Porównanie dostarczania tlenu do gardła przez różne maski tlenowe

Terapia tlenowa odnosi się do podawania tlenu o wyższym stężeniu niż powietrze pokojowe. Zgodnie z najnowszymi wytycznymi praktyki klinicznej American Association for Respiratory Care, wskazania do podawania dodatkowego tlenu obejmują hipoksemię, ciężki uraz, ostry zawał mięśnia sercowego, terapię krótkoterminową i rekonwalescencję pooperacyjną. Chociaż istnieje niewiele przeciwwskazań do tlenoterapii, istnieją potencjalne powikłania, w tym depresja wentylacyjna u pacjentów z hiperkarbonią, niedodma absorpcyjna i toksyczność tlenu (szczególnie u niektórych pacjentów otrzymujących określone środki chemioterapeutyczne). U spontanicznie oddychającego pacjenta z hipoksemią bez rurki dotchawiczej ważna jest możliwość podania tlenu w wysokim stężeniu, aby albo uniknąć intubacji, albo przejść do intubacji. Dostępnych jest wiele urządzeń dostarczających tlen, które mają różne właściwości, dzięki czemu są przydatne w różnych sytuacjach.

Systemy o zmiennej wydajności (niski przepływ): Urządzenia o niskim przepływie mają zmienną wydajność, ponieważ dostarczane natężenia przepływu są mniejsze niż szczytowe natężenie przepływu wdechowego pacjenta (PIFR), a tlen jest rozcieńczany przez powietrze w pomieszczeniu napływające z okolic urządzeń. Wyższy PIFR (np. niewydolność oddechowa) skutkuje spadkiem FiO2 dostarczanego przez urządzenie o zmiennej wydajności. Ponowne wdychanie dwutlenku węgla jest również możliwe przy użyciu masek o niskim przepływie przy niższych prędkościach przepływu tlenu. Systemy o zmiennej wydajności obejmują kaniulę nosową, prostą maskę, maskę z częściowym ponownym oddychaniem i maskę bez ponownego oddychania.

Kaniule nosowe są powszechnie stosowane u stabilnych pacjentów, ponieważ są wygodniejsze, mniej drażnią skórę i mniej wywołują niepokój niż maski; pozwalają także pacjentowi jeść, rozmawiać i korzystać ze spirometrii motywacyjnej. Kaniula nosowa może dostarczyć 24-40% FiO2 przy przepływie do 6 l/min. Prosta maska ​​​​jest powszechnie stosowana bezpośrednio po operacji w celu uzupełnienia tlenu. Kilka małych otworów po obu stronach maski, a także niedoskonałe uszczelnienie umożliwiają porywanie powietrza z pomieszczenia i wydostawanie się wydychanego powietrza z maski. Proste maski mogą dostarczyć 35-50% FiO2 przy przepływie 5-10 l/min.1 Długotrwałe używanie masek może prowadzić do podrażnień skóry i odleżyn. Częściowy rebreather składa się z prostej maski z workiem rezerwuarowym oraz zapewnia 40-70% FiO2 przy przepływie 6-10 l/min.1 Rebreather częściowy nie jest już używany w wielu szpitalach, ponieważ zakres dostarczania tlenu może być objęty przez prostą maskę i bez rebreathera. Maska bez ponownego oddychania jest podobna do częściowej maski oddechowej, ale zawiera zawory jednokierunkowe, które zapobiegają cofaniu się wydychanego powietrza do worka rezerwuarowego. Model bez rebreathera może dostarczać 60-80% FiO2 przy 10-15 l/min.1

Systemy o stałej wydajności (wysokoprzepływowe): dostarczając tlen z szybkością przepływu większą niż PIFR, systemy o stałej wydajności umożliwiają dostarczenie określonego FiO2 podczas całego cyklu oddechowego. Dwa powszechnie stosowane urządzenia to maska ​​Venturiego i OxyMaskTM. Maski Venturiego wykorzystują zasadę Bernoulliego do dostarczania tlenu przy dużych przepływach przez zawór Venturiego, który ma wąskie przewężenie, po którym następuje szerszy obszar z otworami wentylacyjnymi, które porywają powietrze z pomieszczenia. Ze względu na względną łatwość użycia i stałe dostarczanie tlenu są one przydatne dla pacjentów z POChP lub innych osób z przewlekłą hipoksemią. Maska Venturiego jest w stanie dostarczyć FiO2 na poziomie 24-50%.1 Maski Venturiego nie będą testowane w tym badaniu.

