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Überprüfung

Wirkmechanismen

Es gibt viele vorteilhafte Wirkmechanismen, die der Wirksamkeit der High-Flow-Nasenkanüle bei erwachsenen und pädiatrischen Patienten mit Atemstillstand zugeschrieben wurden. Es ist nicht klar, welche der Vorteile am wichtigsten sind, und dies kann von der Ätiologie des Atemversagens des einzelnen Patienten abhängen. Die folgenden Wirkungsmechanismen sind nicht in der Reihenfolge ihrer Wichtigkeit aufgeführt, sondern um dem Leser eine leicht zu merkende Mnemonik (HIFLOW) für die Mechanismen zu geben, die der Verwendung von nasalem Sauerstoff mit hohem Durchfluss zugeschrieben wurden.

Beheizt und befeuchtet

Beheizter und befeuchteter Sauerstoff hat eine Reihe von Vorteilen im Vergleich zur Standard-Sauerstofftherapie. Die Standard-Sauerstofftherapie, die über eine Nasenkanüle oder ein anderes Gerät wie eine Nicht-Rebreather-Maske (NRBM) verabreicht wird, liefert kaltes (nicht erwärmtes) und trockenes (nicht befeuchtetes) Gas. Dieses kalte, trockene Gas kann zu Atemwegsentzündungen führen, den Atemwegswiderstand erhöhen und die Mukoziliarfunktion beeinträchtigen, was möglicherweise die Sekretionsclearance beeinträchtigt . Außerdem wird von Einzelpersonen eine erhebliche Menge an Energie aufgewendet, um Gas während der normalen Atmung sowohl zu erwärmen als auch zu befeuchten . Somit kann erhitzter und befeuchteter Sauerstoff die Sekretionsclearance verbessern, die Entzündung der Atemwege verringern und auch den Energieverbrauch verringern, insbesondere bei akutem Atemversagen .

Inspiratorische Anforderungen

Ein offensichtlicher Vorteil besteht darin, dass die High-Flow-Nasenkanüle sehr hohe Gasflussraten liefern kann, um den inspiratorischen Flussanforderungen eines Patienten gerecht zu werden. Dies ist wichtig, da Patienten mit akutem Atemversagen extrem tachypnotisch werden können und ihre maximalen Inspirationsflüsse (PIF), die normalerweise 30 l / min – 60 l / min in Ruhe betragen können, bei akutem Atemversagen bis zu 120 L / min erreichen können . Wenn diese Patienten mit Atemstillstand (mit PIF-Raten von bis zu 60 – 120 l / min und hohen Minutenvolumina (> 20 L / min bei einigen Erwachsenen)) werden auf eine 15 L / min NRB-Maske gelegt, bietet dies möglicherweise keine ausreichende Unterstützung. Dies wird später in dieser Übersicht diskutiert, wenn wir das Konzept der Sauerstoffverdünnung diskutieren. Einer der Hauptmechanismen zur Verbesserung der Atemarbeit eines Patienten besteht darin, zu versuchen, seine maximalen Inspirationsflussanforderungen mit der Verwendung eines High-Flow-Geräts zu erfüllen.

Funktionelle Restkapazität

Es gibt einige Debatten über das Niveau des positiven endexspiratorischen Drucks (PEEP), der von High-Flow-Geräten bereitgestellt wird. Beste Schätzungen sind 1 cm H20 PEEP pro 10 l / min Durchfluss bei geschlossener Mundatmung .

