„Nikdy nepochybujte o tom, že malá skupina přemýšlivých, oddaných občanů může změnit svět.Ve skutečnosti je tam jediná.“
Posláním Cureus je změnit dlouhodobý model lékařského publikování, ve kterém může být předkládání výzkumu drahé, složité a časově náročné.
Citujte tento článek jako: Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18. května 2022) Poměr inhalovaného kyslíku v zařízeních s nízkým a vysokým průtokem: simulační studie.Cure 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
Účel: Frakce inhalovaného kyslíku by měla být měřena při podávání kyslíku pacientovi, protože představuje alveolární koncentraci kyslíku, která je důležitá z hlediska fyziologie dýchání.Proto bylo cílem této studie porovnat podíl inhalovaného kyslíku získaného různými zařízeními pro dodávku kyslíku.
Metody: Byl použit simulační model spontánního dýchání.Změřte podíl vdechovaného kyslíku přijatého přes nosní hroty s nízkým a vysokým průtokem a jednoduché kyslíkové masky.Po 120 s kyslíku byl každou sekundu po dobu 30 s měřen podíl vdechovaného vzduchu.Pro každý stav byla provedena tři měření.
VÝSLEDKY: Průtok vzduchu snížil intratracheálně vdechovanou frakci kyslíku a extraorální koncentraci kyslíku při použití nízkoprůtokové nosní kanyly, což naznačuje, že k exspiračnímu dýchání docházelo během opětovného dýchání a může být spojeno se zvýšením intratracheální inspirované frakce kyslíku.
Závěr.Inhalace kyslíku při výdechu může vést ke zvýšení koncentrace kyslíku v anatomickém mrtvém prostoru, což může být spojeno se zvýšením podílu vdechovaného kyslíku.Pomocí vysokoprůtokové nosní kanyly lze získat vysoké procento inhalovaného kyslíku i při průtoku 10 l/min.Při stanovení optimálního množství kyslíku je nutné nastavit vhodný průtok pro pacienta a konkrétní podmínky bez ohledu na hodnotu frakce inhalovaného kyslíku.Při použití nízkoprůtokových nosních hrotů a jednoduchých kyslíkových masek v klinickém prostředí může být obtížné odhadnout podíl vdechovaného kyslíku.
Podávání kyslíku v akutní a chronické fázi respiračního selhání je běžným postupem v klinické medicíně.Mezi různé způsoby podávání kyslíku patří kanyla, nosní kanyla, kyslíková maska, rezervoárová maska, Venturiho maska ​​a vysokoprůtoková nosní kanyla (HFNC) [1–5].Procento kyslíku ve vdechovaném vzduchu (FiO2) je procento kyslíku ve vdechovaném vzduchu, který se účastní výměny alveolárních plynů.Stupeň okysličení (poměr P/F) je poměr parciálního tlaku kyslíku (PaO2) k FiO2 v arteriální krvi.I když diagnostická hodnota poměru P/F zůstává kontroverzní, jde o široce používaný ukazatel oxygenace v klinické praxi [6–8].Proto je klinicky důležité znát hodnotu FiO2 při podávání kyslíku pacientovi.
Během intubace lze FiO2 přesně měřit pomocí kyslíkového monitoru, který obsahuje ventilační okruh, zatímco při podávání kyslíku pomocí nosní kanyly a kyslíkové masky lze měřit pouze „odhad“ FiO2 na základě doby nádechu.Toto „skóre“ je poměr dodávky kyslíku k dechovému objemu.To však nezohledňuje některé faktory z hlediska fyziologie dýchání.Studie ukázaly, že měření FiO2 může být ovlivněno různými faktory [2,3].Přestože podávání kyslíku při výdechu může vést ke zvýšení koncentrace kyslíku v anatomických mrtvých prostorech, jako je dutina ústní, hltan a průdušnice, v současné literatuře nejsou k této problematice žádné zprávy.Někteří lékaři se však domnívají, že v praxi jsou tyto faktory méně důležité a že „skóre“ stačí k překonání klinických problémů.
