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. 2024 Nov;71(11):1535-1555.
doi: 10.1007/s12630-024-02871-6. Epub 2024 Nov 20.

Methods for determining optimal positive end-expiratory pressure in patients undergoing invasive mechanical ventilation: a scoping review

Stefan Edginton  1 , Natalia Kruger  1 , Henry T Stelfox  1   2   3 , Laurent Brochard  4   5 , Danny J Zuege  1   2   6 , Jonathan Gaudet  1 , Kevin Solverson  1 , Helen Lee Robertson  1 , Kirsten M Fiest  1   2   3 , Daniel J Niven  1   2   3 , Christopher J Doig  1   2   3 , Sean M Bagshaw  7 , Ken Kuljit S Parhar  8   9   10   11
Affiliations

Methods for determining optimal positive end-expiratory pressure in patients undergoing invasive mechanical ventilation: a scoping review

Stefan Edginton et al. Can J Anaesth. 2024 Nov.

Abstract
in English, French

Purpose: There is significant variability in the application of positive end-expiratory pressure (PEEP) in patients undergoing invasive mechanical ventilation. There are numerous studies assessing methods of determining optimal PEEP, but many methods, patient populations, and study settings lack high-quality evidence. Guidelines make no recommendations about the use of a specific method because of equipoise and lack of high-quality evidence. We conducted a scoping review to determine which methods of determining optimal PEEP have been studied and what gaps exist in the literature.

Source: We searched five databases for primary research reports studying methods of determining optimal PEEP among adults undergoing invasive mechanical ventilation. Data abstracted consisted of the titration method, setting, study design, population, and outcomes.

Principle findings: Two hundred and seventy-one studies with 17,205 patients met the inclusion criteria, including 73 randomized controlled trials (RCTs) with 10,733 patients. We identified 22 methods. Eleven were studied with an RCT. Studies enrolled participants within an intensive care unit (ICU) (216/271, 80%) or operating room (55/271, 20%). Most ICU studies enrolled patients with acute respiratory distress syndrome (162/216, 75%). The three most studied methods were compliance (73 studies, 29 RCTs), imaging-based methods (65 studies, 11 RCTs), and use of PEEP-FIO2 tables (52 studies, 20 RCTs). Among ICU RCTs, the most common primary outcomes were mortality or oxygenation. Few RCTs assessed feasibility of different methods (n = 3). The strengths and limitations of each method are discussed.

Conclusion: Numerous methods of determining optimal PEEP have been evaluated; however, notable gaps remain in the evidence supporting their use. These include specific populations (normal lungs, patients weaning from mechanical ventilation) and using alternate outcomes (ventilator-free days and feasibility) and they present significant opportunities for future study.

Study registration: Open Science Framework ( https://osf.io/atzqc ); first posted, 19 July 2022.

RéSUMé: OBJECTIF: Il existe une variabilité significative dans l’application de la pression expiratoire positive (PEP) chez les personnes sous ventilation mécanique invasive. De nombreuses études évaluent les méthodes permettant de déterminer la PEP optimale, mais de nombreuses méthodes, populations de patient·es et contextes d’étude manquent de données probantes de haute qualité. Les lignes directrices ne font aucune recommandation concernant l’utilisation d’une méthode spécifique en raison du principe d’équivalence et du manque de données probantes de haute qualité. Nous avons réalisé une étude de portée afin de déterminer quelles méthodes de détermination de la PEP optimale ont été étudiées et quelles lacunes existent dans la littérature.

Sources: Nous avons mené des recherches dans cinq bases de données afin d’en tirer des rapports de recherche primaires étudiant les méthodes de détermination de la PEP optimale chez les adultes sous ventilation mécanique invasive. Les données résumées comprenaient la méthode de titrage, le contexte, la conception de l’étude, la population et les résultats.

Constatations principales: Deux cent soixante et onze études portant sur 17 205 patient·es répondaient aux critères d’inclusion, dont 73 études randomisées contrôlées (ERC) portant sur 10 733 patient·es. Nous avons identifié 22 méthodes. Onze ont été étudiées dans le cadre d’ERC. Les études ont recruté des participant·es dans une unité de soins intensifs (USI) (216/271, 80 %) ou en salle d’opération (55/271, 20 %). La plupart des études réalisées aux soins intensifs ont recruté des patient·es souffrant d’un syndrome de détresse respiratoire aiguë (162/216, 75 %). Les trois méthodes les plus étudiées étaient l’observance (73 études, 29 ERC), les méthodes basées sur l’imagerie (65 études, 11 ERC) et l’utilisation de tables de PEP-FIO2 (52 études, 20 ERC). Parmi les ERC en soins intensifs, les critères d’évaluation principaux les plus courants étaient la mortalité ou l’oxygénation. Peu d’ERC ont évalué la faisabilité de différentes méthodes (n = 3). Les forces et les limites de chaque méthode sont discutées.

Conclusion: De nombreuses méthodes ont été évaluées pour déterminer la PEP optimale; cependant, des lacunes notables subsistent dans les données probantes à l’appui de leur utilisation. Il s’agit notamment de populations spécifiques (poumons normaux, patient·es sevré·es de la ventilation mécanique) et de l’utilisation d’autres critères d’évaluation (jours sans ventilateur et faisabilité) et cela représente d’importantes occasions pour des études futures. ENREGISTREMENT DE L’éTUDE: Open Science Framework ( https://osf.io/atzqc ); première publication, 19 juillet 2022.

Keywords: acute respiratory distress syndrome (ARDS); hypoxemic respiratory failure; mechanical ventilation; optimal PEEP; positive end-expiratory pressure (PEEP).

PubMed Disclaimer

Conflict of interest statement

All other authors declare that they have no financial disclosures or conflicts of interest.

Figures

Fig. 1
Fig. 1
PRISMA flow diagram
Fig. 2
Fig. 2
Cumulative number of studies assessing methods of determining optimal positive end-expiratory pressure over time, stratified by method. (a) Overall number of studies published; (b) randomized controlled trials published. PEEP = positive end-expiratory pressure; RCT = randomized controlled trials
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