Es gab viele Variationen in Studien, in denen gemessen wurde, wie viel PEEP High-Flow-Kanülen erzeugen können. Dies kann von Patient zu Patient variieren, da es viele Faktoren gibt, die beeinflussen können, wie viel PEEP tatsächlich an einen Patienten abgegeben werden kann. Faktoren wie die Größe des Patienten (übergewichtig, Erwachsener, Kind), die abgegebene Literdurchflussrate (L / min) und die Atmung mit offenem oder geschlossenem Mund (der Druck kann entweichen, wenn der Mund eines Patienten geöffnet ist) können die Menge des abgegebenen PEEPS beeinflussen .Die Debatte kann fortgesetzt werden, aber es scheint, dass HFNC die funktionelle Restkapazität (FRC) eines Patienten oder das Lungenvolumen am Ende der Exspiration erhöhen kann, was PEEP normalerweise verbessert. Eine Studie von Riera et al. zeigte die Verwendung von HFNC erhöhte die endexspiratorische Lungenimpedanz (EELI), was eine Verbesserung der FRC impliziert . Sie verwendeten die elektrische Impedanztomographie (EIT), eine nichtinvasive Echtzeit-Bildgebungsmethode, die ein Querschnittsbild der Lunge liefert, um ein erhöhtes EELI zu demonstrieren.Es scheint auch, dass die Verwendung von HFNC die Vorspannung durch Erhöhung des intrathorakalen Drucks verringern kann, was wiederum ein weiteres Merkmal ist, das üblicherweise der Zugabe von PEEP zugeschrieben wird. Roca et al. in einer sequentiellen Intervallstudie an 10 Patienten (New York Heart Association (NYHA) Klassifikation III – Herzinsuffizienz, jedoch nicht bei einer akuten Exazerbation der Herzinsuffizienz (CHF)) wurde gezeigt, dass die Verwendung von HIFLOW einen inspiratorischen Kollaps der Vena cava inferior (IVC) verursachte) von der Basislinie des Patienten, die durch Echokardiogramm gemessen wurde .

Die Verwendung von High-Flow-Nasenkanülen scheint eine Alveolarrekrutierung und eine erhöhte FRC sowie einen erhöhten intrathorakalen Druck zu verursachen, wahrscheinlich als Folge des zusätzlichen PEEPS; es ist jedoch nicht sicher, ob möglicherweise ein anderer Mechanismus für diese Ergebnisse verantwortlich ist.

Leichter

Patienten bevorzugen häufig die Verwendung von HFNC gegenüber der nicht-invasiven kontinuierlichen oder Bilevel-Überdruckbeatmung (CPAP oder BPAP), da die eng anliegende Maske für einige Patienten unangenehm sein kann. Sie können es sogar der Standard-Nasenkanüle (NC) vorziehen, da die erwärmten, befeuchteten Gase ihre Schleimhaut nicht wie die Standard-Sauerstofftherapie trocknen. Dies kann zu einer höheren Compliance mit HFNC und möglicherweise zu einer Verbesserung der Sauerstoffversorgung und der Atemarbeit des Patienten führen.

O2-Verdünnung

Es wird gelehrt, dass 1 l / min, das über eine Nasenkanüle verabreicht wird, ~ 4% FiO2 über der Raumluft (21%) liefert. Somit sollte 1 L / min über die NC ~ 25% FiO2 liefern, während 2 L / min 29% FiO2 liefern sollten (Tabelle 1). Viele bezeichnen dies als die „1: 4-Regel“, und dieses Konzept, das weit verbreitet ist; Lassen Sie uns dies genauer untersuchen.

Betrachten Sie einen 70 kg schweren männlichen Patienten, der 30 – 40 Schläge pro Minute (bpm) mit normalem Atemzugvolumen (~ 500 ml) atmet und eine akute Hypoxämie entwickelt. Die Minutenventilation dieses Patienten würde zwischen 15 und 20 l / min liegen. Wenn dieser Patient auf 6 L / min NC gelegt wird, sollte dies theoretisch einen FiO2 ~ 45% liefern (6 L x 4% = 24 + Raumluft (21%) = 45%), wenn die „1: 4-Regel“ zutrifft. Wenn dieser Patient 15 – 20 L durch Mund und Nase (um die Nasenkanüle) bei 21% atmet, wird das Gas, das die Luftröhre des Patienten erreicht, mit Raumluft verdünnt und liegt näher bei 21% FiO2 als bei 45% FiO2 (Abbildung 1).

Um höhere Mengen an FiO2 effektiv an einen Patienten abzugeben, müssen die minimalen Beatmungs- und Inspirationsanforderungen des Patienten nicht nur angepasst, sondern auch überschritten werden, um die Auswirkungen der Sauerstoffverdünnung zu minimieren (Abbildung 2).