V posledních letech přitahuje HFNC zvláštní pozornost v urgentní medicíně a intenzivní péči [9].HFNC poskytuje vysoký průtok FiO2 a kyslíku se dvěma hlavními přínosy – proplachováním mrtvého prostoru hltanu a snížením odporu nosohltanu, což by při předepisování kyslíku nemělo být opomenuto [10,11].Navíc může být nutné předpokládat, že naměřená hodnota FiO2 představuje koncentraci kyslíku v dýchacích cestách nebo alveolech, protože koncentrace kyslíku v alveolech během inspirace je důležitá z hlediska poměru P/F.
V běžné klinické praxi se často používají jiné metody dodávání kyslíku než intubace.Proto je důležité shromáždit více údajů o FiO2 naměřených pomocí těchto zařízení na dodávku kyslíku, aby se předešlo zbytečnému překysličení a aby bylo možné získat přehled o bezpečnosti dýchání během oxygenace.Měření FiO2 v lidské průdušnici je však obtížné.Někteří výzkumníci se pokusili napodobit FiO2 pomocí modelů spontánního dýchání [4,12,13].Proto jsme se v této studii zaměřili na měření FiO2 pomocí simulovaného modelu spontánního dýchání.
Toto je pilotní studie, která nevyžaduje etické schválení, protože se netýká lidí.Pro simulaci spontánního dýchání jsme připravili model spontánního dýchání s odkazem na model vyvinutý Hsu et al.(obr. 1) [12].Ventilátory a testovací plíce (Dual Adult TTL; Grand Rapids, MI: Michigan Instruments, Inc.) z anesteziologického zařízení (Fabius Plus; Lübeck, Německo: Draeger, Inc.) byly připraveny k napodobení spontánního dýchání.Obě zařízení jsou ručně spojena pevnými kovovými pásky.Jeden měch (hnací strana) testovací plíce je připojen k ventilátoru.Druhý měch (pasivní strana) testovací plíce je připojen k „modelu řízení kyslíku“.Jakmile ventilátor dodá čerstvý plyn pro testování plic (strana pohonu), měch se nafoukne násilným tahem za druhý měch (pasivní strana).Tento pohyb vdechuje plyn průdušnicí figuríny, čímž simuluje spontánní dýchání.
(a) monitor kyslíku, (b) figurína, (c) testovací plíce, (d) anesteziologické zařízení, (e) monitor kyslíku a (f) elektrický ventilátor.
Nastavení ventilátoru bylo následující: dechový objem 500 ml, dechová frekvence 10 dechů/min, poměr nádechu a výdechu (poměr nádech/výdech) 1:2 (doba dýchání = 1 s).Pro experimenty byla poddajnost testované plíce nastavena na 0,5.
Pro model řízení kyslíku byl použit kyslíkový monitor (MiniOx 3000; Pittsburgh, PA: American Medical Services Corporation) a figurína (MW13; Kyoto, Japonsko: Kyoto Kagaku Co., Ltd.).Čistý kyslík byl vstřikován rychlostí 1, 2, 3, 4 a 5 l/min a u každého byl měřen Fi02.Pro HFNC (MaxVenturi; Coleraine, Severní Irsko: Armstrong Medical) byly podávány směsi kyslíku a vzduchu v objemech 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 a 60 l a FiO2 byl posuzovat v každém případě.Pro HFNC byly experimenty prováděny při 45%, 60% a 90% koncentracích kyslíku.
Extraorální koncentrace kyslíku (BSM-6301; Tokio, Japonsko: Nihon Kohden Co.) byla měřena 3 cm nad maxilárními řezáky pomocí kyslíku dodávaného přes nosní kanylu (Finefit; Osaka, Japonsko: Japan Medicalnext Co.) (obrázek 1).) Intubace pomocí elektrického ventilátoru (HEF-33YR; Tokio, Japonsko: Hitachi) k vyfouknutí vzduchu z hlavy figuríny, aby se eliminovalo exspirační zpětné dýchání, a FiO2 byl změřen o 2 minuty později.
Po 120 sekundách vystavení kyslíku byl FiO2 měřen každou sekundu po dobu 30 sekund.Po každém měření figurínu a laboratoř vyvětrejte.FiO2 bylo měřeno 3krát v každém stavu.Experiment začal po kalibraci každého měřicího přístroje.
