HFNC en NIV voor COVID-19 gecompliceerd door ademhalingsfalen

Een nieuw coronavirus, later door de Wereldgezondheidsorganisatie (WHO) genoemd als ernstig acuut respiratoir syndroom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), kwam in december 2019 naar voren als de oorzaak van atypische longontsteking die verband houdt met een vismarkt in Wuhan, China. Sindsdien heeft de aan SARS-CoV-2 gerelateerde ziekte (door de WHO COVID-19 genoemd) zich internationaal verspreid tot een wereldwijde pandemie. Hoewel de meeste patiënten milde ademhalingssymptomen vertonen, hebben sommigen ernstige longontsteking en kan een klein deel ernstig ziek worden. Ernstige COVID-19-ziekte evolueert vaak naar acuut hypoxemisch ademhalingsfalen dat een hoge fractionele concentratie van ingeademde zuurstof (FiO2) vereist en aandacht voor niet-invasieve beademingsstrategieën (NIV).

High-flow neuscanule (HFNC) is naar voren gekomen als een niet-invasieve strategie die de oxygenatie en kooldioxide-klaring verbetert door, in vergelijking met andere NIV-strategieën, beter af te stemmen op de inademingsbehoeften van patiënten door tot 60 l/min gasstroom en FiO2 te leveren tot 1.0. Een systematische review vond bewijs met lage zekerheid dat het voordeel van HFNC suggereert bij het verminderen van de behoefte aan invasieve mechanische beademing (IMV) of escalatie van zuurstoftherapie in vergelijking met conventionele zuurstoftherapie (COT), en bewijs met matige zekerheid suggereert geen groot verschil in mortaliteit. HFNC kan de behoefte aan IMV en de bijbehorende complicaties, zoals beademingspneumonieën, verminderen en de druk op de gezondheidszorgsystemen tijdens de COVID-19-pandemie verlichten.

COVID-19 verspreidt zich voornamelijk via respiratoire druppeltjes en fomites. Er bestaat echter bezorgdheid dat overdracht via de lucht kan plaatsvinden tijdens ademhalingsprocedures die aerosolen genereren. Transmissie via de lucht omvat kleinere deeltjes, meestal met een diameter van <5 μm, die gedurende langere tijd in de lucht kunnen blijven hangen, worden overgedragen over afstanden van meer dan 1 m en worden ingeademd in de lagere luchtwegen. Vermindering van respiratoire deeltjes tot <5 µm omvat verdamping van grotere druppeltjes en hun ingesloten organismen, en rehydratatie na afzetting in de luchtwegen; daarom is transmissie via de lucht organisme-specifiek en vereist het dat het organisme een proces van uitdroging en aerosolisatie in voldoende aantallen overleeft om infectie te veroorzaken. Van SARS-CoV2 is aangetoond dat het 3 uur in de lucht overleeft na opzettelijke verneveling.

De COVID-19-richtlijnen van de Surviving Sepsis Campaign (SSC) bieden een zwakke aanbeveling voor het voorkeursgebruik van HFNC boven andere NIV-strategieën bij patiënten die refractair zijn voor COT voor respiratoire insufficiëntie type 1.10 Het gebruik van hoge stroomsnelheden geeft aanleiding tot bezorgdheid dat HFNC aërosolvorming van besmettelijke deeltjes kan veroorzaken. Met behulp van een menselijke patiëntsimulator en rookdeeltjes als markeringen die worden gevisualiseerd door een laserlichtvel, kan HFNC met bevochtiging uitgeademde lucht tot 172 mm naar boven en 620 mm lateraal verspreiden wanneer de neuscanule respectievelijk correct en losjes is vastgeklikt. Met dezelfde methodologie zou NIV via de oude generatie oronasale maskers uitgeademde lucht diffuus kunnen verspreiden, maar er is beperkte verspreiding van uitgeademde lucht door de nieuwe generatie maskers met een beter ontwerp van de uitadempoorten. Daarentegen kan de verspreiding van uitgeademde lucht uit een conventionele neuscanule die zuurstof levert met een snelheid van 5 l/min zonder bevochtiging, de uitgeademde lucht verspreiden tot 1 m richting het einde van het bed.