Auswaschen des Totraums

Wir können normalerweise ein Drittel unseres zuvor abgelaufenen Atemzugvolumens wieder einatmen, und anstatt 21% (Raumluft) und vernachlässigbare Mengen Kohlendioxid zu atmen, atmen wir möglicherweise mehr wie 15 – 16% Sauerstoff und 5 – 6% Kohlendioxid. Dies liegt daran, dass der zuvor ausgeatmete Atem (sauerstoffarm und kohlendioxidhaltig) nicht vollständig ausgeatmet wird und in den oberen Atemwegen verbleibt. Wenn der Patient seinen nächsten Atemzug aus atmosphärischem Gas nimmt, gelangt nicht das gesamte Gas tatsächlich in die Alveolen. Tatsächlich ist es eine Mischung aus dem neuen atmosphärischen Gas (21% FiO2, vernachlässigbares CO2) und ihrem zuvor ausgeatmeten Gas (< 21% Sauerstoff mit einer größeren Menge CO2), das zum Gasaustausch in die Alveolen gelangt. Bei Patienten mit akutem Atemversagen wird der Prozentsatz des Gases, das wir wieder einatmen, größer, und infolgedessen können wir größere Mengen Kohlendioxid wieder einatmen, wenn wir aus einem gemischten Reservoir aus unseren oberen Atemwegen einatmen. Einer der Hauptvorteile von HFNC (einige argumentieren, dass es tatsächlich der Hauptvorteil ist) ist, dass es Ihnen einen kontinuierlichen Fluss von frischem Gas bei hohen Durchflussraten gibt, die den pharyngealen Totraum des Patienten ersetzen oder auswaschen (das alte Gas mit niedrigem Sauerstoffgehalt und hohem CO2-Gehalt). Bei jedem Atemzug, den der Patient jetzt mit einer High-Flow-Nasenkanüle wieder einatmet, wurde das Kohlendioxid ausgewaschen und durch sauerstoffreiches Gas ersetzt, wodurch die Atmungseffizienz verbessert wurde .

Abbildung 3 (unten) gibt Ihnen eine leicht zu merkende Mnemonik, um sich an die Wirkmechanismen der High-Flow-Nasenkanüle zu erinnern.

Die Mehrheit der Vorteile der High-Flow-Nasenkanüle, wie wir oben diskutiert haben, ergeben sich aus den hohen Durchflussraten, die geliefert werden können (Abbildung 4). Die Abgabe von erhitztem und befeuchtetem Sauerstoff hat erhebliche Vorteile, aber um die Wirksamkeit der High-Flow-Nasenkanüle für den Patienten zu optimieren, stellen Sie sicher, dass der Inspirationsfluss optimiert ist. Wie wir in unserem nächsten Abschnitt besprechen werden, zeigen pädiatrische Daten (insbesondere bei Bronchiolitis), dass Flussraten von 2 l / kg / min bis zu maximalen Flussraten von 60 l / kg / min bei Erwachsenen wirksam und gut verträglich sind.

Indikationen für Erwachsene

Akutes hypoxämisches respiratorisches Versagen (hauptsächlich durch ambulant erworbene Pneumonie)

Ambulant erworbene Pneumonie scheint eine ideale Indikation für die Verwendung der High-Flow-Nasenkanüle zu sein. Der erhitzte, befeuchtete Sauerstoff sollte eine verbesserte Mobilisierung der Sekrete ermöglichen, und seine Fähigkeit, die Sauerstoffverdünnung zu minimieren, den inspiratorischen Bedarf zu decken und das endexspiratorische Lungenvolumen zu verbessern, scheint bei Patienten mit Lungenentzündung ideal zu sein. HFNC kann es Patienten ermöglichen, zu husten, Sekrete zu mobilisieren und bei Bedarf abgesaugt zu werden, alles Vorteile, die bei nichtinvasiver Überdruckbeatmung (NIPPV) häufig schwer zu erreichen sind. Die einzige Ausnahme wäre bei Patienten mit akuter chronisch obstruktiver Lungenerkrankung (COPD) Exazerbationen von Lungenentzündung, da es Hinweise auf eine verringerte Mortalität und Notwendigkeit einer Intubation mit der Verwendung von NIPPV . Das primäre Ergebnis waren Intubationsraten, und die Daten zeigten keinen statistisch signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen. Obwohl diese Studie wie eine negative Studie für die Verwendung einer High-Flow-Nasenkanüle aussah, zeigte ein sekundäres Ergebnis (90-Tage-Gesamtmortalität), dass die Verwendung von HFNC, auch nach Anpassung an die Schwere der Erkrankung (Akute Physiologie und chronische Gesundheitsbewertung (APACHE) II und Herzinsuffizienz), wurde mit der Verwendung von HFNC im Vergleich zu NIPPV und Standard-Sauerstofftherapie verbessert. Eine Post-hoc-Analyse zeigte auch eine statistisch signifikante Reduktion der Intubationsraten bei Patienten mit schwerer respiratorischer Insuffizienz (PaO2 / FiO2 ≤ 200) unter Verwendung von HFNC. Eine Metaanalyse von Ni et al. auch gezeigt, dass die Verwendung von HFNC im Vergleich zu NIPPV und konventioneller Sauerstofftherapie (COT) mit einer Verringerung der endotrachealen Intubationsraten bei akutem Atemversagen verbunden war .

