in any of the patients.
Further studies should consider the use of real time sonography along with a PEEP titration trial during laparoscopic procedures in paediatric patients to accurately ensure no collapsed lung areas are detected.
انخماص الرئة ضمن الاسباب الاكثر شيوعا لمضاعفات الرئة بعد الجراحة تحت تخدير كلي و يمكن ملاحظتها في جميع العمليات الجراحية و الفئات العمرية. انخماص الرئة يضعف تبادل الغازات ، مما يسبب نقص الأكسجة في الدم واضطرابات الجهاز التنفسي الأخرى المحتملة مثل إلالتهاب الرئوي. وجد الباحثون أن انخماص الرئة يحدث في غالبية الأطفال الذين يخضعون للتخدير العام ، مع حدوث ما بين 68 ٪ و 100 ٪. الأطفال الأصغر سنا ، وخاصة الرضع ، معرضون لنقص الأكسجة في الدم بسبب قدرتهم الوظيفية المتبقية الأصغر وزيادة متطلبات التمثيل الغذائي مقارنة بالبالغين. قد يؤدي النفخ أثناء منظار البطن إلى انخماص الرئة لأنه يولد زيادة أخرى في الضغط داخل البطن. يظهر الأطفال إمكانية الاستفادة من مناورات تجنيد الرئة. الموجات فوق الصوتية للرئة (LUS) أداة تصوير غير جراحية موثوقة ودقيقة للكشف عن انخماص الرئة الناجم عن التخدير. بعد الحصول على موافقة لجنة الأخلاقيات والبحوث (الكود: MD-240-2021) وتسجيل البروتوكول على clinicaltrials.gov، تم تضمين أربعين مريضا من الأطفال الذين أجروا جراحة متوسطة بالمنظار في البطن بين (أكتوبر) 2021 و (ديسمبر) 2022 ، في الدراسة بعد الحصول على موافقة من الوصي القانوني للطفل / الوالد. تم توزيع المرضى بشكل عشوائي في واحدة من مجموعتي الدراسة: مجموعة التوظيف (RM) ومجموعة التحكم (CP) 20 مريضا لكل مجموعة. تم إجراء تضخم مستمر كل 20 دقيقة خلال فترة نفخ البطن في مجموعة التوظيف. تم تطبيق التضخم المستمر عند ضغط 30 cmH2O باستخدام تحديد الضغط المعدل وتم الاحتفاظ به لمدة 30 ثانية. بعد كل تضخم مستمر تم استئناف اعدادات التهوية القياسية PEEP 8cmH2O لمنع إلغاء تجنيد الرئة. تمت دراسة المرضى في ثلاث نقاط: • قبل كابنوبريتونيوم: بعد 5 دقائق من تحريض التخدير ، تم الحصول على تسجيلات خط الأساس. • أثناء كابنوبريتونيوم: تم إجراء القياسات بعد 10 دقائق من بدء كابنوبريتونيوم. • بعد كابنوبريتونيوم: بعد 5 دقائق من انتهاء الجراحة قبل التوقف عن التخدير ونزع الأنبوب. كانت النتيجة الرئيسية في دراستنا هي أن تطبيق التضخم المستمر كمناورة توظيف كل 20 دقيقة متبوعا ب PEEP من 8 cmH2O في مرضى الأطفال الذين يخضعون لجراحة بالمنظار أدى إلى تحسين درجة تهوية الرئة الإجمالية مقارنة بدرجات خط الأساس (قبل كابنوبريتونيوم) التي تم اكتشافها بواسطة التصوير بالموجات فوق الصوتية للرئة تتمنع LUS بإمكانات كبيرة لأنها تمثل أداة خالية من الإشعاع وغير جراحية وموثوقة لتقييم تهوية الرئة بجانب السرير. كانت مناورة التوظيف (التضخم المستمر المتكرر) جيدة التحمل ديناميكا الدم ولم تتوقف في أي من المرضى. يجب أن تأخذ الدراسات الإضافية في الاعتبار استخدام التصوير بالموجات فوق الصوتية في الوقت الفعلي جنبا إلى جنب مع تجربة معايرة PEEP أثناء إجراءات المنظار في مرضى الأطفال لضمان عدم اكتشاف مناطق الرئة المنهارة بدقة.