OxyMaskTM to stosunkowo nowe urządzenie, które wykorzystuje dyfuzor Venturiego z pięcioramienną otwartą maską, która pozwala pacjentowi mówić i może powodować mniej klaustrofobii niż bardziej zamknięte maski. OxyMaskTM jest w stanie dostarczyć 25-80% FiO2 przy prędkości przepływu 1,5-15 l/min. Zamknięta maska ​​z doskonałym uszczelnieniem mogłaby teoretycznie dostarczać 100% FiO2. Na potrzeby tego badania obwód Jacksona Reesa zostanie użyty do dostarczenia tlenu do maski anestezjologicznej. Obwód Jacksona Reesa (zwany także obwodem Mapleson F) jest rutynowo używany podczas transportu do dostarczania tlenu ze zbiornika tlenu zaintubowanym pacjentom. Obwód ten składa się z rurek podłączonych do worka do wentylacji ręcznej, który można ścisnąć w celu dostarczenia pacjentowi przepływu gazu pod ciśnieniem. Worek wyposażony jest w regulowany zawór ograniczający ciśnienie, który umożliwia świadczeniodawcy kontrolę dostarczanego ciśnienia poprzez ściśnięcie worka.

Pomiar FiO2: Ustalono, że FiO2 uzyskiwane za pomocą kaniuli nosowej nie różni się istotnie od tego, czy osoba oddycha przez usta, czy przez nos. Ta właściwość nie została ustalona dla masek. Przy zamkniętej masce osiągane FiO2 byłoby takie samo niezależnie od oddychania ustami lub nosem. Przy otwartej masce należy założyć, że stężenie tlenu w nosie i ustach jest równe, aby zapewnić równoważność oddychania przez usta i przez nos. Również poprzednie badania nad systemami dostarczania tlenu wykorzystywały różne metody pomiaru FiO2. Z przeglądu literatury dotyczącej omówionych powyżej urządzeń dostarczających tlen wynika, że ​​tylko kaniula do nosa była badana przez pomiar tlenu na poziomie gardła, podczas gdy inne maski były badane przez pomiar tlenu na ustach.

Uzasadnienie badania: Badania nad maską OxyMaskTM określały FiO2 na podstawie próbki gazu pobieranego z ust. Jednak ze względu na możliwość mieszania gazów i/lub oddychania przez nos przy otwartej masce nie jest jasne, czy próbka gazu z ust jest tym samym gazem, który dociera do tchawicy, która jest najbardziej istotnym klinicznie miejscem. Gaz wdychany z tchawicy jest tym, co faktycznie widzi pęcherzyki płucne i bierze udział w natlenianiu krwi. Mieszanie gazów wydaje się bardziej prawdopodobne w przypadku otwartej maski, takiej jak OxyMask. Badanie porównujące FiO2 w gardle między maskami dokładniej pokazałoby efektywne FiO2 niż obecnie dostępne dane. To z kolei lepiej poinformuje klinicystów w okresie okołooperacyjnym o najlepszym podejściu do maksymalizacji dostarczania tlenu naszym krytycznie chorym pacjentom pooperacyjnym, którzy wymagają dodatkowego tlenu w celu leczenia lub zapobiegania niedotlenieniu ogólnoustrojowemu.

Projekt badania: Badacze będą mierzyć FiO2 w stanie ustalonym w gardle i na ustach jednocześnie u każdego pacjenta, który kolejno przechodzi przez każdy z następujących warunków dostarczania tlenu: 1) powietrze w pomieszczeniu; 2) tlen o wysokim przepływie i prosta maska; 3) maska ​​tlenowa o wysokim przepływie i bez rebreathera; 4) tlen o wysokim przepływie i OxyMask; oraz 5) wysokoprzepływowa maska ​​tlenowa i anestezjologiczna z paskiem na głowę i obwodem Jacksona Reesa.

Badana populacja: Badanie obejmie do 20 osób. Średnia różnica 10% gardłowego FiO2 pomiędzy którąkolwiek z masek zostanie uznana za klinicznie istotną. Oczekiwane odchylenie standardowe wewnątrzobiektowego FiO2 wynosi 3,5%. Przy kryterium istotności 0,05, 10 osób dałoby ponad 90% mocy do wykrycia średniej różnicy wynoszącej 10%.

Otoczenie: Badanie odbędzie się w pełni wyposażonej sali operacyjnej z aparatem do znieczulenia, który został dopuszczony do użytku przez pacjentów przez Infection Control and Biomedical Engineering. Znajduje się w południowej części sali operacyjnej Kohler Pavilion w OHSU i jest wyposażona w aparat do znieczulenia Datex Ohmeda oraz analizator gazów Poet, które będą wykorzystywane do badań. Badanie zostanie przeprowadzone po godzinach, aby uniknąć konfliktu z chirurgiczną opieką nad pacjentem. Czujniki tlenu zostaną skalibrowane przed badaniem każdego pacjenta.

Rekrutacja: Pacjenci będą rekrutowani ze służby okołooperacyjnej OHSU. Ulotki reklamowe będą rozdawane w każdej lokalizacji sali operacyjnej.

Zgoda: proces uzyskiwania zgody zostanie przeprowadzony przez osoby posiadające odpowiednią ochronę ludzi i wykształcenie HIPPA oraz zostanie przeprowadzony osobiście w kampusie OHSU lub przez telefon. Osoby badane mogą w każdej chwili wycofać się z badania.

