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Recensione
Meccanismi d’azione
Esistono molti meccanismi d’azione benefici che sono stati attribuiti all’efficacia della cannula nasale ad alto flusso in pazienti adulti e pediatrici con insufficienza respiratoria. Non è chiaro quale dei benefici sia più importante e può dipendere dall’eziologia dell’insufficienza respiratoria del singolo paziente. I meccanismi di azione di seguito non sono elencati nell’ordine di importanza, ma piuttosto per dare al lettore un mnemonico facile da ricordare (HIFLOW) per i meccanismi che sono stati attribuiti all’uso di ossigeno nasale ad alto flusso.
Riscaldato e umidificato
L’ossigeno riscaldato e umidificato ha una serie di vantaggi rispetto all’ossigenoterapia standard. L’ossigenoterapia standard fornita attraverso una cannula nasale o un altro dispositivo, come una maschera non rebreather (NRBM), fornisce gas freddo (non riscaldato) e secco (non umidificato). Questo gas freddo e secco può portare a infiammazione delle vie aeree, aumentare la resistenza delle vie aeree e compromettere la funzione mucociliare, eventualmente compromettendo la clearance della secrezione . Inoltre, una quantità significativa di energia viene spesa dagli individui per riscaldare e umidificare il gas durante la normale respirazione . Pertanto, l’ossigeno riscaldato e umidificato può migliorare la clearance della secrezione, ridurre l’infiammazione delle vie aeree e anche ridurre il dispendio energetico, in particolare nell’ambito dell’insufficienza respiratoria acuta .
Richieste inspiratorie
Un vantaggio evidente è che la cannula nasale ad alto flusso può fornire portate molto elevate di gas nel tentativo di soddisfare le richieste di flusso inspiratorio di un paziente. Ciò è importante in quanto i pazienti in insufficienza respiratoria acuta possono diventare estremamente tachipneici e il loro picco di flussi inspiratori (PIF), che normalmente può essere di 30 L/min – 60 L/min a riposo, può raggiungere verso l’alto di 120 L/min in insufficienza respiratoria acuta . Se questi pazienti con insufficienza respiratoria (con tassi di PIF fino a 60-120 L/min e volumi minuti elevati (> 20 L/min in alcuni adulti)) sono posti su una maschera NRB da 15 L / min, questo potrebbe non fornire un supporto adeguato. Questo sarà discusso più avanti in questa recensione quando discuteremo il concetto di diluizione dell’ossigeno. Uno dei principali meccanismi per migliorare il lavoro di respirazione di un paziente è quello di tentare di abbinare le loro richieste di flusso inspiratorio di picco con l’uso di un dispositivo ad alto flusso.
Capacità residua funzionale
C’è qualche dibattito sul livello di pressione end-espiratoria positiva (PEEP) fornita dai dispositivi ad alto flusso. Le migliori stime sono 1 cm H20 di PEEP per ogni 10 L/min di flusso erogato con respirazione a bocca chiusa .
Ci sono state molte variazioni negli studi che misurano la quantità di PEEP che le cannule ad alto flusso possono generare. Questo può variare da paziente a paziente come ci sono molti fattori che possono influenzare la quantità di PEEP può effettivamente essere consegnato ad un paziente. Fattori, come le dimensioni del paziente (obesi, adulti, bambini), la portata del litro erogata (L/min) e la respirazione a bocca aperta rispetto alla bocca chiusa (la pressione può fuoriuscire quando la bocca del paziente è aperta), possono influenzare la quantità di PEEP erogata .
Il dibattito può continuare, ma sembra che l’HFNC possa aumentare la capacità residua funzionale di un paziente (FRC) o il volume polmonare alla fine dell’espirazione, che è qualcosa che PEEP di solito migliora. Uno studio di Riera et al. ha mostrato che l’uso di HFNC ha aumentato l’impedenza polmonare end-espiratoria (EELI), implicando un miglioramento della FRC . Hanno usato la tomografia a impedenza elettrica (EIT), un metodo di imaging non invasivo e in tempo reale che fornisce un’immagine di ventilazione trasversale del polmone, per dimostrare un aumento dell’EELI.