Vanwege een gebrek aan veldgegevens over het gebruik van deze respiratoire therapieën bij patiënten met COVID-19 gecompliceerd door respiratoire insufficiëntie, is de rol van aerosolen met fijne deeltjes bij de overdracht van virale infectie tijdens toepassing van HFNC en NIV onbekend. Vanwege onzekerheid over de kans op aerosolisatie, heeft de WHO aanbevolen dat HFNC, NIV, inclusief bubble CPAP, moeten worden gebruikt met voorzorgsmaatregelen in de lucht totdat verdere evaluatie van de veiligheid kan worden voltooid. Om de bezorgdheid van de gezondheidswerkers over het toedienen van deze respiratoire therapieën aan patiënten met COVID-19, gecompliceerd door respiratoire insufficiëntie, weg te nemen, is het belangrijk om een ​​veldtest uit te voeren met behulp van virale samplers bij patiënten met COVID-19 die deze therapieën nodig hebben voor respiratoire insufficiëntie.

Doelstellingen Deze studie heeft tot doel te detecteren of het SARS-2-virus in kleine deeltjes kan worden gedetecteerd in de isolatiekamers van ziekenhuizen bij patiënten die a) HFNC tot 60 l/min, b) NIV via oronasale maskers en c) conventionele neuscanule ontvangen.

Onderwerpen en indicaties van ademhalingstherapie:

Dit is een veldtest die moet worden uitgevoerd in de Prince of Wales ziekenhuisafdeling 12C eenpersoonsbed isolatiekamer met 12 luchtverversingen per uur bij patiënten (n=5 voor elke categorie ademhalingstherapie) met bevestigde COVID-19 die behandeling nodig hebben voor respiratoire insufficiëntie met a) HFNC tot 60 l/min, b) NIV via oronasale maskers en c) conventionele neuscanule tot 5 l/min zuurstof. Er zullen vijf patiënten in elke behandelingscategorie worden gerekruteerd, aangezien de meerderheid (80%) van de bevestigde gevallen in HK mild was zonder respiratoire insufficiëntie. Van de 974 gevallen op 10 april 2020 hebben bijvoorbeeld respectievelijk 23 en 25 patiënten ooit aanvullende zuurstof nodig gehad van ten minste 3 l/min op de isolatieafdelingen en ICU-ondersteuning (voor IMV, ECMO of shock). Verschillende respiratoire therapie zal worden beslist door de dienstdoende arts voor patiënten met verschillende mate van respiratoire insufficiëntie. Over het algemeen wordt een conventionele neuscanule gebruikt voor milde respiratoire insufficiëntie, terwijl HFNC vereist is voor degenen die hypoxisch blijven. NIV wordt meestal toegepast voor mensen met type 2 respiratoire insufficiëntie. Bij volwassenen met COVID-19 raden de SSC-richtlijnen aan om met aanvullende zuurstof te beginnen als de perifere zuurstofverzadiging (SPO2) < 92% is (zwakke aanbeveling, bewijs van lage kwaliteit), en raden aan om met aanvullende zuurstof te beginnen als de SpO2 < 90% is (sterke aanbeveling, bewijs van matige kwaliteit) om een ​​SpO2 van niet meer dan 96% te bereiken. Voor volwassenen met COVID-19 en acuut hypoxemisch ademhalingsfalen ondanks COT, stellen de SSC-richtlijnen voor om HFNC te gebruiken boven NIV (zwakke aanbeveling, bewijs van lage kwaliteit). Bij volwassenen met COVID-19 en acute hypoxemische respiratoire insufficiëntie, als HFNC niet beschikbaar is en er geen dringende indicatie is voor endotracheale intubatie, suggereren de SSC-richtlijnen een proef met NIV met nauwlettende monitoring en korte-intervalbeoordeling voor verergering van respiratoire insufficiëntie (zwakke ademhalingsinsufficiëntie). aanbeveling, bewijsmateriaal van zeer lage kwaliteit).

Ademhalingstherapie: COT met neuscanule Er wordt 1-5 l/min zuurstof gebruikt om de SpO2 rond de 95% te houden voor patiënten met type 1 ademhalingsinsufficiëntie. Als dit ondanks 5 l/min zuurstof niet haalbaar is, wordt HFNC van 50-60 l/min met bevochtiging op 37 °C (Airvo 2, Fisher & Paykel, Auckland, Nieuw-Zeeland) toegepast, terwijl NIV (Respironics V60) via oronasaal masker (Quattro , ResMed) zal worden gereserveerd voor patiënten met respiratoire insufficiëntie type 2.

