Automated weaning and spontaneous breathing trial systems versus non-automated weaning strategies for discontinuation time in invasively ventilated postoperative adults

  • Review
  • Intervention

Authors

  • Karen EA Burns,

    Corresponding author
    1. Keenan Research Centre/Li Ka Shing Knowledge Institute, Interdepartmental Division of Critical Care and the University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada
    • Karen EA Burns, Interdepartmental Division of Critical Care and the University of Toronto, Keenan Research Centre/Li Ka Shing Knowledge Institute, St Michael's Hospital, 30 Bond Street, Rm 4-045 Queen Wing, Toronto, Ontario, M5B 1WB, Canada. BurnsK@smh.ca. burnske2@hotmail.com.

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  • Francois Lellouche,

    1. Hopital Laval, Intensive Care Department, Quebec City, Quebec, Canada
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  • Martin R Lessard,

    1. Université Laval, Department of Anesthesia and Critical care, CHU de Québec, Division of Adult Intensive Care, Department of Anesthesiology, Quebec City, Quebec, Canada
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  • Jan O Friedrich

    1. University of Toronto and Keenan Research Centre/Li Ka Shing Knowledge Institute, Critical Care and Medicine Departments, St. Michael's Hospital, Interdepartmental Division of Critical Care, Toronto, Ontario, Canada
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Abstract

Background

Automated systems use closed-loop control to enable ventilators to perform basic and advanced functions while supporting respiration. Selected automated systems can now not only measure selected respiratory variables and adapt ventilator output to individual patient needs by operationalizing predetermined algorithms but also automate the conduct of spontaneous breathing trials (SBTs).

Objectives

To summarize the evidence comparing automated weaning and SBT systems to non-automated mechanical ventilation strategies on time to mechanical ventilation discontinuation in adult postoperative patients. In secondary objectives we ascertained differences between automated weaning and SBT systems and non-automated mechanical ventilation discontinuation strategies on clinical outcomes (time to successful extubation, time to first SBT and first successful SBT, mortality, total duration of ventilation, intensive care unit (ICU) and hospital lengths of stay, use of non-invasive ventilation (NIV) following extubation, and adverse events).

Search methods

We searched CENTRAL (The Cochrane Library 2013, Issue 5); MEDLINE (OvidSP) (1966 to May 2013); EMBASE (OvidSP) (1988 to May 2013); CINAHL (EBSCOhost) (1982 to May 2013), Evidence Based Medicine Reviews and Ovid Health Star (1999 to May 2013), conference proceedings, trial registration websites, and contacted authors and content experts to identify potentially eligible trials.

Selection criteria

Randomized and quasi-randomized trials comparing automated weaning and SBT systems to non-automated mechanical ventilation discontinuation strategies in intubated adults in the postoperative setting.

Data collection and analysis

Two review authors independently assessed trial quality and abstracted data according to prespecified criteria. Sensitivity and subgroup analyses were planned to assess the impact of the type of (i) clinician primarily involved in implementing the automated weaning and SBT systems, (ii) intensive care unit (ICU), and (iii) non-automated discontinuation (control) strategy utilized on selected outcomes.

Main results

We identified one randomized controlled trial of high quality, involving 300 patients , comparing SmartCare™ to a written protocol. In this trial, SmartCare™ had no effect on discontinuation time. While SmartCare™ significantly reduced the time to the first SBT (mean difference (MD) -0.34 days, 95% CI -0.60 to -0.08; P = 0.01) it did not reduce the time to the first successful SBT (MD -0.25 days, 95% CI -0.55 to 0.05; P = 0.10) and other clinically important outcomes. SmartCare™ did not demonstrate beneficial effects on most clinically important outcomes including time to successful extubation, total duration of mechanical ventilation, ICU and hospital lengths of stay, and the requirement for tracheostomy. Moreover, SmartCare™ did not favourably impact reintubation, mortality, self-extubation, and the proportion of patients undergoing protracted mechanical ventilation, with a small numbers of events in this single trial.

