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Different Flow Rates on Gas Exchange in Children During Apnea

2026년 10월 11일 업데이트: Yasser S Mostafa, MD

Effect of Nasal Oxygen at 2, 4, and 8 L/Min on PaCO₂ and PaO₂ During Apneic Oxygenation in Anesthetized Children: A Prospective Randomized Trial

Background: Children desaturate rapidly during apnea following anesthetic induction. The optimal apneic oxygenation flow rate and its effect on CO2 accumulation remain unclear.

Objective: To compare nasal oxygen at 2, 4, and 8 L/min on the rise in arterial partial pressure of CO2 (PaCO2) between minutes 2 and 3 of apnea (primary outcome), oxygenation, and safety in anesthetized children.

연구 개요

상태

완전한

정황

개입 / 치료

상세 설명

Introduction Patients undergoing general anesthesia with neuromuscular blockade experience a period of apnea between cessation of mask ventilation and initiation of mechanical ventilation. This interval is particularly critical in infants and toddlers, who are prone to rapid desaturation because of higher oxygen consumption and lower functional residual capacity than older children and adults [1]. Accordingly, hypoxemia during induction and airway manipulation is associated with an increased incidence of postoperative complications and serious adverse events, including death [2,3].

Apneic oxygenation refers to the continuous insufflation of oxygen into the airway during apnea [4]. Several studies have shown that this approach effectively maintains oxygenation and reduces the risk of hypoxemia during tracheal intubation [5,6]. An ongoing challenge in pediatric anesthesia is to ensure adequate oxygenation while limiting lung volume loss and carbon dioxide accumulation during apnea, particularly during airway manipulation. Therefore, techniques that extend the duration of safe apnea without introducing additional risks are of considerable clinical relevance [7]. Accordingly, apneic oxygenation has gained attention as an adjunctive technique, with similar benefits reported in children using both low-flow and high-flow nasal oxygen, although pediatric data remain more limited [8].

Multiple studies have examined low-flow apneic oxygenation in children, showing that it reduces the incidence of hypoxemia and extends the duration of safe apnea, in some reports by up to several minutes, compared with no apneic oxygenation. Comparative data on CO2 kinetics across different low-flow rates in children are limited [9-11]. Therefore, this study aimed to examine the effect of different flow oxygen rates applied during a standardized 6-minute period of apnea on the increase in arterial partial pressure of CO2 (PaCO2) in anesthetized, paralyzed children.

Sample size No previous data were available for the primary outcome, the rise in PaCO₂ between the 2nd and 3rd minutes of apnea (ΔPaCO₂, mmHg), so a pilot study of five children per group was performed. These pilot children were a separate, non-randomized cohort and were excluded from the modified intention-to-treat analysis. The mean ± SD ΔPaCO₂ was 4.2 ± 1.6, 3.4 ± 1.5 and 2.8 ± 1.4 mmHg at 2, 4 and 8 L/min. The largest difference (2 vs 8 L/min) was 1.4 mmHg, a one-third reduction, considered clinically meaningful as it would delay hypercapnia and respiratory acidosis during apnea; the pooled SD for these two groups was 1.5 mmHg (Cohen's d = 0.93). For three pairwise comparisons with 1:1:1 allocation, a two-sided alpha of 0.0167 (0.05/3) and 80% power, at least 26 children per group were required (independent-samples t-test, G*Power 3.1.9.7), used as an approximation for the three-group ANOVA design. Allowing for 15% loss of data, 30 children were enrolled per group (90 total).

연구 유형

중재적

등록 (실제)

90

단계

  • 해당 없음

연락처 및 위치

이 섹션에서는 연구를 수행하는 사람들의 연락처 정보와 이 연구가 수행되는 장소에 대한 정보를 제공합니다.

연구 장소

    • Faiyum Governorate
      • Al Fayyum, Faiyum Governorate, 이집트, 63514
        • Fayoum University Hospital

참여기준

연구원은 적격성 기준이라는 특정 설명에 맞는 사람을 찾습니다. 이러한 기준의 몇 가지 예는 개인의 일반적인 건강 상태 또는 이전 치료입니다.

자격 기준

공부할 수 있는 나이

1년 (어린이)

건강한 자원 봉사자를 받아들입니다

아니

연구 대상 성별

모두

설명

Inclusion Criteria:

  • Children aged 1 to 6 years old weighting 10-20 kg.
  • American Society of Anesthesiologists (ASA) physical status I or II.
  • Children will be scheduled for elective surgery under general anesthesia.

Exclusion Criteria:

  • Parent refusal
  • Patient required nasal intubation
  • Children with a cardio-respiratory disease like asthma or recent upper respiratory infection.
  • Anemia.
  • Obstructive sleep apnea, sepsis.
  • Children prone to hypoxia or hypercarbia, and upper airway obstruction.
  • Children reported to have nasal obstruction .

공부 계획

이 섹션에서는 연구 설계 방법과 연구가 측정하는 내용을 포함하여 연구 계획에 대한 세부 정보를 제공합니다.

연구는 어떻게 설계됩니까?

