Porovnání přívodu kyslíku do hltanu různými kyslíkovými maskami

Oxygenoterapie znamená podávání kyslíku ve vyšších koncentracích než vzduch v místnosti. Podle nejnovějších pokynů pro klinickou praxi Americké asociace pro respirační péči zahrnují indikace doplňkového kyslíku hypoxémii, těžké trauma, akutní infarkt myokardu, krátkodobou terapii a pooperační zotavení. Ačkoli existuje jen málo kontraindikací pro oxygenoterapii, existují potenciální komplikace, včetně útlumu ventilace u hyperkarbických pacientů, absorpční atelektázy a toxicity kyslíku (zejména u některých pacientů užívajících specifická chemoterapeutika). U spontánně dýchajícího hypoxemického pacienta bez endotracheální kanyly je důležité být schopen dodávat vysoké koncentrace kyslíku, aby se zabránilo intubaci nebo přemostění k intubaci. K dispozici je řada zařízení pro dodávání kyslíku, která mají různé vlastnosti, díky nimž jsou užitečná pro různé situace.

Systémy s proměnlivým výkonem (nízkoprůtokové): Zařízení s nízkým průtokem mají proměnlivý výkon, protože dodávané průtoky jsou menší než maximální inspirační průtok pacienta (PIFR) a kyslík je ředěn vzduchem v místnosti strhávaným z okolí zařízení. Vyšší PIFR (např. respirační tíseň) vede ke snížení FiO2 dodávaného prostřednictvím zařízení s proměnným výkonem. Opětovné vdechování oxidu uhličitého je také možné s maskami s nízkým průtokem při nižším průtoku kyslíku. Systémy s proměnlivým výkonem zahrnují nosní kanylu, jednoduchou masku, masku pro částečné opětovné dýchání a masku bez opětovného dýchání.

Nosní kanyly se běžně používají u stabilních pacientů, protože jsou pohodlnější, méně dráždí kůži a méně vyvolávají úzkost než masky; umožňují také pacientovi jíst, mluvit a používat stimulační spirometrii. Nosní kanyla může poskytnout 24-40% FiO2 s průtokem až 6 l/min. Jednoduchá maska ​​se běžně používá v bezprostředním pooperačním prostředí pro doplňkový kyslík. Několik malých otvorů na obou stranách masky a nedokonalé těsnění umožňují strhávání vzduchu z místnosti a únik vzduchu z masky. Jednoduché masky mohou poskytnout 35-50 % FiO2 při průtoku 5-10 l/min.1 Dlouhodobé používání masek může vést k podráždění pokožky a otlakům. Částečný rebreather se skládá z jednoduché masky se zásobním vakem a poskytuje 40-70 % FiO2 při průtoku 6-10 l/min.1 Částečný rebreather se již v mnoha nemocnicích nepoužívá, protože rozsah dodávky kyslíku lze pokrýt jednoduchou maskou a bez rebreatheru. Nerespirační maska ​​je podobná částečné rebreather, ale obsahuje jednocestné ventily, které zabraňují návratu vydechovaného vzduchu do rezervoáru. Nerebreather může dodat 60-80 % FiO2 při 10-15 l/min.1

Systémy s pevným výkonem (vysokoprůtokové): Systémy s pevným výkonem umožňují dodávat kyslík s průtokem vyšším než PIFR a umožňují poskytovat specifikovaný FiO2 během celého dýchacího cyklu. Dvě běžně používaná zařízení jsou Venturiho maska ​​a OxyMaskTM. Venturiho masky využívají Bernoulliho princip k dodávání kyslíku při vysokých průtokech přes Venturiho ventil, který má úzké zúžení následované širší oblastí s průduchy, které strhávají vzduch z místnosti. Vzhledem k relativně snadnému použití a konzistentnímu dodávání kyslíku jsou užitečné pro pacienty s CHOPN nebo jiné s chronickou hypoxémií. Venturiho maska ​​je schopna dodat FiO2 24-50 %.1 Venturiho masky nebudou v této studii testovány.