Tradičně se kyslík měří pomocí nosních kanyl, aby bylo možné měřit FiO2.Metoda výpočtu použitá v tomto experimentu se lišila v závislosti na obsahu spontánního dýchání (tabulka 1).Skóre se vypočítá na základě podmínek dýchání nastavených v anesteziologickém zařízení (dechový objem: 500 ml, dechová frekvence: 10 dechů/min, poměr nádechu a výdechu {poměr inhalace: výdech} = 1:2).
„Skóre“ se počítají pro každý průtok kyslíku.K podávání kyslíku do LFNC byla použita nosní kanyla.
Všechny analýzy byly provedeny pomocí softwaru Origin (Northampton, MA: OriginLab Corporation).Výsledky jsou vyjádřeny jako průměr ± standardní odchylka (SD) počtu testů (N) [12].Všechny výsledky jsme zaokrouhlili na dvě desetinná místa.
Pro výpočet „skóre“ se množství kyslíku vdechnutého do plic jedním nádechem rovná množství kyslíku uvnitř nosní kanyly a zbytek je venkovní vzduch.Při dechové době 2 s je tedy kyslík dodaný nosní kanylou za 2 s 1000/30 ml.Dávka kyslíku získaná z venkovního vzduchu byla 21 % dechového objemu (1000/30 ml).Konečný FiO2 je množství kyslíku dodaného do dechového objemu.Proto lze „odhad“ FiO2 vypočítat vydělením celkového množství spotřebovaného kyslíku dechovým objemem.
Před každým měřením byl intratracheální monitor kyslíku kalibrován na 20,8 % a extraorální monitor kyslíku byl kalibrován na 21 %.Tabulka 1 ukazuje průměrné hodnoty FiO2 LFNC při každém průtoku.Tyto hodnoty jsou 1,5-1,9krát vyšší než „vypočítané“ hodnoty (tabulka 1).Koncentrace kyslíku mimo ústa je vyšší než ve vnitřním vzduchu (21 %).Průměrná hodnota se před zavedením proudění vzduchu z elektrického ventilátoru snížila.Tyto hodnoty jsou podobné „odhadovaným hodnotám“.Při proudění vzduchu, kdy se koncentrace kyslíku mimo ústa blíží vzduchu v místnosti, je hodnota FiO2 v průdušnici vyšší než „vypočítaná hodnota“ o více než 2 l/min.S průtokem vzduchu nebo bez něj se rozdíl FiO2 snižoval se zvyšujícím se průtokem (obrázek 2).
Tabulka 2 ukazuje průměrné hodnoty FiO2 při každé koncentraci kyslíku pro jednoduchou kyslíkovou masku (kyslíková maska ​​Ecolite; Osaka, Japonsko: Japan Medicalnext Co., Ltd.).Tyto hodnoty se zvyšovaly se zvyšující se koncentrací kyslíku (tabulka 2).Při stejné spotřebě kyslíku je FiO2 LFNK vyšší než u jednoduché kyslíkové masky.Při 1-5 l/min je rozdíl ve FiO2 asi 11-24 %.
Tabulka 3 ukazuje průměrné hodnoty FiO2 pro HFNC při každém průtoku a koncentraci kyslíku.Tyto hodnoty byly blízké cílové koncentraci kyslíku bez ohledu na to, zda byl průtok nízký nebo vysoký (tabulka 3).
Intratracheální hodnoty FiO2 byly při použití LFNC vyšší než „odhadované“ hodnoty a extraorální hodnoty FiO2 byly vyšší než ve vzduchu v místnosti.Bylo zjištěno, že proudění vzduchu snižuje intratracheální a extraorální FiO2.Tyto výsledky naznačují, že k exspiračnímu dýchání došlo během opětovného dýchání LFNC.S průtokem vzduchu nebo bez něj se rozdíl FiO2 snižuje se zvyšujícím se průtokem.Tento výsledek naznačuje, že se zvýšeným FiO2 v průdušnici může souviset další faktor.Kromě toho také naznačili, že oxygenace zvyšuje koncentraci kyslíku v anatomickém mrtvém prostoru, což může být způsobeno zvýšením FiO2 [2].Obecně se uznává, že LFNC nezpůsobuje opětovné dýchání při výdechu.Očekává se, že to může významně ovlivnit rozdíl mezi naměřenými a „odhadovanými“ hodnotami u nosních kanyl.
