PMC

recension

verkningsmekanismer

det finns många fördelaktiga verkningsmekanismer som har tillskrivits effektiviteten hos högflödesnäskanyl hos vuxna och barn med andningsfel. Det är inte klart vilka av fördelarna som är viktigast, och det kan bero på den enskilda patientens etiologi av andningsfel. Handlingsmekanismerna nedan listas inte i storleksordningen utan snarare för att ge läsaren en lätt att komma ihåg mnemonic (HIFLOW) för de mekanismer som har tillskrivits användningen av högflödes nasalt syre.

uppvärmd och fuktad

uppvärmd och fuktad syre har ett antal fördelar jämfört med vanlig syrebehandling. Standard syrgasbehandling som levereras genom en näskanyl eller annan anordning, såsom en icke-rebreather mask (NRBM), levererar kall (inte uppvärmd) och torr (inte fuktad) gas. Denna kalla, torra gas kan leda till luftvägsinflammation, öka luftvägsmotståndet och försämra mukociliär funktion, eventuellt försämra utsöndringsclearance . Dessutom används en betydande mängd energi av individer för att både värma och fukta gas under normal andning . Således kan uppvärmt och fuktat syre förbättra utsöndringsclearance, minska luftvägsinflammation och också minska energiförbrukningen, särskilt vid akut andningssvikt .

inspiratoriska krav

en uppenbar fördel är att näskanylen med högt flöde kan leverera mycket höga gasflöden i ett försök att matcha patientens inspiratoriska flödeskrav. Detta är viktigt eftersom patienter vid akut andningssvikt kan bli extremt tachypneiska och deras toppinspiratoriska flöden (PIF), som normalt kan vara 30 L/min – 60 L/min i vila, kan nå upp till 120 L/min vid akut andningssvikt . Om dessa patienter med andningssvikt (med PIF – hastigheter på upp till 60-120 L/min och höga minutvolymer (> 20 L/min hos vissa vuxna)) placeras på en 15 L/min NRB-mask, kanske detta inte ger tillräckligt stöd. Detta kommer att diskuteras senare i denna översyn när vi diskuterar begreppet syreutspädning. En av de viktigaste mekanismerna för att förbättra patientens andningsarbete är att försöka matcha deras toppinspiratoriska flödeskrav med hjälp av en högflödesanordning.

funktionell restkapacitet

det finns viss debatt om nivån på positivt slututandningstryck (PEEP) som tillhandahålls av högflödesanordningar. Bästa uppskattningar är 1 cm H20 PEEP för varje 10 L/min flöde som levereras med sluten munandning .

det har varit mycket variation i studier som mäter hur mycket PEEP som högflödeskanyler kan generera. Detta kan variera från patient till patient eftersom det finns många faktorer som kan påverka hur mycket PEEP faktiskt kan levereras till en patient. Faktorer, såsom patientens storlek (fetma, vuxen, barn), liter flödeshastighet som levereras (L/min) och mun öppen kontra mun stängd andning (tryck kan fly när patientens mun är öppen), kan alla påverka mängden PEEP som levereras .

debatten kan fortsätta, men det verkar som om HFNC kan öka patientens funktionella restkapacitet (FRC) eller lungvolymen i slutet av utgången, vilket är något som kikar vanligtvis förbättras. En studie av Riera et al. visade användningen av hfnc ökad end-expiratorisk lungimpedans (EELI), vilket antyder att det fanns en förbättring av FRC . De använde elektrisk impedans tomografi (EIT), en icke-invasiv realtidsbildningsmetod som ger en tvärsnittsventilationsbild av lungan, för att visa en ökad EELI.

det verkar också som att användningen av HFNC kan minska förspänningen genom att öka intratorakalt tryck, återigen en annan funktion som vanligen tillskrivs tillsatsen av PEEP. Roca et al. visat i en sekventiell intervallstudie på 10 patienter (New York Heart Association (NYHA) klassificering III – hjärtsvikt men inte i akut hjärtsvikt (CHF) exacerbation) att användningen av HIFLOW orsakade en inspirerande kollaps av den nedre hålvenen (IVC) från patientens baslinje som mättes med ekokardiogram .

