La saturazione ottimale e il suo monitoraggio nel neonato. Possiamo evitare l’ipossia e l’iperossia? Plenary Session – Neonatal and Pediatrics Intensive Care (for Nurses) Centro Congressi A. Luciani Augusto Sola Padova, Novembre 2014 RIVELAZIONE-Conflitto di interessi Vice President, Medical Affairs for Neonatology (education & research), Masimo Corporation (Part time salaried position) a. President, Ibero-American Society of Neonatology c. Senior Lecturer, School of Public Health, NY College of Medicine d. Consulting Professor of Pediatrics-Neonatology, Maimonides University e. Professor of Pediatrics Universidad del Norte, Colombia f. Advisory Board, “Fundacion Angelitos”, Honduras g. Advisor, Neonatology and Steering Committee for the China California Heart Watch Training Program Mio nonno materno era italiano (Matticoli) ma non riesco a parlare italiano. Le mie scuse! Tuttavia, ho fatto alcune diapositive nella tua lingua sperando che questo sarà utile per capire meglio la mia conferenza. Storia di utilizzare l'ossigeno Priestley J. Experiments and Observations on different kinds of air Vol. II, London: Johnson, 1775. Available at: http://www.mtsinai.org/pulmonary/papers/ox-hist/ox-hist1.htm (1940’s) (1974) 1990–2014 & more Letteratura pubblicata relativa a ossigeno che ho letto 2004 articoli originali e revisione 48 capitoli ‘Pascal’ sfera Ho pubblicato 46 articoli e 14 capitoli relativi all‘O2 Informazioni basate sull’evidenza Lo stress ossidativo L'ossigeno come un nemico Targeting livelli di ossigeno • Le Differenze di Monitor di SpO2 • Saturazione «ottimale» • Transizione e rianimazione Physiology Hb-O2 curve Oxygenation Clinical cases BPD; PPHN PI FUTURE Other Specie reattive dell'ossigeno (ROS) 10000000000000 DNA Protein Aust AA, Eveleigh F. Mechanisms of DNA Oxidation. Proceedings of the Society for Experimental Biology and Medicine; 1999; 222:246-252 Acworth IN, Bailey B. The Handbook of Oxidative Metabolism. Chelmsford, MA, 1996 Lo stress ossidativo Squilibrio tra la manifestazione sistemica di ROS e la capacità di un sistema biologico per disintossicare prontamente gli intermedi reattivi o per riparare i danni causati Reactive oxygen species (ROS) Free radicals superoxide anion (O2•−) hydroxyl radical (•OH) Nonradical molecules hydrogen peroxide (H2O2) singlet oxygen (1O2) others 2 O2•− +2H+⟶ H2O2 + O2 2 O2•− + 2H+ ⟶ •OH + •OH Ossidazione Una mela appena tagliata diventa marrone Il deterioramento di frutta fresca Il parafango di una bicicletta diventa arrugginito Un chiodo ... Ruggini L'arrugginimento di un'automobile OXIDATIVE STRESS Peroxides and free radicals that damage all components of the cell (proteins, lipids, and DNA). Aging Cancer Parkinson's disease Alzheimer's disease, Atherosclerosis Heart failure Myocardial infarction Fragile X syndrome Sickle Cell Disease Lichen planus Vitiligo Autism Infection Cronic fatigue syndrome ROP BPD Developing Brain I vari stress ambientali portano alla eccessiva produzione di ROS causano danni ossidativi progressiva e infine la morte delle cellule. Il danno ossidativo ai tessuti dipende dal delicato equilibrio tra la produzione di ROS, e la loro evacuazione («pulire») L'ossidazione può essere distruttiva Lo stress ossidativo nell'invecchiamento I gruppi di geni che sono più regolati