Studio pilota sull'effetto fisiologico della cannula nasale ad alto flusso sul pattern respiratorio e sul lavoro respiratorio

HFNC ha dimostrato di avere molti vantaggi nel trattamento di pazienti con ipossiemia acuta, migliorandone l'esito clinico. L'esatto meccanismo alla base di questo effetto benefico non è ancora del tutto compreso. Pochi studi hanno analizzato l'effetto dell'HFNC sul pattern ventilatorio e sul lavoro respiratorio. La maggior parte di questi studi si è concentrata sugli effetti nei volontari sani. Solo uno studio di Braunlich et al. hanno studiato gli effetti dell'HFNC sui pazienti con BPCO e malattia polmonare interstiziale (ILD), dimostrando che l'ossigeno nasale ad alto flusso riduce la frequenza respiratoria e aumenta il volume corrente in questi pazienti.

Negli adulti, un intervallo di flusso basso da 5 a 10 L/min è paragonabile al flusso ricevuto dai dispositivi di ossigeno standard (cannula nasale o maschera facciale). I pazienti con malattie polmonari sottostanti, come nella nostra popolazione di studio, hanno un intervallo di richieste di flusso inspiratorio più elevato (da 30 a 120 L/min durante un episodio di insufficienza respiratoria acuta) rispetto ai soggetti sani.

Ci aspettiamo di osservare cambiamenti fisiologici nei nostri risultati con le impostazioni Optiflow™ proposte di un flusso terapeutico minimo di 30 L/min, intermedio di 45 L/min e portata massima di 60 L/min. Esiste una vasta esperienza clinica nell'utilizzo di flussi elevati in questi intervalli e sono generalmente molto ben tollerati. Come accennato in precedenza, l'HFNC genera una pressione positiva di fine espirazione (PEEP) paragonabile all'intervallo CPAP di 4 - 8 cmH2O (la PEEP minima e massima generata dall'HFNC).

Gli studi futuri, basati su questo studio pilota, differiranno da quelli precedenti nei seguenti modi:

1. Stiamo testando una tecnologia diversa. L'Optiflow offre portate sostanzialmente più elevate rispetto al precedente studio Braunlich13. Tale studio ha utilizzato una singola portata di 24 l/min mentre stiamo esaminando una gamma di flussi che si estendono notevolmente più in alto (da 30 a 60 l/min). Siamo interessati a determinare in che modo gli effetti di portate più elevate si confrontano con quelli nell'intervallo utilizzato nello studio Braunlich, ma non siamo in grado di confrontare direttamente i dispositivi perché quest'ultimo dispositivo non è disponibile negli Stati Uniti. È importante capire se esiste un vantaggio in termini di efficacia nell'utilizzo delle velocità di flusso più elevate disponibili con Optiflow.

2. Studi futuri mireranno a comprendere i meccanismi dell'effetto dell'ossigeno nasale ad alto flusso.

   1. Gli effetti che prevediamo di vedere sono correlati ai cambiamenti nello sforzo dei muscoli inspiratori determinati dalla misurazione della pressione transdiaframmatica e dal calcolo del prodotto pressione-tempo del diaframma?
   2. Oppure il lavaggio dello spazio morto nel rinofaringe migliora l'efficienza ventilatoria in modo che lo scambio di gas possa rimanere stabile o addirittura migliorare (come determinato dalle misurazioni del volume minuto e della PCO2 transcutanea (PtcCO2)? Ciò ha implicazioni per l'uso di HFNC per il trattamento di pazienti con riacutizzazioni di BPCO che stanno sviluppando affaticamento dei muscoli respiratori.

1) Il nostro focus sarà sui pazienti con BPCO per i quali l'uso di HFNC non è stato studiato molto fino ad oggi. La maggior parte degli studi si è concentrata su pazienti con insufficienza respiratoria ipossiemica. È importante capire in che modo l'HFNC influisca sul modello respiratorio e sullo scambio di gas nei pazienti con BPCO perché rapporti precedenti suggeriscono che concentrazioni eccessive di ossigeno somministrate a pazienti con BPCO che trattengono CO2 possono effettivamente peggiorare la ritenzione di CO2 attenuando il drive respiratorio. La riduzione della frequenza respiratoria e del volume minuto osservata da Braunlich et al potrebbe rappresentare un effetto di attenuazione dell'O2 sulla spinta a respirare e potrebbe promuovere una maggiore ritenzione di CO2. Monitorando la PCO2, cosa che lo studio Braunlich non ha fatto, possiamo valutare questa possibilità.

2) Desideriamo valutare l'effetto della CPAP sugli stessi indici respiratori dell'HFNC nei nostri pazienti con BPCO. Intendiamo utilizzare la risposta CPAP come "controllo positivo", per determinare se la nostra popolazione risponde come descritto dagli studi CPAP in letteratura. Studi precedenti hanno dimostrato che nei pazienti con BPCO grave, l'utilizzo della CPAP nell'intervallo che proponiamo riduce il lavoro respiratorio diaframmatico e desideriamo determinare se la nostra popolazione manifesta un effetto simile.

Pertanto studi futuri, basati sui dati ottenuti da questo studio pilota, estenderanno lo studio di Braunlich et al valutando gli effetti di flussi più elevati utilizzando una diversa tecnologia disponibile negli Stati Uniti, determinando gli effetti sullo sforzo dei muscoli inspiratori e monitorando lo scambio di gas che è importante sia dal punto di vista meccanicistico che di sicurezza. Ipotizziamo che le velocità di flusso più elevate avranno un maggiore effetto di ottundimento sul pattern respiratorio rispetto a una velocità di flusso bassa e che ci sarà un miglioramento dell'efficienza del ventilatore che sarà associato a una diminuzione del lavoro respiratorio del diaframma.