Sembra anche che l’uso di HFNC possa diminuire il precarico aumentando la pressione intratoracica, ancora un’altra caratteristica comunemente attribuita all’aggiunta di PEEP. Roca et al. dimostrato in uno studio a intervalli sequenziali su 10 pazienti (Classificazione III della New York Heart Association (NYHA) – insufficienza cardiaca ma non in una esacerbazione acuta di insufficienza cardiaca congestizia (CHF)) che l’uso di HIFLOW ha causato un collasso inspiratorio della vena cava inferiore (IVC) dal basale del paziente che è stato misurato mediante ecocardiogramma .
L’uso di cannule nasali ad alto flusso sembra causare reclutamento alveolare e aumento della FRC, nonché aumento della pressione intratoracica, probabilmente a causa del PEEP aggiunto; tuttavia, non è certo se forse un altro meccanismo possa essere responsabile di questi risultati.
Più leggero
I pazienti spesso preferiscono l’uso di HFNC a quello della ventilazione a pressione positiva continua o a due livelli non invasiva (CPAP o BPAP) perché la maschera aderente può essere scomoda per alcuni pazienti. Possono anche preferirlo alla cannula nasale standard (NC) a causa dei gas riscaldati e umidificati che non asciugano la mucosa come l’ossigenoterapia standard . Questo può portare ad una maggiore conformità con HFNC e forse un miglioramento dell’ossigenazione del paziente e del lavoro di respirazione.
Diluizione O2
Viene insegnato che 1 L/min somministrato tramite cannula nasale fornirà ~4% FiO2 sopra l’aria ambiente (21%). Pertanto, 1 L / min tramite NC dovrebbe fornire ~ 25% FiO2, mentre 2 L / min dovrebbero fornire 29% FiO2 (Tabella 1). Molti si riferiscono a questo come la” regola 1:4″, e questo concetto che viene insegnato ampiamente; esaminiamo questo più da vicino.
Tabella 1
FiO2: fraction of inspired oxygen
| Liter Flow | FiO2 |
| 1 | 25% |
| 2 | 29% |
| 3 | 33% |
| 4 | 37% |
Si consideri un paziente maschio di 70 kg che respira 30 – 40 battiti al minuto (bpm) con volumi normali di marea (~500 mL) che sviluppa ipossiemia acuta. La ventilazione minima di questo paziente sarebbe compresa tra 15 e 20 L / min. Se questo paziente è posto su 6 L / min NC, questo dovrebbe teoricamente fornire un FiO2 ~ 45% (6 L x 4% = 24 + aria ambiente (21%) = 45%) se la “regola 1:4” è vera. Se questo paziente respira 15-20 L attraverso la bocca e le narici (intorno alla cannula nasale) al 21%, il gas che raggiunge la trachea del paziente sarà diluito con aria ambiente e sarà più vicino al 21% FiO2 anziché al 45% FiO2 (Figura 1).
FiO2: frazione di ossigeno ispirato; L: litro; NC: cannula nasale
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Per erogare quantità più elevate di FiO2 in modo efficace a un paziente, la ventilazione minima del paziente e le esigenze inspiratorie devono essere non solo abbinate, ma superate per ridurre al minimo gli effetti della diluizione dell’ossigeno (Figura 2).