nell'invecchiamento sono i geni di risposta allo Stress Ossidativo e danni al DNA The repressor element 1-silencing transcription factor (REST) is a universal feature of normal aging in human cortical and hippocampal neurons. REST potently protects neurons from oxidative stress and amyloid beta-protein toxicity, and conditional deletion of REST in the mouse brain leads to age-related neurodegeneration (Lu et al. 2014, Nature 507, 448) ROS / ANTIOXIDANTS Nonenzymic Antioxidative System Antioxidant Enzymes superoxide dismutase (SOD) catalase (CAT) guaiacol peroxidase (GPX) ascorbate-glutahione (AsA-GSH) cycle [ascorbate peroxidase (APX)] monodehydroascorbate reductase (MDHAR) dehydroascorbate reductase (DHAR) glutathione reductase (GR) ascorbate (AsA) glutathione (GSH) carotenoids, tocopherols phenolics caffè, vino rosso, cioccolato fondente OXIDATIVE STRESS L'eccessiva produzione di ROS provoca danno ossidativo progressiva e infine la morte delle cellule L'ossidazione può essere distruttiva OXIDATIVE STRESS O2 Oxygen in neonatal anaesthesia: friend or foe? Curr Op in Anaesthesiol 2008 Oxygen as a neonatal health hazard: call for détente in clinical practice. Acta Paediatr. 2007 Jun;96(6):801-12 “HEALTH HAZARD” Sola et al Pediatrics 2003 - 2012 J.Perinatol 2008 Vento et al Saugstad et al PVR IN PPHN (iNO) ROP Developing brain CP DNA Cancer Endocrine (insulin, glucagon) BPD OXYGEN AS A FOE Infections Circadian Rhythm Ocular Genes Mothers Other authors Renal Inflammation Fibrosis AGING Alveolar Collapse Atelectasis Hospital stay Myocardial contractility THYMUS (T Cells) A. Sola, 2014 LEUKEMIA Sweden >500 cases ‘Odds ratio’: 2.6 with100% ‘Odds ratio’: 3.5 if > 3 minutes Naumburg E et al; Acta Paediatr. 2002;91:1328–1333 Childhood Cancer J. Pediatrics. Vol 147, Issue 1, p 27-31 (July 2005). Spector LG et al • Cancer after 100% O2 neonatal • 100% O2 for 3 min or more & childhood cancer (HRR: 3) Oxygen a hidden enemy Hyperoxia • 2-3 more risk of CP in ventilated ELBW (Collins MP Hypocapnia and other ventilationrelated risk factors for cerebral palsy in low birth weight infants. Pediatr Res 2001;50:712–719) • 3.8 more risk of adverse outcome, including in HIE (G Klinger. Do hyperoxaemia and hypocapnia add to the risk of brain injury after intrapartum asphyxia? Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed 2005;90:F49–F52) 100% O2: How High is the PaO2? 100% oxygen unleashes a cascade of "dastardly chemicals" 14 Children 8 - 15 years of age fMRI — Room air and then— 100% pure oxygen for 2 minutes. More “light” (activity) in: • Hippocampus -blood pressure• Insula -stress• Hypothalamus (Heart Rate) Ronald Harper, neurobiology, David Geffen School of Medicine, UCLA Public Library of Science (PLOS) Medicine 2007. ¿ EXTREMISTS ? (?) e la circolazione polmonare • Lo stress ossidativo nel polmone e vasi • L'ossigeno è un vasodilatatore polmonare, ma ... le concentrazioni di O2 puro impedisce questo • L'ipossia aumenta PVR ma iperossia non migliora la vasodilatazione polmonare • Risposta al iNO è aggravata (è diminuito) • Aumenta la contrattilità di Arteria Polmonare di noradrenalina Lakshminrusimha, Steinhorn et al.. 2009-2014 Various Ipossia-riossigenazione colpisce espressione dell'intero genoma in occhio del neonato Invest Ophthalmol Vis Sci. 2014 Mar 10;55(3):1393-401 Dysregulation of CLOCK gene expression in hyperoxia-induced lung injury. Lagishetty V, et al. Am J Physiol Cell Physiol. 