High-Flow-Nasenkanüle im Vergleich zu herkömmlicher Nasenkanüle während eines endobronchialen Ultraschallverfahrens

Einführung

1. EBUS - Bronchoskopie Aus physiologischer Sicht handelt es sich bei der Bronchoskopie um das Einbringen eines Fremdkörpers in die Atemwege. Zu den Reaktionsmechanismen gehören Laryngospasmus, Bronchospasmus, Husten, erhöhte Sekretion von Bronchialschleim und verringerte Atemtiefe. Bereits vor dem Eingriff, während der Patient auf dem Untersuchungstisch vorbereitet wird, kommt es häufig zu einer sympathischen Reaktion mit erhöhter Herzfrequenz und erhöhtem Blutdruck. Das Bronchoskop nimmt 10 bis 15 % der Querschnittsfläche der großen Atemwege ein und erhöht den Luftströmungswiderstand. Der während des Eingriffs angewendete Sog führt dazu, dass Luft durch den Arbeitskanal des Bronchoskops entweicht, wodurch die endinspiratorischen und exspiratorischen Volumina reduziert werden, was zu einer alveolären Derekrutierung und folglich zu einem verstärkten intrapulmonalen Shunt führt.

   Die EBUS-Bronchoskopie ist mit einer längeren Eingriffszeit, einem erhöhten Atemwegskontakt, einem dickeren Instrument und mehreren Nadeleinstichen durch die Tracheal- und/oder Bronchialwand verbunden. All diese Faktoren stellen eine zusätzliche Belastung für den Patienten dar und erfordern eine zusätzliche Lokalanästhesie und eine tiefere Sedierung.

2. Sedierung Obwohl eine örtliche Anästhesie der oberen Atemwege, der Stimmbänder, der Luftröhre und der Bronchien ein erträgliches bronchoskopisches Verfahren ermöglicht, ist eine moderate Sedierung während der Bronchoskopie derzeit der goldene Standard. Der Einsatz von Sedierung erleichtert den Durchgang durch die Stimmbänder, hemmt die Atemwegsschutzreflexe und erhöht die Patientensicherheit (2,3). In Kombination mit physiologischen Reaktionen auf die Bronchoskopie, die den Sauerstoffbedarf erhöhen, verringern die während der Bronchoskopie verwendeten Beruhigungsmittel den Atemantrieb und gefährden Patienten, insbesondere solche mit chronischen Krankheiten, zusätzlich. Wenn eine Hypoxämie auftritt, kann sie periprozedurale Arrhythmien und Ischämie hervorrufen. Daher sollte sie generell vermieden werden und, falls sie auftritt, schnell behoben werden (4). Daher ist bei den meisten bronchoskopischen Eingriffen eine Oxygenierungsstrategie mit entsprechender Sauerstoffergänzung erforderlich.

3. Sauerstoffergänzung Sauerstoff mit geringem Durchfluss von bis zu 6 Litern pro Minute, verabreicht über einen Nasenkatheter, ist die am häufigsten verwendete Methode zur Sauerstoffergänzung während der flexiblen Bronchoskopie. Der eingeatmete Sauerstoffanteil (FiO2) kann bis zu 45 % erreichen, kann jedoch nicht zuverlässig vorhergesagt werden und reicht möglicherweise nicht in allen Fällen aus.

   High-Flow-Nasenkanülen (HFNC), ein Gerät, das erstmals in der Neugeborenen- und Kinderversorgung eingeführt wurde, werden derzeit in einer Vielzahl von Indikationen in der Atemwegs- und Intensivmedizin bei Erwachsenen eingesetzt (5-7). Es handelt sich um eine relativ neue Methode in der Bronchoskopie mit mehreren bemerkenswerten theoretischen Vorteilen gegenüber Low-Flow-Sauerstoff über herkömmliche Nasenkanülen (CNC):

   • Ein hoher Durchfluss von bis zu 60 Litern pro Minute sorgt für ein stabileres FiO2 und passt besser zum erhöhten Inspirationsfluss des Patienten
   • Ein hoher Flow erzeugt einen geringen positiven exspiratorischen Atemwegsdruck (bis zu 5 cm H2O), der die oberen Atemwege während der Sedierung stabilisieren und eine positive Wirkung auf die unteren Atemwege haben könnte
   • Ein hoher Durchfluss reduziert den Totraum in den oberen Atemwegen und erhöht die Alveolarventilation.

