Intervention Review

Positive end expiratory pressure for preterm infants requiring conventional mechanical ventilation for respiratory distress syndrome or bronchopulmonary dysplasia

  1. Nicolas Bamat1,*,
  2. David Millar2,
  3. Sanghee Suh3,
  4. Haresh Kirpalani4

Editorial Group: Cochrane Neonatal Group

Published Online: 18 JAN 2012

Assessed as up-to-date: 8 SEP 2011

DOI: 10.1002/14651858.CD004500.pub2

How to Cite

Bamat N, Millar D, Suh S, Kirpalani H. Positive end expiratory pressure for preterm infants requiring conventional mechanical ventilation for respiratory distress syndrome or bronchopulmonary dysplasia. Cochrane Database of Systematic Reviews 2012, Issue 1. Art. No.: CD004500. DOI: 10.1002/14651858.CD004500.pub2.

Author Information

  1. 1

    Children's Hospital of Philadelphia, Pediatric Residency Program, Philadelphia, Pennsylvania, USA

  2. 2

    Royal Jubilee Maternity Service, Regional Neonatal Intensive Care Unit, Belfast, Northern Ireland, UK

  3. 3

    Children's Hospital of Philadelphia, Department of Pediatrics, Philadelphia, Pennsylvania, USA

  4. 4

    University of Pennsylvania School of Medicine and Dept of Clinical Epidemiology and Biostatistics, McMaster University, Department of Pediatrics, Philadelphia, Pennsylvania, USA

*Nicolas Bamat, Pediatric Residency Program, Children's Hospital of Philadelphia, 34th Street and Civic Center Boulevard, Philadelphia, Pennsylvania, 19104, USA. nbamat@gmail.com.

Publication History

  1. Publication Status: New
  2. Published Online: 18 JAN 2012

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Abstract

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Background

Conventional mechanical ventilation (CMV) of neonates has been used as a treatment of respiratory failure for over 30 years. While CMV facilitates gas exchange, it may simultaneously damage the lung. Positive end expiratory pressure (PEEP) has received less attention than other ventilation parameters when considering this balance of benefit and possible harm. While an appropriate level of PEEP may exert substantial benefits in ventilation, both inappropriately low or high levels may lead to harm. An appropriate level of PEEP for neonates may also be best achieved by an individualized approach.

Objectives

1. To compare the effects of different levels of PEEP in preterm newborn infants requiring CMV for respiratory distress syndrome (RDS).

2. To compare the effects of different levels of PEEP in preterm infants requiring CMV for bronchopulmonary dysplasia (BPD).

3. To compare the effects of different methods for individualizing PEEP to an optimal level in preterm newborn infants requiring CMV for RDS.

Search methods

The search was performed in accordance with the standard search strategy for the Cochrane Neonatal Review Group. The Cochrane Central Register of Controlled Trials (CENTRAL) (The Cochrane Library), Ovid MEDLINE, EMBASE, study references and experts were utilized for study identification.

Selection criteria

All randomized and quasi-randomized controlled trials studying preterm infants (less than 37 weeks gestational age) requiring CMV with endotracheal intubation and undergoing randomization to either different PEEP levels (RDS or BPD) or two or more alternative methods for individualizing PEEP levels (RDS only) were included. Cross-over trials were included but we limited the findings to those in the first cross-over period.

Data collection and analysis

Data collection and analysis were performed in accordance with the recommendations of the Cochrane Neonatal Review Group.

Main results

An initial evaluation identified 10 eligible articles. Ultimately, a single study met our inclusion criteria. The study addressed the effects of different levels of PEEP in preterm newborn infants requiring CMV for RDS. Only short term physiologic measures were reported. All results were limited to a small sample size without statistically significant results. No trials addressing the effect of PEEP in infants with BPD or strategies to individualize the management of PEEP were identified.

Authors' conclusions

There is insufficient evidence to guide selection of appropriate PEEP levels for RDS or CMV. There is a need for well designed clinical trials evaluating the optimal application of this important and frequently applied intervention.