2014 1;306(11):C999 + Alterazione dell'espressione di geni "CLOCK« (ritmo circadiano) con fototerapia + O2 (SpO2) BRAIN RoP BPD Hospitalization Infection Cancer Oxygen Hazards and Risks Babies are what they breath… but … we … choose what they breath Fornire ossigeno sufficiente ai tessuti Riducendo al minimo tossicità di l'ossigeno e lo stress ossidativo Ipossia tissutale CAUSE Angiogenesis Vascular RemodelIng Brahimi-Horn, MC, FEBS letters, 2007 Iperossia CAUSE noi Ossigeno necessario. Che lascia un bambino di 15 minuti o un'ora o più ore con ipossia? E (possibile) iperossia? OXIGENO ES NECESARIO. Molto più di una cosa buona può essere velenosi o tossici Evitare iperossiemia ed evitando oscillazioni SpO2 durante lo sviluppo, è possibile controllare e prevenire condizioni cliniche anormali Augusto Sola Dovremmo imparare qualcosa dagli INSETTI? Essi respiro discontinuo per evitare tossicità dell'ossigeno ... e la morte Hetz and Bradley, Nature 2005, 433(7025):516-9 GAS ALVEOLARE LIVELLO DEL MARE - GAS ALVEOLARE 1 ATM : 1,013 hPa = milibar – 760 mmHg La pressione dell'aria : 760 MmHg UMIDITÀ .... TEMPERATURA ¿ORA Com'è il tuo FiO2? A: 0.20 (20%) B: 0.21 (21%) C: 0.22 (22%) D: 0.30 (30%) ¿ COME È IL VOSTRO PiO2 (pressione inspiratoria di O2)? A: 118 - 128 mmHg (torr) B: 130 - 135 mmHg (torr) C: 145 - 155 mmHg (torr) D: 160 - 165 mmHg (torr) E: Non lo so Umidità -Temp COME È IL VOSTRO ¿PAO2 (pressione alveolare)? ¿PaO2? ¿SpO2? PAO2: 150 - 40…. 110 mmHg PaO2: 95-100 mmHG COME È IL VOSTRO SpO2? ARRESTO CARDIO RESPIRATORIO Respirazione bocca a bocca CUAL ES EL OXIGENO, LA FIO2? a) 21% b) 17% c) 25% Ay!! d) 20% e) Non lo so LAS BASES DE LA REANIMACION EL RN Y EL Oxígeno FiO2 40% PiO2 ± 300 mmHg FiO2 PiO2 PaO2 ± 50 mm Hg SpO2 65% ± 500 mm Hg SpO2 SpO2 PaO2 ± ??? mm Hg OSSIGENO – SANGUE Le probabilità sono che la PaO2 nella RN, una volta "recuperato" O: A) 60 - 70 mmHg (torr) B) 71 - 79mmHg (torr) C) 80 - 85 mmHg (torr) D) > 85 mmHg (torr) APNEA aumentare la FiO2 ?? 1.0?? … respirare… FiO2 SpO2 95-100 % PaO2 ± ??? mm Hg 0.21 SpO2 95-100 % PaO2 ± 65 mmHg OXIGENO – EN LA SANGRE Le probabilità sono che la PaO2 nella RN, una volta "recuperato" O: A) 450 - 505 mmHg (torr) B) 122 - 145 mmHg (torr) C) 150 - 195 mmHg (torr) D) 200 - 365 mmHg (torr) Difficulty in Detecting Hypoxemia (Cyanosis & Total Hb) Perception of color Light Race- Skin Hypoxia without cyanosis Normoxia with cyanosis Blind Spot 83 %-95% “Blind Spot” 78-95% SATURIMETRIA SATURAZIONE PaO2 ALGUNOS PUNTOS DE RELEVANCIA CLÍNICA The pulse oximeter, the CO-Oximeter and the arterial blood gas do not measure the same thing: The pulse oximeter (SpO2) measures the hemoglobin oxygen saturation non invasively The CO-Oximeter among other things measures hemoglobin oxygen saturation in blood (arterial –SaO2or venous -SvO2-) The arterial blood gas measures the pressure of oxygen gas (PaO2) dissolved in the blood [oxygen not bound to hemoglobin] POINTS OF CLINICAL SIGNIFICANCE The pulse oximeter, the CO-Oximeter and the arterial blood gas do not measure the same thing The arterial blood gas ‘calculates’ oxygen saturation These calculations are of NO