högflödes nasal kanylanvändning verkar orsaka alveolär rekrytering och ökad FRC, liksom ökat intrathoraciskt tryck, sannolikt som ett resultat av den tillsatta PEEP; det är emellertid inte säkert om kanske en annan mekanism kan vara ansvarig för dessa resultat.

lättare

patienter föredrar ofta användningen av HFNC framför icke-invasiv kontinuerlig eller bilevel positiv tryckventilation (CPAP eller BPAP) eftersom den tätt passande masken kan vara obekväm för vissa patienter. De kan till och med föredra det till standard nasalkanylen (NC) på grund av de uppvärmda, fuktiga gaserna som inte torkar slemhinnan som standard syrebehandling . Detta kan leda till högre överensstämmelse med HFNC och kanske en förbättring av patientens syresättning och andningsarbete.

O2 utspädning

det lärs ut att 1 L/min administrerad via näskanyl kommer att leverera ~4% FiO2 över rumsluften (21%). Således bör 1 L/min via NC leverera ~ 25% FiO2, medan 2 L/min ska leverera 29% FiO2 (Tabell 1). Många hänvisar till detta som” 1: 4-regeln”, och detta begrepp som lärs ut i stor utsträckning; låt oss undersöka detta närmare.

Tänk på en 70 kg manlig patient som andas 30 – 40 slag per minut (bpm) med normala tidvattenvolymer (~500 mL) som utvecklar akut hypoxemi. Denna patients minutventilation skulle vara mellan 15-20 L/min. Om denna patient placeras på 6 L / min NC, bör detta teoretiskt leverera en FiO2 ~ 45% (6 L x 4% = 24 + rumsluft (21%) = 45%) om ”1:4-regeln” gäller. Om denna patient andas 15 – 20 L genom munnen och näsan (runt näskanylen) vid 21%, kommer gasen som når patientens luftrör att spädas ut med rumsluft och vara närmare 21% FiO2 snarare än 45% FiO2 (Figur 1).

för att leverera högre mängder FiO2 effektivt till en patient måste patientens minutventilation och inspiratoriska krav inte bara matchas utan överskridas för att minimera effekterna av syreutspädning (Figur 2).

wash out of Dead-space

vi kan normalt återandas en tredjedel av vår tidigare utgångna tidvattenvolym, och istället för att andas 21% (rumsluft) och försumbara mängder koldioxid kan vi återandas mer som 15 – 16% syre och 5 – 6% koldioxid. Detta beror på att det tidigare utandade andetaget (lågt i syre och innehållande koldioxid) inte är helt utandat och förblir i övre luftvägarna. När patienten tar sitt nästa andetag från atmosfärisk gas kommer inte all den gasen faktiskt att komma in i alveolerna. Det är faktiskt en blandning av den nya atmosfäriska gasen (21% FiO2, försumbar CO2) och deras tidigare utandade gas (< 21% syre med en större mängd CO2) som kommer in i alveolerna för gasutbyte. Hos patienter med akut andningssvikt blir andelen gas som vi andas om större, och som ett resultat kan vi andas om större mängder koldioxid när vi inspirerar från en blandad behållare från vår övre luftväg.

en av de stora fördelarna med HFNC (vissa hävdar att det faktiskt är den största fördelen) är att det ger dig ett kontinuerligt flöde av färsk gas vid höga flöden som ersätter eller tvättar ut patientens svalgdöd (den gamla gasen låg i syre och hög i CO2). Varje andetag som patienten nu andas med högflödesnäskanylen har fått sin koldioxid tvättad och ersatt med syrerik gas och därmed förbättrat andningseffektiviteten .