디자인 세부사항

  • 주 목적: 지지 요법
  • 할당: 무작위
  • 중재 모델: 병렬 할당
  • 마스킹: 더블

무기와 개입

참가자 그룹 / 팔
개입 / 치료
활성 비교기: Low group

Low flow 100% O2 AT 2 L/min

After induction, bag-mask ventilation with 100% oxygen and flow rates of 6 L/ min will be carried out until the expired oxygen concentration will be >90%, saturation of oxygen was 100%, and end tidal carbon dioxide was 30-40 mmHg. Once this will be reached, bag-mask ventilation will be stopped and apneic oxygenation will be initiated for 3 minutes

다른 이름들:
  • 산소 비강 캐뉼라
활성 비교기: Moderate group

Low flow 100% O2 AT 4 L/min

After induction, bag-mask ventilation with 100% oxygen and flow rates of 6 L/ min will be carried out until the expired oxygen concentration will be >90%, saturation of oxygen was 100%, and end tidal carbon dioxide was 30-40 mmHg. Once this will be reached, bag-mask ventilation will be stopped and apneic oxygenation will be initiated for 3 minutes

다른 이름들:
  • 산소 비강 캐뉼라
활성 비교기: High group

Low flow 100% O2 AT 8 L/min

After induction, bag-mask ventilation with 100% oxygen and flow rates of 6 L/ min will be carried out until the expired oxygen concentration will be >90%, saturation of oxygen was 100%, and end tidal carbon dioxide was 30-40 mmHg. Once this will be reached, bag-mask ventilation will be stopped and apneic oxygenation will be initiated for 3 minutes

다른 이름들:
  • 산소 비강 캐뉼라

연구는 무엇을 측정합니까?

주요 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
rise of arterial pressure of carbon dioxide
기간: between 120s and 180s time points of apnea

mmHg

between 120s and 180s time points of apnea

2차 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Time to oxygen desaturation
기간: 5 seconds after the onset of apnea

below 95%

5 seconds after the onset of apnea
Number of patients reached 6 minutes of apnea
기간: 1 minute after end of apneic oxygenation

Count number of patients in each group

1 minute after end of apneic oxygenation
Pressure difference between the end-tidal carbon dioxide and the arterial carbon dioxide
기간: Between the end of apnea and the preceding blood gas

mmHg

Between the end of apnea and the preceding blood gas
Mean difference in arterial pressure of oxygen
기간: at the beginning of apnea

mmHg

at the beginning of apnea
Mean difference in arterial pressure of oxygen
기간: at the end of apnea time

mmHg

at the end of apnea time
Lowest recorded oxygen saturation
기간: throughout the apneic oxygenation

in percentage (%)

throughout the apneic oxygenation
Heart rate
기간: Before anaesthetizing child

beat/minute

Before anaesthetizing child
Mean arterial blood pressure
기간: Before anaesthetizing child

mmHg

Before anaesthetizing child
Heart rate
기간: During apnea time

beat/minute

During apnea time
Mean arterial blood pressure
기간: During apnea time

mmHg

During apnea time
Occurence of sore throat
기간: in first postoperative day

Yes or no

in first postoperative day

기타 결과 측정

결과 측정
측정값 설명
기간
Age
기간: 1 hour preoperatively

Years

1 hour preoperatively
Weight
기간: 1 hour preoperatively

Kilogram

1 hour preoperatively

공동 작업자 및 조사자

여기에서 이 연구와 관련된 사람과 조직을 찾을 수 있습니다.

수사관

  • 연구 책임자: Safaa G Ragab, MD, Fayoum University
  • 연구 책임자: Ahmed A Lotfy, MD, Fayoum University

간행물 및 유용한 링크

연구에 대한 정보 입력을 담당하는 사람이 자발적으로 이러한 간행물을 제공합니다. 이것은 연구와 관련된 모든 것에 관한 것일 수 있습니다.

일반 간행물

연구 기록 날짜

이 날짜는 ClinicalTrials.gov에 대한 연구 기록 및 요약 결과 제출의 진행 상황을 추적합니다. 연구 기록 및 보고된 결과는 공개 웹사이트에 게시되기 전에 특정 품질 관리 기준을 충족하는지 확인하기 위해 국립 의학 도서관(NLM)에서 검토합니다.

연구 주요 날짜

연구 시작 (실제)

2024년 11월 1일

기본 완료 (실제)

2026년 5월 1일

연구 완료 (실제)

2026년 6월 1일

연구 등록 날짜

최초 제출

2024년 10월 24일

QC 기준을 충족하는 최초 제출

2024년 10월 24일

처음 게시됨 (실제)

2024년 10월 26일

연구 기록 업데이트

마지막 업데이트 게시됨 (실제)

2026년 10월 13일

QC 기준을 충족하는 마지막 업데이트 제출

2026년 10월 11일

마지막으로 확인됨

2026년 10월 1일

추가 정보

이 연구와 관련된 용어

개별 참가자 데이터(IPD) 계획

개별 참가자 데이터(IPD)를 공유할 계획입니까?

아니요

약물 및 장치 정보, 연구 문서

미국 FDA 규제 의약품 연구

아니

미국 FDA 규제 기기 제품 연구

아니

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