Confronto dell'erogazione di ossigeno faringeo da parte di diverse maschere di ossigeno

L'ossigenoterapia si riferisce alla somministrazione di ossigeno a concentrazioni più elevate rispetto all'aria ambiente. Secondo le più recenti linee guida per la pratica clinica dell'American Association for Respiratory Care, le indicazioni per l'ossigeno supplementare includono ipossiemia, trauma grave, infarto miocardico acuto, terapia a breve termine e recupero postoperatorio. Sebbene esistano poche controindicazioni all'ossigenoterapia, esistono potenziali complicanze, tra cui depressione ventilatoria nei pazienti ipercapnici, atelettasia da assorbimento e tossicità da ossigeno (in particolare in alcuni pazienti che ricevono agenti chemioterapici specifici). Nel paziente ipossiemico che respira spontaneamente senza tubo endotracheale, è importante essere in grado di erogare alte concentrazioni di ossigeno per evitare l'intubazione o creare un ponte verso l'intubazione. Sono disponibili numerosi dispositivi per l'erogazione di ossigeno che hanno proprietà diverse che li rendono utili per diverse situazioni.

Sistemi a prestazioni variabili (basso flusso): i dispositivi a basso flusso sono prestazioni variabili perché le velocità di flusso erogate sono inferiori alla velocità di flusso inspiratorio di picco del paziente (PIFR) e l'ossigeno viene diluito dall'aria della stanza trascinata intorno ai dispositivi. PIFR più elevato (ad es. distress respiratorio) si traduce in una diminuzione della FiO2 erogata attraverso un dispositivo a prestazioni variabili. La rirespirazione dell'anidride carbonica è possibile anche con maschere a basso flusso a velocità di flusso di ossigeno inferiori. I sistemi a prestazioni variabili includono la cannula nasale, la maschera semplice, la maschera di respirazione parziale e la maschera di non respirazione.

Le cannule nasali sono comunemente utilizzate per i pazienti stabili perché sono più comode, meno irritanti per la pelle e meno ansiogene delle maschere; consentono inoltre al paziente di mangiare, parlare e utilizzare la spirometria incentivante. La cannula nasale può fornire il 24-40% di FiO2 con portate fino a 6 L/min. La maschera semplice è comunemente usata nell'immediato postoperatorio per l'ossigeno supplementare. Diversi piccoli fori su entrambi i lati della maschera e la tenuta imperfetta consentono all'aria della stanza di essere trascinata e all'aria espirata di fuoriuscire dalla maschera. Le maschere semplici possono fornire il 35-50% di FiO2 a portate di 5-10 L/min.1 L'uso a lungo termine delle maschere può causare irritazioni cutanee e piaghe da decubito.Il rebreather parziale è costituito da una semplice maschera con un serbatoio e fornisce il 40-70% di FiO2 a portate di 6-10 L/min.1 Il rebreather parziale non è più utilizzato in molti ospedali perché l'intervallo di erogazione dell'ossigeno può essere compreso dalla semplice maschera e dal non-rebreather. La maschera non-rebreathing è simile al rebreather parziale ma include valvole unidirezionali che impediscono all'aria espirata di ritornare nella sacca del serbatoio. Il non-rebreather può erogare il 60-80% di FiO2 a 10-15 L/min.1

Sistemi a prestazioni fisse (alto flusso): erogando ossigeno a una portata maggiore del PIFR, i sistemi a prestazioni fisse consentono di fornire una FiO2 specificata per tutto il ciclo respiratorio. I due dispositivi comunemente utilizzati sono la maschera Venturi e l'OxyMaskTM. Le maschere Venturi utilizzano il principio di Bernoulli per fornire ossigeno ad alti flussi attraverso una valvola Venturi che ha una stretta costrizione seguita da un'area più ampia con prese d'aria che trascinano l'aria della stanza. A causa della relativa facilità d'uso e della costante erogazione di ossigeno, sono utili per i pazienti con BPCO o altri con ipossiemia cronica. La maschera Venturi è in grado di fornire una FiO2 del 24-50%.1 Le maschere Venturi non saranno testate in questo studio.

OxyMaskTM è un dispositivo relativamente nuovo che utilizza il diffusore Venturi con un design a maschera aperta a cinque punte, che consente al paziente di parlare e può causare meno claustrofobia rispetto alle maschere più chiuse. OxyMaskTM è in grado di fornire il 25-80% di FiO2 a portate di 1,5-15 L/min. Una maschera chiusa con una tenuta perfetta potrebbe teoricamente fornire il 100% di FiO2. Ai fini di questo studio, verrà utilizzato un circuito di Jackson Rees per fornire ossigeno a una maschera per anestesia. Il circuito Jackson Rees (chiamato anche circuito Mapleson F) viene abitualmente utilizzato durante il trasporto per fornire ossigeno dalla bombola di ossigeno ai pazienti intubati. Questo circuito è costituito da tubi collegati a una sacca di ventilazione manuale che può essere schiacciata per fornire un flusso di gas pressurizzato al paziente. La sacca è dotata di una valvola limitatrice di pressione regolabile, che consente all'operatore di controllare la pressione erogata schiacciando la sacca.