value in hospitalized patients and in newborns Calculated SaO2 values should be interpreted with caution or not used at all because the calculation assumes a normal adult oxygen dissociation curve POINTS OF CLINICAL SIGNIFICANCE Arterial blood gas calculation of SaO2 The algorithms used to calculate this value assume that the patient has normal O2 affinity 2-3 DPG concentration (for ADULTS) Hb concentration (for ADULTS) Temperature, pH and PaCO2 (for ADULTS) And that the patient has no dyshemoglobinemia This calculation is of NO value in hospitalized ill patients and in all newborns POINTS OF CLINICAL SIGNIFICANCE Arterial blood gas calculation of SaO2 in newborn infants – SOURCES OF ERRORo a large proportion of Hb is Hb F (not A) o 2-3 DPG is low o Hb concentration is variable o pH, PaCO2 and temperature are variable To circumvent this problem many places customize the output of blood gas analyzers so they DO NOT report oxygen saturation POINTS OF CLINICAL SIGNIFICANCE CO-oximeter Is the gold standard for oxygen saturation Current models are called continuous wave spectrophotometers and measure light absorbance at 100-130 wavelengths Provides only intermittent, not continuous, monitoring which may not be ideal when you want to closely monitor an unstable patient POINTS OF CLINICAL SIGNIFICANCE Pulse oximeter (SpO2) Is the standard for continuous non invasive oxygen saturation monitoring “Fifth vital sign” One monitor is not the same as another monitor. More than 100 studies demonstrate superiority of Signal Extraction Technology [SET ®] Un MONITOR NON È = UN ALTRO MONITOR LETTURA NIENTE Digital Stop Watch Confronto di Pulsoximetri durante il movimento e bassa perfusione SET Steven J. Barker, PhD, MD, “MotionResistant” Pulse Oximetry; A Comparison of New & Old Models, Anesthesia 2002; 95967-72 Masimo SET® Pulse Oximetry: 120+ Independent & Objective Studies Comparisons to Other Pulse Oximeter Technologies 120 111 100 100 80 60 40 11 0 20 Analysis as of March 2014 0 ■ Favors Masimo ■ Neutral ■ Favors Non-Masimo All studies are available at www.masimo.com % CO2 CO2 PaO2 (mmHg) nell'aria ambiente (21%) SpO2 NORMALE SpO2 95-100% TRANSIZIONE FETO-NEONATALE SpO2 % Summary of various studies SpO2 % Pre ductal Postductal Age after birth RESPIRAZIONE CON O2 EXTRA LA SpO2 NON DEVE SUPERARE 95% PER EVITARE POSSIBILITÀ DI IPEROSSIA % 100% > 21% FiO2 95% O2•− •OH CO2 … … … 600 PaO2 (mmHg) Target Target Saturation 85% – 93% WITHIN 87% PaO2 40–80 mmHg 9% PaO2 < 40 mmHg Target 4% PaO > 80 mmHg 2 SpO2 > 94%: 60% of samples PaO2 > 80 mmHg Castillo et al 2008: 121;882-889 RESPIRAZIONE CON La relazione Hb-O2 è perso cuando la SaO2 >94-95% EVITARE SaO2 96-100% DIMINUZIONE FiO L'ossigeno come un pericolo per la salute SATUROMETRIA RESPIRATORE BOLSA (“Ambu”, otras) CPAP Cannula nasale UMIDO - CALDO BEN PONDERATO concentrazione nota NON AL 100% Saturazione – campo; gamma – Prevenzione delle complicanze NON sapere qual è la SpO2 'OPTIMA' perfetta per ogni RN riceve ossigeno supplementario SAPPIAMO che aumenta il rischio OXIGEN0 Anche se non so quale sia la dose ottimale o ideale di O2 in molti casi, alcuni pracices errati dovrebbe essere abbandonato L'ossigeno come fattore di rischio per la s Possiamo evitare l’ipossia e l’iperossia? Augusto Sola Plenary Session – Neonatal and Pediatrics Intensive Care (for Nurses) Centro Congressi A. Luciani Can Changes in Clinical Practice Decrease the Incidence of Severe Retinopathy of Prematurity in Very Low Birth Weight Infants? Chow L. Wright, Sola A. 2003; 111: 339-45 % Surv. without severe RoP Percent of infants surviving without ROP Stage III-IV Birth weight 500-1500g 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 1997 CSMC 1997-2001 1998 1999 2000 2001 Year Chow L et al, Feb 2003; 11:339-345 “Hitting” Target. Baby within SpO2 target range? • • • • Challenge Fluctuations in SpO2 Periods of hypoxia and hyperoxia More % time of hyperoxia. Evitare SpO2 97% SpO2 92% SpO2 95% SpO2 92% SpO2 85% Intenzion di trattare SpO2 93% SpO2 90% Masimo SET Technology SpO2 85% (83%) 2014 103, pp. 1009–1018 Safe oxygen saturation targeting and monitoring in preterm infants: can we avoid hypoxia and hyperoxia? Augusto Sola, Sergio G. Golombek, Marıa Teresa Montes Bueno, Lourdes Lemus-Varela1, Claudia Zuluaga, Fernando Domınguez, Hernando Baquero1,8, Alejandro E. Young Sarmiento1,9, Diego Natta1,10, Jose M. Rodriguez Perez1,11, Richard Deulofeut12, Ana Quiroga13, Gabriel Lara Flores1,14, Monica Morgues1,15, Alfredo Garcıa-Alix Perez16, Bart Van Overmeire17, Frank van Bel Randomized Controlled Trial of Automated Oxygen Delivery in Preterm Neonates Receiving Supplemental Oxygen without Mechanical Ventilation % Time 70 60 * 50 SpO2 61-84% SpO2 85-93% 40 30 * SpO2 94-100% 20 * p < 0.01 10 0 AM BLENDER Zapata JA, Jairo J, Araque Campo J, Matiz Rubio A, Sola A.. Acta Paed 2014 Evidenza ottenuta da SUPPORT, BOOST II and COT trials Intenzion di trattare Due campi (intervalli) confrontati Sp 85%-89% Sp 91%-95% THREE (five) RCT’s PRIMARY OUTCOME VARIABLES Disability-free survival at 18 months or at 2 years in infants born before 28 weeks’ gestation Masimo SET oximeters modified to display and store oxygen saturations that were either 3% higher or lower than the true values. True values were displayed if the measured values decreased below 84% or increased above 96% (Alarms variable) NARROW SpO2 TARGETS: MORE TIME OFF TARGET LOWER SpO2 RANGE (85-89%): ASSOCIATED IN 2 RCT’s WITH > MORTALITY (BUT NOT IN OTHERS) A. Sola, 2014 LOWER SpO2 TARGET MORE “DESATS” AND APNEIC SPELLS SpO2 TARGET 91-95% INCREASES ROP RISK VERY SIGNIFICANTLY IN TWO RCT’s Cosa NON fare? Intenzion di trattare 85-89% (Non è una SpO2 = 87%) Intenzion di trattare 91-95% (Non è una SpO2 = 87%) Non conoscere correttamente il perfetto livello di saturazione per ogni bambino (respirare ossigeno > 21%) 1997 y 2014 Wider intermediate targets 85%-94% or 87%95% may be safer WITH WHAT MONITOR? Non conoscere correttamente il perfetto livello di saturazione per ogni bambino <29 sem 1997 y 2014 FiO2 > 21%: >85% (EVITARE Ipossiemia e ipossia) ≤ 94% (EVITARE Iperossiemia e iperossia) DBP -??1997 y 2014 FiO2 > 21%: >88% ≤ 95% HPP-RN (PREDUCTAL) 1997 y 2014 FiO2 > 21%: >89% (EVITARE Ipossiemia e ipossia) ≤ 96% (EVITARE Iperossiemia e iperossia) NON CONOSCERE correttamente il perfetto livello di saturazione per ogni bambino con patologia polmonare 1997 y 2014 FiO2 > 21%: >90% (EVITARE Ipossiemia e ipossia) ≤ 96% (EVITARE Iperossiemia e iperossia) NON CONOSCERE correttamente il perfetto livello di saturazione per ogni bambino con