   CPAP und NIV können ähnliche positive Effekte erzielen, ihre Anwendung ist jedoch eine Herausforderung, da sie eine eng anliegende Gesichtsmaske erfordern, die die Verwendung eines Bronchoskops, das Absaugen von Sekreten aus den oberen Atemwegen, dem Rachen oder der Mundhöhle und das Auswerfen von Sputum einschränkt.

4. Frühere Studien zu HFNC

   Eine aktuelle Metaanalyse, die sechs randomisierte kontrollierte Studien umfasste, ergab, dass bei Patienten, die sich einer Bronchoskopie unter Verwendung von HFNC unterzogen, weniger hypoxämische Ereignisse und Entsättigungen auftraten, weniger Verfahrensunterbrechungen und Pneumothorax auftraten als bei Patienten, die mit CNC ergänzt wurden (10). Die drei Studien, in denen HFNC während des EBUS untersucht wurde, zeigten alle, dass HFNC während des Eingriffs wirksamer ist als CNC und dass HFNC als Alternative zu CNC angesehen werden kann. Die Studien wiesen jedoch mehrere wichtige Einschränkungen auf, wie z. B. eine geringe Anzahl von Patienten, die in eine historische Kontrolle einbezogen wurden (Takakuwa O et al.), einen großen Unterschied im FiO2 zwischen den Versuchsgruppen (2 l/min im CNC vs. 100 % FiO2 und 70 l/min). minimale Flussrate in der HFNC-Gruppe) (Irfan et al.) und fehlende Beurteilung der CO2-Werte während des Eingriffs (Ulcar et al.). Dennoch deuten die Schlussfolgerungen darauf hin, dass HFNC ausreichend sicher ist und für die meisten Bronchoskopieuntersuchungen, einschließlich EBUS, eine ausreichende Sauerstoffversorgung bietet (8,9).

5. Studienfragen

Unsere Hypothese ist, dass HFNC eine bessere Kontrolle über Hypoxämie während des EBUS-TBNA-Verfahrens bietet als CNC. Das primäre Ergebnis der Studie ist daher der Anteil der Patienten mit erfolgreich kontrollierter Hypoxämie während der EBUS-TBNA in jedem Arm. Sekundäre Ergebnisse sind die Häufigkeit von Komplikationen in jedem Arm (Anzahl hypoxämischer Ereignisse, mittlere niedrigste Sauerstoffsättigung während des Eingriffs, durchschnittliche Sättigung, Abfall der Sättigung, Pulsfrequenz, Blutdruck, Häufigkeit von Arrhythmien), Anzahl der Patienten, bei denen leichte, mittelschwere oder leichte Herzrhythmusstörungen auftraten schwere Hypoxämie, Anzahl der Patienten, die eine Eskalation der Unterstützung benötigten und welche Unterstützung wirksam ist, welche Risikofaktoren für eine Entsättigung bestehen.

Methoden

1. Studiendesign und Studienpopulation

   Die Studie ist als multizentrische, randomisierte, kontrollierte prospektive Studie konzipiert. In die Studie werden Patienten aufgenommen, die ein EBUS-TBNA-Verfahren mit Probenahme mediastinaler Lymphknoten zur Diagnose und/oder Stadieneinteilung benötigen.

   Die Patienten werden aus vier Universitätskliniken in Slowenien, Kroatien, Portugal und Griechenland rekrutiert.

