Jämförelse av faryngeal syretillförsel av olika syremasker

Syreterapi avser administrering av syre i högre koncentrationer än rumsluft. Enligt den senaste American Association for Respiratory Care Clinical Practice Guidelines inkluderar indikationer för extra syre hypoxemi, allvarligt trauma, akut hjärtinfarkt, korttidsbehandling och postoperativ återhämtning. Även om det finns få kontraindikationer för syrgasbehandling, finns det potentiella komplikationer, inklusive respiratorisk depression hos hyperkarbipatienter, absorptionsatelektas och syrgastoxicitet (särskilt hos vissa patienter som får specifika kemoterapeutiska medel). Hos den spontant andande hypoxemiska patienten utan endotrakealtub är det viktigt att kunna leverera höga koncentrationer av syre för att antingen undvika intubation eller brygga till intubation. Ett antal syretillförselanordningar finns tillgängliga som har olika egenskaper som gör dem användbara för olika situationer.

System med variabel prestanda (lågt flöde): Lågflödesanordningar har variabel prestanda eftersom de tillförda flödeshastigheterna är mindre än patientens maximala inspiratoriska flödeshastighet (PIFR) och syret späds ut av rumsluft som dras med runt enheterna. Högre PIFR (t.ex. andnöd) resulterar i en minskning av FiO2 som levereras genom en enhet med variabel prestanda. Återandning av koldioxid är också möjlig med lågflödesmasker vid lägre syreflödeshastigheter. System med variabel prestanda inkluderar näskanylen, enkel mask, partiell återandningsmask och icke-återandningsmask.

Näskanyler används ofta för stabila patienter eftersom de är bekvämare, mindre irriterande för huden och mindre ångestframkallande än masker; de tillåter också patienten att äta, prata och använda incitamentspirometri. Näskanyl kan ge 24-40 % FiO2 med flödeshastigheter upp till 6 l/min. Den enkla masken används vanligen i den omedelbara postoperativa miljön för extra syre. Flera små hål på vardera sidan av masken samt den ofullkomliga tätningen gör att rumsluft kan dras in och utandningsluft strömma ut från masken. Enkla masker kan ge 35-50 % FiO2 vid flödeshastigheter 5-10 l/min.1 Långvarig användning av masker kan leda till hudirritation och trycksår. Den partiella rebreathern består av en enkel mask med en reservoarpåse, och ger 40-70 % FiO2 vid flödeshastigheter 6-10 l/min.1 Den partiella rebreather används inte längre på många sjukhus eftersom utbudet av syretillförsel kan omfattas av den enkla masken och icke-rebreathern. Den icke-återandande masken liknar den partiella rebreathern men inkluderar envägsventiler som förhindrar utandningsluften från att återvända till reservoarpåsen. Den icke-rebreather kan leverera 60-80 % FiO2 vid 10-15 L/min.1

System med fast prestanda (högflöde): Genom att leverera syre med en flödeshastighet som är högre än PIFR, gör system med fast prestanda det möjligt att tillhandahålla en specificerad FiO2 under hela andningscykeln. De två vanligaste enheterna är Venturi-masken och OxyMaskTM. Venturi-masker använder Bernoulli-principen för att leverera syre vid höga flöden genom en Venturi-ventil som har en smal förträngning följt av ett bredare område med ventiler som drar in rumsluft. På grund av den relativa lättheten att använda och konsekvent syretillförsel är de användbara för patienter med KOL eller andra med kronisk hypoxemi. Venturimasken kan leverera en FiO2 på 24-50%.1 Venturimasker kommer inte att testas i denna studie.

OxyMaskTM är en relativt ny enhet som använder Venturi-diffusorn med en femstifts öppen maskdesign, som låter patienten prata och kan orsaka mindre klaustrofobi än de mer slutna maskerna. OxyMaskTM kan leverera 25-80 % FiO2 vid flödeshastigheter på 1,5-15 L/min. En sluten mask med perfekt tätning skulle teoretiskt kunna leverera 100 % FiO2. För syftet med denna studie kommer en Jackson Rees-krets att användas för att leverera syre till en anestesimask. Jackson Rees-kretsen (även kallad Mapleson F-kretsen) används rutinmässigt under transport för att leverera syre från syrgastanken till intuberade patienter. Denna krets består av slangar anslutna till en manuell ventilationspåse som kan klämmas ihop för att leverera trycksatt gasflöde till patienten. Påsen är utrustad med en justerbar tryckbegränsningsventil, som gör att leverantören kan kontrollera trycket som levereras genom att klämma på påsen.

