Pilotstudie zur physiologischen Wirkung einer High-Flow-Nasenkanüle auf das Atemmuster und die Atemarbeit

Es hat sich gezeigt, dass HFNC viele Vorteile bei der Behandlung von akut hypoxämischen Patienten hat und deren klinische Ergebnisse verbessert. Der genaue Mechanismus, der diesem positiven Effekt zugrunde liegt, ist noch nicht vollständig verstanden. Nur wenige Studien haben die Wirkung von HFNC auf das Atemmuster und die Atemarbeit analysiert. Die Mehrzahl dieser Studien konzentrierte sich auf die Wirkungen bei gesunden Probanden. Lediglich eine Studie von Bräunlich et al. untersuchten die Auswirkungen von HFNC auf Patienten mit COPD und interstitieller Lungenerkrankung (ILD) und zeigten, dass nasaler Sauerstoff mit hohem Durchfluss die Atemfrequenz verringert und das Atemzugvolumen bei diesen Patienten erhöht.

Bei Erwachsenen ist ein niedriger Flussbereich von 5 bis 10 l/min vergleichbar mit dem Fluss, der von Standard-Sauerstoffgeräten (Nasenkanüle oder Gesichtsmaske) empfangen wird. Patienten mit zugrunde liegenden Lungenerkrankungen, wie in unserer Studienpopulation, haben im Vergleich zu gesunden Probanden einen höheren Bedarf an Inspirationsfluss (von 30 bis 120 l/min während einer akuten respiratorischen Insuffizienz).

Wir erwarten physiologische Veränderungen unserer Ergebnisse mit den vorgeschlagenen Optiflow ™ -Einstellungen eines minimalen therapeutischen Flusses von 30 l/min, eines mittleren von 45 l/min und einer maximalen Flussrate von 60 l/min. Es gibt umfangreiche klinische Erfahrung mit hohen Flussraten in diesen Bereichen und sie werden im Allgemeinen sehr gut vertragen. Wie oben erwähnt, erzeugt HFNC einen positiven endexpiratorischen Druck (PEEP) vergleichbar mit dem CPAP-Bereich von 4 - 8 cmH2O (dem minimalen und maximalen PEEP, der vom HFNC erzeugt wird).

Zukünftige Studien, die auf dieser Pilotstudie basieren, werden sich in folgenden Punkten von früheren unterscheiden:

1. Wir testen eine andere Technologie. Der Optiflow liefert wesentlich höhere Flussraten als in der vorherigen Braunlich-Studie13. Diese Studie verwendete eine einzelne Flussrate von 24 L/min, während wir eine Reihe von Flüssen untersuchen, die erheblich höher sind (30 bis 60 L/min). Wir sind daran interessiert festzustellen, wie sich die Auswirkungen höherer Flussraten im Vergleich zu denen in dem in der Braunlich-Studie verwendeten Bereich darstellen, aber wir können die Geräte nicht direkt vergleichen, da das letztere Gerät in den USA nicht erhältlich ist. Es ist wichtig zu verstehen, ob die Verwendung der höheren Flussraten, die mit dem Optiflow verfügbar sind, einen Effizienzvorteil bringt.

2. Zukünftige Studien werden darauf abzielen, die Mechanismen der Wirkung von nasalem High-Flow-Sauerstoff zu verstehen.

   1. Stehen die Effekte, die wir erwarten, im Zusammenhang mit Änderungen der Inspirationsmuskelanstrengung, wie sie durch Messung des transdiaphragmatischen Drucks und Berechnung des Druck-Zeit-Produkts des Zwerchfells bestimmt werden?
   2. Oder verbessert die Spülung des Totraums im Nasopharynx die Beatmungseffizienz, sodass der Gasaustausch stabil bleiben oder sich sogar verbessern kann (bestimmt durch Messungen des Minutenvolumens und des transkutanen PCO2 (PtcCO2)? Dies hat Auswirkungen auf die Verwendung von HFNC zur Behandlung von Patienten mit COPD-Exazerbationen, die eine Ermüdung der Atemmuskulatur entwickeln.

1) Unser Fokus wird auf COPD-Patienten liegen, für die die Verwendung von HFNC bisher nicht umfassend untersucht wurde. Die meisten Studien konzentrierten sich auf Patienten mit hypoxämischer Ateminsuffizienz. Es ist wichtig zu verstehen, wie HFNC das Atmungsmuster und den Gasaustausch bei COPD-Patienten beeinflusst, da frühere Berichte darauf hindeuten, dass übermäßige Sauerstoffkonzentrationen, die COPD-Patienten verabreicht werden, die CO2-Retention erhalten, die CO2-Retention durch Abstumpfung des Atemantriebs tatsächlich verschlechtern können. Die von Bräunlich et al. festgestellte Verringerung der Atemfrequenz und des Minutenvolumens könnte eine stumpfe Wirkung von O2 auf den Atemantrieb darstellen und eine stärkere CO2-Retention fördern. Durch die Überwachung von PCO2, was in der Braunlich-Studie nicht durchgeführt wurde, können wir diese Möglichkeit einschätzen.

2) Wir möchten bei unseren COPD-Patienten die Wirkung von CPAP auf die gleichen Atmungsindizes wie mit HFNC bewerten. Wir planen, die CPAP-Antwort als „Positivkontrolle“ zu verwenden, um festzustellen, ob unsere Population wie in CPAP-Studien in der Literatur beschrieben anspricht. Frühere Studien haben gezeigt, dass bei Patienten mit schwerer COPD die Verwendung von CPAP in dem von uns vorgeschlagenen Bereich die Atemarbeit des Zwerchfells verringert, und wir möchten feststellen, ob unsere Population eine ähnliche Wirkung zeigt.

Daher werden zukünftige Studien, basierend auf den aus dieser Pilotstudie gewonnenen Daten, die Studie von Braunlich et al erweitern, indem sie die Auswirkungen höherer Flussraten unter Verwendung einer anderen in den USA verfügbaren Technologie bewerten, die Auswirkungen auf die Atemmuskelanstrengung bestimmen und den Gasaustausch überwachen ist sowohl aus mechanistischer als auch aus sicherheitstechnischer Sicht wichtig. Wir gehen davon aus, dass die höheren Durchflussraten eine stärkere Abstumpfungswirkung auf das Atemmuster haben als eine niedrige Durchflussrate und dass es zu einer Verbesserung der Beatmungseffizienz kommt, die mit einer verringerten Atemarbeit des Zwerchfells einhergeht.