   Die Studie wurde von der Nationalen Kommission für medizinische Ethik der Republik Slowenien genehmigt und unter der Nummer 0120-294/2023/3 registriert.

2. Rekrutierung, Konsens und Randomisierung

   Der Bronchoskopie-Koordinator wird die geplanten Patienten untersuchen und den Studienprüfer über geeignete Patienten informieren. Der Studienprüfer wird berechtigten Patienten die Studie erklären und eine Einverständniserklärung einholen. Einschluss- und Ausschlusskriterien werden am Tag der Untersuchung anhand der vor dem Eingriff routinemäßig erhobenen Daten, einschließlich Labordaten, überprüft.

   Die Patienten werden in der Bronchoskopie-Suite nach dem Zufallsprinzip der Zuordnungsgruppe zugeteilt, die in fortlaufend nummerierten, versiegelten und undurchsichtigen Umschlägen geschrieben ist. Umschläge werden von einem unabhängigen Statistiker auf der Grundlage der Blockrandomisierung mit der Blockgröße 4 erstellt.

3. Bronchoskopie und Sedierung

   Vor dem Einführen des Bronchoskops wird routinemäßig eine topische Anästhesie mit Lidocain durchgeführt. Die Patienten werden vom Anästhesisten am Krankenbett durch eine Kombination von Midazolam, Fentanyl und Propofol sediert. Die Tiefe der Sedierung wird anhand der MOAA/S-Skala (Modified Observer's Assessment of Alertness/Sedation Scale) beurteilt. Der Sedierungsgrad wird während des gesamten Eingriffs zwischen 1 und 2 gehalten. Die Patienten werden zur weiteren Analyse und zum Vergleich vom BIS-Monitor überwacht.

   Die Standardpatientengruppe erhält Sauerstoff über eine doppelpolige Nasenkanüle, wobei der Sauerstofffluss auf 6 Liter pro Minute eingestellt ist, was einem FiO2 von 45 % entspricht. Die HFNC-Gruppe erhält ein Gemisch aus Sauerstoff und Luft mit einem FiO2-Gehalt von 45 % und einem anfänglichen Durchfluss von 60 Litern pro Minute, das auf 37 Grad Celsius vorgewärmt ist. Die Nasenkanüle wird entsprechend der Gesichtsgröße des Patienten ausgewählt. Vor dem Eingriff werden Patienten beider Gruppen mit HFNC mit einem Fluss von 60 l/min getestet, ob sie diesen vertragen.

   Das EBUS-Bronchoskop wird von einem erfahrenen Bronchoskopiker durch den oralen Aufbiss eingeführt und der gesamte Eingriff wird gemäß den Empfehlungen des ERS durchgeführt. Nach systematischer Beurteilung der mediastinalen und hilären Lymphknoten werden EBUS-TBNAs gemäß dem individuellen Verfahrensplan durchgeführt.

   Die Patienten werden durch kontinuierliche Pulsoximetrie, regelmäßige Blutdruckmessungen, EKG und BIS überwacht.

4. Protokoll zur Eskalation der Hypoxämie, Komplikationen und Abbruchkriterien

Sauerstoff wird dem Patienten entsprechend der Zuteilungsgruppe zugeführt (6 l/min O2 CNC oder 45 % FiO2 60 l/min HFNC). Tritt eine Entsättigung auf, definiert als SpO2<90 % für mehr als 10 Sekunden, werden die Patienten gemäß dem Eskalationsprotokoll angesprochen (Abbildung 1):

1. Kieferstoßmanöver
2. Patienten in der CNC-Gruppe werden auf 45 % FiO2 60 l/min HFNC umgestellt
3. Patienten mit 45 % FiO2 60 l/min HFNC werden auf 100 % FiO2 umgestellt

4. Patienten mit HFNC-Versagen werden auf erweiterte Atemunterstützung umgestellt (Ballonbeatmung, Larynxmaske, Intubation, Umkehrung der Sedierung).

