Physiologische Auswirkungen einer neuen Schnittstelle auf die Lungenventilation und Gasverteilung

Etwa 30 % der Patienten, die auf der Intensivstation (ICU) aufgenommen werden, sind von hypoxämischem akutem Atemversagen (hARF) betroffen. Die primäre unterstützende Behandlung bei hypoxämischen Patienten ist die Sauerstofftherapie, die üblicherweise über Nasenprongs oder Masken verabreicht wird. Kürzlich wurden neue Geräte zur Verfügung gestellt, die High-Flow-Gas durch eine Nasenkanüle (HFNC) abgeben können. HFNC liefert erhitztes und befeuchtetes Gas bis zu 60 l/min mit einem Anteil des eingeatmeten Sauerstoffs (FiO2) im Bereich von 0,21 bis 1 über einen weichen Nasenstutzen mit breiter Bohrung. Erwärmung und Befeuchtung des eingeatmeten Gases verhindern die nachteiligen Wirkungen kühler trockener Gase auf das Epithel der Atemwege und erleichtern das Abhusten. HFNC wäscht auch ausgeatmetes Kohlendioxid (CO2) aus dem pharyngealen Totraum aus. HFNC hat sich bei vielen klinischen Zuständen als wirksames Mittel zur Abgabe einer Sauerstofftherapie erwiesen.

Bei gesunden Probanden beträgt der endexspiratorische Pharynxdruck bei spontaner, nicht unterstützter Atmung etwa 0,3 bzw. 0,8 cmH2O bei offenem bzw. geschlossenem Mund. Im Vergleich zur unassistierten Spontanatmung erzeugt HFNC während der Exspiration einen höheren Pharynxdruck, während er im Laufe der Inspiration auf null abfällt, was die Wirksamkeit von HFNC bei Patienten mit Lungenödem und/oder Kollaps einschränkt. Durch die Rekrutierung atelektatischer Regionen der Lunge, die Verringerung der venösen Beimischung und die Verringerung der Inspirationsanstrengung ist der kontinuierliche positive Atemwegsdruck (CPAP) in diesen Fällen wahrscheinlich effektiver. Im Vergleich zur nicht-invasiven Beatmung durch Anwendung einer inspiratorischen Druckunterstützung bietet CPAP mehrere Vorteile, darunter die einfache Handhabung und das Fehlen einer Asynchronität zwischen Patient und Beatmungsgerät.

CPAP kann entweder durch Maske oder Helm angewendet werden. Letztere wird besser vertragen als Gesichtsmasken und ermöglicht eine längere kontinuierliche CPAP-Anwendung. Bei der Anwendung von CPAP mit Helm ist jedoch die Erwärmung und Befeuchtung des eingeatmeten Gases wegen der Kondensation von Wasser innerhalb der Schnittstelle, dem sogenannten "Nebeleffekt", problematisch. Darüber hinaus tritt bei Patienten, die CPAP mit Helm erhalten, eine gewisse Rückatmung auf.

Um diese Einschränkungen zu überwinden und die vorteilhaften Wirkungen von HFNC und CPAP zu kombinieren, entwickelten Forscher ein neues Gerät, das HFNC und Helm-CPAP kombiniert.

Kürzlich wurde festgestellt, dass diese Kombination in der Lage ist, ein stabiles CPAP und eine effektive CO2-Auswaschung aus den oberen Atemwegen bei vernachlässigbarer CO2-Rückatmung bereitzustellen. Aufgrund des komplexen Zusammenspiels zwischen CPAP und HFNC können jedoch die Höhe des tatsächlich ausgeübten Atemwegsdrucks, die Zwerchfellfunktion und die Temperatur im Inneren des Helms in gewissem Maße beeinträchtigt werden. Bei 14 erwachsenen gesunden Freiwilligen stellten wir fest, dass das Hinzufügen von HFNC zu CPAP (wie auf CPAP bezogen) 1) weder den voreingestellten Atemwegsdruck während der Inspiration noch die Temperatur im Helm wesentlich veränderte; 2) erhöhter exspiratorischer Atemwegsdruck proportional zu dem durch HFNC verabreichten Fluss, jedoch in einem geringeren Ausmaß als HFNC allein (in Bezug auf Spontanatmung); 3) nur geringfügige Veränderungen des Atemantriebs (beurteilt durch Zwerchfell-Ultraschall) im Vergleich zu CPAP allein festgestellt, 4) keinen „Nebeleffekt“ im Inneren des Helms verursacht und 5) den Komfort nicht verschlechtert. Wir schlugen daher vor, dass das Hinzufügen von erwärmter befeuchteter Luft durch eine Nasenkanüle mit einem Fluss von 30 l/min während CPAP wahrscheinlich die beste Einstellung für die Anwendung bei Patienten mit hypoxämischer akuter respiratorischer Insuffizienz wäre.

Die elektrische Impedanztomographie (EIT) ist ein nicht-invasives bettseitiges Überwachungsgerät zur Beurteilung der Lungenbelüftung und -ventilation. Es wurde gezeigt, dass HFNC- und CPAP-Geräte die Lungenbelüftung und -ventilation bei Patienten mit hARF verändern. Über die Wirkung der Kombination von HFNC+CPAP auf die Lungenventilation bei Patienten mit hARF ist jedoch nichts bekannt. Die Forscher haben daher diese physiologische, randomisierte Crossover-Pilotstudie entwickelt, um die Auswirkungen von HFNC+CPAP auf die Lungenbelüftung und -verteilung, den Gasaustausch und den Patientenkomfort zu untersuchen.