PMC

Review

werkingsmechanismen

Er zijn veel gunstige werkingsmechanismen die zijn toegeschreven aan de werkzaamheid van high-flow nasale canule bij volwassen en pediatrische patiënten met respiratoir falen. Het is niet duidelijk welke van de voordelen het belangrijkst zijn, en het kan afhangen van de etiologie van respiratoir falen van de individuele patiënt. De werkingsmechanismen hieronder zijn niet vermeld in de volgorde van belang, maar eerder om de lezer een gemakkelijk te onthouden ezelsbruggetje (HIFLOW) te geven voor de mechanismen die zijn toegeschreven aan het gebruik van high-flow nasale zuurstof.

verwarmde en bevochtigde

verwarmde en bevochtigde zuurstof heeft een aantal voordelen in vergelijking met standaard zuurstoftherapie. Standaard zuurstoftherapie geleverd door een neuscanule of een ander apparaat, zoals een niet-rebreather masker (NRBM), levert koud (niet verwarmd) en droog (niet bevochtigd) gas. Dit koude, droge gas kan leiden tot ontsteking van de luchtwegen, verhoging van de weerstand van de luchtwegen, en afbreuk mucociliary functie, mogelijk afbreuk aan secretie klaring . Ook, een aanzienlijke hoeveelheid energie wordt besteed door individuen om zowel warm en bevochtigen gas tijdens de normale ademhaling . Zo kan verwarmde en bevochtigde zuurstof de secretieklaring verbeteren, luchtwegontsteking verminderen en ook het energieverbruik verlagen, met name bij acute respiratoire storingen .

inspiratoire eisen

een duidelijk voordeel is dat de neuscanule met hoge stroom zeer hoge gasdebieten kan leveren in een poging om aan de inspiratoire stroombehoeften van een patiënt te voldoen. Dit is belangrijk omdat patiënten bij acuut respiratoir falen extreem tachypneus kunnen worden, en hun piek inspiratoire stromen (PIF), die normaal 30 L/min – 60 L/min in rust kunnen zijn, kunnen oplopen tot 120 L/min bij acuut respiratoir falen . Als deze patiënten met respiratoir falen (met pif – percentages tot 60-120 L/min en hoge minutenvolumes (> 20 L/min bij sommige volwassenen)) op een NRB-masker van 15 L/min worden geplaatst, biedt dit mogelijk geen adequate ondersteuning. Dit zal later in dit overzicht worden besproken wanneer we het concept van zuurstofverdunning bespreken. Een van de belangrijkste mechanismen om het werk van de ademhaling van een patiënt te verbeteren is om te proberen om hun piek inspiratoire stroombehoeften met het gebruik van een high-flow-apparaat aan te passen.

functionele restcapaciteit

Er is enige discussie over het niveau van de positieve eind-expiratoire druk (PEEP) die wordt geleverd door apparaten met een hoog debiet. Beste schattingen zijn 1 cm H2O PEEP voor elke 10 L/min stroom geleverd met gesloten mond ademhaling .

Er is veel variatie geweest in studies waarbij werd gemeten hoeveel PEEP kan worden gegenereerd door canules met hoge stroom. Dit kan variëren van patiënt tot patiënt aangezien er vele factoren zijn die kunnen beà nvloeden hoeveel PEEP daadwerkelijk aan een patiënt kan worden geleverd. Factoren, zoals de grootte van de patiënt (zwaarlijvig, volwassene, kind), de liter stroomsnelheid wordt geleverd (L/min), en mond open versus mond gesloten ademhaling (druk kan ontsnappen wanneer de mond van een patiënt open is), kunnen allemaal van invloed zijn op de hoeveelheid PEEP wordt geleverd .

het debat kan doorgaan, maar het lijkt erop dat HFNC de functionele restcapaciteit van een patiënt (FRC) of het longvolume aan het einde van de uitademing kan verhogen, wat iets is dat PEEP meestal verbetert. Een studie van Riera et al. toonde het gebruik van hfnc verhoogde end-expiratoire longimpedantie( EELI), implicerend was er een verbetering in FRC . Ze gebruikten elektrische impedantie tomografie (EIT), een niet-invasieve, real-time beeldvormingsmethode die een transversaal ventilatiebeeld van de longen biedt, om een verhoogde paling aan te tonen.

