HFNC i NIV dla COVID-19 powikłanego niewydolnością oddechową

Nowy koronawirus, nazwany następnie przez Światową Organizację Zdrowia (WHO) jako koronawirus zespołu ostrej niewydolności oddechowej 2 (SARS-CoV-2), pojawił się jako przyczyna nietypowego zapalenia płuc związanego z rynkiem owoców morza w Wuhan w Chinach w grudniu 2019 r. Od tego czasu choroba związana z SARS-CoV-2 (nazwana przez WHO COVID-19) rozprzestrzeniła się na skalę międzynarodową do rozmiarów globalnej pandemii. Chociaż większość pacjentów ma łagodne objawy ze strony układu oddechowego, niektórzy mają ciężkie zapalenie płuc, a niewielki odsetek może zachorować w stanie krytycznym. Ciężka choroba COVID-19 często przechodzi w ostrą hipoksemiczną niewydolność oddechową wymagającą wysokiego frakcjonalnego stężenia wdychanego tlenu (FiO2) i rozważenia strategii wentylacji nieinwazyjnej (NIV).

Kaniula nosowa o wysokim przepływie (HFNC) okazała się nieinwazyjną strategią poprawiającą natlenienie i klirens dwutlenku węgla poprzez, w porównaniu z innymi strategiami NIV, lepsze dopasowanie do wymagań wdechowych pacjentów poprzez dostarczanie do 60 l/min przepływu gazu i FiO2 do 1,0. Przegląd systematyczny wykazał dowody o niskiej pewności sugerujące korzyści HFNC w zmniejszaniu potrzeby inwazyjnej wentylacji mechanicznej (IMV) lub eskalacji tlenoterapii w porównaniu z konwencjonalną terapią tlenową (COT) oraz dowody o umiarkowanej pewności sugerujące brak dużej różnicy w śmiertelności. HFNC może zmniejszyć potrzebę IMV i związanych z nią powikłań, takich jak zapalenie płuc związane z respiratorem, a także zmniejszyć obciążenie systemów opieki zdrowotnej podczas pandemii COVID-19.

COVID-19 rozprzestrzenia się głównie drogą kropelkową i drogą kropelkową. Istnieje jednak obawa, że ​​przenoszenie drogą powietrzną może wystąpić podczas procedur oddechowych, które generują aerozole. Przenoszenie drogą powietrzną obejmuje mniejsze cząstki, zwykle o średnicy <5 μm, które mogą pozostawać zawieszone w powietrzu przez dłuższy czas, przenoszone na odległości większe niż 1 m i wdychane do dolnych dróg oddechowych. Redukcja cząstek oddechowych do <5 µm obejmuje odparowanie większych kropelek i zawartych w nich organizmów oraz ponowne nawodnienie po osadzeniu się w drogach oddechowych; dlatego przenoszenie drogą powietrzną jest specyficzne dla organizmu i wymaga, aby organizm przeżył proces wysychania i aerozolizacji w liczbie wystarczającej do wywołania infekcji. Wykazano, że SARS-CoV2 przeżywa w powietrzu przez 3 godziny po celowej aerolizacji.

Wytyczne Surviving Sepsis Campaign (SSC) COVID-19 zawierają słabe zalecenia dotyczące preferencyjnego stosowania HFNC w stosunku do innych strategii NIV u pacjentów opornych na COT z powodu niewydolności oddechowej typu 1.10 Stosowanie dużych prędkości przepływu budzi obawy, że HFNC może powodować aerozolowanie cząstek zakaźnych. Używając symulatora ludzkiego pacjenta i cząstek dymu jako markerów wizualizowanych przez arkusz światła laserowego, HFNC z nawilżaniem może rozpraszać wydychane powietrze do 172 mm w górę i 620 mm w bok, gdy kaniula nosowa jest odpowiednio i luźno założona. Stosując tę ​​samą metodologię, NIV przez maski ustno-nosowe starej generacji może rozpraszać wydychane powietrze w sposób rozproszony, ale rozpraszanie wydychanego powietrza przez maski nowej generacji jest ograniczone dzięki lepszej konstrukcji portów wydechowych. W przeciwieństwie do tego, rozpraszanie wydychanego powietrza z konwencjonalnej kaniuli donosowej dostarczającej tlen z szybkością 5 l/min bez nawilżania może rozpraszać wydychane powietrze na odległość 1 m w kierunku końca łóżka.