OxyMaskTM je relativně nové zařízení, které využívá Venturiho difuzér s pěticípou otevřenou maskou, která umožňuje pacientovi mluvit a může způsobit menší klaustrofobii než více uzavřené masky. OxyMaskTM je schopen dodat 25-80 % FiO2 při průtoku 1,5-15 l/min. Uzavřená maska ​​s dokonalým těsněním by teoreticky mohla dodat 100% FiO2. Pro účely této studie bude k dodání kyslíku do anestetické masky použit okruh Jacksona Reese. Okruh Jacksona Reese (také nazývaný obvod Mapleson F) se běžně používá během transportu k dodávání kyslíku z kyslíkové nádrže intubovaným pacientům. Tento okruh se skládá z hadiček připojených k ručnímu ventilačnímu vaku, který lze stlačit a dodávat pacientovi proud stlačeného plynu. Vak je vybaven nastavitelným omezovacím ventilem tlaku, který poskytovateli umožňuje ovládat dodávaný tlak stlačením vaku.

Měření FiO2: Bylo zjištěno, že FiO2 dosažené pomocí nosní kanyly se významně neliší, zda subjekt dýchá ústy nebo nosem. Tato vlastnost nebyla pro masky stanovena. S uzavřenou maskou by byl dosažený FiO2 také stejný bez ohledu na dýchání ústy nebo nosem. U otevřené masky je třeba vycházet z předpokladu, že koncentrace kyslíku v nose a v ústech je stejná, aby byla zajištěna ekvivalence dýchání ústy a nosem. Také předchozí studie o systémech dodávání kyslíku používaly různé metody pro měření FiO2. Z přehledu literatury o zařízeních pro dodávání kyslíku diskutovaných výše, pouze nosní kanyla byla studována měřením kyslíku na úrovni hltanu, zatímco ostatní masky byly studovány měřením kyslíku na rtech.

Odůvodnění studie: Studie na OxyMaskTM stanovily FiO2 na základě plynu odebraného ze rtů. Vzhledem k možnosti míšení plynů a/nebo dýchání nosem s konstrukcí otevřené masky však není jasné, zda plyn odebraný ze rtů je stejný plyn, který přichází do průdušnice, což je klinicky nejrelevantnější místo. Plyn vdechovaný z průdušnice je to, co skutečně vidí alveoly a podílí se na okysličování krve. Míchání plynu by se zdálo pravděpodobnější s designem otevřené masky, jako je OxyMask. Studie porovnávající faryngeální FiO2 mezi maskami by přesněji prokázala efektivní FiO2 než aktuálně dostupná data. To zase lépe informuje perioperační klinické lékaře o nejlepším přístupu k maximalizaci dodávky kyslíku našim kriticky nemocným pooperačním pacientům, kteří potřebují doplňkový kyslík k léčbě nebo prevenci systémové hypoxie.

Návrh studie: Výzkumníci budou měřit ustálený stav FiO2 v hltanu a na rtech současně u každého subjektu, který postupně podstupuje každou z následujících podmínek dodávky kyslíku: 1) vzduch v místnosti; 2) kyslík s vysokým průtokem a jednoduchá maska; 3) maska ​​s vysokým průtokem kyslíku a bez rebreather; 4) kyslík s vysokým průtokem a OxyMask; a 5) kyslíková a anestetická maska ​​s vysokým průtokem s popruhem na hlavu a okruhem Jackson Rees.

Studijní populace: Studie bude zahrnovat až 20 subjektů. Průměrný rozdíl 10 % faryngeálního FiO2 mezi kteroukoli z masek bude považován za klinicky důležitý. Očekávaná standardní odchylka FiO2 v rámci subjektu je 3,5 %. S kritériem významnosti 0,05 by 10 subjektů poskytlo více než 90% schopnost detekovat průměrný rozdíl 10%.

Prostředí: Studie bude probíhat na plně vybaveném operačním sále s anesteziologickým přístrojem, který byl schválen pro pacienty Infection Control and Biomedical Engineering. Nachází se v jižní oblasti OR Kohler Pavilion na OHSU a je vybaven anesteziologickým přístrojem Datex Ohmeda a analyzátorem plynů Poet, které budou použity pro studii. Studie bude prováděna po hodinách, aby se předešlo jakémukoli konfliktu s chirurgickou péčí o pacienta. Kyslíkové senzory budou kalibrovány před testováním každého subjektu.

Nábor: Subjekty budou rekrutovány z perioperační služby OHSU. Reklamní letáky budou distribuovány na každém operačním sále.

Souhlas: Proces souhlasu provedou jednotlivci s příslušnou ochranou lidských subjektů a vzděláním HIPPA a provede se osobně v kampusu OHSU nebo po telefonu. Subjekty mohou ze studie kdykoli odstoupit.

