HFNC und NIV für COVID-19, kompliziert durch Atemstillstand

Ein neuartiges Coronavirus, das später von der Weltgesundheitsorganisation (WHO) als schweres akutes respiratorisches Syndrom Coronavirus 2 (SARS-CoV-2) bezeichnet wurde, trat im Dezember 2019 als Ursache einer atypischen Lungenentzündung im Zusammenhang mit einem Fischmarkt in Wuhan, China, auf. Seitdem hat sich die mit SARS-CoV-2 verwandte Krankheit (von der WHO COVID-19 genannt) international bis zum Ausmaß einer globalen Pandemie ausgebreitet. Obwohl sich die meisten Patienten mit leichten respiratorischen Symptomen vorstellen, haben einige eine schwere Lungenentzündung und ein kleiner Teil kann lebensbedrohlich erkranken. Eine schwere COVID-19-Erkrankung entwickelt sich häufig zu einem akuten hypoxämischen Atemversagen, das eine hohe fraktionierte Konzentration von eingeatmetem Sauerstoff (FiO2) und die Berücksichtigung von nicht-invasiven Beatmungsstrategien (NIV) erfordert.

Die High-Flow-Nasenkanüle (HFNC) hat sich zu einer nicht-invasiven Strategie entwickelt, die die Oxygenierung und Kohlendioxid-Clearance verbessert, indem sie im Vergleich zu anderen NIV-Strategien die Inspirationsanforderungen der Patienten besser erfüllt, indem sie bis zu 60 l/min Gasfluss und FiO2 liefert bis 1,0. Eine systematische Überprüfung ergab Evidenz von niedriger Vertrauenswürdigkeit, die auf einen Nutzen von HFNC hindeutet, indem sie den Bedarf an invasiver mechanischer Beatmung (IMV) oder Eskalation der Sauerstofftherapie im Vergleich zur konventionellen Sauerstofftherapie (COT) reduziert, und Evidenz von moderater Vertrauenswürdigkeit, die auf keinen großen Unterschied in der Sterblichkeit hindeutet. HFNC kann die Notwendigkeit einer IMV und der damit verbundenen Komplikationen wie beatmungsassoziierte Pneumonien reduzieren und die Belastung der Gesundheitssysteme während der COVID-19-Pandemie verringern.

COVID-19 verbreitet sich überwiegend durch Tröpfcheninfektion und Infektionsträger. Es besteht jedoch die Sorge, dass eine Übertragung über die Luft während Atemverfahren erfolgen kann, die Aerosole erzeugen. Bei der Übertragung über die Luft handelt es sich um kleinere Partikel mit einem Durchmesser von typischerweise <5 μm, die längere Zeit in der Luft schweben, über Entfernungen von mehr als 1 m übertragen und in die unteren Atemwege eingeatmet werden können. Die Reduzierung von Atemwegspartikeln auf <5 µm beinhaltet die Verdunstung größerer Tröpfchen und der darin enthaltenen Organismen sowie die Rehydrierung nach der Ablagerung in den Atemwegen; Daher ist die Übertragung über die Luft organismusspezifisch und erfordert, dass der Organismus einen Prozess der Austrocknung und Aerosolisierung in ausreichender Zahl überlebt, um eine Infektion zu verursachen. Es hat sich gezeigt, dass SARS-CoV2 nach absichtlicher Aerolisierung 3 Stunden in der Luft überlebt.

Die COVID-19-Leitlinien der Surviving Sepsis Campaign (SSC) geben eine schwache Empfehlung für den bevorzugten Einsatz von HFNC gegenüber anderen NIV-Strategien bei Patienten, die bei Atemversagen Typ 1 COT-refraktär sind.10 Die Verwendung hoher Durchflussraten wirft Bedenken auf, dass HFNC eine Aerosolisierung von infektiösen Partikeln verursachen kann. Unter Verwendung eines menschlichen Patientensimulators und Rauchpartikeln als Markierungen, die durch ein Laserlichtblatt visualisiert werden, kann HFNC mit Befeuchtung ausgeatmete Luft bis zu 172 mm nach oben und 620 mm seitlich verteilen, wenn die Nasenkanüle richtig bzw. locker angebracht ist. Unter Verwendung der gleichen Methodik könnte NIV über die Mund-Nasen-Masken der alten Generation die ausgeatmete Luft diffus verteilen, aber es gibt eine begrenzte Verteilung der ausgeatmeten Luft durch die Masken der neuen Generation mit einem besseren Design der Ausatmungsöffnungen. Im Gegensatz dazu kann die Verteilung der ausgeatmeten Luft von einer herkömmlichen Nasenkanüle, die Sauerstoff mit 5 l/min ohne Befeuchtung liefert, die ausgeatmete Luft auf 1 m gegen das Ende des Betts verteilen.