Authors' conclusions

There is a paucity of evidence from randomized controlled trials to support or refute use of automated weaning and SBT systems in discontinuing invasive mechanical ventilation in adult postoperative patients. In a single large trial of high methodologic quality, while the use of SmartCare™ to adjust ventilator settings and conduct SBTs shortened the time to undergoing the first SBT, it did not reduce the time to the first successful SBT or the rate of tracheostomy compared to a written protocol implemented by physicians. SmartCare™ did not demonstrate beneficial effects on clinically important outcomes including time to mechanical ventilation discontinuation, time to successful discontinuation, total duration of mechanical ventilation, and ICU and hospital lengths of stay. Additional well-designed, adequately powered randomized controlled trials are needed to clarify the role for SmartCare™ on important outcomes in patients who predominantly require short term ventilation and in specific postoperative patient populations.

Résumé scientifique

Systèmes automatisés de sevrage et d'épreuve de ventilation spontanée versus stratégies de sevrage non automatisées pour la durée du sevrage ventilatoire chez l'adulte placé sous ventilation invasive en postopératoire

Contexte

Les systèmes automatisés utilisent un contrôle en boucle fermée permettant aux ventilateurs d'effectuer des fonctions basiques et avancées pendant l'assistance respiratoire. Certains systèmes automatisés sont désormais capables non seulement de mesurer les variables respiratoires choisies et d'adapter le débit du ventilateur aux besoins individuels du patient en opérationnalisant des algorithmes prédéfinis, mais également d'automatiser la réalisation d'épreuves de ventilation spontanée (EVS).

Objectifs

Résumer les preuves comparant des systèmes automatisés de sevrage et d'EVS à des stratégies non automatisées de ventilation mécanique sur la durée du sevrage ventilatoire chez le patient adulte en postopératoire. L'objectif secondaire était d'établir l'existence éventuelle de différences entre les systèmes automatisés de sevrage et d'EVS et les stratégies non automatisées de sevrage ventilatoire sur les critères de jugement cliniques (délai pour l'extubation réussie, délais pour la première EVS et la première EVS réussie, mortalité, durée totale de la ventilation, durées de séjour à l'unité de soins intensifs (USI) et à l'hôpital, utilisation de la ventilation non invasive (VNI) après l'extubation et événements indésirables).

Stratégie de recherche documentaire

Nous avons effectué des recherches dans CENTRAL (Bibliothèque Cochrane 2013, numéro 5) ; MEDLINE (OvidSP) (de 1966 à mai 2013) ; EMBASE (OvidSP) (de 1988 à mai 2013) ; CINAHL (EBSCOhost) (de 1982 à mai 2013) ; Evidence-Based Medicine Reviews et Ovid Health Star (de 1999 à mai 2013), ainsi que dans des actes de conférences et sites web d'enregistrement des essais, et contacté les auteurs et des experts du domaine pour identifier des essais potentiellement éligibles.

Critères de sélection

Essais randomisés et quasi randomisés comparant des systèmes automatisés de sevrage et d'EVS à des stratégies non automatisées de sevrage ventilatoire chez l'adulte intubé dans le contexte postopératoire.

Recueil et analyse des données

Deux auteurs de la revue ont indépendamment évalué la qualité des essais et extrait les données conformément aux critères prédéfinis. Des analyses de sensibilité et en sous-groupes ont été planifiées pour évaluer l'impact sur les critères sélectionnés du type de (i) clinicien principalement impliqué dans la mise en place des systèmes automatisés de sevrage et d'EVS, (ii) unité de soins intensifs (USI), et (iii) stratégie de sevrage non automatisée utilisée (groupe témoin).

Résultats principaux

Nous avons identifié un essai contrôlé randomisé de qualité élevée portant sur 300 patients comparant SmartCare™ à un protocole écrit. Dans cet essai, SmartCare™ n'a eu aucun effet sur la durée du sevrage ventilatoire. Même si SmartCare™ réduisait significativement le délai avant la première EVS (différence moyenne (DM) -0,34 jours, IC à 95 % -0,60 à -0,08 ; P = 0,01), il n'a pas eu d'effet sur le temps nécessaire pour parvenir à la première EVS réussie (DM -0,25 jours, IC à 95 % -0,55 à 0,05 ; P = 0,10) ou sur d'autres critères de jugement cliniquement importants. SmartCare™ n'a pas démontré d'effet bénéfique sur la plupart des critères de jugement cliniquement importants, notamment le délai pour l'extubation réussie, la durée totale de la ventilation mécanique, la durée des séjours à l'USI et à l'hôpital, et le besoin de trachéotomie. De plus, SmartCare™ n'a pas eu d'impact favorable sur la réintubation, la mortalité, l'auto-extubation, ou la proportion de patients sous ventilation mécanique prolongée, avec un petit nombre d'événements dans cet essai unique.

