«Tvil aldri på at en liten gruppe omtenksomme, dedikerte borgere kan forandre verden.Faktisk er det den eneste der.»
Cureus' oppgave er å endre den langvarige modellen for medisinsk publisering, der forskningsinnsending kan være dyrt, komplekst og tidkrevende.
Siter denne artikkelen som: Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18. mai 2022) Inhalert oksygenforhold i lav- og høystrømsapparater: en simuleringsstudie.Kur 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
Formål: Fraksjonen av inhalert oksygen bør måles når oksygen gis til pasienten, siden den representerer den alveolære oksygenkonsentrasjonen, som er viktig fra et respirasjonsfysiologisk synspunkt.Derfor var målet med denne studien å sammenligne andelen inhalert oksygen oppnådd med forskjellige oksygentilførselsanordninger.
Metoder: En simuleringsmodell av spontan pusting ble brukt.Mål andelen av inhalert oksygen mottatt gjennom nesestifter med lav og høy strømning og enkle oksygenmasker.Etter 120 s med oksygen ble andelen av inhalert luft målt hvert sekund i 30 s.Det ble tatt tre målinger for hver tilstand.
RESULTATER: Luftstrøm reduserte intratrakeal inspirert oksygenfraksjon og ekstraoral oksygenkonsentrasjon ved bruk av en lavstrøms nesekanyle, noe som tyder på at ekspiratorisk pusting skjedde under gjenånding og kan være assosiert med en økning i intratrakeal inspirert oksygenfraksjon.
Konklusjon.Oksygeninnånding under utånding kan føre til en økning i oksygenkonsentrasjonen i det anatomiske dødrommet, noe som kan være assosiert med en økning i andelen oksygen som inhaleres.Ved å bruke en høystrøms nesekanyle kan en høy prosentandel av inhalert oksygen oppnås selv ved en strømningshastighet på 10 l/min.Når du bestemmer den optimale oksygenmengden, er det nødvendig å stille inn passende strømningshastighet for pasienten og spesifikke forhold, uavhengig av verdien av fraksjonen av inhalert oksygen.Ved bruk av lavflytende nesestifter og enkle oksygenmasker i en klinisk setting, kan det være vanskelig å anslå andelen oksygen som inhaleres.
Administrering av oksygen under de akutte og kroniske fasene av respirasjonssvikt er en vanlig prosedyre i klinisk medisin.Ulike metoder for oksygenadministrering inkluderer kanyle, nesekanyle, oksygenmaske, reservoarmaske, venturi-maske og høystrøms nesekanyle (HFNC) [1-5].Prosentandelen av oksygen i innåndingsluften (FiO2) er prosentandelen av oksygen i innåndingsluften som deltar i alveolær gassutveksling.Oksygeneringsgraden (P/F-forhold) er forholdet mellom partialtrykket av oksygen (PaO2) og FiO2 i arterielt blod.Selv om den diagnostiske verdien av P/F-forholdet fortsatt er kontroversiell, er det en mye brukt indikator på oksygenering i klinisk praksis [6-8].Derfor er det klinisk viktig å vite verdien av FiO2 når man gir oksygen til en pasient.
Under intubasjon kan FiO2 måles nøyaktig med en oksygenmonitor som inkluderer en ventilasjonskrets, mens når oksygen administreres med en nesekanyle og en oksygenmaske, kan kun et "estimat" av FiO2 basert på inspirasjonstiden måles.Denne "poengsummen" er forholdet mellom oksygentilførsel og tidevannsvolum.Dette tar imidlertid ikke hensyn til noen faktorer fra åndens fysiologi.Studier har vist at FiO2-målinger kan påvirkes av ulike faktorer [2,3].Selv om administrering av oksygen under utånding kan føre til en økning i oksygenkonsentrasjonen i anatomiske døde rom som munnhulen, svelget og luftrøret, er det ingen rapporter om dette i den nåværende litteraturen.Noen klinikere mener imidlertid at disse faktorene i praksis er mindre viktige og at "score" er tilstrekkelig for å overvinne kliniske problemer.