 

Plain language summary

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PEEP for preterm infants receiving conventional mechanical ventilation for respiratory distress syndrome or bronchopulmonary dysplasia

Adequate gas exchange is readily accomplished in full term infants with appropriately developed lungs. In contrast, premature infants with respiratory distress syndrome (RDS) or bronchopulmonary dysplasia (BPD) often require medical support to achieve gas exchange. Conventional mechanical ventilation (CMV) is a common therapy used to accomplish this.

CMV allows for oxygenated air to be driven into an infant's lungs from a ventilator through a tube that is placed inside the infant's trachea. The gas exchange is facilitated by a set of pressures applied during a respiratory cycle supported or maintained by the ventilator. One of these pressures is known as positive end expiratory pressure (PEEP) and can be thought of as a continuous pressure that is applied throughout the respiratory cycle. It plays an important role in keeping the lungs open and preventing collapse so that all areas of the lungs can participate in gas exchange.

While it is generally accepted that some level of PEEP is important and necessary to accomplish adequate gas exchange, it is not clear what level of PEEP results in the greatest benefit. While too little PEEP likely fails to provide adequate gas exchange, too much PEEP may lead to over distension of the lungs resulting in harm.

This review was performed to assess what the best level of PEEP is for preterm infants requiring CMV for either RDS or BPD. It also searched for evidence of any strategies that have been effective in determining the best level of PEEP for infants on an individual case by case basis.

The results of this review highlight that there has been very little good quality research in the form of randomized controlled trials assessing the effects of different PEEP levels. Only a single study, performed in infants receiving CMV for RDS, met our criteria for inclusion. This study was small and the results were not sufficient to lead to any recommendations on the best PEEP level for infants with RDS. No study met the inclusion criteria for the review for either BPD or for strategies attempting to identify an individualized PEEP level. This review draws attention to the need for more randomized controlled trials addressing these unanswered questions.

 

Résumé

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Pression expiratoire positive chez des nouveau-nés prématurés exigeant une ventilation mécanique conventionnelle en cas de syndrome de détresse respiratoire ou de dysplasie broncho-pulmonaire

Contexte

La ventilation mécanique conventionnelle (VMC) des nouveau-nés est utilisée comme traitement de l'insuffisance respiratoire depuis plus de 30 ans. Bien que la VMC facilite les échanges gazeux, elle peut également endommager les poumons. La pression expiratoire positive (PEP) a été délaissée au profit d'autres paramètres de ventilation lors de l'évaluation de ses effets bénéfiques et de ses dangers éventuels. Bien qu'un niveau adéquat de PEP puisse avoir des effets bénéfiques importants sur la ventilation, des niveaux faibles ou élevés inadaptés peuvent entraîner des lésions. Un niveau correct de PEP pour des nouveau-nés peut également être optimisé en adoptant une approche individualisée.

Objectifs

1. Comparer les effets de différents niveaux de PEP chez des nouveau-nés prématurés exigeant une VMC en cas de syndrome de détresse respiratoire (SDR).

2. Comparer les effets de différents niveaux de PEP chez des nouveau-nés prématurés exigeant une VMC en cas de dysplasie broncho-pulmonaire (DBP).

3. Comparer les effets de différentes méthodes pour l'individualisation de la PEP à un niveau optimal chez des nouveau-nés prématurés exigeant une VMC en cas de SDR.

Stratégie de recherche documentaire

Les recherches ont été réalisées conformément à la stratégie de recherche standard du groupe thématique Cochrane sur la néonatologie. Le registre Cochrane des essais contrôlés (CENTRAL) (The Cochrane Library), Ovid MEDLINE, EMBASE, les bibliographies des études et des experts ont été consultés pour l'identification des études.

Critères de sélection

Tous les essais contrôlés randomisés ou quasi-randomisés portant sur les nouveau-nés prématurés (âge gestationnel inférieur à 37 semaines) exigeant une VMC avec une intubation endotrachéale et randomisés à des niveaux de PEP variables (SDR ou DBP) ou à deux méthodes alternatives, voire plus, d'individualisation des niveaux de PEP (SDR uniquement) étaient inclus. Des essais croisés étaient également inclus, mais nous avons restreint les découvertes à celles réalisées lors de la première période croisée.