   Im Falle einer mäßigen Hypoxämie wird die Bronchoskopie vorübergehend ausgesetzt. Im Falle einer schweren Hypoxämie wird jedoch ein Abbruch des Verfahrens in Betracht gezogen, wenn nach einer Eskalation der Beatmungsunterstützung keine sofortige Besserung eintritt.

   Das Verfahren wird auch im Falle anderer schwerwiegender unerwünschter Ereignisse wie hämodynamischer Instabilität, Myokardischämie oder Pneumothorax abgebrochen. Die Reanimationsausrüstung wird auf einem speziellen medizinischen Wagen im Bronchoskopieraum vorbereitet. Jeder Patient mit unerwünschten Ereignissen wird bis zur vollständigen Genesung überwacht (Alderete-Score 9 oder mehr).

   Komplikationen, die für die Entscheidungen und Studienergebnisse relevant sind, sind definiert als (1):

   • Entsättigung <90 % für mehr als 10 Sekunden
   • Mäßige Entsättigung 75 % <= SpO2 < 90 % in weniger als 60 Sekunden
   • Starke Entsättigung <75 % oder 75 %<= SpO2 <90 % über mehr als 60 Sekunden
   • Tachykardie >100 oder +25 %
   • Bradykardie <50 oder -25 %
   • Bluthochdruck +25 %
   • Hypotonie <90 mmHg oder -25 %

5. Datenerfassung

   Demografische Daten der Patienten (Alter, Geschlecht, Größe, Gewicht, BMI, STOP-BANG-Score, ASA-Score) und Laborergebnisse (Lungenfunktionstests), die für die Studie relevant sind, werden vor dem Eingriff erhoben. Während und nach dem Eingriff erfolgt eine kontinuierliche (SpO2, Pulsfrequenz, EKG) oder periodische (Blutdruck) Überwachung der Vitalfunktionen und der Sedierungstiefe (BIS, MOAA/S). Der Startpunkt des Verfahrens T0 ist definiert als der Zeitpunkt unmittelbar vor der Verabreichung von Beruhigungsmitteln an den Patienten. T1 ist der Zeitpunkt, an dem das Bronchoskop eingeführt wird, und Tend ist das Ende des Eingriffs, wenn das Bronchoskop herausgezogen wird. Venöses Blut für die pCO2-Analyse wird bei T0 (auf dem Behandlungstisch vor der Sedierung) und bei Tend (Entzug des Bronchoskops) entnommen.

   Zeitpunkt und Dauer der Entsättigung, der niedrigste SpO2-Wert und alle Behandlungseskalationen sowie andere mögliche Komplikationen werden aufgezeichnet.

6. Probengröße

   Das Protokoll soll eine Überlegenheit von HFNC gegenüber CNC zeigen. Den in einer kürzlich veröffentlichten Metaanalyse ermittelten Daten zufolge erwarten wir eine Entsättigungsrate von 12 % in der HFNC-Gruppe und eine Entsättigungsrate von 34 % in der CNC-Gruppe. Die Stichprobengröße sollte 112 betragen, mit einem Konfidenzniveau (Alpha) von 95 % und einer Trennschärfe (1-Beta) von 80 %. Bei einem voraussichtlichen Ausfall von 25 % wird die endgültige Zahl der eingeschlossenen Teilnehmer auf 150 festgelegt. Zur Berechnung der Stichprobengröße wurde eine webbasierte Anwendung verwendet (https://clincalc.com/stats/samplesize.aspx).

7. Statistische Analyse

   Die Daten werden in speziell entwickelten Fallberichtsformularen (CRF) gesammelt und von GraphPad Prism 9.5 analysiert. Software (Boston, MA). Kategoriale Variablen werden als Prozentsätze dargestellt und per Chi-Quadrat-Test analysiert. Numerische Variablen werden als Mittelwert und Standardabweichung oder Median und Bereiche dargestellt. Die Verteilung wird mit dem Kolmogorov-Smirnov-Test getestet und die weitere Analyse wird je nach Normalität der Verteilung mit dem T-Test oder dem Mann-Whitney-Test durchgeführt. Ein zweiseitiger p-Wert wird als statistisch signifikant angesehen, wenn er < 0,05 ist.

