Comparación del suministro de oxígeno faríngeo por diferentes máscaras de oxígeno

La oxigenoterapia se refiere a la administración de oxígeno en concentraciones más altas que el aire ambiente. De acuerdo con las Directrices de práctica clínica más recientes de la Asociación Estadounidense de Cuidados Respiratorios, las indicaciones para oxígeno suplementario incluyen hipoxemia, trauma severo, infarto agudo de miocardio, terapia a corto plazo y recuperación posoperatoria. Aunque existen pocas contraindicaciones para la oxigenoterapia, existen complicaciones potenciales, como depresión ventilatoria en pacientes hipercárbicos, atelectasia por absorción y toxicidad por oxígeno (particularmente en algunos pacientes que reciben agentes quimioterapéuticos específicos). En el paciente hipoxémico que respira espontáneamente sin un tubo endotraqueal, es importante poder administrar altas concentraciones de oxígeno para evitar la intubación o pasar a la intubación. Hay varios dispositivos de suministro de oxígeno disponibles que tienen diferentes propiedades que los hacen útiles para diferentes situaciones.

Sistemas de rendimiento variable (flujo bajo): Los dispositivos de flujo bajo son de rendimiento variable porque las tasas de flujo administradas son menores que la tasa de flujo inspiratorio máximo (PIFR) del paciente y el oxígeno se diluye con el aire de la habitación arrastrado alrededor de los dispositivos. PIFR más alto (por ej. dificultad respiratoria) provoca una disminución de la FiO2 suministrada a través de un dispositivo de rendimiento variable. La reinhalación de dióxido de carbono también es posible con máscaras de bajo flujo a tasas de flujo de oxígeno más bajas. Los sistemas de rendimiento variable incluyen la cánula nasal, la máscara simple, la máscara de reinhalación parcial y la máscara de no reinhalación.

Las cánulas nasales se usan comúnmente para pacientes estables porque son más cómodas, menos irritantes para la piel y menos ansiosas que las máscaras; también permiten que el paciente coma, hable y utilice la espirometría de incentivo. La cánula nasal puede proporcionar 24-40 % de FiO2 con caudales de hasta 6 l/min. La máscara simple se usa comúnmente en el entorno posoperatorio inmediato para oxígeno suplementario. Varios orificios pequeños a ambos lados de la máscara, así como el sello imperfecto, permiten que el aire de la habitación ingrese y el aire exhalado escape de la máscara. Las máscaras simples pueden proporcionar 35-50 % de FiO2 a velocidades de flujo de 5-10 L/min.1 El uso prolongado de máscaras puede provocar irritación de la piel y úlceras por presión. El reinhalador parcial consta de una máscara simple con una bolsa de reserva y proporciona 40-70 % de FiO2 a caudales de 6-10 l/min.1 El rebreather parcial ya no se usa en muchos hospitales porque el rango de suministro de oxígeno puede abarcarse con la máscara simple y el no rebreather. La máscara sin reinhalación es similar a la máscara con reinhalación parcial, pero incluye válvulas unidireccionales que evitan que el aire exhalado regrese a la bolsa de reserva. El no rebreather puede entregar 60-80% FiO2 a 10-15 L/min.1

Sistemas de rendimiento fijo (alto flujo): Al suministrar oxígeno a una tasa de flujo superior a PIFR, los sistemas de rendimiento fijo permiten proporcionar una FiO2 específica durante todo el ciclo respiratorio. Los dos dispositivos de uso común son la máscara Venturi y OxyMaskTM. Las máscaras Venturi utilizan el principio de Bernoulli para administrar oxígeno a flujos altos a través de una válvula Venturi que tiene una constricción estrecha seguida de un área más amplia con orificios de ventilación que arrastran el aire de la habitación. Debido a la relativa facilidad de uso y el suministro constante de oxígeno, son útiles para pacientes con EPOC u otros con hipoxemia crónica. La máscara Venturi puede proporcionar una FiO2 de 24-50 %.1 Las máscaras Venturi no se probarán en este estudio.

