異なる酸素マスクによる咽頭酸素供給の比較

酸素療法とは、室内空気よりも高濃度の酸素を投与することを指します。 最新の米国呼吸ケア協会の臨床診療ガイドラインによると、酸素補給の適応症には、低酸素血症、重度の外傷、急性心筋梗塞、短期治療、および術後回復が含まれます。 酸素療法の禁忌はほとんどありませんが、潜在的な合併症が存在します。たとえば、高炭酸ガス患者の換気抑制、吸収性無気肺、および酸素毒性 (特に特定の化学療法剤を受けている一部の患者) などがあります。 気管内チューブを使用せずに自発呼吸している低酸素血症の患者では、挿管を回避するか、挿管への橋渡しをするために、高濃度の酸素を供給できることが重要です。 さまざまな状況に役立つさまざまな特性を備えた多数の酸素供給装置が利用可能です。

可変性能 (低流量) システム: 低流量デバイスは、供給される流量が患者のピーク吸気流量 (PIFR) よりも少なく、酸素がデバイスの周囲から取り込まれる室内空気によって希釈されるため、可変性能です。 より高い PIFR (例: 呼吸困難）は、可変性能デバイスを介して供給される FiO2 の減少をもたらします。 低酸素流量の低流量マスクを使用すると、二酸化炭素の再呼吸も可能です。 可変性能システムには、鼻カニューレ、簡易マスク、部分再呼吸マスク、および非再呼吸マスクが含まれます。

鼻カニューレは、マスクよりも快適で、皮膚への刺激が少なく、不安を誘発しないため、安定した患者に一般的に使用されます。また、患者は食べたり、話したり、インセンティブスパイロメトリーを使用したりできます。 鼻カニューレは、最大 6 L/min の流量で 24 ～ 40% の FiO2 を提供できます。 シンプルなマスクは、酸素補給のために術後直後の設定で一般的に使用されます。 マスクの両側にあるいくつかの小さな穴と不完全なシールにより、室内の空気が取り込まれ、吐き出された空気がマスクから逃げることができます。 シンプルなマスクは、流量 5 ～ 10 L/分で 35 ～ 50% の FiO2 を提供できます。 1 分あたり 6 ～ 10 L の流量で 40 ～ 70% の FiO2 を提供します。 非再呼吸マスクは部分再呼吸マスクに似ていますが、呼気がリザーバーバッグに戻るのを防ぐ一方向バルブが含まれています。 非再呼吸器は、10 ～ 15 L/min.1 で 60 ～ 80% の FiO2 を供給できます。

固定性能 (高流量) システム: PIFR よりも大きい流量で酸素を供給することにより、固定性能システムは、呼吸サイクル全体で指定された FiO2 を提供することを可能にします。 一般的に使用される 2 つのデバイスは、ベンチュリ マスクと OxyMaskTM です。 ベンチュリ マスクは、ベルヌーイの原理を使用して、ベンチュリ バルブを介して高流量で酸素を供給します。ベンチュリ バルブは、狭い狭窄部に続いて、室内の空気を引き込む通気孔を備えた広い領域を備えています。 比較的使いやすく、一貫した酸素供給が可能なため、COPD 患者や慢性低酸素血症の患者に役立ちます。 ベンチュリ マスクは、24 ～ 50% の FiO2 を提供できます。1 ベンチュリ マスクは、この研究ではテストされません。

OxyMaskTM は、ベンチュリ ディフューザーを使用する比較的新しいデバイスで、5 本の突起を持つオープン マスク デザインを採用しています。これにより、患者は話すことができ、より閉じたマスクよりも閉所恐怖症を引き起こす可能性があります。 OxyMaskTM は、1.5 ～ 15 L/min の流量で 25 ～ 80% の FiO2 を供給することができます。 完全に密閉された密閉型マスクは、理論的には 100% の FiO2 を提供できます。 この研究では、Jackson Rees 回路を使用して麻酔マスクに酸素を供給します。 Jackson Rees 回路 (Mapleson F 回路とも呼ばれます) は、輸送中に酸素タンクから挿管された患者に酸素を供給するために日常的に使用されます。 この回路は、患者に加圧ガス流を供給するために絞ることができる手動換気バッグに接続されたチューブで構成されています。 バッグには調整可能な圧力制限バルブが装備されており、プロバイダーはバッグを絞ることによって供給される圧力を制御できます。

FiO2 の測定: 鼻カニューレで達成される FiO2 は、対象者が口呼吸か鼻呼吸かにかかわらず、有意な差がないことが確立されています。 このプロパティは、マスクに対して確立されていません。 閉じたマスクでは、達成される FiO2 は、口呼吸または鼻呼吸に関係なく同じになります。 開いたマスクでは、口呼吸と鼻呼吸の同等性を確保するために、酸素濃度が鼻と口で等しいと仮定する必要があります。 また、酸素供給システムに関する以前の研究では、FiO2 を測定するためにさまざまな方法が使用されてきました。 上記の酸素供給装置の文献のレビューから、鼻カニューレのみが咽頭レベルでの酸素の測定によって研究され、他のマスクは唇での酸素の測定によって研究されてきました。

研究の根拠: OxyMaskTM に関する研究では、唇でサンプリングされたガスに基づいて FiO2 が決定されました。 ただし、開いたマスクの設計ではガスの混合や鼻呼吸の可能性があるため、唇でサンプリングされたガスが、臨床的に最も関連性の高い場所である気管に到達するガスと同じかどうかは不明です。 気管から吸気されたガスは、実際に肺胞で見られ、血液の酸素化に関与しています。 OxyMask などのオープン マスク デザインでは、ガスの混合が発生する可能性が高くなります。 咽頭の FiO2 をマスク間で比較する研究は、現在入手可能なデータよりも効果的な FiO2 をより正確に示します。 これにより、全身性低酸素症を治療または予防するために酸素補給を必要とする重篤な術後患者への酸素供給を最大化するための最善のアプローチを、周術期の臨床医によりよく伝えることができます。