infezione, shock, etc FiO2 > 21%: EVITARE Ipossiemia e ipossia EVITARE Iperossiemia e iperossia OXIGENO NTX y “lavado de Nitrógeno” “PRUEBA DE LA HIPEROXIA” Oxígeno: Riesgo Sanitario Neonatal OXIGENO Cultura Historia NTX y “lavado de Nitrógeno” Oxígeno: Riesgo Sanitario Neonatal OXIGENO NTX y “lavado de 100% Nitrógeno” (“Se resuelve en 48 h en vez de en dos días”) 700 PaO2 Capilares Gradiente PLEURO CAPILAR 700 Gradiente PLEURO CAPILAR Oxígeno riesgo neonatal PaO2 ARTERIAL OXIGENO Cultura Historia “PRUEBA DE LA HIPEROXIA” Oxígeno: Riesgo Sanitario Neonatal TGV: con CIA, DAP y O2 Relación Pulmonar - Sistémica - Qp:Qs TGV CON comunicación IA “adecuada” Qp -?Qs -?- Cuerpo AD AI VD VI DUCT ‘Output’ VD = Q Sistemico Ao Pu Pulmones PAO2 Output VI = Q Pulmonar CIANOSIS ¿Qué pasa al dar O2? “Corazón vs Pulmón” PARA QUE EL RIESGO Pulmones PAO2 AD AI VD VI Pu Ao Cerebro, Ojos, etc Qp -?Qs -?- Allarmi di minima e massima - SET – Minima > 85% Massima < 95% (si respira O2) 1-2% inferiore e 1-2% di sopra dei limiti scelti per l'intervallo desiderato ALLARMI Gli allarmi devono essere sempre operativo. NON scollegare o disattivare gli allarmi. L'allarme minima de SpO2 non deve mai essere inferiore al 85% Nel bambino che respirano ossigeno, utilizzare l'allarme di massima il 95%97% (per evitare PaO2> 80 mmHg e diminuire FiO2 ) ALLARMI In aria ambiente (FiO2 21%) SpO2 può essere tipicamente 96-100% e poi allarme massima deve essere modificato, …. … e cambiare di nuovo se il bambino richiede O2 di nuovo (torna a richiedere O2) IN ROOM AIR FiO2 .21 NORMAL SaO2 95-100% (SEA LEVEL) Pa is … -?- Alveolar gas equation minus shunt Ma con respirazione con >21% NO SpO2 95-100% I miei amici non mi danno l'ossigeno se non ho bisogno Possiamo evitare l’ipossia e l’iperossia? Augusto Sola Plenary Session – Neonatal and Pediatrics Intensive Care (for Nurses) Centro Congressi A. Luciani Dovremmo permettere ipossiemia? Dovremmo permettere iperossiemia? SpO2 RANGE Intention to Treat • 87-94 % 85-95% 97 - 100% 90-93% • 85 - 89% • 91 - 95% Augusto Sola " L'intelligenza non è solo la conoscenza ma anche la capacità di applicare le conoscenze nella pratica". Aristóteles 384 AC-322 AC Fai un respiro SENZA OSSIGENO SUPPLEMENTARE PER FAVORE Augusto Sola sorriso! “Se non si presta attenzione dettagliata al mio ossigenazione, ... ... sai cosa ti aspetta” MY GRATITUDE Mentors/Educators: R. Reussi, B. Griffin, F. Bednarek, R.H. Phibbs, G.A. Gregory, J.A. Kitterman, J. Comroe COLABORATORS: A. Flynn, L. Chow, K. Wright, H. Baquero, Marta Rogido, R Deulofeut, A. Castillo,C. Zuluaga Babies & families GRAZIE MILLE MUCHAS Gracias !!!! Thank you!!!! 有難うございました Domo Arigato!!!! OBRIGADO Dankjewel Merci!!! GRATITUDINE Grazie Mille Department of Newborn Care 2014 103, pp. 1009–1018 Safe oxygen saturation targeting and monitoring in preterm infants: can we avoid hypoxia and hyperoxia? Augusto Sola, Sergio G. Golombek, Marıa Teresa Montes Bueno, Lourdes Lemus-Varela1, Claudia Zuluaga, Fernando Domınguez, Hernando Baquero1,8, Alejandro E. Young Sarmiento1,9, Diego Natta1,10, Jose M. Rodriguez Perez1,11, Richard Deulofeut12, Ana Quiroga13, Gabriel Lara Flores1,14, Monica Morgues1,15, Alfredo Garcıa-Alix Perez16, Bart Van Overmeire17, Frank van Bel
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