Conclusions des auteurs

Il existe un manque de preuves issues d'essais contrôlés randomisés pour appuyer ou réfuter l'utilisation de systèmes automatisés de sevrage et d'EVS dans l'arrêt de la ventilation mécanique invasive chez le patient adulte en postopératoire. Dans un seul essai à grande échelle de haute qualité méthodologique, tandis que l'utilisation de SmartCare™ pour l'ajustement des paramètres ventilatoires et la conduite d'EVS a raccourci le délai pour la première EVS, il n'a pas réduit le temps nécessaire pour parvenir à la première EVS réussie ou le taux de trachéotomie par rapport à un protocole écrit mise en œuvre par les médecins. SmartCare™ n'a pas démontré d'effet bénéfique sur les critères de jugement cliniquement importants, y compris le temps jusqu'à l'arrêt de la ventilation mécanique, le délai de réussite du sevrage, la durée totale de ventilation mécanique, et la durée des séjours à l'USI et à l'hôpital. D'autres essais contrôlés randomisés bien conçus à la puissance statistique adéquate sont nécessaires pour clarifier le rôle de SmartCare™ sur les critères de jugement relatifs aux patients nécessitant principalement une ventilation à court terme ainsi que dans des populations spécifiques de patients postopératoires.

Plain language summary

Use of SmartCare™ to aid discontinuing mechanical ventilation of adults in the postoperative period

We searched the medical literature databases to May 2013. In a single large trial of high methodologic quality that involved 300 patients, use of a system (SmartCare™) that automatically adjusted ventilator settings and conducted tests of patients' ability to breathe spontaneously there was no clear benefit of SmartCare™. While it reduced the time to undergo the first test of spontaneous breathing, it did not reduce the time to the first successful spontaneous breathing test compared to a written weaning protocol applied by physicians. There was no clear benefit of SmartCare™ on other clinically important outcomes including the time to successful discontinuation of artificial ventilation , the total duration of mechanical ventilation, the time spent in the intensive care unit and hospital, and the requirement for tracheostomy (an airway inserted into the trachea). Further studies are needed to clarify the role of SmartCare™ in the postoperative setting, in general, and in specific patient populations.

Résumé simplifié

SmartCare™ pour favoriser l'arrêt de l'utilisation de la ventilation mécanique des adultes dans la période postopératoire

Nous avons effectué des recherches dans les bases de données de littérature médicale jusqu'à mai 2013. Dans un seul essai à grande échelle de haute qualité méthodologique portant sur 300 patients, qui étudiait l'utilisation d'un système (SmartCare™) automatisant l'ajustement des paramètres du ventilateur et la réalisation de tests de respiration spontanée, aucun effet bénéfique clair n'a été constaté à SmartCare™. Bien qu'il ait raccourci le délai pour subir une première épreuve de respiration spontanée, il n'a pas réduit le temps nécessaire pour parvenir à la première épreuve de respiration spontanée passée avec succès par rapport à un protocole de sevrage écrit appliqué par les médecins. Aucun effet bénéfique clair n'a été apporté par SmartCare™ sur d'autres critères de jugement cliniquement importants, y compris le temps nécessaire jusqu'à l'arrêt réussi de la ventilation artificielle, la durée totale de la ventilation mécanique, le temps passé dans l'unité de soins intensifs et à l'hôpital, et le recours à la trachéotomie (insertion d'un tube respiratoire dans la trachée). D'autres études sont nécessaires pour clarifier le rôle de SmartCare™ dans le contexte postopératoire en général et dans des populations de patients spécifiques.

Notes de traduction

Traduit par: French Cochrane Centre 15th June, 2014
Traduction financée par: Financeurs pour le Canada : Instituts de Recherche en Santé du Canada, Ministère de la Santé et des Services Sociaux du Québec, Fonds de recherche du Québec-Santé et Institut National d'Excellence en Santé et en Services Sociaux; pour la France : Ministère en charge de la Santé