8. Patienten- und Öffentlichkeitsbeteiligung

Patienten und Öffentlichkeit wurden am Studiendesign nicht beteiligt.

Referenzen:

1. Mason KP, Green SM, Piacevoli Q; Internationale Sedierungs-Task Force. Tool zur Meldung unerwünschter Ereignisse zur Standardisierung der Meldung und Verfolgung unerwünschter Ereignisse während der Kurzsedierung: ein Konsensdokument der World SIVA International Sedation Task Force. Br J Anaesth. 2012 Jan;108(1):13-20. doi: 10.1093/bja/aer407. PMID: 22157446.
2. Sazak H, Tunç M, Alagöz A, Pehlivanoğ Lu P, Demirci NY, Alıcı İO, et al. Bewertung perianästhetischer Daten bei Probanden, die sich einer endobronchialen ultraschallgeführten transbronchialen Nadelaspiration unterziehen. Atemschutz. 2015;60(4):567-76.
3. Douglas N, Ng I, Nazeem F, Lee K, Mezzavia P, Krieser R, et al. Eine randomisierte kontrollierte Studie, in der High-Flow-Nasensauerstoff mit der Standardbehandlung zur bewussten Sedierung während der Bronchoskopie verglichen wird. Anästhesie. 2018;73(2):169-76.
4. Du Rand IA, Blaikley J, Booton R, Chaudhuri N, Gupta V, Khalid S, et al. Richtlinie der British Thoracic Society für diagnostische flexible Bronchoskopie bei Erwachsenen: akkreditiert von NICE. Thorax. 2013 Aug;68 Suppl 1:i1-44.
5. Sreenan C, Lemke RP, Hudson-Mason A, Osiovich H. High-Flow-Nasenkanülen bei der Behandlung von Apnoe bei Frühgeborenen: Ein Vergleich mit herkömmlichem nasalem kontinuierlichem positivem Atemwegsdruck. Pädiatrie [Internet]. 1. Mai 2001;107(5):1081-3. Verfügbar unter: https://doi.org/10.1542/peds.107.5.1081
6. Roca O, Riera J, Torres F, Masclans JR. High-Flow-Sauerstofftherapie bei akutem Atemversagen. Atemschutz [Internet]. 1. April 2010;55(4):408 LP – 413. Verfügbar unter: http://rc.rcjournal.com/content/55/4/408.abstract
7. Nishimura M. High-Flow-Nasenkanülen-Sauerstofftherapiegeräte. Atemschutz [Internet]. 1. Juni 2019;64(6):735 LP – 742. Verfügbar unter: http://rc.rcjournal.com/content/64/6/735.abstract
8. Takakuwa O, Oguri T, Asano T, Fukuda S, Kanemitsu Y, Uemura T, et al. Prävention von Hypoxämie während der endobronchialen ultraschallgesteuerten transbronchialen Nadelaspiration: Nützlichkeit einer High-Flow-Nasenkanüle. Respir Investig. 2018;56(5):418-23.
9. Irfan M, Ahmed M, Breen D. Bewertung der High-Flow-Nasenkanülen-Oxygenierung in der endobronchialen Ultraschall-Bronchoskopie: Eine randomisierte kontrollierte Studie. J Bronchol Interv Pulmonol. 2021;28(2):130-7.
10. Su C-L, Chiang L-L, Tam K-W, Chen T-T, Hu M-C (2021) High-Flow-Nasenkanüle zur Reduzierung hypoxämischer Ereignisse bei Patienten, die sich einer Bronchoskopie unterziehen: Eine systematische Überprüfung und Metaanalyse randomisierter Studien. PLoS ONE 16(12): e0260716. https://doi.org/10.1371/journal. Pone.0260716