De siste årene har HFNC vakt særlig oppmerksomhet innen akuttmedisin og intensivbehandling [9].HFNC gir en høy FiO2- og oksygenstrøm med to hovedfordeler – spyling av det døde rommet i svelget og reduksjon av nasofaryngeal motstand, som ikke bør overses ved forskrivning av oksygen [10,11].I tillegg kan det være nødvendig å anta at den målte FiO2-verdien representerer oksygenkonsentrasjonen i luftveiene eller alveolene, siden oksygenkonsentrasjonen i alveolene under inspirasjon er viktig med tanke på P/F-forholdet.
Andre oksygenleveringsmetoder enn intubasjon brukes ofte i rutinemessig klinisk praksis.Derfor er det viktig å samle inn flere data om FiO2 målt med disse oksygentilførselsenhetene for å forhindre unødvendig overoksygenering og for å få innsikt i pustesikkerheten under oksygenering.Målingen av FiO2 i luftrøret hos mennesker er imidlertid vanskelig.Noen forskere har forsøkt å etterligne FiO2 ved hjelp av spontane pustemodeller [4,12,13].Derfor, i denne studien, hadde vi som mål å måle FiO2 ved å bruke en simulert modell for spontan respirasjon.
Dette er en pilotstudie som ikke krever etisk godkjenning fordi den ikke involverer mennesker.For å simulere spontan pusting utarbeidet vi en spontan pustemodell med referanse til modellen utviklet av Hsu et al.(Fig. 1) [12].Ventilatorer og testlunger (Dual Adult TTL; Grand Rapids, MI: Michigan Instruments, Inc.) fra anestesiutstyr (Fabius Plus; Lübeck, Tyskland: Draeger, Inc.) ble klargjort for å etterligne spontan pust.De to enhetene er manuelt koblet sammen med stive metallstropper.Den ene belg (drivsiden) av testlungen er koblet til respiratoren.Den andre belgen (passiv side) av testlungen er koblet til "Oxygen Management Model".Så snart respiratoren tilfører frisk gass for å teste lungene (drivsiden), blåses belgen opp ved å trekke i den andre belgen (passiv side).Denne bevegelsen inhalerer gass gjennom dukkens luftrør, og simulerer dermed spontan pust.
(a) oksygenmonitor, (b) dummy, (c) testlunge, (d) anestesiapparat, (e) oksygenmonitor, og (f) elektrisk ventilator.
Ventilatorinnstillingene var som følger: tidalvolum 500 ml, respirasjonsfrekvens 10 pust/min, inspirasjons-til-ekspirasjonsforhold (inhalasjons-/ekspirasjonsforhold) 1:2 (pustetid = 1 s).For forsøkene ble testlungens compliance satt til 0,5.
En oksygenmonitor (MiniOx 3000; Pittsburgh, PA: American Medical Services Corporation) og en dukke (MW13; Kyoto, Japan: Kyoto Kagaku Co., Ltd.) ble brukt til oksygenstyringsmodellen.Rent oksygen ble injisert med hastigheter på 1, 2, 3, 4 og 5 L/min og FiO2 ble målt for hver.For HFNC (MaxVenturi; Coleraine, Nord-Irland: Armstrong Medical) ble oksygen-luftblandinger administrert i volumer på 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 og 60 L, og FiO2 var vurderes i hvert enkelt tilfelle.For HFNC ble det utført forsøk ved 45 %, 60 % og 90 % oksygenkonsentrasjoner.
Ekstraoral oksygenkonsentrasjon (BSM-6301; Tokyo, Japan: Nihon Kohden Co.) ble målt 3 cm over de maxillære fortennene med oksygen levert gjennom en nesekanyle (Finefit; Osaka, Japan: Japan Medicalnext Co.) (Figur 1).) Intubasjon ved hjelp av en elektrisk ventilator (HEF-33YR; Tokyo, Japan: Hitachi) for å blåse luft ut av dukkens hode for å eliminere respiratorisk ryggpust, og FiO2 ble målt 2 minutter senere.
Etter 120 sekunders eksponering for oksygen ble FiO2 målt hvert sekund i 30 sekunder.Ventiler dukken og laboratoriet etter hver måling.FiO2 ble målt 3 ganger i hver tilstand.Eksperimentet startet etter kalibreringen av hvert måleinstrument.