Při nízkých rychlostech průtoku 1–5 l/min byl FiO2 v jednoduché masce nižší než u nosní kanyly, pravděpodobně proto, že koncentrace kyslíku se nezvyšuje snadno, když se část masky stane anatomicky mrtvou zónou.Průtok kyslíku minimalizuje ředění vzduchu v místnosti a stabilizuje FiO2 nad 5 l/min [12].Pod 5 l/min dochází k nízkým hodnotám FiO2 kvůli ředění vzduchu v místnosti a opětovnému vdechování mrtvého prostoru [12].Ve skutečnosti se přesnost průtokoměrů kyslíku může značně lišit.MiniOx 3000 se používá ke sledování koncentrace kyslíku, avšak zařízení nemá dostatečné časové rozlišení pro měření změn koncentrace vydechovaného kyslíku (výrobci uvádějí 20 sekund, aby představovali 90% odezvu).To vyžaduje kyslíkový monitor s rychlejší časovou odezvou.
V reálné klinické praxi se morfologie nosní dutiny, dutiny ústní a hltanu liší od člověka k člověku a hodnota FiO2 se může lišit od výsledků získaných v této studii.Kromě toho se liší respirační stav pacientů a vyšší spotřeba kyslíku vede k nižšímu obsahu kyslíku ve výdechových dechech.Tyto podmínky mohou vést k nižším hodnotám FiO2.Proto je obtížné posoudit spolehlivou FiO2 při použití LFNK a jednoduchých kyslíkových masek v reálných klinických situacích.Tento experiment však naznačuje, že koncepty anatomického mrtvého prostoru a rekurentního výdechového dýchání mohou ovlivnit FiO2.Vzhledem k tomuto objevu může FiO2 výrazně vzrůst i při nízkém průtoku, v závislosti spíše na podmínkách než na „odhadech“.
British Thoracic Society doporučuje, aby lékaři předepisovali kyslík podle cílového rozsahu saturace a monitorovali pacienta, aby byl zachován cílový rozsah saturace [14].Přestože „vypočítaná hodnota“ FiO2 v této studii byla velmi nízká, je možné v závislosti na stavu pacienta dosáhnout skutečné hodnoty FiO2 vyšší, než je „vypočtená hodnota“.
Při použití HFNC je hodnota FiO2 blízká nastavené koncentraci kyslíku bez ohledu na průtok.Výsledky této studie naznačují, že vysokých hladin FiO2 lze dosáhnout i při průtoku 10 l/min.Podobné studie neprokázaly žádnou změnu FiO2 mezi 10 a 30 l [12,15].Uvádí se, že vysoký průtok HFNC eliminuje potřebu brát v úvahu anatomický mrtvý prostor [2,16].Anatomický mrtvý prostor může být potenciálně vypláchnut při průtoku kyslíku vyšším než 10 l/min.Dysart a kol.Předpokládá se, že primárním mechanismem účinku VPT může být proplachování mrtvého prostoru nosohltanové dutiny, a tím zmenšení celkového mrtvého prostoru a zvýšení podílu minutové ventilace (tj. alveolární ventilace) [17].
Předchozí studie HFNC používala katetr k měření FiO2 v nosohltanu, ale FiO2 byl nižší než v tomto experimentu [15,18-20].Ritchie a kol.Bylo hlášeno, že vypočítaná hodnota FiO2 se blíží 0,60, když se průtok plynu během nazálního dýchání zvyšuje nad 30 l/min [15].V praxi HFNC vyžadují průtoky 10-30 l/min nebo vyšší.Díky vlastnostem HFNC mají významný vliv podmínky v nosní dutině a HFNC je často aktivován při vysokých průtokech.Pokud se dýchání zlepší, může být také nutné snížit rychlost průtoku, protože FiO2 může být dostačující.