研究デザイン: 研究者は、各被験者が次の酸素供給条件を順番に受けるときに、咽頭と唇の定常状態の FiO2 を同時に測定します。 2) 高流量酸素と簡易マスク。 3) 高流量酸素および非再呼吸マスク。 4) 高流量酸素と OxyMask; 5) ヘッドストラップとジャクソン リース回路を備えた高流量酸素および麻酔マスク。

研究集団: 研究には最大 20 人の被験者が含まれます。 いずれかのマスク間の咽頭 FiO2 の平均差が 10% であれば、臨床的に重要であると見なされます。 被験者内 FiO2 の予想標準偏差は 3.5% です。 0.05 の有意基準では、10 人の被験者が 90% を超える検出力を提供して、10% の平均差を検出します。

設定: 研究は、感染管理および生物医学工学によって患者の使用が承認された麻酔器を備えた設備の整った手術室で行われます。 OHSU の Kohler Pavilion の South OR エリアにあり、研究に使用される Datex Ohmeda 麻酔器と Poet Gas Analyzer が装備されています。 研究は、手術患者のケアとの矛盾を避けるために、営業時間外に実施されます。 酸素センサーは、各被験者がテストされる前に校正されます。

募集：被験者はOHSUの周術期サービスから募集されます。 広告チラシは、各手術室の場所で配布されます。

同意: 同意プロセスは、適切な被験者保護と HIPPA 教育を受けた個人によって行われ、OHSU キャンパスまたは電話で直接行われます。 被験者はいつでも研究を辞退することができます。

手順: 被験者はそれぞれ 1 つの研究日に参加し、被験者ごとに 1 時間を必要とします。 被験者は、研究期間の少なくとも 6 時間前から NPO にとどまります。 被験者の特徴が記録されます。 麻酔器がオンになり、ガス分析計の酸素センサーが校正されます。 ベースラインのバイタルサイン (HR、BP、SpO2) が測定されます。 FEV1 と FVC は、マウスピースとして Y ピースを使用して、麻酔器と標準回路で測定されます。 ガス サンプリングの次のプロトコルが使用されます: 1 つのガス サンプリング ラインは、一方の端がガス分析装置に接続され、もう一方の端が 2% リドカイン ゼリーで潤滑される 8 フレンチ吸引カテーテルに接続されます。 この鼻カテーテルは、先端が口蓋垂のすぐ後ろに位置するように、鼻孔から挿入されます。 カテーテルの先端をペンライトで可視化し、口を大きく開けて「あー」と声をかけてもらい、留置の確認を行います。 必要に応じて、舌圧子を使用します。 カテーテルが見えない場合は、標準の深さ 9 ～ 10cm まで挿入します。 鼻カテーテルは被験者の顔にテープで固定されます。 2 番目のガス サンプリング ラインは被験者の顔にテープで貼り付けられ、サンプリングが患者の唇で行われるように配置されます。 2 つのサンプリング カテーテルの配置が確認された後、被験者は 90 秒間通常の室内空気を呼吸し、FiO2 は 30 秒間測定されます。 病院の患者は通常、どちらの方法で呼吸するかを指示されていないため、被験者は呼吸に鼻と口のどちらを使用するかについては指示されません。 その後、酸素を高流量 (15L/分) に設定して、単純なマスク、非呼吸マスク、OxyMask、およびヘッドストラップとジャクソン リース回路を備えた麻酔マスクを使用して、さまざまな酸素マスクのテストを行います。 麻酔器の補助酸素ダイヤルは 10L/min までしか上昇しないため、15L/min の調整可能な酸素バルブが手術室の主酸素供給ラインに直接取り付けられます。 各マスクを装着して高酸素流量を開始した後、被験者は 90 秒間正常に呼吸し、室内空気制御と同様に、次の 30 秒間で FiO2 が測定されます。 各試験期間の終わりに、各被験者は 1 回の肺活量の呼吸をするように求められます (最大の呼気から始まり、最大の吸入が続きます)。 各マスクのテストの間に、ウォッシュアウト期間として 5 分間室内の空気を呼吸し、血行動態の安定性を確認します (BP と HR の測定)。 取得する人口統計データには、身長 (cm)、体重 (kg)、年齢、性別、自己申告の民族性が含まれます。 血圧、心拍数、および酸素飽和度は、ベースライン時および各マスク試行の前後に記録されます。 ベースライン FEV1/FVC 測定は、研究を開始する前にすべての患者に対して実施され、記録されます。 FiO2 データは、ガス分析計から Excel スプレッドシートにデジタルでダウンロードされます。 これが不可能な場合は、30 秒間の測定期間中、換気の両方の段階で酸素パーセンテージの範囲 (最小および最大) を決定するために、各呼吸中に酸素パーセンテージが手動で記録されます。 測定時間中の呼吸数も記録されます。 30 秒のサンプリング期間の終わりに、強制肺活量呼吸中に最終測定が行われます。

データ分析: 換気のフェーズは、吸気酸素の測定と同時に表示されるカプノグラフィ トレースを使用して定義されます。 各被験者の 30 秒間のマスク呼吸試験中に、最大酸素濃度と最小酸素濃度を吸気のために平均化します。 これらの値は、介入ごとにグループ全体で平均化され、グループ全体の統計が定義されます。 通常の一回換気量換気中に記録された値は、各強制肺活量換気中に記録された値とは別に分析されます。 分散分析テストと適切な事後分析を使用して、テストされた各マスクによって投与された FiO2 の差を決定します。