Tradisjonelt vurderes oksygen gjennom nesekanyler slik at FiO2 kan måles.Beregningsmetoden som ble brukt i dette forsøket varierte avhengig av innholdet av spontan respirasjon (tabell 1).Poengsummene beregnes basert på pusteforholdene satt i anestesiapparatet (tidalvolum: 500 ml, respirasjonsfrekvens: 10 pust/min, inspirasjons-til-ekspirasjonsforhold {innånding: utåndingsforhold} = 1:2).
"Score" beregnes for hver oksygenstrømningshastighet.En nesekanyle ble brukt til å administrere oksygen til LFNC.
Alle analyser ble utført ved bruk av Origin-programvare (Northampton, MA: OriginLab Corporation).Resultatene er uttrykt som gjennomsnitt ± standardavvik (SD) av antall tester (N) [12].Vi har avrundet alle resultater til to desimaler.
For å beregne "poengsummen", er mengden oksygen pustet inn i lungene i et enkelt pust lik mengden oksygen inne i nesekanylen, og resten er luft utenfor.Dermed, med en pustetid på 2 s, er oksygenet levert av nesekanylen på 2 s 1000/30 ml.Oksygendosen oppnådd fra uteluften var 21 % av tidalvolumet (1000/30 ml).Den endelige FiO2 er mengden oksygen som leveres til tidalvolumet.Derfor kan FiO2 "estimatet" beregnes ved å dele den totale mengden oksygen som forbrukes med tidevannsvolumet.
Før hver måling ble den intratrakeale oksygenmonitoren kalibrert til 20,8 % og den ekstraorale oksygenmonitoren ble kalibrert til 21 %.Tabell 1 viser gjennomsnittlige FiO2 LFNC-verdier ved hver strømningshastighet.Disse verdiene er 1,5-1,9 ganger høyere enn de "beregnede" verdiene (tabell 1).Konsentrasjonen av oksygen utenfor munnen er høyere enn i inneluft (21%).Gjennomsnittsverdien sank før innføringen av luftstrøm fra den elektriske viften.Disse verdiene ligner på "estimerte verdier".Med luftstrøm, når oksygenkonsentrasjonen utenfor munnen er nær romluft, er FiO2-verdien i luftrøret høyere enn den "beregnede verdien" på mer enn 2 L/min.Med eller uten luftstrøm avtok FiO2-forskjellen ettersom strømningshastigheten økte (figur 2).
Tabell 2 viser gjennomsnittlige FiO2-verdier ved hver oksygenkonsentrasjon for en enkel oksygenmaske (Ecolite oksygenmaske; Osaka, Japan: Japan Medicalnext Co., Ltd.).Disse verdiene økte med økende oksygenkonsentrasjon (tabell 2).Med samme oksygenforbruk er FiO2 til LFNK høyere enn for en enkel oksygenmaske.Ved 1-5 L/min er forskjellen i FiO2 ca. 11-24%.
Tabell 3 viser gjennomsnittlige FiO2-verdier for HFNC ved hver strømningshastighet og oksygenkonsentrasjon.Disse verdiene var nær måloksygenkonsentrasjonen uavhengig av om strømningshastigheten var lav eller høy (tabell 3).
Intratrakeale FiO2-verdier var høyere enn 'estimerte' verdier og ekstraorale FiO2-verdier var høyere enn romluft ved bruk av LFNC.Luftstrøm har vist seg å redusere intratrakeal og ekstraoral FiO2.Disse resultatene tyder på at ekspiratorisk pusting skjedde under LFNC-gjenpusting.Med eller uten luftstrøm reduseres FiO2-forskjellen når strømningshastigheten øker.Dette resultatet antyder at en annen faktor kan være assosiert med forhøyet FiO2 i luftrøret.I tillegg indikerte de også at oksygenering øker oksygenkonsentrasjonen i det anatomiske døde rommet, noe som kan skyldes en økning i FiO2 [2].Det er generelt akseptert at LFNC ikke forårsaker gjenpust ved utånding.Det forventes at dette kan påvirke forskjellen mellom de målte og "estimerte" verdiene for nesekanyler betydelig.