Eine aktuelle Studie von Azoulay et al. der Vergleich der Verwendung der High-Flow-Nasenkanüle mit der Standard-Sauerstofftherapie bei immungeschwächten Patienten mit akutem hypoxämischem Atemversagen zeigte keinen Unterschied in der 28-Tage-Mortalität zwischen den Gruppen . Die Patienten wurden extubiert und dann randomisiert entweder zur Standard-Sauerstofftherapie, die in dieser Gruppe von Patienten mit geringem Risiko als Standard angesehen wird, oder zur HFNC. Die Gruppe, die mit der High-Flow-Nasenkanüle extubiert wurde, hatte eine statistisch signifikant niedrigere Reintubationsrate (4,9%) im Vergleich zur Standard-Sauerstofftherapie (12,2%). Es ist unklar, warum dieser Nutzen gesehen wurde, aber dies ist sicherlich eine Gruppe, in der viele Intensivmediziner wahrscheinlich nicht versuchen würden, eine High-Flow-Nasenkanüle als Therapie zu verwenden, da sie normalerweise Risikopatienten vorbehalten ist.

Voroxygenierung vor der Intubation

Die Intubation eines kritisch kranken Patienten ist ein Verfahren mit hohem Risiko mit hohen Komplikationsraten, einschließlich Hypoxämie, Hypotonie und sogar Herzstillstand . Die High-Flow-Nasenkanülenvorrichtung hat einen Vorteil gegenüber alternativen Methoden wie der Bag-Mask-Beatmung (BMV) und der NIPPV. Die High-Flow-Nasenkanülenvorrichtung kann am Patienten bleiben und eine fortgesetzte Sauerstofftherapie sowie möglicherweise einen Überdruck bereitstellen, auch während der Apnoeperiode im Vergleich zu BMV und NIPPV, die während des Intubationsvorgangs entfernt werden müssen. Eine High-Flow-Nasenkanüle kann so wirksam sein wie NIPPV und überlegen Standard-Sauerstofftherapie zur Voroxygenierung vor der Intubation bei kritischen Patienten .

Nicht reanimieren (DNR)/Nicht intubieren (DNI) bei Atemnot

Peters et al. gezeigt, dass HFNC eine wirksame Therapie für Patienten sein kann, die DNI mit akuter Hypoxämie und leichter Hyperkapnie sind (pCO2 < 65) . Diese Therapie wurde gut vertragen und lieferte bei 82% der Probanden eine akzeptable Sauerstoffversorgung, ohne dass eine Eskalation auf NIPPV erforderlich war. Dieses Gerät bietet sowohl therapeutische als auch palliative Vorteile und kann die Behandlung von Patienten außerhalb der Intensivstation ermöglichen

Kardiogenes Lungenödem

Es gibt nicht viele überzeugende Daten, die die Verwendung von HFNC bei Patienten mit kardiogenem Lungenödem empfehlen. Makdee et al. gezeigt, dass die High-Flow-Nasenkanüle verbessert die Schwere der Atemnot bei Patienten mit akutem kardiogenem Lungenödem in der Notaufnahme im Vergleich zur Sauerstofftherapie (NC oder NRBM) . Es sind weitere Daten erforderlich, um die Wirksamkeit bei dieser Patientenpopulation nachzuweisen; Es kann jedoch eine vernünftige Therapie für diejenigen sein, die NIPPV nicht vertragen können.

