Can inspiratory muscle training improve breathing characteristics in weaning failure patients?

Kenneth Van de Velde Stein Vanthienen
Ademspiertraining aan hoge intensiteit aangeboden aan patienten die moeilijk ontwenenen van beademing op intensieve zorgen met oog op verbeteren van ademhalingskarakteristieken.

Hoog intensieve ademspiertraining bij patienten op intensieve zorgen die moeilijk ontwennen van mechanische ventilatie

Achtergrond

Een opname op intensieve zorgen brengt enorme kosten met zich mee voor de Belgische gezondheidszorg. Ongeveer de helft (~50%) van de patiënten op intensieve zorgen heeft nood aan ondersteuning van de ademhaling door middel van een beademingsmachine. Het proces waarbij we proberen een patiënt te ontwennen  van de beademing noemt men ‘weaning’. Van alle patiënten die nood hebben aan beademing is 80% ‘simple to wean’, wat wil zeggen dat deze patiënten bij een eerste poging kunnen ontwend worden van het beademingstoestel. Daarnaast zal 20% van de patiënten die beademd worden moeilijkheden vertonen wanneer men ze wil ontwennen van het beademingstoestel. Deze patiënten noemt men ‘difficult to wean’.  De proportie van patiënten die moeilijkheden vertoont bij het ontwennen van de beademing zal nood hebben aan een langer verblijf op intensieve zorgen. Indien het feit dat de patiënt nog beademd wordt de beperkende factor is om de intensieve zorgen afdeling te verlaten, zal sneller ontwennen van de beademing resulteren in een eerder ontslag. Dit is niet alleen voordelig voor de financiële leefbaarheid van de Belgische gezondheidszorg maar ook voor de gezondheid van de patiënt.

Dit impliceert dat er nood is aan bepaalde behandelingsmodaliteiten die de oorzaken van het moeilijk ontwennen van de beademingsmachine aanpakken. Uit de literatuur blijkt dat bepaalde ademhalingsparameters zoals een gedaalde spierkracht en uithouding van de ademhalingsspieren, samen met een gedaald longvolume nefast zijn voor het ontwennen van de ademhaling. Daarom is het belangrijk dat er onderzoek gedaan wordt naar het effect van ademspiertraining op de ademhalingsparameters.

Wat is nieuw aan onze training?

Voorgaande studies hebben zich gefocust op het effect van mechanical threshold loading (MTL). Deze modaliteit houdt in dat patiënten moeten inademen tegen weerstand, gegeven door een toestel waarbij er een klep zal openen indien de opgelegde weerstand overwonnen wordt. Daardoor ontstaat er luchtstroom naar de longen en is er contractie van het diafragma. Deze contractie doet zich voor zolang de opgelegde weerstand overwonnen wordt, met als gevolg dat niet het hele bewegingsbereik van de spier getraind wordt als de patiënt de opgelegde weerstand niet voldoende lang kan overwinnen.

Het trainen van slechts een bepaalde proportie van het diafragma wordt als suboptimaal beschouwd. De modaliteit die in deze studie onderzocht wordt, draagt de naam tapered flow resistive loading (TFRL). Hierbij moet de patiënt een bepaalde weerstand overwinnen maar, anders dan bij MTL, zal de weerstand die door het toestel geleverd wordt tijdens het inademen, dalen in functie van de hoeveelheid lucht die de patiënt per seconde inademt. Hierdoor kan de patiënt de opgelegde weerstand blijven overwinnen waardoor het diafragma vollediger getraind wordt. Deze studie onderzoekt of het effect van de ademspiertraining op de ademhalingsparameters verschilt wanneer we kiezen voor krachttraining of uithoudingstraining. De krachttraining wordt gegeven aan patiënten in de interventiegroep waarbij men gebruikt maakt van TFRL aan hoge intensiteit. De uithoudingstraining wordt gegeven aan patiënten in de controlegroep gebruik makende van TFRL aan lage intensiteit.

 

Hoe gaan we te werk?