Ved lave strømningshastigheter på 1–5 l/min var FiO2 i den vanlige masken lavere enn for nesekanylen, sannsynligvis fordi oksygenkonsentrasjonen ikke øker lett når en del av masken blir en anatomisk død sone.Oksygenstrøm minimerer romluftfortynning og stabiliserer FiO2 over 5 L/min [12].Under 5 L/min oppstår lave FiO2-verdier på grunn av fortynning av romluft og gjeninnånding av dødrom [12].Faktisk kan nøyaktigheten til oksygenstrømmålere variere mye.MiniOx 3000 brukes til å overvåke oksygenkonsentrasjonen, men enheten har ikke tilstrekkelig tidsmessig oppløsning til å måle endringer i utåndet oksygenkonsentrasjon (produsenter angir 20 sekunder for å representere en 90 % respons).Dette krever en oksygenmonitor med raskere tidsrespons.
I reell klinisk praksis varierer morfologien til nesehulen, munnhulen og svelget fra person til person, og FiO2-verdien kan avvike fra resultatene oppnådd i denne studien.I tillegg er respirasjonsstatusen til pasientene forskjellig, og høyere oksygenforbruk fører til lavere oksygeninnhold i ekspiratoriske pust.Disse forholdene kan føre til lavere FiO2-verdier.Derfor er det vanskelig å vurdere pålitelig FiO2 ved bruk av LFNK og enkle oksygenmasker i reelle kliniske situasjoner.Imidlertid antyder dette eksperimentet at begrepene anatomisk dødrom og tilbakevendende ekspiratorisk pusting kan påvirke FiO2.Gitt denne oppdagelsen, kan FiO2 øke betydelig selv ved lave strømningshastigheter, avhengig av forhold i stedet for "estimat".
British Thoracic Society anbefaler at klinikere foreskriver oksygen i henhold til målmetningsområdet og overvåker pasienten for å opprettholde målmetningsområdet [14].Selv om den "beregnede verdien" av FiO2 i denne studien var svært lav, er det mulig å oppnå en faktisk FiO2 høyere enn den "beregnede verdien" avhengig av pasientens tilstand.
Ved bruk av HFNC er FiO2-verdien nær den innstilte oksygenkonsentrasjonen uavhengig av strømningshastigheten.Resultatene av denne studien tyder på at høye FiO2-nivåer kan oppnås selv ved en strømningshastighet på 10 l/min.Lignende studier viste ingen endring i FiO2 mellom 10 og 30 L [12,15].Den høye strømningshastigheten til HFNC er rapportert å eliminere behovet for å vurdere anatomisk dødrom [2,16].Anatomisk dødrom kan potensielt spyles ut med en oksygenstrømhastighet på over 10 l/min.Dysart et al.Det antas at den primære virkningsmekanismen til VPT kan være spyling av dødrommet i nesesvelghulen, og dermed redusere det totale dødrommet og øke andelen minuttventilasjon (dvs. alveolær ventilasjon) [17].
En tidligere HFNC-studie brukte et kateter for å måle FiO2 i nasopharynx, men FiO2 var lavere enn i dette eksperimentet [15,18-20].Ritchie et al.Det er rapportert at den beregnede verdien av FiO2 nærmer seg 0,60 når gassstrømningshastigheten øker over 30 l/min under nesepust [15].I praksis krever HFNC-er strømningshastigheter på 10-30 L/min eller høyere.På grunn av egenskapene til HFNC har forhold i nesehulen en betydelig effekt, og HFNC aktiveres ofte ved høye strømningshastigheter.Hvis pusten forbedres, kan det også være nødvendig med en reduksjon i strømningshastigheten, da FiO2 kan være tilstrekkelig.