Postupy: Každý subjekt se zúčastní jednoho dne studie a bude vyžadovat jednu hodinu na každý subjekt. Subjekty zůstanou NPO alespoň 6 hodin před obdobím studia. Charakteristiky předmětu budou zaznamenány. Anesteziologický přístroj se zapne a senzor kyslíku na analyzátoru plynu se zkalibruje. Budou měřeny základní vitální funkce (HR, TK, SpO2). FEV1 a FVC budou měřeny pomocí anesteziologického přístroje a standardního okruhu s použitím Y-kusu jako náustku. Pro odběr vzorků plynů bude použit následující protokol: Jedno vedení odběru plynu bude připojeno na jednom konci k analyzátoru plynu a na druhém konci k 8 French sacímu katetru, který bude mazán 2% lidokainovým želé. Tento nosní katétr bude zaveden přes nosní dutinu, přičemž špička bude umístěna bezprostředně za uvulou. Umístění bude potvrzeno vizualizací špičky katétru pomocí tužkového světla a tím, že subjekt široce otevře ústa a řekne: "Aha." V případě potřeby se použije jazykový depresor. Pokud nelze katétr zobrazit, zavede se do standardní hloubky 9-10 cm. Nosní katétr se přilepí na obličej subjektu. Druhá linka pro odběr vzorků plynu bude nalepena na obličej subjektu a umístěna tak, aby odběr vzorků probíhal na rtech pacienta. Po potvrzení umístění dvou odběrových katétrů bude subjekt normálně dýchat vzduch v místnosti po dobu 90 sekund a FiO2 bude měřen po dobu 30 sekund. Subjekt nebude instruován, zda má k dýchání používat nos nebo ústa, protože pacienti v nemocnici obvykle nejsou instruováni, jakým způsobem mají dýchat. Poté bude provedeno testování různých kyslíkových masek s kyslíkem nastaveným na vysoký průtok (15 l/min) pomocí jednoduché masky, bezrebreatherové masky, OxyMask a anestetické masky s páskem na hlavu a okruhu Jackson Rees. Protože číselník pomocného kyslíku na anesteziologickém přístroji dosahuje pouze 10 l/min, bude přímo k hlavnímu přívodu kyslíku na operačním sále připojen 15l/min nastavitelný kyslíkový ventil. Po umístění každé masky a spuštění vysokého průtoku kyslíku bude subjekt normálně dýchat po dobu 90 sekund a poté bude během dalších 30 sekund měřen FiO2, podobně jako při ovládání vzduchu v místnosti. Na konci každého zkušebního období bude každý subjekt požádán, aby provedl jeden dech vitální kapacity (začíná maximálním výdechem a následovaným maximálním nádechem). Mezi testováním každé masky bude pětiminutová perioda vdechování vzduchu v místnosti jako vymývací perioda a pro potvrzení stability hemodynamického stavu (měření TK a HR). Demografické údaje, které mají být získány, zahrnují výšku (cm), hmotnost (kg), věk, pohlaví a vlastní etnickou příslušnost. Krevní tlak, srdeční frekvence a saturace kyslíkem budou zaznamenávány na začátku a před a po každé zkoušce masky. Měření výchozí hodnoty FEV1/FVC bude provedeno u všech pacientů před zahájením studie a zaznamenáno. Data FiO2 budou digitálně stažena z analyzátoru plynů do excelové tabulky. Pokud to není možné, bude procento kyslíku manuálně zaznamenáváno během každého dechu, aby se určil rozsah procenta kyslíku (minimální a maximální) během obou fází ventilace, během 30sekundového měření. Zaznamenává se také dechová frekvence během doby měření. Na konci 30sekundové periody vzorkování bude provedeno závěrečné měření během dechu s nucenou vitální kapacitou.

Analýza dat: Fáze ventilace bude definována pomocí kapnografického sledování, které se zobrazuje současně s měřením vdechovaného kyslíku. Maximální a minimální koncentrace kyslíku budou zprůměrovány pro inspiraci během 30sekundové zkoušky dýchání s maskou pro každý subjekt. Tyto hodnoty budou zprůměrovány napříč skupinou pro každý zásah, aby se definovaly statistiky pro celou skupinu. Hodnoty zaznamenané během normální ventilace dechovým objemem budou analyzovány odděleně od hodnot zaznamenaných během každé ventilace s nucenou vitální kapacitou. K určení rozdílu mezi FiO2 podávaným každou testovanou maskou bude použit test analýzy rozptylu a vhodná post-hoc analýza.