Tyto výsledky jsou založeny na simulacích a nenaznačují, že výsledky FiO2 lze přímo aplikovat na skutečné pacienty.Na základě těchto výsledků však lze v případě intubace nebo jiných zařízení než HFNC očekávat, že se hodnoty FiO2 budou výrazně lišit v závislosti na podmínkách.Při podávání kyslíku pomocí LFNC nebo jednoduché kyslíkové masky v klinickém prostředí je léčba obvykle hodnocena pouze hodnotou „periferní arteriální saturace kyslíkem“ (SpO2) pomocí pulzního oxymetru.S rozvojem anémie se doporučuje přísná péče o pacienta bez ohledu na obsah SpO2, PaO2 a kyslíku v arteriální krvi.Kromě toho Downes a kol.a Beasley a kol.Bylo navrženo, že nestabilní pacienti mohou být skutečně ohroženi v důsledku profylaktického použití vysoce koncentrované oxygenoterapie [21–24].Během období fyzického zhoršení budou mít pacienti, kteří dostávají vysoce koncentrovanou oxygenoterapii, vysoké hodnoty pulzního oxymetru, které mohou maskovat postupný pokles poměru P/F, a proto nemusí upozornit personál ve správný čas, což vede k hrozícímu zhoršení vyžadujícímu mechanický zásah.Podpěra, podpora.Dříve se mělo za to, že vysoký FiO2 poskytuje pacientům ochranu a bezpečnost, ale tato teorie není použitelná v klinickém prostředí [14].
Proto je třeba opatrnosti i při předepisování kyslíku v perioperačním období nebo v časných stadiích respiračního selhání.Výsledky studie ukazují, že přesná měření FiO2 lze získat pouze intubací nebo HFNC.Při použití LFNC nebo jednoduché kyslíkové masky by měl být zajištěn profylaktický kyslík, aby se zabránilo mírným respiračním potížím.Tato zařízení nemusí být vhodná, pokud je vyžadováno kritické posouzení stavu dýchání, zejména pokud jsou výsledky FiO2 kritické.I při nízkém průtoku se FiO2 zvyšuje s průtokem kyslíku a může maskovat respirační selhání.Navíc i při použití SpO2 pro pooperační léčbu je žádoucí mít co nejnižší průtok.To je nezbytné pro včasnou detekci respiračního selhání.Vysoký průtok kyslíku zvyšuje riziko selhání včasné detekce.Dávkování kyslíku by mělo být stanoveno po určení, které vitální funkce se podáváním kyslíku zlepší.Už jen na základě výsledků této studie se nedoporučuje měnit koncepci hospodaření s kyslíkem.Domníváme se však, že nové myšlenky prezentované v této studii by měly být zvažovány z hlediska metod používaných v klinické praxi.Při určování množství kyslíku doporučeného směrnicemi je navíc nutné nastavit pro pacienta vhodný průtok bez ohledu na hodnotu FiO2 pro rutinní měření inspiračního průtoku.
Navrhujeme přehodnotit koncept FiO2 s ohledem na rozsah oxygenoterapie a klinické podmínky, protože FiO2 je nepostradatelným parametrem pro řízení podávání kyslíku.Tato studie má však několik omezení.Pokud lze měřit FiO2 v lidské průdušnici, lze získat přesnější hodnotu.V současnosti je však obtížné provádět taková měření, aniž by byla invazivní.V budoucnu by měl být proveden další výzkum pomocí neinvazivních měřicích zařízení.
V této studii jsme měřili intratracheální FiO2 pomocí modelu simulace spontánního dýchání LFNC, jednoduché kyslíkové masky a HFNC.Řízení kyslíku při výdechu může vést ke zvýšení koncentrace kyslíku v anatomickém mrtvém prostoru, což může být spojeno se zvýšením podílu vdechovaného kyslíku.S HFNC lze získat vysoký podíl inhalovaného kyslíku i při průtoku 10 l/min.Při stanovení optimálního množství kyslíku je nutné stanovit vhodný průtok pro pacienta a konkrétní podmínky, nikoli závislé pouze na hodnotách podílu inhalovaného kyslíku.Odhadnout procento inhalovaného kyslíku při použití LFNC a jednoduché kyslíkové masky v klinickém prostředí může být náročné.
Získaná data naznačují, že výdechové dýchání je spojeno se zvýšením FiO2 v průdušnici LFNC.Při určování množství kyslíku doporučeného směrnicemi je nutné nastavit vhodný průtok pro pacienta bez ohledu na hodnotu FiO2 měřenou pomocí tradičního inspiračního průtoku.