FiO2: frazione di ossigeno ispirato; L: litro; NC: cannula nasale
Immagine gentilmente concessa da www.ribelle.com
Washout dello spazio morto
Normalmente possiamo rebreathe un terzo del nostro volume di marea precedentemente scaduto, e invece di respirare 21% (aria ambiente) e quantità trascurabili di anidride carbonica, possiamo rebreathe più come 15-16% di ossigeno e 5 – 6% di anidride carbonica. Questo perché il respiro precedentemente espirato (a basso contenuto di ossigeno e contenente anidride carbonica) non viene completamente espirato e rimane nelle vie aeree superiori. Quando il paziente prende il respiro successivo dal gas atmosferico, non tutto quel gas entrerà effettivamente negli alveoli. Infatti, è una miscela del nuovo gas atmosferico (21% FiO2, CO2 trascurabile) e del loro gas precedentemente espirato (< 21% di ossigeno con una maggiore quantità di CO2) che entra negli alveoli per lo scambio di gas. Nei pazienti con insufficienza respiratoria acuta, la percentuale di gas che rebreathe diventa più grande, e di conseguenza, possiamo rebreathe grandi quantità di anidride carbonica come ispiriamo da un serbatoio misto dalle nostre vie aeree superiori.
Uno dei principali vantaggi di HFNC (alcuni sostengono che è in realtà il vantaggio principale) è che ti dà un flusso continuo di gas fresco ad alte portate sostituendo o lavando fuori faringeo dead-space del paziente (il vecchio gas a basso contenuto di ossigeno e ad alto contenuto di CO2). Ogni respiro che il paziente ora ri-respira con cannula nasale ad alto flusso avrà avuto la sua anidride carbonica lavata e sostituita con gas ricco di ossigeno e migliorando così l’efficienza respiratoria .
Figura 3 (sotto) ti dà un facile da ricordare mnemonico per ricordare i meccanismi di azione per la cannula nasale ad alto flusso.
FRC: capacità residua funzionale
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La maggior parte dei vantaggi della cannula nasale ad alto flusso, come abbiamo discusso sopra, deriva dalle elevate portate che possono essere erogate (Figura 4). Fornire ossigeno riscaldato e umidificato ha vantaggi significativi, ma per ottimizzare l’efficacia della cannula nasale ad alto flusso per il paziente, assicurarsi che il flusso inspiratorio sia ottimizzato. Come discuteremo nella nostra prossima sezione, i dati pediatrici (in particolare nella bronchiolite) mostrano che le portate di 2 L/kg/min sono efficaci e ben tollerate fino a portate massime di 60 L/kg/min negli adulti.
BiPAP: bilevel positive airway pressure; CO2: anidride carbonica; CPAP: continuous positive airway pressure; FRC: functional residual capacity; PEEP: positive end-expiratory pressure
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Indicazioni per adulti
Insufficienza respiratoria ipossiemica acuta (principalmente da polmonite acquisita in comunità)
La polmonite acquisita in comunità sembrerebbe un’indicazione ideale per l’uso della cannula nasale ad alto flusso. L’ossigeno riscaldato e umidificato dovrebbe consentire una migliore mobilizzazione delle secrezioni e la sua capacità di ridurre al minimo la diluizione dell’ossigeno, soddisfare le richieste inspiratorie e migliorare i volumi polmonari end-espiratori sembrano tutti ideali nei pazienti con polmonite. L’HFNC può consentire ai pazienti di tossire, mobilitare le secrezioni e aspirare, se necessario, tutti i benefici che sono spesso difficili da ottenere quando un paziente è in ventilazione a pressione positiva non invasiva (NIPPV). L’unica eccezione sarebbe nei pazienti con acuta broncopneumopatia cronica ostruttiva (BPCO) esacerbazioni da polmonite, in quanto vi sono prove che dimostrano una diminuzione della mortalità e la necessità di intubazione con l’uso di NIPPV . Il risultato primario era tassi di intubazione, e i dati non hanno mostrato una differenza statisticamente significativa tra i gruppi. Anche se questo studio sembrava uno studio negativo per l’uso di una cannula nasale ad alto flusso, un risultato secondario (mortalità per tutte le cause di 90 giorni) ha mostrato che l’uso di HFNC, anche dopo la regolazione per la gravità della malattia (Fisiologia acuta e valutazione della salute cronica (APACHE) II e insufficienza cardiaca), è stato migliorato con l’uso di HFNC Un’analisi post hoc ha anche mostrato una riduzione statisticamente significativa dei tassi di intubazione in pazienti con insufficienza respiratoria grave (PaO2/FiO2 ≤ 200) utilizzando HFNC. Una meta-analisi di Ni et al. ha anche dimostrato che l’uso di HFNC rispetto a NIPPV e alla terapia di ossigeno convenzionale (COT) era associato a una riduzione dei tassi di intubazione endotracheale nell’insufficienza respiratoria acuta .