Om het effect van de training te analyseren, werd er gekozen om naar bepaalde ademhalingskarakteristieken te kijken. De geanalyseerde ademhalingskarakteristieken waren: teugvolume (aantal ml ingeademd bij rustig ademen), de tijd vereist om 1 teug in te ademen, maximale inspiratoire druk (meest negatieve druk die iemand kan genereren bij inademen), ademarbeid (het ingeademde volume lucht vermenigvuldigd met de negatieve druk die men creëert tijdens ademhaling), power (de negatieve druk die men creëert tijdens ademhaling vermenigvuldigd met de stroomsnelheid van de ingeademde lucht) en geforceerde vitale capaciteit (maximaal volume verplaatsbare lucht in de longen). Ademhalingskarakteristieken vertellen iets over efficiëntie en patroon van ademhalen, twee zaken die na een lange periode van beademing sterk afwijkend zijn.

Voorgaande studies beginnen met ademspiertraining tussen 10% en 30% van de maximale negatieve druk die men kan genereren. Uiterst zelden wordt de intensiteit van de training aangepast gedurende de trainingssessies. In slechts enkele gevallen wordt er op intensieve zorgen getraind aan intensiteiten hoger dan 30% van de meest negatieve druk die men kan genereren. Deze studie tracht na te gaan wat het effect is van trainen aan hoge intensiteit op ademhalingskarakteristieken. Om een hoge intensiteit te bekomen werd er gestart met trainen aan 30% van de meest negatieve druk die men kan genereren en wordt deze intensiteit dagelijks aangepast naar de hoogst tolerabele intensiteit. Tolerantie werd geëvalueerd aan de hand van de hartfrequentie tijdens de training, de zuurstofsaturatie (hoeveelheid zuurstof in het bloed) en bloeddruk tijdens de training.

Wat waren de bevindingen?

Over de loopbaan van twee jaar werden 28 proefpersonen opgenomen in de studie. Elf proefpersonen ondergingen de hoog-intensieve krachttraining en zestien ondergingen laag-intensieve uithoudingstraining. Proefpersonen die de hoog-intensieve krachttraining ondergingen vertoonden een grotere stijging in geforceerde vitale capaciteit, ademarbeid en power vergeleken met proefpersonen die de laag-intensieve uithoudingstraining ondergingen. Geen enkele proefpersoon ondervond complicaties die te wijten waren aan de trainingssessies.

Een blik op de toekomst

Gezien de recente veranderingen in financieel beleid van de gezondheidszorg en de grote kosten gerelateerd aan een verblijf op intensieve zorgen, zou het interessant zijn om het effect van hoog-intensieve ademspiertraining op het aantal ligdagen op intensieve zorgen te onderzoeken.

Bibliografie

1.         Zamzam MA, Abd El Aziz AA, Elhefnawy MY, Shaheen NA. Study of the characteristics and outcomes of patients on mechanical ventilation in the intensive care unit of EL-Mahalla Chest Hospital. Egypt J Chest Dis Tuberc [Internet]. The Egyptian Society of Chest Diseases and Tuberculosis; 2015;64(3):693–701.

2.         Boles JM, Bion J, Connors A, Herridge M, Marsh B, Melot C, et al. Weaning from mechanical ventilation. Eur Respir J. 2007;29(5):1033–56.

3.         Moodie LH, Reeve JC, Vermeulen N, Elkins MR. Inspiratory muscle training to facilitate weaning from mechanical ventilation: Protocol for a systematic review. BMC Res Notes [Internet]. BioMed Central Ltd; 2011;4(1):283.

4.         Beduneau G, Pham T, Schortgen F, Piquilloud L, Zogheib E, Jonas M, et al. Epidemiology of weaning outcome according to a new definition the WIND study. Am J Respir Crit Care Med. 2017;195(6):772–83.

5.         Vassilakopoulos T, Zakynthinos S, Roussos C. Respiratory muscles and weaning failure. Eur Respir J. 1996;9(11):2383–400.

6.         Gosselink R, Bott J, Johnson M, Dean E, Nava S, Norrenberg M, et al. Physiotherapy for adult patients with critical illness: Recommendations of the European Respiratory Society and European Society of Intensive Care Medicine Task Force on Physiotherapy for Critically Ill Patients. Intensive Care Med. 2008;34(7):1188–99.

7.         Moxham J, Goldstone J. Assessment of respiratory muscle strength in the intensive care unit. Eur Respir J [Internet]. 1994;7(11):2057–61.

8.         De Jonghe B, Bastuji-Garin S, Durand M-C, Malissin I, Rodrigues P, Cerf C, et al. Respiratory weakness is associated with limb weakness and delayed weaning in critical illness*. Crit Care Med [Internet]. 2007;35(9):2007–15.