Figur 3 (nedan) ger dig en lätt att komma ihåg mnemonic för att återkalla verkningsmekanismerna för högflödeskanylen.

majoriteten av fördelarna med näskanylen med högt flöde, som vi har diskuterat ovan, kommer som ett resultat av de höga flödeshastigheterna som kan levereras (figur 4). Att leverera uppvärmt och fuktat syre har betydande fördelar, men för att optimera effektiviteten hos näskanyl med högt flöde för patienten, se till att det inspirerande flödet optimeras. Som vi kommer att diskutera i vårt nästa avsnitt visar pediatriska data (särskilt vid bronkiolit) att flödeshastigheter på 2 L/kg/min är effektiva och tolereras väl upp till maximala flödeshastigheter på 60 L/kg/min hos vuxna.

vuxna indikationer

akut hypoxemisk andningsfel (huvudsakligen från samhällsförvärvad lunginflammation)

samhällsförvärvad lunginflammation verkar som en idealisk indikation för användning av högflödesnäskanylen. Det uppvärmda, fuktade syret bör möjliggöra förbättrad mobilisering av sekret, och dess förmåga att minimera syreutspädning, möta inspiratoriska krav och förbättra lungvolymerna i slutet av utandningen verkar alla vara idealiska hos patienter med lunginflammation. HFNC kan tillåta patienter att hosta, mobilisera sekret och sugas vid behov alla fördelar som ofta är svåra att uppnå när en patient har icke-invasiv positiv tryckventilation (NIPPV). Det enda undantaget skulle vara hos patienter med akut kronisk obstruktiv lungsjukdom (KOL) exacerbationer från lunginflammation, eftersom det finns bevis som visar en minskad dödlighet och behov av intubation med användning av NIPPV . Det primära resultatet var intubationshastigheter, och data visade inte en statistiskt signifikant skillnad mellan grupperna. Även om denna studie verkade som en negativ studie för användning av en högflödesnäskanyl, visade ett sekundärt resultat (90-dagars dödlighet av alla orsaker) att användningen av HFNC, även efter justering för sjukdomens svårighetsgrad (akut fysiologi och kronisk hälsoutvärdering (APACHE) II och hjärtinsufficiens), förbättrades med användning av HFNC jämfört med NIPPV och standard syrgasbehandling. En post hoc-analys visade också en statistiskt signifikant minskning av intubationsfrekvensen hos patienter med svår andningsfel (PaO2/FiO2 200 200) med HFNC. En metaanalys av Ni et al. visade också att användningen av HFNC jämfört med NIPPV och konventionell syrebehandling (COT) var associerad med en minskning av endotrakeal intubationshastigheter vid akut andningsfel .

en ny studie av Azoulay et al. att jämföra användningen av högflödeskanylen med standard syrebehandling hos immunkomprometterade patienter med akut hypoxemisk andningsfel misslyckades med att visa en skillnad i 28-dagars dödlighet mellan grupperna . Patienterna extuberades och randomiserades sedan till antingen standard syrgasbehandling, vilket skulle betraktas som vårdstandarden i denna grupp av lågriskpatienter, eller till HFNC. Gruppen extubated till den höga flödeskanylen hade en statistiskt signifikant lägre återintubationshastighet (4,9%) jämfört med standard syrebehandling (12,2%). Det är oklart varför denna fördel sågs, men det här är verkligen en grupp där många intensivister förmodligen inte skulle försöka använda högflödesnäskanyl som en terapi eftersom den vanligtvis är reserverad för fler högriskpatienter.

pre-oxygenation före intubation

intubation av en kritiskt sjuk patient är ett högriskförfarande med höga komplikationer, inklusive hypoxemi, hypotoni och till och med hjärtstillestånd . Näskanylen med högt flöde har en fördel jämfört med alternativa metoder, såsom väskmaskventilation (BMV) och NIPPV. Högflödesnäskanylanordningen kan stanna kvar på patienten och ge fortsatt syrebehandling, samt eventuellt ge positivt tryck, även under apneisk period jämfört med BMV och NIPPV, som måste avlägsnas under intubationsproceduren. En näskanyl med högt flöde kan vara lika effektiv som NIPPV och överlägsen standard syrgasbehandling för pre-syresättning före intubation hos kritiska patienter .