Procedury: Każdy z badanych będzie uczestniczył w jednym dniu badania i będzie wymagał jednej godziny na każdy przedmiot. Uczestnicy pozostaną NPO przez co najmniej 6 godzin przed okresem studiów. Charakterystyka podmiotu zostanie zarejestrowana. Aparat do znieczulenia zostanie włączony, a czujnik tlenu w analizatorze gazu zostanie skalibrowany. Zostaną zmierzone podstawowe parametry życiowe (HR, BP, SpO2). FEV1 i FVC będą mierzone za pomocą aparatu do znieczulenia i standardowego obwodu, przy użyciu trójnika Y jako ustnika. Zastosowany zostanie następujący protokół pobierania próbek gazu: Jedna linia pobierania próbek gazu zostanie podłączona na jednym końcu do analizatora gazu, a na drugim końcu do cewnika ssącego 8 French, który będzie nasmarowany 2% galaretką z lidokainą. Ten cewnik nosowy zostanie wprowadzony przez nos, z pozycją końcówki bezpośrednio za języczkiem. Umieszczenie zostanie potwierdzone przez wizualizację końcówki cewnika za pomocą latarki i poproszenie badanego o szerokie otwarcie ust i powiedzenie „Ach”. W razie potrzeby zostanie użyty szpatułka do języka. Jeśli nie można uwidocznić cewnika, zostanie on wprowadzony na standardową głębokość 9-10 cm. Cewnik nosowy zostanie przyklejony do twarzy pacjenta. Druga linia próbkowania gazu zostanie przyklejona do twarzy badanego i umieszczona w taki sposób, aby pobieranie odbywało się na ustach pacjenta. Po potwierdzeniu umieszczenia dwóch cewników do pobierania próbek, pacjent będzie normalnie oddychał powietrzem pokojowym przez 90 sekund, a FiO2 będzie mierzone przez okres 30 sekund. Pacjent nie zostanie poinstruowany, czy ma oddychać nosem, czy ustami, ponieważ pacjenci w szpitalu zwykle nie są instruowani, w jaki sposób oddychać. Następnie zostaną przeprowadzone testy różnych masek tlenowych z tlenem ustawionym na wysoki przepływ (15 l/min) przez prostą maskę, maskę bez rebreathera, OxyMask i maskę anestezjologiczną z paskiem na głowę i obwodem Jacksona Reesa. Ponieważ pomocnicze pokrętło tlenu w aparacie anestezjologicznym działa tylko do 10 l/min, regulowany zawór tlenowy 15 l/min zostanie podłączony bezpośrednio do głównej linii doprowadzającej tlen w sali operacyjnej. Po założeniu każdej maski i uruchomieniu wysokiego przepływu tlenu, pacjent będzie oddychał normalnie przez 90 sekund, a następnie przez następne 30 sekund będzie mierzony FiO2, podobnie jak w przypadku kontroli powietrza w pomieszczeniu. Pod koniec każdego okresu próbnego każdy uczestnik zostanie poproszony o wykonanie jednego oddechu pojemności życiowej (zaczynając od maksymalnego wydechu, a następnie wykonując maksymalny wdech). Pomiędzy testami każdej maski nastąpi pięciominutowy okres oddychania powietrzem pokojowym jako okres wymywania i w celu potwierdzenia stabilności stanu hemodynamicznego (pomiar BP i HR). Dane demograficzne, które należy uzyskać, obejmują wzrost (cm), wagę (kg), wiek, płeć i deklarowane przez siebie pochodzenie etniczne. Ciśnienie krwi, częstość akcji serca i nasycenie tlenem będą rejestrowane na początku badania oraz przed i po każdej próbie maski. Wyjściowy pomiar FEV1/FVC zostanie przeprowadzony u wszystkich pacjentów przed rozpoczęciem badania i zarejestrowany. Dane FiO2 zostaną pobrane cyfrowo z analizatora gazu do arkusza kalkulacyjnego Excel. Jeśli nie jest to możliwe, podczas każdego oddechu będzie ręcznie rejestrowana zawartość procentowa tlenu w celu określenia zakresu zawartości procentowej tlenu (minimalnej i maksymalnej) podczas obu faz wentylacji, podczas 30-sekundowego okresu pomiarowego. Rejestrowana będzie również częstość oddechów w czasie pomiaru. Pod koniec 30-sekundowego okresu próbkowania zostanie wykonany końcowy pomiar podczas natężonego oddechu pojemności życiowej.

Analiza danych: Faza wentylacji zostanie zdefiniowana za pomocą zapisu kapnografii, który jest wyświetlany jednocześnie z pomiarem wdychanego tlenu. Maksymalne i minimalne stężenie tlenu zostanie uśrednione dla wdechu podczas 30-sekundowej próby oddychania przez maskę dla każdego pacjenta. Wartości te zostaną uśrednione w całej grupie dla każdej interwencji w celu zdefiniowania statystyk dla całej grupy. Wartości zarejestrowane podczas wentylacji z normalną objętością oddechową będą analizowane oddzielnie od wartości zarejestrowanych podczas każdej wymuszonej wentylacji pojemności życiowej. Test analizy wariancji i odpowiednia analiza post-hoc zostaną wykorzystane do określenia różnicy między FiO2 podawanym przez każdą testowaną maskę.