Misurazione della FiO2: è stato stabilito che la FiO2 ottenuta con la cannula nasale non differisce significativamente se il soggetto respira attraverso la bocca o il naso. Questa proprietà non è stata stabilita per le maschere. Con una maschera chiusa, anche la FiO2 raggiunta sarebbe la stessa indipendentemente dalla respirazione attraverso la bocca o il naso. Con una maschera aperta, si deve presumere che la concentrazione di ossigeno sia uguale al naso e alla bocca per garantire l'equivalenza della respirazione attraverso la bocca e il naso. Inoltre, studi precedenti sui sistemi di erogazione dell'ossigeno hanno utilizzato una varietà di metodi per misurare la FiO2. Da una revisione della letteratura sui dispositivi di erogazione dell'ossigeno discussa sopra, solo la cannula nasale è stata studiata misurando l'ossigeno a livello della faringe, mentre le altre maschere sono state studiate misurando l'ossigeno alle labbra.

Motivazione dello studio: gli studi su OxyMaskTM hanno determinato la FiO2 in base al gas campionato dalle labbra. Tuttavia, a causa della possibilità di miscelazione dei gas e/o respirazione nasale con il design della maschera aperta, non è chiaro se il gas prelevato dalle labbra sia lo stesso gas che arriva alla trachea, che è la posizione clinicamente più rilevante. Il gas inspirato dalla trachea è quello che effettivamente viene visto dagli alveoli e partecipa all'ossigenazione del sangue. La miscelazione del gas sembrerebbe più probabile con un design a maschera aperta come OxyMask. Uno studio che confronta la FiO2 faringea tra le maschere dimostrerebbe in modo più accurato la FiO2 effettiva rispetto ai dati attualmente disponibili. Questo, a sua volta, informerà meglio i medici perioperatori dell'approccio migliore per massimizzare l'erogazione di ossigeno ai nostri pazienti postoperatori in condizioni critiche che richiedono ossigeno supplementare per trattare o prevenire l'ipossia sistemica.

Disegno dello studio: gli investigatori misureranno simultaneamente la FiO2 allo stato stazionario nella faringe e alle labbra su ciascun soggetto mentre subiscono in sequenza ciascuna delle seguenti condizioni di erogazione di ossigeno: 1) aria della stanza; 2) ossigeno ad alto flusso e maschera semplice; 3) ossigeno ad alto flusso e maschera non rebreather; 4) ossigeno ad alto flusso e OxyMask; e 5) maschera per anestesia e ossigeno ad alto flusso con fascia per la testa e circuito Jackson Rees.

Popolazione dello studio: lo studio includerà fino a 20 soggetti. Una differenza media del 10% di FiO2 faringea tra una qualsiasi delle maschere sarà considerata clinicamente importante. La deviazione standard attesa della FiO2 intra-soggetto è del 3,5%. Con un criterio di significatività di 0,05, 10 soggetti fornirebbero più del 90% di potenza per rilevare una differenza media del 10%.

Ambiente: Lo studio si svolgerà in una sala operatoria completamente attrezzata con una macchina per anestesia che è stata approvata per l'uso da parte del paziente da Controllo delle infezioni e Ingegneria biomedica. Si trova nell'area South OR del Kohler Pavilion presso l'OHSU ed è dotato della macchina per anestesia Datex Ohmeda e dell'analizzatore di gas Poet che verranno utilizzati per lo studio. Lo studio sarà condotto fuori orario per evitare qualsiasi conflitto con la cura del paziente chirurgico. I sensori di ossigeno saranno calibrati prima che ogni soggetto venga testato.

Reclutamento: i soggetti saranno reclutati dal servizio perioperatorio dell'OHSU. In ogni sala operatoria saranno distribuiti volantini pubblicitari.

Consenso: il processo di consenso sarà intrapreso da individui con un'adeguata protezione dei soggetti umani e istruzione HIPPA, ed eseguito di persona nel campus OHSU o al telefono. I soggetti possono ritirarsi dallo studio in qualsiasi momento.