Un recente studio di Azoulay et al. confrontando l’uso della cannula nasale ad alto flusso con l’ossigenoterapia standard in pazienti immunocompromessi con insufficienza respiratoria ipossiemica acuta non è stato possibile mostrare una differenza nella mortalità a 28 giorni tra i gruppi . I pazienti sono stati estubati e quindi randomizzati all’ossigenoterapia standard, che sarebbe considerata lo standard di cura in questo gruppo di pazienti a basso rischio, o all’HFNC. Il gruppo estubato alla cannula nasale ad alto flusso ha avuto un tasso di reintubazione inferiore statisticamente significativo (4,9%) rispetto alla normale ossigenoterapia (12,2%). Non è chiaro il motivo per cui questo beneficio è stato visto, ma questo è certamente un gruppo in cui molti intensivisti probabilmente non tenterebbero l’uso della cannula nasale ad alto flusso come terapia in quanto di solito è riservato a pazienti più ad alto rischio.
Tabella 2
APACHE II: Fisiologia acuta e valutazione della salute cronica II; BMI: indice di massa corporea; CHF: insufficienza cardiaca congestizia;
Tabella adattata da Hernandez et al.
a Basso Rischio per il Reintubation Caratteristiche
Età < 65
CHF non era un’indicazione per l’intubazione
APACHE II < 12 del giorno di estubazione
BMI < 30
Non la pervietà delle vie aeree problemi
in Grado di gestire le secrezioni
< 2 co-morbidità
Ventilato < 7 giorni
Pre-ossigenazione Prima dell’Intubazione
l’Intubazione del paziente critico è una procedura ad alto rischio con alti tassi di complicanze, tra cui ipossiemia, ipotensione e persino arresto cardiaco . Il dispositivo a cannula nasale ad alto flusso ha un vantaggio rispetto ai metodi alternativi, come la ventilazione a maschera di borsa (BMV) e NIPPV. Il dispositivo a cannula nasale ad alto flusso può rimanere sul paziente e fornire una continua ossigenoterapia, nonché eventualmente fornire una pressione positiva, anche durante il periodo apneico rispetto a BMV e NIPPV, che devono essere rimossi durante la procedura di intubazione. Una cannula nasale ad alto flusso può essere efficace quanto NIPPV e superiore all’ossigenoterapia standard per la pre-ossigenazione prima dell’intubazione nei pazienti critici .
Non rianimare (DNR)/Non intubare (DNI) in caso di distress respiratorio
Peters et al. dimostrato che l’HFNC può essere una terapia efficace per i pazienti che sono DNI con ipossiemia acuta e ipercapnia lieve (pCO2 < 65) . Questa terapia è stata ben tollerata e ha fornito un’ossigenazione accettabile senza la necessità di un’escalation a NIPPV nell ‘ 82% dei soggetti. Questo dispositivo fornisce sia terapeutica palliativa e benefici e può permettere ai pazienti di essere trattati al di fuori della terapia intensiva
Edema Polmonare cardiogenico
non C’è un sacco di dati convincenti per raccomandare l’uso di HFNC in pazienti con edema polmonare cardiogenico; tuttavia, come accennato in precedenza, sappiamo che si può aumentare la pressione intratoracica e, di conseguenza, è probabile che a diminuire il precarico. Makdee et al. dimostrato che la cannula nasale ad alto flusso ha migliorato la gravità della dispnea nei pazienti con edema polmonare cardiogeno acuto nel pronto soccorso rispetto all’ossigenoterapia (NC o NRBM) . Sono necessari ulteriori dati per dimostrare la sua efficacia in questa popolazione di pazienti; tuttavia, può essere una terapia ragionevole per coloro che non sono in grado di tollerare NIPPV.
Indicazioni pediatriche
Bronchiolite
La maggior parte dei dati pediatrici che supportano l’uso di cannula nasale ad alto flusso al di fuori dell’uso neonatale è nella bronchiolite. I pazienti pediatrici con bronchiolite da lieve a grave hanno la maggior parte delle prove a sostegno del suo uso. Franklin et al. condotto uno studio multicentrico randomizzato controllato che ha confrontato l’uso di cannula nasale ad alto flusso (dose = 2 litri per chilogrammo/min) con ossigeno standard in 1.472 neonati (< 12 mesi) con bronchiolite da moderata a grave . Il loro risultato primario era un fallimento del trattamento che richiedeva un’escalation delle cure. Solo il 12% o 87/739 bambini nel gruppo di cannula nasale ad alto flusso non ha fallito la terapia, mentre il 23% o 167/733 bambini nel gruppo di ossigeno standard ha richiesto un’escalation di cura. Il fallimento della terapia è stato definito dall’avere tre segni clinici su quattro, tra cui tachicardia persistente, tachipnea e desaturazione dell’ossigeno, nonché un punteggio di allarme precoce pediatrico elevato. È interessante notare che 61% o 102/167 bambini che hanno fallito la terapia standard di ossigeno sono stati salvati con successo con la cannula nasale ad alto flusso. Non sono state osservate differenze nei risultati secondari, inclusa la durata della degenza ospedaliera, la durata dell’ossigenoterapia, l’ammissione all’unità di terapia intensiva pediatrica (PICU) o i tassi di intubazione.
Altri studi hanno dimostrato che l’uso di HFNC può ridurre la necessità di intubazione , prevenire l’ammissione ICU e può essere efficace come NIPPV nella prevenzione dell’intubazione .
Altri usi in pediatria
Al di fuori della bronchiolite, ci sono dati limitati per supportare l’uso di HFNC in pediatria. Ci sono alcune prove crescenti per il suo uso in altri processi di malattia dove teoricamente può essere utile. Ci sono stati alcuni piccoli studi retrospettivi che esaminano il suo beneficio con l’asma . L’ossigeno riscaldato e umidificato può essere utile per prevenire ulteriormente l’infiammazione delle vie aeree e il broncospasmo. Le alte portate utilizzate con HFNC possono anche soddisfare le esigenze inspiratorie del paziente, ma potrebbero non essere altrettanto efficaci nella consegna di broncodilatatori aerosolizzati alle vie aeree distali.
Altri usi possono includere la polmonite; tuttavia, una mancanza di dati esiste anche qui e il suo uso sarebbe in gran parte estrapolato dall’uso adulto nella polmonite acquisita in comunità. Altri processi patologici, come la groppa , sono stati esaminati retrospettivamente mostrando che potrebbe esistere qualche beneficio, così come nei pazienti nella fase post-estubazione dopo il ritiro della ventilazione meccanica invasiva .
Un uso promettente può essere nel trasporto di bambini gravemente malati in ospedali pediatrici più grandi. I dispositivi ad alto flusso più recenti utilizzano la batteria e ora possono essere portatili per trasportare bambini su dispositivi ad alto flusso piuttosto che dover intubare o utilizzare NIPPV. Il suo uso sembra essere sicuro quanto NIPPV per trasportare bambini gravemente malati tra gli ospedali .