Het blijkt ook dat het gebruik van HFNC de preload kan verminderen door de intrathoracale druk te verhogen, weer een ander kenmerk dat vaak wordt toegeschreven aan de toevoeging van PEEP. Roca et al. in een sequentiële intervalstudie bij 10 patiënten (New York Heart Association (NYHA) Classification III – hartfalen maar niet bij een exacerbatie van acuut congestief hartfalen (CHF)) werd aangetoond dat het gebruik van HIFLOW een inspiratoire collaps veroorzaakte van de inferieure vena cava (IVC) ten opzichte van de baseline van de patiënt, die werd gemeten met behulp van een echocardiogram .

gebruik van neuscannula met hoge stroom lijkt alveolaire rekrutering en verhoogde FRC, evenals verhoogde intrathoracale druk te veroorzaken, waarschijnlijk als gevolg van de toegevoegde PEEP; het is echter niet zeker of een ander mechanisme verantwoordelijk kan zijn voor deze bevindingen.

lichter

patiënten geven vaak de voorkeur aan het gebruik van HFNC boven dat van niet-invasieve continue of bilevel positieve drukbeademing (CPAP of BPAP) omdat het nauwsluitende masker voor sommige patiënten ongemakkelijk kan zijn. Ze kunnen het zelfs verkiezen boven de standaard neuscanule (NC) vanwege de verwarmde, bevochtigde gassen die hun slijmvlies niet zullen drogen zoals standaard zuurstoftherapie . Dit kan tot hogere naleving van HFNC en misschien een verbetering van de oxygenatie van de patiënt en het werk van ademhaling leiden.

O2 verdunning

Er wordt geleerd dat 1 L / min toegediend via de neuscanule ~4% FiO2 boven de lucht in de kamer zal leveren (21%). Zo zou 1 L/min via de NC ~ 25% FiO2 moeten leveren, terwijl 2 L / min 29% FiO2 zou moeten leveren (Tabel 1). Velen verwijzen naar dit als de” 1: 4 regel”, en dit concept dat wijd wordt onderwezen; laten we dit nader onderzoeken.

overweeg een mannelijke patiënt van 70 kg die 30 – 40 slagen per minuut (bpm) ademt met normale getijdenvolumes (~500 mL) die acute hypoxemie ontwikkelt. De minuut ventilatie van deze patiënt zou tussen 15 – 20 L/min zijn. Als deze patiënt op 6 L / min NC wordt geplaatst, moet dit theoretisch een FiO2 ~ 45% (6 L x 4% = 24 + lucht in de ruimte (21%) = 45%) opleveren als de “1:4 regel” geldt. Als deze patiënt 15 – 20 L inademt door zijn mond en nares (rond de neuscanule) bij 21%, dan wordt het gas dat de luchtpijp van de patiënt bereikt verdund met kamerlucht en ligt dichter bij 21% FiO2 in plaats van 45% FiO2 (figuur 1).

om grotere hoeveelheden FiO2 effectief aan een patiënt te leveren, moeten de minieme beademing en inspiratoire eisen van de patiënt niet alleen worden afgestemd, maar ook worden overschreden om de effecten van zuurstofverdunning te minimaliseren (Figuur 2).

Washout van dode ruimte

normaal gesproken kunnen we een derde van ons eerder verlopen getijdenvolume opnieuw inademen, en in plaats van 21% (kamerlucht) en verwaarloosbare hoeveelheden kooldioxide in te ademen, kunnen we meer dan 15-16% zuurstof en 5 – 6% kooldioxide opnieuw inademen. Dit komt omdat de eerder uitgeademde adem (zuurstofarm en koolstofdioxide bevattend) niet volledig wordt uitgeademd en in de bovenste luchtweg blijft. Wanneer de patiënt zijn volgende adem haalt uit atmosferisch gas, zal niet al dat gas daadwerkelijk in de longblaasjes terechtkomen. In feite is het een mengsel van het nieuwe atmosferische gas (21% FiO2, verwaarloosbaar CO2) en hun eerder uitgeademd gas (< 21% zuurstof met een grotere hoeveelheid CO2) dat de alveoli binnenkomt voor gasuitwisseling. Bij patiënten met acuut respiratoir falen wordt het percentage gas dat we opnieuw ademen groter, en als gevolg daarvan kunnen we grotere hoeveelheden kooldioxide opnieuw ademen als we inspireren vanuit een gemengd reservoir vanuit onze bovenste luchtwegen.

een van de belangrijkste voordelen van HFNC (sommigen beweren dat het eigenlijk het belangrijkste voordeel is) is dat het u een continue stroom van vers gas geeft bij hoge debietsnelheden die de dode faryngeale ruimte van de patiënt (het oude gas met een laag zuurstofgehalte en een hoog CO2-gehalte) vervangen of wegspoelen. Elke ademhaling die de patiënt nu opnieuw inademt met een neuscanule met een hoge stroom zal zijn kooldioxide hebben weggespoeld en vervangen door zuurstofrijk gas, waardoor de ademhalingsefficiëntie is verbeterd .

Figuur 3 (hieronder) geeft u een gemakkelijk te onthouden ezelsbruggetje om de werkingsmechanismen van de neuscanule met hoge stroom te herinneren.

