Fizjologiczne skutki nowego interfejsu na wentylację płuc i dystrybucję gazów

Około 30% pacjentów przyjmowanych na Oddział Intensywnej Terapii (OIOM) cierpi na hipoksemiczną ostrą niewydolność oddechową (hARF). Podstawowym leczeniem wspomagającym u pacjentów z hipoksemią jest terapia tlenowa, która jest zwykle podawana przez wąsy do nosa lub maski. Niedawno udostępniono nowe urządzenia, które mogą dostarczać gaz o dużym przepływie przez kaniulę nosową (HFNC). HFNC dostarcza ogrzany i nawilżony gaz z prędkością do 60 l/min, z ułamkiem wdychanego tlenu (FiO2) w zakresie od 0,21 do 1, przez szeroki otwór miękkiej końcówki nosowej. Ogrzanie i nawilżenie wdychanego gazu zapobiega niekorzystnemu wpływowi chłodnych suchych gazów na nabłonek dróg oddechowych i ułatwia odkrztuszanie. HFNC wypłukuje również wydychany dwutlenek węgla (CO2) z martwej przestrzeni gardła. Wykazano, że HFNC jest skutecznym sposobem dostarczania tlenoterapii w wielu stanach klinicznych.

U zdrowej osoby podczas spontanicznego samodzielnego oddychania końcowo-wydechowe ciśnienie w gardle wynosi około 0,3 i 0,8 cmH2O, odpowiednio przy otwartych i zamkniętych ustach. W porównaniu do samodzielnego oddychania spontanicznego, HFNC generuje większe ciśnienie w gardle podczas wydechu, natomiast w trakcie wdechu spada do zera, co ogranicza skuteczność HFNC u pacjentów z obrzękiem i/lub zapaścią płuc. Poprzez rekrutację obszarów niedodmy płuc, zmniejszenie domieszki żylnej i zmniejszenie wysiłku wdechowego, ciągłe dodatnie ciśnienie w drogach oddechowych (CPAP) jest prawdopodobnie bardziej skuteczne w takich przypadkach. W porównaniu z wentylacją nieinwazyjną poprzez zastosowanie wspomagania ciśnienia wdechowego, CPAP ma kilka zalet, takich jak łatwość użycia i brak asynchroniczności pacjenta z respiratorem.

CPAP można stosować przez maskę lub hełm. Ta ostatnia jest lepiej tolerowana niż maseczki na twarz i pozwala na dłuższą, ciągłą aplikację CPAP. Jednak podczas stosowania CPAP przez hełm ogrzewanie i nawilżanie wdychanego gazu jest problematyczne ze względu na skraplanie się wody wewnątrz interfejsu, tzw. „efekt mgły”. Ponadto u pacjentów otrzymujących CPAP przez hełm dochodzi do ponownego oddychania.

Aby przezwyciężyć te ograniczenia i połączyć korzystne działanie HFNC i CPAP, badacze zaprojektowali nowe urządzenie łączące HFNC i hełm CPAP.

Ostatnio odkryto, że ta kombinacja jest w stanie zapewnić stabilny CPAP i skuteczne wypłukiwanie CO2 z górnych dróg oddechowych przy znikomym ponownym wdychaniu CO2. Niemniej jednak, ze względu na złożoną interakcję między CPAP i HFNC, wielkość rzeczywiście zastosowanego ciśnienia w drogach oddechowych, funkcja przepony i temperatura wewnątrz hełmu mogą w pewnym stopniu ulec zmianie. U 14 dorosłych zdrowych ochotników stwierdziliśmy, że dodanie HFNC do CPAP (w odniesieniu do CPAP), 1) nie zmieniło znacząco ani wstępnie ustawionego ciśnienia w drogach oddechowych podczas wdechu, ani temperatury wewnątrz hełmu; 2) wzrost ciśnienia wydechowego w drogach oddechowych proporcjonalny do przepływu podawanego przez HFNC, ale w mniejszym stopniu niż sam HFNC (w odniesieniu do oddychania spontanicznego); 3) stwierdzono jedynie nieznaczne modyfikacje napędu oddechowego (ocenione za pomocą ultrasonografii przepony) w porównaniu z samym CPAP, 4) nie powodowało „efektu zamglenia” wewnątrz hełmu oraz 5) nie pogarszało komfortu. Dlatego zasugerowaliśmy, że dodanie ogrzanego, nawilżonego powietrza przez kaniulę nosową przy przepływie 30 l/min podczas CPAP byłoby prawdopodobnie najlepszym ustawieniem do zastosowania u pacjentów z ostrą hipoksemiczną niewydolnością oddechową.

Elektryczna tomografia impedancyjna (EIT) to nieinwazyjne przyłóżkowe urządzenie monitorujące, którego celem jest ocena upowietrznienia i wentylacji płuc. Wykazano, że urządzenia HFNC i CPAP modyfikują napowietrzanie i wentylację płuc u pacjentów z hARF. Jednak nic nie wiadomo na temat wpływu kombinacji HFNC+CPAP na wentylację płuc u pacjentów z hARF. W związku z tym badacze zaprojektowali to pilotażowe, randomizowane, krzyżowe badanie fizjologiczne w celu zbadania wpływu HFNC+CPAP na dystrybucję napowietrzania i wentylacji płuc, wymianę gazową i komfort pacjenta.