9.         Goligher EC, Fan E, Herridge MS, Murray A, Vorona S, Brace D, et al. Evolution of diaphragm thickness during mechanical ventilation: Impact of inspiratory effort. Am J Respir Crit Care Med. 2015;192(9):1080–8.

10.       Gayan-Ramirez G, Decramer M. Effects of mechanical ventilation on diaphragm function and biology. Eur Respir J. 2002;20(6):1579–86.

11.       Hermans G, Agten A, Testelmans D, Decramer M, Gayan-Ramirez G. Increased duration of mechanical ventilation is associated with decreased diaphragmatic force: A prospective observational study. Crit Care. 2010;14(4).

12.       Gosselink R, De Vos J, Van Den Heuvel SP, Segers J, Decramer M, Kwakkel G. Impact of inspiratory muscle training in patients with COPD: What is the evidence? Eur Respir J. 2011;37(2):416–25.

13.       Martin AD, Smith BK, Davenport PD, Harman E, Gonzalez-Rothi RJ, Baz M, et al. Inspiratory muscle strength training improves weaning outcome in failure to wean patients: a randomized trial. Crit Care. 2011;15(2):R84.

14.       Elkins M, Dentice R. Inspiratory muscle training facilitates weaning from mechanical ventilation among patients in the intensive care unit: A systematic review. J Physiother [Internet]. Korea Institute of Oriental Medicine; 2015;61(3):125–34.

15.       Caruso P, Denari SD, Ruiz S Al, Bernal KG, Manfrin GM, Friedrich C, et al. Inspiratory muscle training is ineffective in mechanically ventilated critically ill patients. Clinics [Internet]. 2005;60(6):479–84.

16.       Langer D, Charususin N, Jacome C, Hoffman M, McConnell A, Decramer M, et al. Efficacy of a Novel Method for Inspiratory Muscle Training in People With Chronic Obstructive Pulmonary Disease. Phys Ther [Internet]. 2015;95(9):1264–73.

17.       Tonella RM, Dos Santos Roceto Ratti L, Delazari LEB, Junior CF, Da Silva PL, Herran ARDS, et al. Inspiratory Muscle Training in the Intensive Care Unit: A New Perspective. J Clin Med Res [Internet]. 2017;9(11):929–34.

18.       Hoffman M, Van Hollebeke M, Clerckx B, Muller J, Louvaris Z, Gosselink R, Hermans G, Langer D, et al. Inspiratory Muscle Training for Difficult to Wean Patients (IMweanT study). BMJ Open. 2018

19.       Quarijer PH, Tammeling GJ, Cdl JE, Pedersen OF, Peslin R, Yernault J-C. Piero Della Francesca. Lung volumes and forced ventilatory flows. [Internet]. Vol. 6, Eur Respir J. 1993. 5-40 p.

20.       Neder JA, Andreoni S, Lerario MC, Nery LE. Reference values for lung function tests. II. Maximal respiratory pressures and voluntary ventilation. Brazilian J Med Biol Res. 1999;32(6):719–27.

21.       Roussos C. Function and fatigue of respiratory muscles. Chest [Internet] 1985; 88; 124S-132S.

22.       Bissett B, Leditschke I. Inspiratory muscle training to enhance weaning from mechanical ventilation. Anaesth Intensive Care [Internet]. 2007;35(5):776–9.

23.       Kraemer WJ, Ratamess NA. Fundamentals of Resistance Training: Progression and Exercise Prescription. Med Sci Sports Exerc. 2004;36(4):674–88.

 

24.       Bissett B, Leditschke IA, Green M, Marzano V, Collins S, Van Haren F. Inspiratory muscle training for intensive care patients: A multidisciplinary practical guide for clinicians. Aust Crit Care [Internet]. 2018;1–7.

25.       American Thoracic Society/European Respiratory Society. ATS/ERS Statement on respiratory muscle testing. Am J Respir Crit Care Med [Internet]. 2002;166(4):518–624.

26.       Magalhães PAF, Camillo CA, Langer D, Andrade LB, Duarte M do CMB, Gosselink R. Weaning failure and respiratory muscle function: What has been done and what can be improved? Respir Med [Internet]. 2018;134(November 2017):54–61.

Universiteit of Hogeschool
Master in de Revalidatiewetenschappen en Kinesitherapie: optie Sportkinesitherapie
Publicatiejaar
2019
Promotor(en)
Rik Gosselink, Daniel Langer, Marine Van Hollebeke
Kernwoorden
Share this on: