Pilotstudie av fysiologisk effekt av högflödesnäskanyl på andningsmönster och andningsarbete

HFNC har visat sig ha många fördelar vid behandling av akut hypoxemiska patienter, vilket förbättrar deras kliniska resultat. Den exakta mekanismen bakom denna fördelaktiga effekt är fortfarande inte helt klarlagd. Få studier har analyserat effekten av HFNC på andningsmönster och andningsarbete. Majoriteten av dessa studier har fokuserat på effekterna hos friska frivilliga. Endast en studie från Braunlich et al. studerade effekterna av HFNC på patienter med KOL och interstitiell lungsjukdom (ILD), vilket visade att högflöde av nasalt syre minskar andningsfrekvensen och ökar tidalvolymen hos dessa patienter.

Hos vuxna är ett lågt flödesintervall från 5 till 10 l/min jämförbart med flöde som tas emot av vanliga syrgasanordningar (näskanyl eller ansiktsmask). Patienter med underliggande lungsjukdomar, som i vår studiepopulation, har ett högre krav på inandningsflöde (från 30 till 120 l/min under en episod med akut andningssvikt) jämfört med friska försökspersoner.

Vi förväntar oss att observera fysiologiska förändringar i våra resultat med de föreslagna Optiflow ™-inställningarna med ett minimalt terapeutiskt flöde på 30 L/min, mellanliggande 45 L/min och den maximala flödeshastigheten på 60 L/min. Det finns en omfattande klinisk erfarenhet av att använda höga flödeshastigheter i dessa intervall och de tolereras i allmänhet mycket väl. Som nämnts ovan genererar HFNC ett Positivt End Expiratory Pressure (PEEP) jämförbart med CPAP-intervallet 4 - 8 cmH2O (den minimala och maximala PEEP som genereras av HFNC).

Framtida studier, baserade på denna pilotstudie, kommer att skilja sig från tidigare på följande sätt:

1. Vi testar en annan teknik. Optiflow levererar avsevärt högre flödeshastigheter än i den tidigare Braunlich-studien13. Den studien använde en enstaka flödeshastighet på 24 l/min medan vi undersöker en rad flöden som sträcker sig betydligt högre (30 till 60 l/min). Vi är intresserade av att bestämma hur effekterna av högre flödeshastigheter kan jämföras med dem i det intervall som användes i Braunlich-studien, men vi kan inte jämföra enheterna direkt eftersom den senare enheten inte är tillgänglig i USA. Det är viktigt att förstå om det finns någon effektivitetsfördel med att använda de högre flödeshastigheterna som är tillgängliga med Optiflow.

2. Framtida studier kommer att syfta till att förstå mekanismer för effekten av högflödes nasal syre.

   1. Är effekterna som vi förväntar oss att se relaterade till förändringar i inspiratorisk muskelansträngning som bestäms genom mätning av transdiafragmatiskt tryck och beräkning av trycktidsprodukten av diafragman?
   2. Eller förbättrar spolningen av dött utrymme i nasofarynx ventilationseffektiviteten så att gasutbytet kan förbli stabilt eller till och med förbättras (som bestäms genom mätningar av minutvolym och transkutan PCO2 (PtcCO2)? Detta har konsekvenser för användningen av HFNC för att behandla patienter med KOL-exacerbationer som utvecklar andningsmuskeltrötthet.

1) Vårt fokus kommer att ligga på KOL-patienter för vilka användningen av HFNC hittills inte har studerats mycket. De flesta studier har fokuserat på patienter med hypoxemisk andningssvikt. Det är viktigt att förstå hur HFNC påverkar andningsmönster och gasutbyte hos KOL-patienter eftersom tidigare rapporter tyder på att för höga koncentrationer av syre som administreras till KOL-patienter som behåller CO2 faktiskt kan förvärra CO2-retentionen genom att avtrubba andningsdriften. Minskningen i andningsfrekvens och minutvolym som noterats av Braunlich et al. kan representera en avtrubbande effekt av O2 på andningskraften och kan främja större CO2-retention. Genom att övervaka PCO2, något som Braunlich-studien inte gjorde, kan vi bedöma denna möjlighet.

2) Vi vill utvärdera effekten av CPAP på samma andningsindex som med HFNC hos våra KOL-patienter. Vi planerar att använda CPAP-svaret som en "positiv kontroll", för att avgöra om vår befolkning svarar som beskrivs av CPAP-studier i litteraturen. Tidigare studier har visat att hos patienter med svår KOL, att använda CPAP i det intervall som vi föreslår, sänker det diafragmatiska arbetet med att andas och vi vill avgöra om vår befolkning uppvisar en liknande effekt.

Därför kommer framtida studier, baserade på data som erhållits från denna pilotstudie, att utöka Braunlich et al-studien genom att utvärdera effekterna av högre flödeshastigheter med hjälp av en annan teknologi tillgänglig i USA, bestämma effekter på inandningsmuskelansträngning och övervaka gasutbyte som är viktigt ur både mekanistiskt och säkerhetsperspektiv. Vi antar att de högre flödeshastigheterna kommer att ha en större avtrubbande effekt på andningsmönstret än en låg flödeshastighet och att det kommer att ske en förbättring av ventilatoreffektiviteten som kommer att vara associerad med minskat andningsarbete i diafragman.