肺換気とガス分布に対する新しいインターフェースの生理学的効果

集中治療室 (ICU) に入院した患者の約 30% は、低酸素性急性呼吸不全 (hARF) の影響を受けています。 低酸素血症の患者に対する主な支持療法は酸素療法であり、これは一般的に鼻プロングまたはマスクを介して行われます。 鼻カニューレ (HFNC) を介して高流量ガスを送達できる新しいデバイスが最近利用可能になりました。 HFNC は、ワイドボアの柔らかい鼻プロングを介して、0.21 ～ 1 の範囲の吸入酸素 (FiO2) の割合で、最大 60 L/min の加温加湿ガスを供給します。 吸気ガスの加温と加湿は、気道上皮に対する冷たい乾燥ガスの悪影響を防ぎ、喀痰を促進します。 HFNC はまた、咽頭死腔から吐き出された二酸化炭素 (CO2) を洗い流します。 HFNC は、多くの臨床状態で酸素療法を提供する効果的な手段であることが示されています。

自発自発呼吸中の健康な被験者の呼気終末咽頭圧は、口を開けた状態と閉じた状態で、それぞれ約 0.3 と 0.8 cmH2O です。 補助なしの自発呼吸と比較して、HFNC は呼気中により大きな咽頭圧を生成しますが、吸気の過程でゼロに低下するため、肺水腫および/または虚脱のある患者における HFNC の有効性が制限されます。 肺の無気肺領域をリクルートし、静脈混合物を減らし、吸気努力を減らすことにより、持続気道陽圧 (CPAP) はこれらの例でより効果的である可能性があります。 吸気圧サポートの適用による非侵襲的換気と比較して、CPAP には、使いやすさや患者と人工呼吸器の非同期性の欠如など、いくつかの利点があります。

CPAP は、マスクまたはヘルメットを介して適用できます。 この後者は、フェイシャル マスクよりも耐容性が高く、より長時間の連続 CPAP 適用が可能です。 しかし、ヘルメットでCPAPを適用する場合、「霧効果」と呼ばれるインターフェース内の水が凝縮するため、吸入ガスの加熱と加湿が問題になります。 さらに、ヘルメットで CPAP を受けている患者では、いくらかの再呼吸が発生します。

これらの制限を克服し、HFNC と CPAP の有益な効果を組み合わせるために、研究者は HFNC とヘルメット CPAP を組み合わせた新しいデバイスを設計しました。

最近、この組み合わせにより、安定した CPAP と上気道からの効果的な CO2 ウォッシュアウトを提供でき、CO2 の再呼吸はほとんどないことがわかりました。 それにもかかわらず、CPAP と HFNC の間の複雑な相互作用のため、実際に適用される気道内圧の量、横隔膜機能、およびヘルメット内の温度は、ある程度影響を受ける可能性があります。 14 人の健康な成人ボランティアで、CPAP に HFNC を追加しても (CPAP を参照)、1) 吸気中の事前設定された気道圧またはヘルメット内の温度が大きく変化しないことがわかりました。 2) 呼気気道圧は、HFNC によって投与されるフローに比例して増加しますが、HFNC 単独よりも低い程度です (自発呼吸に関して)。 3) CPAP 単独と比較して、呼吸ドライブのわずかな変更 (横隔膜超音波で評価) のみを決定し、4) ヘルメット内に「霧効果」を引き起こさず、5) 快適性を悪化させませんでした。 したがって、CPAP 中に 30 L/min の流量で鼻カニューレから加温加湿空気を追加することが、低酸素性急性呼吸不全患者に適用するのにおそらく最適な設定であると示唆しました。

電気インピーダンス トモグラフィー (EIT) は、肺の通気と換気を評価することを目的とした非侵襲的なベッドサイド モニタリング デバイスです。 HFNC および CPAP デバイスは、hARF 患者の肺の通気と換気を改善することが示されました。 ただし、hARF 患者の肺換気に対する HFNC + CPAP の組み合わせの効果については何も知られていません。 したがって、研究者は、肺の通気と換気分布、ガス交換、および患者の快適性に対する HFNC + CPAP の効果を調査するために、このパイロット生理学的ランダム化クロスオーバー研究を設計しました。