De meeste voordelen van de neuscanule met hoge stroom, zoals we hierboven hebben besproken, zijn het gevolg van de hoge stroomsnelheden die kunnen worden afgegeven (Figuur 4). Het leveren van verwarmde en bevochtigde zuurstof heeft aanzienlijke voordelen, maar om de effectiviteit van high-flow neuscanule voor de patiënt te optimaliseren, moet u ervoor zorgen dat de inspiratoire stroom wordt geoptimaliseerd. Zoals we in onze volgende sectie zullen bespreken, tonen pediatrische gegevens (met name bij bronchiolitis) aan dat debieten van 2 L/kg/min effectief zijn en goed verdragen worden tot maximale debieten van 60 L/kg/min bij volwassenen.

volwassen indicaties

acuut Hypoxemisch respiratoir falen (voornamelijk door buiten de gemeenschap verworven pneumonie)

buiten de gemeenschap verworven pneumonie lijkt een ideale indicatie voor het gebruik van de neuscanule met hoog debiet. De verwarmde, bevochtigde zuurstof moet een verbeterde mobilisatie van afscheidingen mogelijk te maken, en zijn vermogen om zuurstofverdunning te minimaliseren, te voldoen aan inspiratoire eisen, en het verbeteren van eind-expiratoire longvolumes lijken allemaal ideaal bij patiënten met longontsteking. HFNC kan patiënten toestaan om te hoesten, te mobiliseren afscheidingen, en worden gezogen, indien nodig, alle voordelen die vaak moeilijk te bereiken zijn wanneer een patiënt op niet-invasieve positieve druk ventilatie (NIPPV). De enige uitzondering zou zijn bij patiënten met acute chronische obstructieve longziekte (COPD) exacerbaties als gevolg van pneumonie, aangezien er bewijs is dat de mortaliteit is afgenomen en dat intubatie nodig is bij gebruik van NIPPV . Het primaire resultaat was intubatiepercentages en de gegevens lieten geen statistisch significant verschil tussen de groepen zien. Hoewel deze studie leek een negatieve studie voor het gebruik van een high-flow neuscanule, een secundaire uitkomst (90-dagen alle-oorzaak mortaliteit) toonde aan dat het gebruik van HFNC, zelfs na aanpassing voor de ernst van de ziekte (Acute fysiologie en chronische gezondheid evaluatie (APACHE) II en cardiale insufficiëntie), werd verbeterd met het gebruik van HFNC in vergelijking met NIPPV en standaard zuurstof therapie. Een post hoc analyse toonde ook een statistisch significante vermindering van de intubatiepercentages aan bij patiënten met ernstig respiratoir falen (PaO2/FiO2 ≤ 200) die HFNC gebruikten. Een meta-analyse door Ni et al. ook werd aangetoond dat het gebruik van HFNC in vergelijking met NIPPV en conventionele zuurstoftherapie (cot) gepaard ging met een vermindering van endotracheale intubatiepercentages bij acuut respiratoir falen .

een recente studie van Azoulay et al. het vergelijken van het gebruik van de high-flow nasale canule met standaard zuurstoftherapie bij immunogecompromitteerde patiënten met acuut hypoxemisch respiratoir falen liet geen verschil zien in 28 dagen mortaliteit tussen de groepen . Patiënten werden geëxtubeerd en vervolgens gerandomiseerd naar ofwel standaard zuurstoftherapie, die zou worden beschouwd als de standaardzorg in deze groep patiënten met een laag risico, of naar HFNC. De groep die werd geëxtubeerd naar de high-flow nasale canule had een statistisch significant lager percentage herintubatie (4,9%) in vergelijking met standaard zuurstoftherapie (12,2%). Het is onduidelijk waarom dit voordeel werd gezien, maar dit is zeker een groep waar veel intensivisten zou waarschijnlijk niet proberen het gebruik van high-flow neus canule als een therapie als het is meestal gereserveerd voor meer risico patiënten.

Pre-oxygenatie Vóór Intubatie

Intubatie van een ernstig zieke patiënt is een hoog-risico-procedure met hoge mate van complicaties, waaronder hypoxemie, hypotensie en zelfs hartstilstand . De high-flow nasale canule apparaat heeft een voordeel in vergelijking met alternatieve methoden, zoals zak-masker ventilatie (BMV) en NIPPV. Het high-flow nasal canule device kan op de patiënt blijven en continue zuurstoftherapie geven, evenals mogelijk positieve druk geven, zelfs tijdens de apneic periode in vergelijking met BMV en NIPPV, die tijdens de intubatieprocedure moeten worden verwijderd. Een neuscanule met hoog debiet kan bij kritieke patiënten even effectief zijn als NIPPV en superieur zijn aan de standaard zuurstoftherapie voor pre-oxygenatie voorafgaand aan intubatie .