återuppliva inte (DNR)/intubera inte (DNI) i andningsbesvär

Peters et al. visat att HFNC kan vara en effektiv behandling för patienter som är DNI med akut hypoxemi och mild hyperkapni (pCO2 < 65) . Denna terapi tolererades väl och gav acceptabel syresättning utan behov av en eskalering till NIPPV hos 82% av patienterna. Denna enhet ger både terapeutiska och palliativa fördelar och kan göra det möjligt för patienter att behandlas utanför ICU

kardiogent lungödem

det finns inte mycket övertygande data för att rekommendera användning av HFNC hos patienter med kardiogent lungödem; men som tidigare nämnts vet vi att det kan öka intratorakalt tryck och därför sannolikt kommer att minska förbelastningen. Makdee et al. visade att högflödes nasala kanyl förbättrade svårighetsgraden av andnöd hos patienter med akut kardiogent lungödem i akutmottagningen jämfört med syrebehandling (NC eller NRBM) . Mer data behövs för att visa dess effektivitet i denna patientpopulation; det kan dock vara en rimlig terapi för dem som inte kan tolerera NIPPV.

pediatriska indikationer

bronkiolit

majoriteten av pediatriska data som stöder användningen av högflödeskanyl utanför neonatal användning är i bronkiolit. Pediatriska patienter med mild till svår bronkiolit har mest bevis för att stödja dess användning. Franklin et al. genomförde en multicentrerad, randomiserad kontrollerad studie som jämförde användningen av högflödesnäskanyl (dos = 2 liter per kilo/min) med standard syre hos 1 472 spädbarn (< 12 månader) med måttlig till svår bronkiolit . Deras primära resultat var ett misslyckande av behandling som krävde en upptrappning av vården. Endast 12% eller 87/739 spädbarn i högflödesnäskanylgruppen misslyckades med terapi, medan 23% eller 167/733 barn i standardsyregruppen krävde en upptrappning av vården. Terapifel definierades genom att ha tre av fyra kliniska tecken, inklusive ihållande takykardi, tachypnea och syredesaturation, samt en förhöjd pediatrisk tidig varningspoäng. Intressant nog räddades 61% eller 102/167 spädbarn som misslyckades med standard syrgasbehandling framgångsrikt med högflödeskanylen. Inga skillnader noterades i sekundära resultat, inklusive längden på sjukhusvistelsen, varaktigheten av syrebehandling, pediatrisk intensivvårdsavdelning (PICU) antagning eller intubationshastigheter.

andra studier har visat att användningen av HFNC kan minska behovet av intubation , förhindra ICU-antagning och kan vara lika effektiv som NIPPV vid förebyggande av intubation .

andra användningar inom pediatrik

utanför bronkiolit finns det begränsade data för att stödja användningen av HFNC i pediatrik. Det finns några växande bevis för dess användning i andra sjukdomsprocesser där det teoretiskt kan vara fördelaktigt. Det har gjorts några små retrospektiva försök som undersöker dess fördel med astma . Det uppvärmda och fuktiga syret kan vara fördelaktigt för att ytterligare förhindra luftvägsinflammation och bronkospasm. De höga flödeshastigheterna som används med HFNC kan också uppfylla patientens inspiratoriska krav, men det kan inte vara lika effektivt vid leverans av aerosoliserade bronkodilatatorer till distala luftvägar.

andra användningar kan inkludera lunginflammation; det finns dock en brist på data här också och dess användning skulle till stor del extrapoleras från vuxenanvändning vid samhällsförvärvad lunginflammation. Andra sjukdomsprocesser, såsom croup, har undersökts retroaktivt och visar att det kan finnas någon fördel , liksom hos patienter i post-extubationsfasen efter tillbakadragande av invasiv mekanisk ventilation .

en lovande användning kan vara vid transport av kritiskt sjuka barn till större barnsjukhus. Nyare högflödesenheter använder batterikraft och kan nu vara bärbara för att transportera barn på högflödesenheter snarare än att behöva intubera eller använda NIPPV. Användningen verkar vara lika säker som NIPPV för att transportera kritiskt sjuka barn mellan sjukhus .