Mätning av FiO2: Det har fastställts att FiO2 som uppnås med näskanyl inte skiljer sig nämnvärt om patienten andas genom munnen eller näsan. Den här egenskapen har inte etablerats för masker. Med en stängd mask skulle uppnådd FiO2 också vara densamma oavsett mun- eller näsandning. Med en öppen mask måste antagandet göras att syrekoncentrationen är lika vid näsan och munnen för att säkerställa likvärdighet mellan mun och näsandning. Tidigare studier på system för syretillförsel har också använt en mängd olika metoder för att mäta FiO2. Från en genomgång av litteraturen av syretillförselanordningarna som diskuterats ovan har endast näskanylen studerats genom mätning av syre i svalgets nivå, medan de andra maskerna har studerats genom mätning av syre vid läpparna.

Studiens motivering: Studierna på OxyMaskTM bestämde FiO2 baserat på gasprover vid läpparna. På grund av möjligheten till gasblandning och/eller nasal andning med den öppna maskdesignen är det dock oklart om gasen som provas vid läpparna är samma gas som kommer till luftstrupen, vilket är den mest kliniskt relevanta platsen. Gasen som inspireras från luftstrupen är vad som faktiskt ses av alveolerna och deltar i syresättningen av blodet. Gasblandning verkar mer troligt med en öppen maskdesign som OxyMask. En studie som jämför pharyngeal FiO2 mellan masker skulle mer exakt visa den effektiva FiO2 än de för närvarande tillgängliga data. Detta kommer i sin tur att bättre informera perioperativa läkare om det bästa tillvägagångssättet för att maximera syretillförseln till våra kritiskt sjuka postoperativa patienter som behöver extra syre för att behandla eller förebygga systemisk hypoxi.

Studiedesign: Utredarna kommer att mäta steady state FiO2 i svalget och vid läpparna samtidigt på varje individ när de genomgår vart och ett av följande syretillförseltillstånd i följd: 1) rumsluft; 2) högflödessyre och enkel mask; 3) högflödesmask för syrgas och icke-rebreather; 4) högflödessyre och OxyMask; och 5) högflödessyre- och anestesimask med huvudband och Jackson Rees-krets.

Studiepopulation: Studien kommer att omfatta upp till 20 ämnen. En genomsnittlig skillnad på 10 % svalg FiO2 mellan någon av maskerna kommer att anses vara kliniskt viktig. Den förväntade standardavvikelsen för FiO2 inom ämnet är 3,5 %. Med ett signifikanskriterium på 0,05 skulle 10 försökspersoner ge mer än 90 % kraft för att upptäcka en medelskillnad på 10 %.

Inställning: Studien kommer att äga rum i en fullt utrustad operationssal med en anestesimaskin som har godkänts för patientanvändning av Infection Control och Biomedical Engineering. Den är belägen i södra OR-området i Kohler Pavilion vid OHSU och är utrustad med Datex Ohmeda anestesimaskin och Poet Gas Analyzer som kommer att användas för studien. Studien kommer att genomföras efter timmar för att undvika konflikter med kirurgisk patientvård. Syresensorerna kommer att kalibreras innan varje försöksperson testas.

Rekrytering: Ämnen kommer att rekryteras från OHSU:s perioperativa tjänst. Reklamblad kommer att delas ut på varje operationssalarplats.

Samtycke: Samtyckesprocessen kommer att utföras av individer med lämpligt skydd för mänskliga ämnen och HIPPA-utbildning och utförs personligen på OHSU-campus eller på telefon. Försökspersoner kan när som helst dra sig ur studien.

