Pilotstudie van het fysiologische effect van een high-flow neuscanule op het ademhalingspatroon en de ademhaling

Het is aangetoond dat HFNC veel voordelen heeft bij de behandeling van acuut hypoxemische patiënten, waardoor hun klinische uitkomst wordt verbeterd. Het exacte mechanisme dat ten grondslag ligt aan dit gunstige effect is nog steeds niet helemaal duidelijk. Weinig studies hebben het effect van HFNC op het ademhalingspatroon en de ademhalingsinspanning geanalyseerd. De meeste van deze onderzoeken waren gericht op de effecten bij gezonde vrijwilligers. Slechts één studie van Braunlich et al. bestudeerde de effecten van HFNC op COPD en patiënten met interstitiële longziekte (ILD), waaruit bleek dat high-flow nasale zuurstof de ademhalingsfrequentie verlaagt en het teugvolume bij deze patiënten vergroot.

Bij volwassenen is een laag stroombereik van 5 tot 10 l/min vergelijkbaar met de stroom die wordt ontvangen door standaard zuurstofapparaten (neuscanule of gezichtsmasker). Patiënten met een onderliggende longziekte hebben, net als in onze studiepopulatie, een hogere inspiratoire stroombehoefte (van 30 tot 120 l/min tijdens een acute respiratoire insufficiëntie-episode) in vergelijking met gezonde proefpersonen.

We verwachten fysiologische veranderingen in onze resultaten waar te nemen met de voorgestelde Optiflow ™ -instellingen van een minimale therapeutische stroom van 30 l/min, een gemiddelde van 45 l/min en de maximale stroomsnelheid van 60 l/min. Er is uitgebreide klinische ervaring met het gebruik van hoge stroomsnelheden in deze bereiken en ze worden over het algemeen zeer goed verdragen. Zoals hierboven vermeld, genereert HFNC een positieve eindexpiratoire druk (PEEP) die vergelijkbaar is met het CPAP-bereik van 4 - 8 cmH2O (de minimale en maximale PEEP gegenereerd door de HFNC).

Toekomstige studies, gebaseerd op deze pilotstudie, zullen op de volgende manieren verschillen van eerdere studies:

1. We testen een andere technologie. De Optiflow levert substantieel hogere debieten dan in de vorige studie van Braunlich13. In die studie werd een enkele debiet van 24 l/min gebruikt, terwijl we een reeks debieten onderzoeken die aanzienlijk hoger reiken (30 tot 60 l/min). We zijn geïnteresseerd om te bepalen hoe de effecten van hogere stroomsnelheden zich verhouden tot die in het bereik dat wordt gebruikt in de Braunlich-studie, maar we kunnen de apparaten niet rechtstreeks vergelijken omdat het laatste apparaat niet beschikbaar is in de VS. Het is belangrijk om te begrijpen of het gebruik van de hogere debieten die beschikbaar zijn met de Optiflow enig efficiëntievoordeel oplevert.

2. Toekomstige studies zullen gericht zijn op het begrijpen van mechanismen van het effect van high flow nasale zuurstof.

   1. Zijn de effecten die we verwachten te zien gerelateerd aan veranderingen in de inspanning van de inspiratoire spier zoals bepaald door meting van de transdiafragmatische druk en berekening van het druk-tijdproduct van het diafragma?
   2. Of verbetert het wegspoelen van dode ruimte in de nasopharynx de ventilatie-efficiëntie zodat de gasuitwisseling stabiel kan blijven of zelfs kan verbeteren (zoals bepaald door metingen van het minuutvolume en transcutane PCO2 (PtcCO2)? Dit heeft implicaties voor het gebruik van HFNC voor de behandeling van patiënten met COPD-exacerbaties die vermoeidheid van de ademhalingsspieren ontwikkelen.

1) Onze focus zal liggen op COPD-patiënten bij wie het gebruik van HFNC tot nu toe niet veel is onderzocht. De meeste onderzoeken waren gericht op patiënten met hypoxemisch respiratoir falen. Het is belangrijk om te begrijpen hoe HFNC het ademhalingspatroon en de gasuitwisseling bij COPD-patiënten beïnvloedt, omdat eerdere rapporten suggereren dat overmatige zuurstofconcentraties die worden toegediend aan COPD-patiënten die CO2 vasthouden, de CO2-retentie zelfs kunnen verergeren door de ademhalingsaandrijving af te remmen. De vermindering van de ademhalingsfrequentie en het minuutvolume die Braunlich et al opmerkten, zou een afzwakkend effect van O2 op de drang om te ademen kunnen vertegenwoordigen en zou een grotere CO2-retentie kunnen bevorderen. Door PCO2 te monitoren, iets wat de studie van Braunlich niet deed, kunnen we deze mogelijkheid beoordelen.

2) We willen het effect van CPAP evalueren op dezelfde ademhalingsindices als bij HFNC bij onze COPD-patiënten. We zijn van plan de CPAP-respons te gebruiken als een "positieve controle", om te bepalen of onze populatie reageert zoals beschreven door CPAP-onderzoeken in de literatuur. Eerdere studies hebben aangetoond dat bij patiënten met ernstige COPD, het gebruik van CPAP in het bereik dat we voorstellen, de diafragmatische ademhaling vermindert en we willen bepalen of onze populatie een vergelijkbaar effect vertoont.

Toekomstige studies, gebaseerd op de gegevens verkregen uit deze pilotstudie, zullen dus de studie van Braunlich et al uitbreiden door de effecten van hogere stroomsnelheden te evalueren met behulp van een andere technologie die beschikbaar is in de VS, de effecten op de inspanning van de inspiratoire spier te bepalen en de gasuitwisseling te monitoren die is belangrijk vanuit zowel mechanistisch als veiligheidsperspectief. We veronderstellen dat de hogere stroomsnelheden een groter afstompend effect zullen hebben op het ademhalingspatroon dan een lage stroomsnelheid en dat er een verbetering zal zijn in de efficiëntie van de beademing die gepaard zal gaan met verminderde ademhalingsarbeid van het middenrif.