Luchtmonsters:

Tijdens elke luchtbemonsteringsperiode terwijl de patiënt ademhalingsondersteuning krijgt, zouden we 3 stationaire apparaten in de isolatiekamer plaatsen (een naast elke kant van het bed en een andere aan het voeteneinde van het bed) van de patiënt met bevestigde COVID-19-infectie , en bemonster de lucht gedurende vier uur ononderbroken. Het apparaat van het National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) bestaat uit een drietraps cycloon-luchtsampler die is ingesteld op een hoogte van 1,5 m en 1,0 m, die respectievelijk de mondhoogte van een staande en zittende volwassene vertegenwoordigen, en een meter die de temperatuur en relatieve vochtigheid (op hoogte 1,3 m) om de vier minuten. De NIOSH-samplers bevinden zich rondom het monsternamebed ('Center'), aan de zijkant van het monsternamebed ('Side') of verplaatst gedurende de periode van de monsterneming. De NIOSH-samplers worden geplaatst in het bereik van 0,5-1 m (wanneer ze naast het monsterbed worden geplaatst) tot 2-2,5 m van het hoofd van de patiënt wanneer ze aan het einde van het bed worden geplaatst.

Lucht wordt opgevangen met 3,5 l/minuut in fracties van drie groottes: >4 μm (verzameld in een buis van 15 ml), 1-4 μm (buis van 1,5 ml) en <1 μm (door een membraanfilter van polytetrafluorethyleen (PTFE) met een poriegrootte van 3,0 μm). Voor vijf bemonsteringsruns wordt een extra luchtmonsternemer (afgesteld op een hoogte van 0,8 m) die niet is aangesloten op een pomp, als negatieve controle aan het apparaat toegevoegd. Na elke verzameling worden de buisjes van 15 ml en 1,5 ml losgemaakt en wordt 1 ml viraal transportmedium (VTM) toegevoegd. Het filter wordt verwijderd en ondergedompeld in 1 ml VTM in een buis van 5 ml. Alle buisjes worden vervolgens naar het laboratorium getransporteerd bij 4°C, gevortext, en de VTM wordt verdeeld en opgeslagen bij -80°C voor daaropvolgende laboratoriumanalyse door reverse-transcriptase-polymerase-kettingreactie (RT-PCR). Er worden nieuwe bemonsteringsbuizen en filters gebruikt en de monsternemers en andere apparatuur worden tussen gebruik gedesinfecteerd. Het statief, luchtslang, geluiddichte box en de meter worden gedesinfecteerd met Med-Clean (M&W International Ltd., Hong Kong), de NIOSH air samplers met 1% Virkon en 2% Citranox (Alconox Inc, NY, USA), en de filtercassettes zijn geautoclaveerd.

Virale ladingen:

Virale ladingen zullen worden gemeten vanaf de bovenste luchtwegen van de patiënt (nasofaryngeaal gevlokt uitstrijkje en keeluitstrijkje) bij opname en op een tweede dag tijdens ziekenhuisopname door middel van kwantitatieve RT-PCR-assay met primers en sondes gericht op de N- en Orf1b-genen van SARS-CoV- 2.

Gegevensverwerking en -analyse:

Statistische analyse: Afhankelijke variabelen worden geïdentificeerd als de virale belasting van het nasofaryngeale gevlokte uitstrijkje en het keeluitstrijkje (log10 kopieën/ml) en detectie van viraal RNA van een of meer deelnemersluchtmonsters (positief) vs. alle negatieve luchtmonsters. De Wilcoxon-Mann-Whitney-, Kruskal Wallis-tests en Spearman-correlatie worden gebruikt om de aanwezigheid van statistisch significante correlaties of verdelingen tussen onafhankelijke variabelen en de virale belasting van de bovenste luchtwegen te beoordelen, terwijl de Wilcoxon-Mann-Whitney en Fisher's exact-tests worden gebruikt voor luchtmonsters. Statistische analyse werd uitgevoerd met behulp van SAS University Edition (SAS Institute, Cary, NC, VS).