OxyMaskTM es un dispositivo relativamente nuevo que utiliza el difusor Venturi con un diseño de máscara abierta de cinco puntas, lo que permite que el paciente hable y puede causar menos claustrofobia que las máscaras más cerradas. OxyMaskTM puede administrar 25-80 % de FiO2 a caudales de 1,5-15 l/min. En teoría, una mascarilla cerrada con un sellado perfecto podría proporcionar un 100 % de FiO2. A los efectos de este estudio, se utilizará un circuito de Jackson Rees para suministrar oxígeno a una máscara de anestesia. El circuito Jackson Rees (también llamado circuito Mapleson F) se usa habitualmente durante el transporte para administrar oxígeno desde el tanque de oxígeno a los pacientes intubados. Este circuito consta de un tubo conectado a una bolsa de ventilación manual que se puede apretar para administrar un flujo de gas presurizado al paciente. La bolsa está equipada con una válvula limitadora de presión ajustable, que le permite al proveedor controlar la presión administrada al apretar la bolsa.

Medición de FiO2: Se ha establecido que la FiO2 alcanzada con cánula nasal no difiere significativamente si el sujeto respira por la boca o por la nariz. Esta propiedad no ha sido establecida para mascarillas. Con una mascarilla cerrada, la FiO2 alcanzada también sería la misma independientemente de si se respira por la boca o por la nariz. Con una máscara abierta, se debe suponer que la concentración de oxígeno es igual en la nariz y la boca para garantizar la equivalencia de la respiración por la boca y la nariz. Además, estudios previos sobre los sistemas de suministro de oxígeno han utilizado una variedad de métodos para medir la FiO2. De una revisión de la literatura de los dispositivos de suministro de oxígeno discutidos anteriormente, solo la cánula nasal ha sido estudiada por medición de oxígeno a nivel de la faringe, mientras que las otras máscaras han sido estudiadas por medición de oxígeno en los labios.

Justificación del estudio: los estudios sobre OxyMaskTM determinaron la FiO2 en función del gas muestreado en los labios. Sin embargo, debido a la posibilidad de mezcla de gases y/o respiración nasal con el diseño de máscara abierta, no está claro si el gas muestreado en los labios es el mismo gas que llega a la tráquea, que es el lugar clínicamente más relevante. El gas inspirado de la tráquea es lo que realmente ven los alvéolos y participa en la oxigenación de la sangre. La mezcla de gases parecería más probable con un diseño de máscara abierta como OxyMask. Un estudio que compare la FiO2 faríngea entre máscaras demostraría con mayor precisión la FiO2 efectiva que los datos actualmente disponibles. Esto, a su vez, informará mejor a los médicos perioperatorios sobre el mejor enfoque para maximizar el suministro de oxígeno a nuestros pacientes posoperatorios en estado crítico que requieren oxígeno suplementario para tratar o prevenir la hipoxia sistémica.

Diseño del estudio: Los investigadores medirán la FiO2 en estado estacionario en la faringe y en los labios simultáneamente en cada sujeto mientras se someten a cada una de las siguientes condiciones de suministro de oxígeno secuencialmente: 1) aire ambiente; 2) oxígeno de alto flujo y máscara simple; 3) máscara de oxígeno de alto flujo y sin rebreather; 4) oxígeno de alto flujo y OxyMask; y 5) máscara de oxígeno y anestesia de alto flujo con cinta para la cabeza y circuito Jackson Rees.

Población del estudio: El estudio incluirá hasta 20 sujetos. Se considerará clínicamente importante una diferencia media de FiO2 faríngea del 10 % entre cualquiera de las máscaras. La desviación estándar esperada de la FiO2 dentro del sujeto es del 3,5 %. Con un criterio de significación de 0,05, 10 sujetos proporcionarían más del 90 % de potencia para detectar una diferencia media del 10 %.

Entorno: El estudio se llevará a cabo en un quirófano completamente equipado con una máquina de anestesia que ha sido aprobada para uso del paciente por Control de Infecciones e Ingeniería Biomédica. Está ubicado en el área South OR del Kohler Pavilion en OHSU y está equipado con la máquina de anestesia Datex Ohmeda y el Poet Gas Analyzer que se usarán para el estudio. El estudio se llevará a cabo fuera del horario de atención para evitar cualquier conflicto con la atención del paciente quirúrgico. Los sensores de oxígeno se calibrarán antes de evaluar a cada sujeto.

Reclutamiento: Los sujetos serán reclutados del servicio perioperatorio de OHSU. Se distribuirán folletos publicitarios en cada ubicación de la sala de operaciones.

Consentimiento: el proceso de consentimiento lo llevarán a cabo personas con la protección adecuada de los sujetos humanos y la educación HIPPA, y se realizará en persona en el campus de OHSU o por teléfono. Los sujetos pueden retirarse del estudio en cualquier momento.

