HFNC och NIV för covid-19 komplicerad av andningssvikt

Ett nytt coronavirus, som därefter av Världshälsoorganisationen (WHO) utnämndes till allvarligt akut respiratoriskt syndrom coronavirus 2 (SARS-CoV-2), dök upp som orsaken till atypisk lunginflammation kopplad till en skaldjursmarknad i Wuhan, Kina i december 2019. Sedan dess har SARS-CoV-2-relaterad sjukdom (som kallas COVID-19 av WHO) spridit sig internationellt till omfattningen av en global pandemi. Även om de flesta patienter uppvisar lindriga luftvägssymtom, har vissa svår lunginflammation och en liten andel kan bli kritiskt sjuk. Allvarlig covid-19-sjukdom utvecklas ofta till akut hypoxemisk andningssvikt som kräver hög fraktionell koncentration av inandat syre (FiO2) och hänsyn till icke-invasiva ventilationsstrategier (NIV).

High-flow nasal cannula (HFNC) har dykt upp som en icke-invasiv strategi som förbättrar syresättning och koldioxidclearning genom att, i jämförelse med andra NIV-strategier, bättre matcha patienternas inandningsbehov genom att leverera upp till 60 l/min av gasflöde och FiO2 upp till 1,0. En systematisk översikt fann lågsäkerhetsbevis som tyder på fördelen med HFNC för att minska behovet av invasiv mekanisk ventilation (IMV) eller eskalering av syrgasbehandling jämfört med konventionell syrgasbehandling (COT), och måttlig säkerhet som tyder på ingen stor skillnad i dödlighet. HFNC kan minska behovet av IMV och tillhörande komplikationer såsom respiratorrelaterade lunginflammationer, och lindra belastningen på sjukvårdssystemen under covid-19-pandemin.

Covid-19 sprids främst genom luftvägsdroppar och fomites. Det finns dock oro för att luftburen överföring kan inträffa under andningsingrepp som genererar aerosoler. Luftburen överföring involverar mindre partiklar, vanligtvis <5 μm i diameter, som kan förbli svävande i luften under långa tidsperioder, överföras över avstånd större än 1 m och andas in i de nedre luftvägarna. Reduktion av andningspartiklar till <5 µm involverar avdunstning av större droppar och deras inneslutna organismer, och rehydrering efter avsättning i luftvägarna; därför är luftburen överföring organismspecifik och kräver att organismen överlever en process av uttorkning och aerosolisering i tillräckligt antal för att orsaka infektion. SARS-CoV2 har visat sig överleva i luft i 3 timmar efter avsiktlig aerolisering.

Riktlinjerna för Surviving Sepsis Campaign (SSC) COVID-19 ger en svag rekommendation för att prioritera HFNC framför andra NIV-strategier hos patienter som är refraktära för COT för typ 1 andningssvikt.10 Användningen av höga flödeshastigheter väcker farhågor om att HFNC kan orsaka aerosolisering av infektiösa partiklar. Med hjälp av en mänsklig patientsimulator och rökpartiklar som markörer visualiserade av ett laserljusark, kan HFNC med befuktning sprida utandningsluft upp till 172 mm uppåt och 620 mm i sidled när näskanylen kläms på ordentligt respektive löst. Med samma metodik kunde NIV via den gamla generationens munskydd sprida utandningsluft diffust men det finns begränsad spridning av utandningsluft genom den nya generationens masker med bättre design av utandningsportarna. Däremot kan dispergering av utandningsluft från konventionell näskanyl som levererar syre med 5 l/min utan befuktning sprida utandningsluften till 1 m mot slutet av sängen.

På grund av brist på fältdata om användningen av dessa andningsterapier hos patienter med COVID-19 komplicerad av andningssvikt, är rollen av aerosoler med fina partiklar vid överföring av virusinfektion under applicering av HFNC och NIV okänd. På grund av osäkerhet kring potentialen för aerosolisering har WHO rekommenderat att HFNC, NIV, inklusive bubbla CPAP, ska användas med luftburna försiktighetsåtgärder tills ytterligare utvärdering av säkerheten kan slutföras. För att lindra vårdpersonalens oro när det gäller att leverera dessa andningsterapier till patienter med covid-19 komplicerade av andningssvikt, är det viktigt att utföra ett fälttest med virala provtagare hos patienter med covid-19 som behöver dessa behandlingar för andningssvikt.

Syfte och mål Denna studie syftar till att upptäcka om SARS-2-virus kan detekteras i små partiklar i sjukhusets isoleringsrum hos patienter som får a) HFNC upp till 60L/min, b) NIV via munskydd och c) konventionell näskanyl.