Ze względu na brak danych terenowych dotyczących stosowania tych terapii oddechowych u pacjentów z COVID-19 powikłanym niewydolnością oddechową, rola aerozoli drobnocząsteczkowych w przenoszeniu infekcji wirusowej podczas stosowania HFNC i NIV jest nieznana. Ze względu na niepewność co do możliwości tworzenia aerozolu, WHO zaleciła stosowanie HFNC, NIV, w tym pęcherzykowego CPAP, z zachowaniem środków ostrożności związanych z przenoszeniem się drogą powietrzną do czasu zakończenia dalszej oceny bezpieczeństwa. Aby złagodzić obawy pracowników służby zdrowia związane z dostarczaniem tych terapii oddechowych pacjentom z COVID-19 powikłanym niewydolnością oddechową, ważne jest przeprowadzenie testu terenowego przy użyciu próbek wirusów u pacjentów z COVID-19, którzy wymagają tych terapii z powodu niewydolności oddechowej.

Cele i zadania Niniejsze badanie ma na celu wykrycie, czy wirus SARS-2 można wykryć w małych cząsteczkach w izolatkach szpitalnych u pacjentów otrzymujących a) HFNC do 60 l/min, b) NIV przez maski ustno-nosowe oraz c) konwencjonalną kaniulę do nosa.

Przedmioty i wskazania terapii oddechowej:

Jest to test terenowy, który ma zostać przeprowadzony w izolatce 12C na oddziale szpitala Prince of Wales z pojedynczym łóżkiem z 12 wymianami powietrza na godzinę u pacjentów (n=5 dla każdej kategorii terapii oddechowej) z potwierdzonym COVID-19, którzy wymagają leczenia niewydolności oddechowej z a) HFNC do 60 l/min, b) NIV przez maski ustno-nosowe oraz c) konwencjonalną kaniulą do nosa do 5 l/min tlenu. Pięciu pacjentów w każdej kategorii leczenia zostanie zrekrutowanych, ponieważ większość (80%) potwierdzonych przypadków w HK była łagodna bez niewydolności oddechowej. Na przykład spośród 974 przypadków na dzień 10 kwietnia 2020 r. odpowiednio 23 i 25 pacjentów kiedykolwiek wymagało dodatkowego tlenu w ilości co najmniej 3 l/min na oddziałach izolacyjnych i wsparciu OIOM (w przypadku IMV, ECMO lub wstrząsu). Odmienną terapię oddechową ustali lekarz dyżurny dla pacjentów z różnym stopniem niewydolności oddechowej. Ogólnie rzecz biorąc, konwencjonalna kaniula do nosa jest stosowana w przypadku łagodnej niewydolności oddechowej, podczas gdy HFNC jest wymagana u osób z niedotlenieniem. NIV jest zwykle stosowana u osób z niewydolnością oddechową typu 2. U dorosłych z COVID-19 wytyczne SSC sugerują rozpoczęcie podawania dodatkowego tlenu, jeśli obwodowe nasycenie tlenem (SPO2) wynosi < 92% (słabe zalecenie, niska jakość danych) i zalecają rozpoczęcie podawania dodatkowego tlenu, jeśli SpO2 wynosi < 90% (mocne zalecenie, średniej jakości dowody), aby osiągnąć SpO2 nie wyższe niż 96%. W przypadku dorosłych z COVID-19 i ostrą hipoksemiczną niewydolnością oddechową pomimo COT wytyczne SSC sugerują stosowanie HFNC zamiast NIV (słabe zalecenie, niska jakość danych). U dorosłych z COVID-19 i ostrą hipoksemiczną niewydolnością oddechową, jeśli HFNC nie jest dostępna i nie ma pilnych wskazań do intubacji dotchawiczej, wytyczne SSC sugerują próbę NIV ze ścisłym monitorowaniem i oceną w krótkich odstępach czasu pod kątem pogorszenia niewydolności oddechowej (słaby zalecenie, bardzo niska jakość danych).

Terapia oddechowa: COT z kaniulą nosową 1-5 l/min tlenu będzie używany do utrzymania SpO2 na poziomie około 95% u pacjentów z niewydolnością oddechową typu 1. Jeśli nie jest to możliwe pomimo 5 l/min tlenu, zostanie zastosowany HFNC przy 50-60 l/min z nawilżaniem w temperaturze 37°C (Airvo 2, Fisher & Paykel, Auckland, Nowa Zelandia), podczas gdy NIV (Respironics V60) przez maskę ustno-nosową (Quattro , ResMed) będą zarezerwowane dla pacjentów z niewydolnością oddechową typu 2.

Pobieranie próbek powietrza:

W każdym okresie pobierania próbek powietrza, gdy pacjent jest wspomagany oddychaniem, umieścilibyśmy 3 stacjonarne urządzenia w izolatce (po jednym z każdej strony łóżka i drugie na końcu łóżka) pacjenta z potwierdzonym zakażeniem COVID-19 i pobierać próbki powietrza przez cztery godziny w sposób ciągły. Urządzenie National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH) składa się z trzystopniowych cyklonowych próbników powietrza ustawionych na wysokości 1,5 m i 1,0 m, które odpowiadają wysokości ust odpowiednio stojącej i siedzącej osoby dorosłej oraz miernika rejestrującego temperaturę i względną wilgotność powietrza (na wysokości 1,3 m) co cztery minuty. Próbniki NIOSH znajdują się wokół złoża do pobierania próbek („Centrum”), z boku łóżka do pobierania próbek („Side”) lub są przenoszone w okresie pobierania próbek. Próbniki NIOSH umieszczane są w odległości od 0,5-1 m (w przypadku umieszczenia obok łóżka do pobierania próbek) do 2-2,5 m od głowy pacjenta w przypadku umieszczenia na końcu łóżka.

Powietrze jest zbierane z szybkością 3,5 l/minutę na trzy frakcje wielkości: >4 μm (zbierane w probówce 15 ml), 1-4 μm (probówka 1,5 ml) i <1 μm (przez filtr membranowy z politetrafluoroetylenu (PTFE) o wielkości porów 3,0 μm). W przypadku pięciu przebiegów próbkowania do urządzenia zostanie dodany dodatkowy próbnik powietrza (ustawiony na wysokości 0,8 m) niepodłączony do pompy jako kontrola negatywna. Po każdym pobraniu probówki o pojemności 15 ml i 1,5 ml odłącza się i dodaje 1 ml wirusowego podłoża transportowego (VTM). Filtr jest usuwany i zanurzany w 1 ml VTM wewnątrz 5 ml probówki. Następnie wszystkie probówki transportuje się do laboratorium w temperaturze 4°C, worteksuje, a VTM dzieli na porcje i przechowuje w temperaturze -80°C do późniejszej analizy laboratoryjnej metodą reakcji łańcuchowej polimerazy z odwrotną transkryptazą (RT-PCR). Stosowane są nowe rurki do pobierania próbek i filtry, a próbniki i inny sprzęt są dezynfekowane między użyciami. Statyw, przewód powietrzny, dźwiękoszczelna obudowa i miernik są dezynfekowane środkiem Med-Clean (M&W International Ltd., Hong Kong), próbniki powietrza NIOSH 1% Virkon i 2% Citranox (Alconox Inc, NY, USA), a kasety filtrów są sterylizowane w autoklawie.

Obciążenia wirusowe:

Miano wirusa będzie mierzone z górnych dróg oddechowych pacjenta (wymaz z jamy nosowo-gardłowej i wymaz z gardła) przy przyjęciu i seryjnie drugi dzień podczas hospitalizacji za pomocą ilościowego testu RT-PCR ze starterami i sondami ukierunkowanymi na geny N i Orf1b wirusa SARS-CoV- 2.

Przetwarzanie i analiza danych:

Analiza statystyczna: Zależne zmienne identyfikuje się jako miano wirusa w wymazie z nosogardła i wymazu z gardła (log10 kopii/ml) oraz wykrycie wirusowego RNA z jednej lub większej liczby próbek powietrza od uczestników (pozytywne) w porównaniu z wszystkimi ujemnymi próbkami powietrza. Testy Wilcoxona-Manna-Whitneya, Kruskala Wallisa i korelacji Spearmana służą do oceny występowania statystycznie istotnych korelacji lub rozkładów między zmiennymi niezależnymi a wiremią wymazu z górnych dróg oddechowych, natomiast testy dokładne Wilcoxona-Manna-Whitneya i Fishera do próbek powietrza. Analizę statystyczną przeprowadzono przy użyciu SAS University Edition (SAS Institute, Cary, Karolina Północna, USA).