Pädiatrische Indikationen

Bronchiolitis

Die Mehrheit der pädiatrischen Daten, die die Verwendung von High-Flow-Nasenkanülen außerhalb der neonatalen Anwendung unterstützen, ist bei Bronchiolitis. Pädiatrische Patienten mit leichter bis schwerer Bronchiolitis haben die meisten Beweise für ihre Verwendung. Franklin et al. durchführung einer multizentrischen, randomisierten kontrollierten Studie zum Vergleich der Verwendung einer High-Flow-Nasenkanüle (Dosis = 2 Liter pro Kilogramm / min) mit Standardsauerstoff bei 1.472 Säuglingen (< 12 Monate) mit mittelschwerer bis schwerer Bronchiolitis . Ihr primäres Ergebnis war ein Versagen der Behandlung, das eine Eskalation der Pflege erforderte. Nur 12% oder 87/739 Säuglinge in der High-Flow-Nasenkanülen-Gruppe scheiterten an der Therapie, während 23% oder 167/733 Kinder in der Standard-Sauerstoff-Gruppe eine Eskalation der Pflege benötigten. Das Versagen der Therapie wurde durch drei von vier klinischen Symptomen definiert, einschließlich anhaltender Tachykardie, Tachypnoe und Sauerstoffentsättigung, sowie durch einen erhöhten pädiatrischen Frühwarnwert. Interessanterweise wurden 61% oder 102/167 Säuglinge, die die Standard-Sauerstofftherapie versagten, erfolgreich mit der High-Flow-Nasenkanüle gerettet. Es wurden keine Unterschiede bei den sekundären Endpunkten festgestellt, einschließlich der Dauer des Krankenhausaufenthalts, der Dauer der Sauerstofftherapie, der Aufnahme auf der pädiatrischen Intensivstation (PICU) oder der Intubationsraten.Andere Studien haben gezeigt, dass die Verwendung von HFNC die Notwendigkeit einer Intubation verringern , die Aufnahme auf die Intensivstation verhindern und bei der Prävention der Intubation ebenso wirksam sein kann wie NIPPV .

Andere Anwendungen in der Pädiatrie

Außerhalb der Bronchiolitis gibt es nur begrenzte Daten, die die Verwendung von HFNC in der Pädiatrie unterstützen. Es gibt einige wachsende Beweise für seine Verwendung in anderen Krankheitsprozessen, wo es theoretisch vorteilhaft sein kann. Es gab einige kleine retrospektive Studien, in denen der Nutzen bei Asthma untersucht wurde . Der erhitzte und befeuchtete Sauerstoff kann vorteilhaft sein, um Atemwegsentzündungen und Bronchospasmen weiter vorzubeugen. Die mit HFNC verwendeten hohen Durchflussraten können auch die inspiratorischen Anforderungen des Patienten erfüllen, sind jedoch möglicherweise nicht so wirksam bei der Abgabe von aerosolisierten Bronchodilatatoren an die distalen Atemwege.

Andere Verwendungen können Lungenentzündung umfassen; es fehlen jedoch auch hier Daten, und seine Verwendung würde weitgehend von der Verwendung bei ambulant erworbener Pneumonie bei Erwachsenen extrapoliert. Andere Krankheitsprozesse, wie z Kruppe, wurden retrospektiv untersucht, was zeigt, dass es einen gewissen Nutzen geben kann , sowie bei Patienten in der Post-Extubationsphase nach Absetzen der invasiven mechanischen Beatmung .Ein vielversprechender Einsatz könnte der Transport kritisch kranker Kinder in größere Kinderkrankenhäuser sein. Neuere High-Flow-Geräte verwenden Batteriestrom und können jetzt tragbar sein, um Kinder auf High-Flow-Geräten zu transportieren, anstatt intubieren oder NIPPV verwenden zu müssen. Seine Verwendung scheint so sicher wie NIPPV zu sein, um kritisch kranke Kinder zwischen Krankenhäusern zu transportieren .