Recueil et analyse des données

La collecte et l'analyse des données ont été effectuées conformément aux recommandations du groupe thématique Cochrane sur la néonatologie.

Résultats Principaux

Une évaluation initiale a identifié 10 articles éligibles. Au final, une seule étude a répondu aux critères d'inclusion. Cette étude examinait les effets de différents niveaux de PEP chez des nouveau-nés prématurés exigeant une VMC en cas de SDR. Seules des mesures physiologiques à court terme ont été signalées. Tous les résultats étaient limités à une taille d'échantillon réduite sans pouvoir statistique significatif. Aucun essai portant sur les effets de la PEP chez des nouveau-nés atteints de DBP ou des stratégies de gestion de la PEP n'a été identifié.

Conclusions des auteurs

Les preuves sont insuffisantes pour orienter les choix de niveaux de PEP adéquats en cas de SDR ou la VMC. Des essais cliniques correctement conçus et évaluant l'application optimale de cette intervention majeure et couramment pratiquée doivent être effectués.

 

Résumé simplifié

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Pression expiratoire positive chez des nouveau-nés prématurés exigeant une ventilation mécanique conventionnelle en cas de syndrome de détresse respiratoire ou de dysplasie broncho-pulmonaire

PEP chez des nouveau-nés prématurés bénéficiant d'une ventilation mécanique conventionnelle en cas de syndrome de détresse respiratoire ou de dysplasie broncho-pulmonaire

Les échanges gazeux adéquats s'effectuent correctement chez les nourrissons nés à terme présentant un développement pulmonaire normal. En revanche, les nouveau-nés prématurés atteints du syndrome de détresse respiratoire (SDR) ou de dysplasie broncho-pulmonaire (DBP) exigent généralement une assistance médicale pour effectuer les échanges gazeux. Une ventilation mécanique conventionnelle (VMC) est un traitement couramment utilisé à cette fin.

La VMC permet à l'air oxygéné de circuler dans les poumons d'un nouveau-né à partir d'un ventilateur et par l'intermédiaire d'une canule placée dans la trachée. Les échanges gazeux sont facilités grâce à un ensemble de pressions appliquées lors d'un cycle respiratoire assuré ou maintenu par ce ventilateur. L'une de ces pressions porte le nom de pression expiratoire positive (PEP) et peut être considérée comme une pression continue appliquée tout au long du cycle respiratoire. Elle joue un rôle important afin de maintenir les poumons ouverts et éviter un collapsus en sollicitant toutes les zones pulmonaires dans les échanges gazeux.

Bien qu'il soit généralement reconnu qu'un certain niveau de PEP est important et nécessaire à l'accomplissement d'échanges gazeux adéquats, le niveau de PEP reste à déterminer afin d'obtenir des effets bénéfiques optimaux. Bien qu'il soit probable qu'une PEP insuffisante ne permette pas des échanges gazeux adéquats, une PEP trop importante pourrait entraîner une dilatation des poumons et provoquer des lésions.

Cette revue avait pour objectif d'évaluer le niveau optimal de la PEP chez des nouveau-nés prématurés exigeant une VMC en cas de SDR ou de DBP. Elle a également cherché des preuves relatives aux stratégies qui se sont révélées efficaces pour déterminer le meilleur niveau de PEP chez ces nouveau-nés sur une base individuelle au cas par cas.

Les résultats de cette revue révèlent que les recherches étaient majoritairement de mauvaise qualité et se présentaient sous la forme d'essais contrôlés randomisés évaluant les effets de différents niveaux de PEP. Une seule étude, réalisée auprès de nouveau-nés bénéficiant d'une VMC en cas de SDR, répondait à nos critères d'inclusion. Cette étude était réalisée à petite échelle et les résultats étaient insuffisants pour aboutir à des recommandations concernant le meilleur niveau de PEP pour les nouveau-nés atteints du SDR. Aucune étude ne répondait aux critères d'inclusion de la revue sur la DBP ou les stratégies essayant d'identifier un niveau de PEP individualisé. Cette revue attire l'attention sur la nécessité de réaliser davantage d'essais contrôlés randomisés répondant à ces questions.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 10th April, 2012
Traduction financée par: Ministère du Travail, de l'Emploi et de la Santé Français