Procedure: i soggetti parteciperanno ciascuno a un giorno di studio e richiederanno un'ora per soggetto. I soggetti rimarranno NPO per almeno 6 ore prima del loro periodo di studio. Le caratteristiche del soggetto saranno registrate. La macchina per anestesia verrà accesa e il sensore di ossigeno sull'analizzatore di gas verrà calibrato. Saranno misurati i segni vitali di base (HR, BP, SpO2). FEV1 e FVC saranno misurati con la macchina per anestesia e un circuito standard, utilizzando il raccordo a Y come boccaglio. Verrà utilizzato il seguente protocollo per il campionamento del gas: una linea di campionamento del gas sarà collegata a un'estremità all'analizzatore di gas e all'altra estremità a un catetere di aspirazione 8 French, che sarà lubrificato con gelatina di lidocaina al 2%. Questo catetere nasale verrà inserito attraverso una narice, con la punta posizionata immediatamente dietro l'ugola. Il posizionamento sarà confermato visualizzando la punta del catetere usando una torcia elettrica e facendo in modo che il soggetto apra ampiamente la bocca e dica "Ah". Se necessario, verrà utilizzato un abbassalingua. Se il catetere non può essere visualizzato, verrà inserito a una profondità standard di 9-10 cm. Il catetere nasale verrà fissato con nastro adesivo al viso del soggetto. Una seconda linea di campionamento del gas verrà fissata al viso del soggetto e posizionata in modo che il campionamento avvenga sulle labbra del paziente. Dopo che il posizionamento dei due cateteri di campionamento è stato confermato, il soggetto respirerà aria ambiente normalmente per 90 secondi e la FiO2 verrà misurata per un periodo di 30 secondi. Il soggetto non verrà istruito se usare il naso o la bocca per respirare, poiché i pazienti in ospedale in genere non vengono istruiti su come respirare. Successivamente, verrà eseguito il test delle varie maschere di ossigeno con ossigeno impostato ad alto flusso (15L/min) attraverso maschera semplice, maschera non rebreather, OxyMask e maschera per anestesia con fascia e circuito Jackson Rees. Poiché il quadrante dell'ossigeno ausiliario sulla macchina per anestesia arriva solo fino a 10 l/min, una valvola dell'ossigeno regolabile da 15 l/min verrà collegata direttamente alla linea principale di erogazione dell'ossigeno in sala operatoria. Dopo il posizionamento di ciascuna maschera e l'avvio del flusso elevato di ossigeno, il soggetto respirerà normalmente per 90 secondi e quindi la FiO2 verrà misurata nei successivi 30 secondi, analogamente al controllo dell'aria della stanza. Al termine di ogni periodo di prova, a ciascun soggetto verrà chiesto di effettuare un singolo respiro di capacità vitale (iniziando con la massima espirazione e seguita dalla massima inspirazione). Tra il test di ciascuna maschera, ci sarà un periodo di cinque minuti di aria ambiente respirabile come periodo di washout e per confermare la stabilità dello stato emodinamico (misurazione di BP e FC). I dati demografici da ottenere includono altezza (cm), peso (kg), età, sesso ed etnia dichiarata. La pressione sanguigna, la frequenza cardiaca e la saturazione di ossigeno verranno registrate al basale e prima e dopo ogni prova con la maschera. La misurazione del FEV1/FVC al basale sarà condotta su tutti i pazienti prima di iniziare lo studio e registrata. I dati sulla FiO2 verranno scaricati digitalmente dall'analizzatore di gas in un foglio di calcolo Excel. Se ciò non è possibile, la percentuale di ossigeno verrà registrata manualmente durante ogni atto respiratorio per determinare l'intervallo delle percentuali di ossigeno (minima e massima) durante entrambe le fasi di ventilazione, durante il periodo di misurazione di 30 secondi. Verrà registrata anche la frequenza respiratoria durante il tempo di misurazione. Al termine del periodo di campionamento di 30 secondi, verrà effettuata una misurazione finale durante un atto respiratorio forzato della capacità vitale.

Analisi dei dati: la fase della ventilazione sarà definita utilizzando il tracciato capnografico, che viene visualizzato in concomitanza con la misurazione dell'ossigeno inspirato. Verrà calcolata la media della concentrazione massima e minima di ossigeno per l'inspirazione, durante la prova di respirazione della maschera di 30 secondi, per ciascun soggetto. Questi valori saranno mediati in tutto il gruppo per ogni intervento per definire le statistiche per l'intero gruppo. I valori registrati durante la normale ventilazione del volume corrente saranno analizzati separatamente dai valori registrati durante ciascuna ventilazione forzata della capacità vitale. Il test di analisi della varianza e un'appropriata analisi post-hoc verranno utilizzati per determinare la differenza tra la FiO2 somministrata da ciascuna maschera testata.