Lidské subjekty: Všichni autoři potvrdili, že do této studie nebyli zapojeni žádní lidé ani tkáně.Zvířecí subjekty: Všichni autoři potvrdili, že do této studie nebyla zapojena žádná zvířata ani tkáně.Střet zájmů: V souladu s ICMJE Jednotným formulářem pro zveřejnění všichni autoři prohlašují následující: Informace o platbě/službě: Všichni autoři prohlašují, že na předloženou práci nezískali finanční podporu od žádné organizace.Finanční vztahy: Všichni autoři prohlašují, že v současné době ani v posledních třech letech nemají finanční vztahy s žádnou organizací, která by mohla mít zájem o předloženou práci.Jiné vztahy: Všichni autoři prohlašují, že neexistují žádné další vztahy nebo činnosti, které by mohly ovlivnit předloženou práci.
Rádi bychom poděkovali panu Toru Shida (IMI Co., Ltd, Kumamoto Customer Service Center, Japonsko) za jeho pomoc s touto studií.
Kojima Y., Sendo R., Okayama N. a kol.(18. května 2022) Poměr inhalovaného kyslíku v zařízeních s nízkým a vysokým průtokem: simulační studie.Cure 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
© Copyright 2022 Kojima et al.Toto je článek s otevřeným přístupem distribuovaný za podmínek licence Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0.Neomezené použití, distribuce a reprodukce na jakémkoli médiu je povoleno za předpokladu, že je uveden původní autor a zdroj.
Toto je článek s otevřeným přístupem distribuovaný pod licencí Creative Commons Attribution License, která umožňuje neomezené použití, distribuci a reprodukci na jakémkoli médiu za předpokladu uvedení autora a zdroje.
(a) monitor kyslíku, (b) figurína, (c) testovací plíce, (d) anesteziologické zařízení, (e) monitor kyslíku a (f) elektrický ventilátor.
Nastavení ventilátoru bylo následující: dechový objem 500 ml, dechová frekvence 10 dechů/min, poměr nádechu a výdechu (poměr nádech/výdech) 1:2 (doba dýchání = 1 s).Pro experimenty byla poddajnost testované plíce nastavena na 0,5.
„Skóre“ se počítají pro každý průtok kyslíku.K podávání kyslíku do LFNC byla použita nosní kanyla.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) je náš jedinečný proces vzájemného hodnocení po zveřejnění.Více se dozvíte zde.
Tento odkaz vás přesměruje na webovou stránku třetí strany, která není přidružena ke společnosti Cureus, Inc. Vezměte prosím na vědomí, že společnost Cureus nenese odpovědnost za žádný obsah nebo aktivity obsažené na našich partnerských nebo přidružených stránkách.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) je náš jedinečný proces vzájemného hodnocení po zveřejnění.SIQ™ hodnotí důležitost a kvalitu článků na základě kolektivní moudrosti celé komunity Cureus.Všem registrovaným uživatelům se doporučuje přispívat do SIQ™ jakéhokoli publikovaného článku.(Autoři nemohou hodnotit své vlastní články.)
Vysoké hodnocení by mělo být vyhrazeno skutečně inovativní práci v příslušných oborech.Jakákoli hodnota nad 5 by měla být považována za nadprůměrnou.I když všichni registrovaní uživatelé Cureus mohou hodnotit jakýkoli publikovaný článek, názory odborníků na dané téma mají podstatně větší váhu než názory laiků.SIQ™ článku se objeví vedle článku poté, co byl dvakrát ohodnocen, a bude přepočítán s každým dalším skóre.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) je náš jedinečný proces vzájemného hodnocení po zveřejnění.SIQ™ hodnotí důležitost a kvalitu článků na základě kolektivní moudrosti celé komunity Cureus.Všem registrovaným uživatelům se doporučuje přispívat do SIQ™ jakéhokoli publikovaného článku.(Autoři nemohou hodnotit své vlastní články.)
Vezměte prosím na vědomí, že tím souhlasíte s tím, že budete přidáni do našeho měsíčního seznamu e-mailových newsletterů.