Disse resultatene er basert på simuleringer og antyder ikke at FiO2-resultater kan brukes direkte på ekte pasienter.Basert på disse resultatene, i tilfelle av intubasjon eller andre enheter enn HFNC, kan FiO2-verdier forventes å variere betydelig avhengig av forholdene.Ved administrering av oksygen med en LFNC eller en enkel oksygenmaske i kliniske omgivelser, vurderes behandlingen vanligvis bare av verdien for "perifer arteriell oksygenmetning" (SpO2) ved bruk av et pulsoksymeter.Ved utvikling av anemi anbefales streng behandling av pasienten, uavhengig av SpO2, PaO2 og oksygeninnhold i arterielt blod.I tillegg har Downes et al.og Beasley et al.Det har blitt antydet at ustabile pasienter faktisk kan være utsatt på grunn av profylaktisk bruk av høykonsentrert oksygenbehandling [21-24].I perioder med fysisk forverring vil pasienter som får høykonsentrert oksygenbehandling ha høye pulsoksymeteravlesninger, noe som kan maskere en gradvis reduksjon i P/F-forholdet og dermed kanskje ikke varsle personalet til rett tid, noe som fører til forestående forverring som krever mekanisk intervensjon.Brukerstøtte.Det ble tidligere antatt at høy FiO2 gir beskyttelse og sikkerhet for pasienter, men denne teorien er ikke anvendelig for den kliniske setting [14].
Derfor bør det utvises forsiktighet selv ved forskrivning av oksygen i den perioperative perioden eller i de tidlige stadiene av respirasjonssvikt.Resultatene av studien viser at nøyaktige FiO2-målinger kun kan oppnås med intubasjon eller HFNC.Når du bruker en LFNC eller en enkel oksygenmaske, bør profylaktisk oksygen gis for å forhindre mild pustebesvær.Disse enhetene er kanskje ikke egnet når en kritisk vurdering av respirasjonsstatus er nødvendig, spesielt når FiO2-resultater er kritiske.Selv ved lave strømningshastigheter øker FiO2 med oksygenstrømmen og kan maskere respirasjonssvikt.I tillegg, selv ved bruk av SpO2 til postoperativ behandling, er det ønskelig å ha så lav strømningshastighet som mulig.Dette er nødvendig for tidlig oppdagelse av respirasjonssvikt.Høy oksygenstrøm øker risikoen for tidlig oppdagelsessvikt.Dosering av oksygen bør bestemmes etter å ha bestemt hvilke vitale tegn som forbedres med oksygentilførsel.Basert på resultatene fra denne studien alene, anbefales det ikke å endre konseptet med oksygenhåndtering.Vi mener imidlertid at de nye ideene som presenteres i denne studien bør vurderes i forhold til metoder som brukes i klinisk praksis.I tillegg, når man bestemmer mengden oksygen som anbefales av retningslinjene, er det nødvendig å stille inn passende flow for pasienten, uavhengig av FiO2-verdien for rutinemessige inspiratoriske flowmålinger.
Vi foreslår å revurdere konseptet FiO2, med tanke på omfanget av oksygenbehandling og kliniske forhold, siden FiO2 er en uunnværlig parameter for å håndtere oksygenadministrasjon.Denne studien har imidlertid flere begrensninger.Hvis FiO2 kan måles i menneskets luftrør, kan en mer nøyaktig verdi oppnås.Imidlertid er det foreløpig vanskelig å utføre slike målinger uten å være invasive.Ytterligere forskning ved bruk av ikke-invasive måleapparater bør utføres i fremtiden.
I denne studien målte vi intratrakeal FiO2 ved å bruke LFNC-modellen for spontan pustesimulering, enkel oksygenmaske og HFNC.Håndtering av oksygen under utånding kan føre til en økning i oksygenkonsentrasjonen i det anatomiske dødrommet, noe som kan være assosiert med en økning i andelen oksygen som inhaleres.Med HFNC kan en høy andel inhalert oksygen oppnås selv ved en strømningshastighet på 10 l/min.Når du bestemmer den optimale oksygenmengden, er det nødvendig å etablere den passende strømningshastigheten for pasienten og spesifikke forhold, ikke bare avhengig av verdiene av oksygenfraksjonen som inhaleres.Det kan være utfordrende å estimere prosentandelen av oksygen inhalert når du bruker en LFNC og en enkel oksygenmaske i en klinisk setting.