Tillvägagångssätt: Försökspersonerna deltar var och en på en studiedag och kommer att kräva en timme per ämne. Försökspersoner kommer att förbli NPO i minst 6 timmar före studieperioden. Ämnesegenskaper kommer att registreras. Anestesiapparaten kommer att slås på och syresensorn på gasanalysatorn kommer att kalibreras. Baslinjens vitala tecken (HR, BP, SpO2) kommer att mätas. FEV1 och FVC kommer att mätas med anestesimaskinen och en standardkrets, med Y-stycket som munstycke. Följande protokoll för gasprovtagning kommer att användas: En gasprovtagningsledning ansluts i ena änden till gasanalysatorn och i andra änden till en 8 fransk sugkateter, som kommer att smörjas med 2 % lidokaingelé. Denna näskateter kommer att föras in genom en navel, med spetspositionen omedelbart bakom uvula. Placeringen kommer att bekräftas genom att visualisera spetsen av katetern med hjälp av en penna och låta försökspersonen öppna munnen brett och säga, "Ah." Vid behov kommer en tungdepressor att användas. Om katetern inte kan visualiseras, kommer den att föras in till ett standarddjup på 9-10 cm. Näskatetern kommer att tejpas på patientens ansikte. En andra gasprovtagningslina kommer att tejpas på patientens ansikte och placeras så att provtagning sker vid patientens läppar. Efter att placeringen av de två provtagningskatetrarna har bekräftats kommer patienten att andas rumsluft normalt i 90 sekunder och FiO2 kommer att mätas under en period av 30 sekunder. Försökspersonen kommer inte att instrueras om huruvida de ska använda näsan eller munnen för att andas, eftersom patienter på sjukhuset vanligtvis inte har fått instruktioner om hur de ska andas. Efteråt kommer testning av de olika syrgasmaskerna att utföras med syre inställt på högt flöde (15L/min) genom enkel mask, icke-rebreather-mask, OxyMask och anestesimask med huvudband och Jackson Rees-krets. Eftersom den extra syrgasratten på anestesiapparaten bara går upp till 10L/min, kommer en 15L/min justerbar syrgasventil att anslutas direkt till syrgasledningen i operationssalen. Efter placering av varje mask och start av högt syreflöde kommer patienten att andas normalt i 90 sekunder och sedan kommer FiO2 att mätas under de kommande 30 sekunderna, på samma sätt som rumsluftkontrollen. I slutet av varje försöksperiod kommer varje försöksperson att bli ombedd att ta ett enda vitalkapacitetsandning (börjar med maximal utandning och följs av maximal inandning). Mellan testning av varje mask kommer det att finnas en fem minuters period av andningsrumsluft som en tvättperiod och för att bekräfta stabiliteten i hemodynamisk status (mätning av BP och HR). Demografiska data som ska erhållas inkluderar längd (cm), vikt (kg), ålder, kön och självdeklarerad etnicitet. Blodtryck, hjärtfrekvens och syremättnad kommer att registreras vid baslinjen och före och efter varje maskförsök. Baslinjemätning av FEV1/FVC kommer att utföras på alla patienter innan studien påbörjas och registreras. FiO2-data kommer att laddas ner digitalt från gasanalysatorn till ett excel-kalkylblad. Om detta inte är möjligt kommer syreprocenten att registreras manuellt under varje andetag för att bestämma intervallet för syreprocent (minimal och maximal) under båda faserna av ventilationen, under den 30 sekunder långa mätperioden. Andningsfrekvensen under mättiden kommer också att registreras. I slutet av den 30 sekunder långa provtagningsperioden kommer en slutlig mätning att göras under ett forcerat vitalkapacitetsandning.

Dataanalys: Ventilationsfas kommer att definieras med hjälp av kapnografispårning, som visas samtidigt med mätning av inandat syre. Den maximala och minimala syrekoncentrationen beräknas för inandning under 30 sekunders maskandningsförsök för varje försöksperson. Dessa värden kommer att beräknas i medeltal över gruppen för varje intervention för att definiera statistik för hela gruppen. Värden som registreras under normal tidalvolymventilation kommer att analyseras separat från värden som registreras under varje forcerad vitalkapacitetsventilation. Variansanalystestet och lämplig post-hoc-analys kommer att användas för att bestämma skillnaden mellan FiO2 som administreras av varje testad mask.