Ämnen och indikationer för andningsbehandling:

Detta är ett fälttest som ska utföras på Prince of Wales sjukhusavdelning 12C isoleringsrum för enkelsäng med 12 luftbyten per timme på patienter (n=5 för varje kategori av andningsterapi) med bekräftad covid-19 som behöver behandling för andningssvikt med a) HFNC upp till 60L/min, b) NIV via oronasala masker och c) konventionell näskanyl upp till 5L/min syrgas. Fem patienter i varje behandlingskategori kommer att rekryteras då majoriteten (80%) av de bekräftade fallen i HK har varit lindriga utan andningssvikt. Till exempel, bland de 974 fallen den 10 april 2020, har 23 respektive 25 patienter någonsin behövt kompletterande syrgas med minst 3 l/min på isoleringsavdelningarna och ICU-stöd (för IMV, ECMO eller chock). Olika andningsbehandling kommer att beslutas av jourhavande läkare för patienter med olika grad av andningssvikt. I allmänhet används konventionell näskanyl för mild andningssvikt medan HFNC krävs för dem som förblir hypoxiska. NIV används vanligtvis för de med typ 2 andningssvikt. Hos vuxna med covid-19 föreslår SSC:s riktlinjer att man startar tillskott av syrgas om den perifera syremättnaden (SPO2) är < 92 % (svag rekommendation, lågkvalitativa bevis), och rekommenderar att man börjar med tilläggssyre om SpO2 är < 90 % (stark rekommendation, måttlig kvalitetsbevis) för att uppnå SpO2 inte högre än 96 %. För vuxna med covid-19 och akut hypoxemisk andningssvikt trots COT, föreslår SSC:s riktlinjer att man använder HFNC över NIV (svag rekommendation, låg kvalitetsbevis). Hos vuxna med COVID-19 och akut hypoxemisk andningssvikt, om HFNC inte är tillgängligt och det inte finns någon akut indikation för endotrakeal intubation, föreslår SSC:s riktlinjer ett försök med NIV med noggrann övervakning och korttidsutvärdering för försämring av andningssvikt (svag rekommendation, bevis av mycket låg kvalitet).

Andningsbehandling: COT med näskanyl 1-5L/min syre kommer att användas för att upprätthålla SpO2 runt 95 % för patienter med andningssvikt typ 1. Om detta inte är möjligt trots 5L/min syre, kommer HFNC vid 50-60L/min med befuktning vid 37C (Airvo 2, Fisher & Paykel, Auckland, Nya Zeeland) att appliceras medan NIV (Respironics V60) via munmask (Quattro) , ResMed) kommer att reserveras för patienter med andningssvikt typ 2.

Luftprovtagningar:

Vid varje luftprovtagningsperiod medan patienten är på andningsstöd, skulle vi placera 3 stationära enheter i isoleringsrummet (en bredvid varje sida av sängen och en annan i slutet av sängen) för patienten med bekräftad covid-19-infektion och prova luften i fyra timmar kontinuerligt. National Institute for Occupational Safety and Health (NIOSH)-anordningen består av en trestegs cyklonluftprovtagare inställd på höjden 1,5 m och 1,0 m, som representerar munhöjderna för en stående respektive sittande vuxen och en mätare som registrerar temperatur och relativ luftfuktighet (på höjden 1,3 m) var fjärde minut. NIOSH-provtagarna är placerade runt provtagningsbädden ('Centre'), på sidan av provtagningsbädden ('Side') eller flyttas under provtagningsperioden. NIOSH-provtagarna placeras i intervallet 0,5-1 m (när de placeras bredvid provtagningsbädden) till 2-2,5 m från patientens huvud när de placeras i slutet av sängen.

Luft samlas upp med 3,5 l/minut i tre storleksfraktioner: >4 μm (uppsamlad i ett 15 ml rör), 1-4 μm (1,5 ml rör) och <1 μm (med ett polytetrafluoreten (PTFE) membranfilter med 3,0 μm porstorlek). För fem provtagningskörningar kommer en extra luftprovtagare (inställd på höjden 0,8 m) oansluten till en pump att läggas till enheten som en negativ kontroll. Efter varje uppsamling tas 15 ml och 1,5 ml rören loss och 1 ml viralt transportmedium (VTM) tillsätts. Filtret tas bort och nedsänks i 1 ml VTM inuti ett 5 ml rör. Alla rören transporteras sedan till laboratoriet vid 4°C, vortexas, och VTM alikvoteras och lagras vid -80°C för efterföljande laboratorieanalys genom omvänd transkriptas-polymeras-kedjereaktion (RT-PCR). Nya provtagningsrör och filter används och provtagare och annan utrustning desinficeras mellan användningarna. Stativet, luftslangen, den ljudisolerade lådan och mätaren är desinficerade med Med-Clean (M&W International Ltd., Hong Kong), NIOSH luftprovtagare med 1% Virkon och 2% Citranox (Alconox Inc, NY, USA), och filterkassetterna autoklaveras.

Viral belastning:

Viral belastning kommer att mätas från patientens övre luftvägar (nasofaryngeal flockad pinne och svalgpinne) vid inläggningen och seriellt dagligen under sjukhusvistelse med hjälp av kvantitativ RT-PCR-analys med primers och prober riktade mot N- och Orf1b-generna av SARS-CoV- 2.

Databearbetning och analys:

Statistisk analys: Beroende variabler identifieras som virusmängden med nasofaryngeal flockade pinnprover (log10 kopior/ml) och detektion av viralt RNA från ett eller flera deltagande luftprover (positiva) kontra alla negativa luftprover. Wilcoxon-Mann-Whitney, Kruskal Wallis-testerna och Spearman-korrelationen används för att bedöma förekomsten av statistiskt signifikanta korrelationer eller fördelningar mellan oberoende variabler och den övre luftvägarnas viral belastning, medan Wilcoxon-Mann-Whitney och Fishers exakta tester används. för luftprover. Statistisk analys utfördes med hjälp av SAS University Edition (SAS Institute, Cary, NC, USA).