Aufgrund fehlender Felddaten zur Anwendung dieser Atemtherapien bei Patienten mit COVID-19, die durch Atemversagen kompliziert sind, ist die Rolle von Feinpartikelaerosolen bei der Übertragung von Virusinfektionen während der Anwendung von HFNC und NIV unbekannt. Aufgrund der Ungewissheit hinsichtlich des Aerosolisierungspotenzials hat die WHO empfohlen, HFNC, NIV, einschließlich Bubble-CPAP, mit Vorsichtsmaßnahmen in der Luft zu verwenden, bis eine weitere Bewertung der Sicherheit abgeschlossen werden kann. Um die Besorgnis des medizinischen Personals bei der Bereitstellung dieser Atemtherapien bei Patienten mit COVID-19, die durch Atemversagen kompliziert sind, zu zerstreuen, ist es wichtig, einen Feldtest mit viralen Probennehmern bei Patienten mit COVID-19 durchzuführen, die diese Therapien für Atemversagen benötigen.

Ziele und Ziele Diese Studie zielt darauf ab, festzustellen, ob das SARS-2-Virus in kleinen Partikeln in den Isolierzimmern des Krankenhauses bei Patienten nachgewiesen werden kann, die a) HFNC bis zu 60 l/min, b) NIV über Mund-Nasen-Masken und c) herkömmliche Nasenkanülen erhalten.

Themen und Indikationen der Atemtherapie:

Dies ist ein Feldtest, der im 12C-Einzelbett-Isolationsraum der Prince of Wales-Krankenhausstation mit 12 Luftwechseln pro Stunde bei Patienten (n = 5 für jede Kategorie der Atemtherapie) mit bestätigtem COVID-19 durchgeführt wird, die eine Behandlung wegen Atemversagens benötigen mit a) HFNC bis zu 60 l/min, b) NIV über Mund-Nasen-Masken und c) konventionelle Nasenbrille bis zu 5 l/min Sauerstoff. Fünf Patienten in jeder Behandlungskategorie werden rekrutiert, da die Mehrheit (80 %) der bestätigten Fälle in HK ohne respiratorische Insuffizienz mild verlaufen sind. Zum Beispiel haben unter den 974 Fällen mit Stand vom 10. April 2020 23 bzw. 25 Patienten jemals zusätzlichen Sauerstoff von mindestens 3 l/min auf den Isolierstationen und der Intensivstation (für IMV, ECMO oder Schock) benötigt. Für Patienten mit unterschiedlichem Grad der Ateminsuffizienz wird vom diensthabenden Arzt über eine andere Atemtherapie entschieden. Im Allgemeinen wird eine herkömmliche Nasenkanüle bei leichter Ateminsuffizienz verwendet, während HFNC für diejenigen erforderlich ist, die hypoxisch bleiben. NIV wird normalerweise bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz Typ 2 angewendet. Bei Erwachsenen mit COVID-19 schlagen die SSC-Leitlinien vor, mit zusätzlichem Sauerstoff zu beginnen, wenn die periphere Sauerstoffsättigung (SPO2) < 92 % ist (schwache Empfehlung, Evidenz von niedriger Qualität), und empfehlen, mit zusätzlichem Sauerstoff zu beginnen, wenn SpO2 < 90 % ist (starke Empfehlung, Evidenz von moderater Qualität), um einen SpO2-Wert von nicht mehr als 96 % zu erreichen. Für Erwachsene mit COVID-19 und akuter hypoxämischer Ateminsuffizienz trotz COT empfehlen die SSC-Leitlinien die Verwendung von HFNC gegenüber NIV (schwache Empfehlung, Evidenz von niedriger Qualität). Bei Erwachsenen mit COVID-19 und akuter hypoxämischer Ateminsuffizienz, wenn HFNC nicht verfügbar ist und keine dringende Indikation für eine endotracheale Intubation besteht, schlagen die SSC-Leitlinien einen NIV-Versuch mit engmaschiger Überwachung und kurzzeitiger Beurteilung auf Verschlechterung der Ateminsuffizienz (schwach Empfehlung, Evidenz von sehr niedriger Qualität).