niet reanimeren (DNR)/niet intuberen (DNI) in ademnood

Peters et al. aangetoond dat HFNC een effectieve therapie kan zijn voor patiënten met dni met acute hypoxemie en lichte hypercapnie (pCO2 < 65) . Deze therapie werd goed verdragen en zorgde voor aanvaardbare oxygenatie zonder de noodzaak van een escalatie tot NIPPV bij 82% van de proefpersonen. Dit hulpmiddel biedt zowel therapeutische als palliatieve voordelen en kan het mogelijk maken dat patiënten buiten de intensive care worden behandeld

cardiogeen longoedeem

Er zijn niet veel overtuigende gegevens om het gebruik van HFNC bij patiënten met cardiogeen longoedeem aan te bevelen; echter, zoals eerder vermeld, weten we dat het de intrathoracale druk kan verhogen en daarom de preload kan verminderen. Makdee et al. aangetoond dat de high-flow nasale canule de ernst van dyspneu verbeterde bij patiënten met acuut cardiogeen longoedeem op de spoedeisende hulp in vergelijking met zuurstoftherapie (NC of NRBM) . Er zijn meer gegevens nodig om de werkzaamheid bij deze patiëntenpopulatie aan te tonen; het kan echter een redelijke therapie zijn voor degenen die NIPPV niet kunnen verdragen.

pediatrische indicaties

Bronchiolitis

de meerderheid van pediatrische gegevens die het gebruik van hoogdoorstromende neuscanule ondersteunen buiten neonataal gebruik, is bij bronchiolitis. Pediatrische patiënten met milde tot ernstige bronchiolitis hebben het meeste bewijs om het gebruik ervan te ondersteunen. Franklin et al. voerde een multicentrisch, gerandomiseerd gecontroleerd onderzoek uit waarbij het gebruik van hoogdoorstromende neuscanule (dosis = 2 liter per kilogram/min) werd vergeleken met standaardzuurstof bij 1.472 zuigelingen (< 12 maanden) met matige tot ernstige bronchiolitis . Hun primaire resultaat was een mislukking van de behandeling die een escalatie van de zorg vereiste. Slechts 12% of 87/739 zuigelingen in de high-flow nasale canulegroep faalden de therapie, terwijl 23% of 167/733 kinderen in de standaard zuurstofgroep een escalatie van de zorg nodig hadden. Falen van de therapie werd gedefinieerd door het hebben van drie van de vier klinische symptomen, waaronder persisterende tachycardie, tachypneu en zuurstofdesaturatie, evenals een verhoogde pediatrische early warning score. Interessant is dat 61% of 102/167 zuigelingen die niet aan de standaard zuurstoftherapie voldeden met succes werden gered met de high-flow neuscanule. Er werden geen verschillen waargenomen in secundaire uitkomsten, waaronder de duur van het verblijf in het ziekenhuis, de duur van de zuurstoftherapie, de opname van de pediatrische intensive care unit (PICU) of de intubatiepercentages.

andere studies hebben aangetoond dat het gebruik van HFNC de behoefte aan intubatie kan verminderen , opname op de IC kan voorkomen en even werkzaam kan zijn als NIPPV bij het voorkomen van intubatie .

andere toepassingen in de Pediatrie

Buiten bronchiolitis zijn er beperkte gegevens die het gebruik van HFNC in de pediatrie ondersteunen. Er is wat groeiend bewijsmateriaal voor zijn gebruik in andere ziekteprocessen waar het theoretisch voordelig kan zijn. Er zijn enkele kleine retrospectieve proeven geweest die zijn voordeel met astma onderzoeken . De verwarmde en bevochtigde zuurstof kan gunstig zijn om verder te voorkomen dat luchtwegontsteking en bronchospasmen. De hoge-stroomsnelheden die met HFNC worden gebruikt, kunnen ook aan de inspiratoire eisen van de patiënt voldoen, maar het kan niet zo efficiënt zijn in de levering van aerosolized bronchodilators aan distale luchtwegen.

andere toepassingen kunnen pneumonie zijn; er is echter ook hier een gebrek aan gegevens en het gebruik ervan zou grotendeels worden geëxtrapoleerd uit het gebruik door volwassenen bij buiten de gemeenschap verworven pneumonie. Andere ziekteprocessen, zoals kroep , zijn retrospectief onderzocht, waaruit blijkt dat er enig voordeel kan bestaan, evenals bij patiënten in de post-extubatiefase na het stoppen van invasieve mechanische beademing .

een veelbelovend gebruik kan zijn bij het transport van ernstig zieke kinderen naar grotere pediatrische ziekenhuizen. Nieuwere high-flow-apparaten gebruiken batterijvoeding en kunnen nu draagbaar zijn om kinderen op high-flow-apparaten te vervoeren in plaats van te moeten intuberen of NIPPV te gebruiken. Het gebruik ervan lijkt net zo veilig als NIPPV om ernstig zieke kinderen tussen ziekenhuizen te vervoeren .