Procedimientos: Cada sujeto participará en un día de estudio y requerirá una hora por sujeto. Los sujetos permanecerán NPO durante al menos 6 horas antes de su período de estudio. Se registrarán las características de los sujetos. Se encenderá la máquina de anestesia y se calibrará el sensor de oxígeno del analizador de gases. Se medirán los signos vitales de referencia (HR, BP, SpO2). FEV1 y FVC se medirán con la máquina de anestesia y un circuito estándar, utilizando la pieza en Y como boquilla. Se utilizará el siguiente protocolo para el muestreo de gases: Se conectará una línea de muestreo de gases en un extremo al analizador de gases y en el otro extremo a un catéter de succión de 8 French, que se lubricará con gel de lidocaína al 2%. Este catéter nasal se insertará a través de una nariz, con la punta colocada inmediatamente detrás de la úvula. La colocación se confirmará visualizando la punta del catéter con una linterna y haciendo que el sujeto abra la boca ampliamente y diga: "Ah". Si es necesario, se utilizará un bajalenguas. Si no se puede visualizar el catéter, se insertará a una profundidad estándar de 9-10 cm. El catéter nasal se pegará con cinta adhesiva a la cara del sujeto. Se pegará una segunda línea de muestreo de gas a la cara del sujeto y se colocará de manera que el muestreo se realice en los labios del paciente. Después de confirmar la colocación de los dos catéteres de muestreo, el sujeto respirará normalmente el aire de la habitación durante 90 segundos y se medirá la FiO2 durante un período de 30 segundos. Al sujeto no se le indicará si debe usar la nariz o la boca para respirar, ya que los pacientes en el hospital generalmente no reciben instrucciones sobre cómo respirar. Posteriormente, se realizarán pruebas de las distintas máscaras de oxígeno con oxígeno configurado a alto flujo (15L/min) a través de máscara simple, máscara sin rebreather, OxyMask y máscara de anestesia con cinta para la cabeza y circuito Jackson Rees. Dado que el dial de oxígeno auxiliar en la máquina de anestesia solo sube a 10 l/min, se conectará una válvula de oxígeno ajustable de 15 l/min directamente a la línea principal de suministro de oxígeno en la sala de operaciones. Después de colocar cada máscara y comenzar el flujo alto de oxígeno, el sujeto respirará normalmente durante 90 segundos y luego se medirá la FiO2 durante los próximos 30 segundos, de manera similar al control de aire de la habitación. Al final de cada período de prueba, se le pedirá a cada sujeto que tome una sola respiración de capacidad vital (comenzando con la exhalación máxima y seguida por la inhalación máxima). Entre las pruebas de cada máscara, habrá un período de cinco minutos de respiración con aire ambiente como período de lavado y para confirmar la estabilidad del estado hemodinámico (medición de BP y HR). Los datos demográficos que se obtendrán incluyen altura (cm), peso (kg), edad, sexo y etnia autodeclarada. La presión arterial, la frecuencia cardíaca y la saturación de oxígeno se registrarán al inicio y antes y después de cada prueba de máscara. La medición basal de FEV1/FVC se realizará en todos los pacientes antes de iniciar el estudio y se registrará. Los datos de FiO2 se descargarán digitalmente desde el analizador de gases a una hoja de cálculo de Excel. Si esto no es posible, el porcentaje de oxígeno se registrará manualmente durante cada respiración para determinar el rango de porcentajes de oxígeno (mínimo y máximo) durante ambas fases de ventilación, durante el período de medición de 30 segundos. También se registrará la frecuencia respiratoria durante el tiempo de medición. Al final del período de muestreo de 30 segundos, se tomará una medición final durante una respiración de capacidad vital forzada.

Análisis de datos: la fase de ventilación se definirá mediante el trazado de la capnografía, que se muestra al mismo tiempo que la medición del oxígeno inspirado. La concentración de oxígeno máxima y mínima se promediará para la inspiración, durante la prueba de respiración con máscara de 30 segundos, para cada sujeto. Estos valores se promediarán en todo el grupo para cada intervención para definir estadísticas para todo el grupo. Los valores registrados durante la ventilación con volumen tidal normal se analizarán por separado de los valores registrados durante cada ventilación de capacidad vital forzada. La prueba de análisis de varianza y el análisis post-hoc adecuado se utilizarán para determinar la diferencia entre la FiO2 administrada por cada máscara probada.