Atemtherapie: COT mit Nasenkanüle 1-5 l/min Sauerstoff wird verwendet, um SpO2 bei Patienten mit Typ-1-Atemversagen bei etwa 95 % zu halten. Wenn dies trotz 5 l/min Sauerstoff nicht erreichbar ist, wird HFNC mit 50-60 l/min mit Befeuchtung bei 37 °C (Airvo 2, Fisher & Paykel, Auckland, Neuseeland) angewendet, während NIV (Respironics V60) über eine oronasale Maske (Quattro , ResMed) Patienten mit respiratorischer Insuffizienz Typ 2 vorbehalten.

Luftproben:

Bei jeder Luftprobenahmeperiode, während der Patient atemunterstützt ist, würden wir 3 stationäre Geräte im Isolationsraum (eines neben jeder Seite des Bettes und eines am Ende des Bettes) des Patienten mit bestätigter COVID-19-Infektion positionieren , und nehmen Sie vier Stunden lang ununterbrochen Proben aus der Luft. Das Gerät des National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) besteht aus einem dreistufigen Zyklon-Luftkeimsammler mit einer Höhe von 1,5 m und 1,0 m, der die Mundhöhe eines stehenden bzw. sitzenden Erwachsenen darstellt, und einem Messgerät, das Temperatur und Relative aufzeichnet Feuchtigkeit (bei 1,3 m Höhe) alle vier Minuten. Die NIOSH-Probennehmer befinden sich um das Probenahmebett herum ('Mitte'), an der Seite des Probenahmebetts ('Seite') oder werden während des Zeitraums der Probenahme versetzt. Die NIOSH-Probennehmer werden im Bereich von 0,5 bis 1 m (wenn sie neben dem Probenbett platziert werden) bis 2 bis 2,5 m vom Kopf des Patienten entfernt platziert, wenn sie am Ende des Betts platziert werden.

Luft wird mit 3,5 l/Minute in drei Größenfraktionen gesammelt: >4 μm (gesammelt in einem 15-ml-Röhrchen), 1–4 μm (1,5-ml-Röhrchen) und <1 μm (durch einen Polytetrafluorethylen (PTFE)-Membranfilter mit 3,0 μm Porengröße). Für fünf Probennahmeläufe wird dem Gerät ein zusätzlicher Luftprobennehmer (in einer Höhe von 0,8 m) als Negativkontrolle hinzugefügt, der nicht an eine Pumpe angeschlossen ist. Nach jeder Sammlung werden die 15-ml- und 1,5-ml-Röhrchen abgenommen und 1 ml virales Transportmedium (VTM) wird hinzugefügt. Der Filter wird entfernt und in 1 ml VTM in einem 5-ml-Röhrchen eingetaucht. Alle Röhrchen werden dann bei 4°C ins Labor transportiert, gevortext, und das VTM wird aliquotiert und bei –80°C für die anschließende Laboranalyse durch Reverse-Transkriptase-Polymerase-Kettenreaktion (RT-PCR) gelagert. Es werden neue Probenröhrchen und Filter verwendet und die Probennehmer und andere Geräte werden zwischen den Verwendungen desinfiziert. Das Stativ, der Beatmungsschlauch, die Schallschutzbox und das Messgerät werden mit Med-Clean (M&W International Ltd., Hongkong), die NIOSH-Luftkeimsammler mit 1 % Virkon und 2 % Citranox (Alconox Inc, NY, USA) desinfiziert. und die Filterkassetten werden autoklaviert.

Viruslast:

Die Viruslast wird aus den oberen Atemwegen des Patienten (nasopharyngeal beflockter Abstrich und Rachenabstrich) bei der Aufnahme und seriell zweimal täglich während des Krankenhausaufenthalts mittels eines quantitativen RT-PCR-Assays mit Primern und Sonden gemessen, die auf die N- und Orf1b-Gene von SARS-CoV abzielen. 2.

Datenverarbeitung und Analyse:

Statistische Analyse: Abhängige Variablen werden als die Viruslast des beflockten Nasen-Rachen-Abstrichs und des Rachenabstrichs (log10 Kopien/ml) und der Nachweis viraler RNA aus einer oder mehreren Luftproben der Teilnehmer (positiv) im Vergleich zu allen negativen Luftproben identifiziert. Die Wilcoxon-Mann-Whitney-, Kruskal-Wallis-Tests und die Spearman-Korrelation werden verwendet, um das Vorhandensein statistisch signifikanter Korrelationen oder Verteilungen zwischen unabhängigen Variablen und der Viruslast des Abstrichs der oberen Atemwege zu beurteilen, während die exakten Wilcoxon-Mann-Whitney- und Fisher-Tests verwendet werden für Luftproben. Die statistische Analyse wurde mit SAS University Edition (SAS Institute, Cary, NC, USA) durchgeführt.