Dataene som ble oppnådd indikerer at ekspiratorisk pust er assosiert med en økning i FiO2 i luftrøret til LFNC.Når man bestemmer mengden oksygen som anbefales av retningslinjene, er det nødvendig å stille inn passende flow for pasienten, uavhengig av FiO2-verdien målt ved bruk av den tradisjonelle inspirasjonsstrømmen.
Mennesker: Alle forfattere bekreftet at ingen mennesker eller vev var involvert i denne studien.Dyrepersoner: Alle forfattere bekreftet at ingen dyr eller vev var involvert i denne studien.Interessekonflikter: I samsvar med ICMJE Uniform Disclosure Form, erklærer alle forfattere følgende: Betaling/tjenesteinformasjon: Alle forfattere erklærer at de ikke har mottatt økonomisk støtte fra noen organisasjon for det innsendte arbeidet.Økonomiske forhold: Alle forfattere erklærer at de for øyeblikket eller i løpet av de siste tre årene ikke har økonomiske forhold til noen organisasjon som kan være interessert i det innsendte arbeidet.Andre relasjoner: Alle forfattere erklærer at det ikke er andre relasjoner eller aktiviteter som kan påvirke det innsendte arbeidet.
Vi vil gjerne takke Mr. Toru Shida (IMI Co., Ltd, Kumamoto Customer Service Center, Japan) for hans hjelp med denne studien.
Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18. mai 2022) Inhalert oksygenforhold i lav- og høystrømsapparater: en simuleringsstudie.Kur 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
© Copyright 2022 Kojima et al.Dette er en artikkel med åpen tilgang distribuert under vilkårene i Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0.Ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium er tillatt, forutsatt at den opprinnelige forfatteren og kilden er kreditert.
Dette er en artikkel med åpen tilgang distribuert under Creative Commons Attribution License, som tillater ubegrenset bruk, distribusjon og reproduksjon i ethvert medium, forutsatt at forfatteren og kilden er kreditert.
(a) oksygenmonitor, (b) dummy, (c) testlunge, (d) anestesiapparat, (e) oksygenmonitor, og (f) elektrisk ventilator.
Ventilatorinnstillingene var som følger: tidalvolum 500 ml, respirasjonsfrekvens 10 pust/min, inspirasjons-til-ekspirasjonsforhold (inhalasjons-/ekspirasjonsforhold) 1:2 (pustetid = 1 s).For forsøkene ble testlungens compliance satt til 0,5.
"Score" beregnes for hver oksygenstrømningshastighet.En nesekanyle ble brukt til å administrere oksygen til LFNC.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vår unike evalueringsprosess for fagfellevurdering etter publisering.Finn ut mer her.
Denne lenken tar deg til et tredjepartsnettsted som ikke er tilknyttet Cureus, Inc. Vær oppmerksom på at Cureus ikke er ansvarlig for innhold eller aktiviteter på våre partnere eller tilknyttede nettsteder.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vår unike evalueringsprosess for fagfellevurdering etter publisering.SIQ™ evaluerer viktigheten og kvaliteten til artikler ved å bruke den kollektive visdommen til hele Cureus-fellesskapet.Alle registrerte brukere oppfordres til å bidra til SIQ™ for enhver publisert artikkel.(Forfattere kan ikke vurdere sine egne artikler.)
Høye rangeringer bør være forbeholdt virkelig innovativt arbeid på sine respektive felt.Enhver verdi over 5 bør betraktes som over gjennomsnittet.Selv om alle registrerte brukere av Cureus kan vurdere enhver publisert artikkel, veier meningene til fageksperter betydelig større vekt enn ikke-spesialistenes.SIQ™ for en artikkel vil vises ved siden av artikkelen etter at den har blitt vurdert to ganger, og vil bli beregnet på nytt med hver ekstra poengsum.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vår unike evalueringsprosess for fagfellevurdering etter publisering.SIQ™ evaluerer viktigheten og kvaliteten til artikler ved å bruke den kollektive visdommen til hele Cureus-fellesskapet.Alle registrerte brukere oppfordres til å bidra til SIQ™ for enhver publisert artikkel.(Forfattere kan ikke vurdere sine egne artikler.)
Vær oppmerksom på at ved å gjøre dette godtar du å bli lagt til vår månedlige e-postliste for nyhetsbrev.