”Tvivl aldrig på, at en lille gruppe af betænksomme, dedikerede borgere kan ændre verden.Faktisk er det den eneste der.”
Cureus' mission er at ændre den langvarige model for medicinsk publicering, hvor forskningsindsendelse kan være dyrt, komplekst og tidskrævende.
Citer denne artikel som: Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18. maj 2022) Inhaleret iltforhold i lav- og højflowenheder: en simuleringsundersøgelse.Kur 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
Formål: Fraktionen af ​​inhaleret ilt skal måles, når ilt gives til patienten, da den repræsenterer den alveolære iltkoncentration, hvilket er vigtigt ud fra et respiratorisk fysiologisk synspunkt.Derfor var formålet med denne undersøgelse at sammenligne andelen af ​​inhaleret ilt opnået med forskellige ilttilførselsanordninger.
Metoder: En simuleringsmodel af spontan vejrtrækning blev brugt.Mål andelen af ​​inhaleret ilt modtaget gennem næsestifter med lav og høj flow og simple iltmasker.Efter 120 s ilt blev fraktionen af ​​indåndet luft målt hvert sekund i 30 s.Der blev taget tre målinger for hver tilstand.
RESULTATER: Luftstrøm nedsatte intratrakeal inspireret iltfraktion og ekstraoral iltkoncentration ved brug af en næsekanyle med lavt flow, hvilket tyder på, at ekspiratorisk vejrtrækning opstod under genånding og kan være forbundet med en stigning i intratrakeal inspireret iltfraktion.
Konklusion.Iltindånding under udånding kan føre til en stigning i iltkoncentrationen i det anatomiske døde rum, hvilket kan være forbundet med en stigning i andelen af ​​indåndet ilt.Ved at bruge en næsekanyle med høj flow kan en høj procentdel af inhaleret ilt opnås selv ved en flowhastighed på 10 l/min.Ved bestemmelse af den optimale mængde ilt er det nødvendigt at indstille den passende flowhastighed for patienten og specifikke forhold, uanset værdien af ​​fraktionen af ​​inhaleret ilt.Ved brug af næsestifter med lavt flow og simple iltmasker i kliniske omgivelser kan det være svært at estimere andelen af ​​inhaleret ilt.
Administration af ilt under de akutte og kroniske faser af respirationssvigt er en almindelig procedure i klinisk medicin.Forskellige metoder til iltadministration indbefatter kanyle, næsekanyle, iltmaske, reservoirmaske, venturimaske og high flow nasal cannula (HFNC) [1-5].Procentdelen af ​​oxygen i den indåndede luft (FiO2) er den procentdel af oxygen i den indåndede luft, der deltager i alveolær gasudveksling.Iltningsgraden (P/F-forhold) er forholdet mellem partialtrykket af oxygen (PaO2) og FiO2 i arterielt blod.Selvom den diagnostiske værdi af P/F-forholdet forbliver kontroversiel, er det en meget brugt indikator for iltning i klinisk praksis [6-8].Derfor er det klinisk vigtigt at kende værdien af ​​FiO2, når man giver ilt til en patient.
Under intubation kan FiO2 måles nøjagtigt med en iltmonitor, der inkluderer et ventilationskredsløb, mens når ilt administreres med en næsekanyle og en iltmaske, kan kun et "estimat" af FiO2 baseret på indåndingstid måles.Denne "score" er forholdet mellem ilttilførsel og tidalvolumen.Dette tager dog ikke højde for nogle faktorer set ud fra respirationens fysiologi.Undersøgelser har vist, at FiO2-målinger kan påvirkes af forskellige faktorer [2,3].Selvom administration af ilt under udånding kan føre til en stigning i iltkoncentrationen i anatomiske døde rum såsom mundhulen, svælget og luftrøret, er der ingen rapporter om dette problem i den aktuelle litteratur.Nogle klinikere mener dog, at disse faktorer i praksis er mindre vigtige, og at "scores" er tilstrækkelige til at overvinde kliniske problemer.
I de senere år har HFNC tiltrukket sig særlig opmærksomhed inden for akutmedicin og intensivbehandling [9].HFNC giver et højt FiO2- og iltflow med to hovedfordele – skylning af det døde rum i svælget og reduktion af nasopharyngeal modstand, som ikke bør overses ved ordinering af ilt [10,11].Derudover kan det være nødvendigt at antage, at den målte FiO2-værdi repræsenterer iltkoncentrationen i luftvejene eller alveolerne, da iltkoncentrationen i alveolerne under indånding er vigtig i forhold til P/F-forholdet.
Andre metoder til ilttilførsel end intubation bruges ofte i rutinemæssig klinisk praksis.Derfor er det vigtigt at indsamle flere data om FiO2 målt med disse ilttilførselsenheder for at forhindre unødvendig overiltning og for at få indsigt i vejrtrækningssikkerheden under iltning.Målingen af ​​FiO2 i det menneskelige luftrør er imidlertid vanskelig.Nogle forskere har forsøgt at efterligne FiO2 ved hjælp af spontane vejrtrækningsmodeller [4,12,13].Derfor sigtede vi i denne undersøgelse på at måle FiO2 ved hjælp af en simuleret model for spontan respiration.
Dette er et pilotstudie, der ikke kræver etisk godkendelse, fordi det ikke involverer mennesker.For at simulere spontan vejrtrækning udarbejdede vi en spontan vejrtrækningsmodel med reference til modellen udviklet af Hsu et al.(Fig. 1) [12].Ventilatorer og testlunger (Dual Adult TTL; Grand Rapids, MI: Michigan Instruments, Inc.) fra anæstesiudstyr (Fabius Plus; Lübeck, Tyskland: Draeger, Inc.) blev forberedt til at efterligne spontan vejrtrækning.De to enheder er manuelt forbundet med stive metalstropper.Den ene bælg (drivsiden) af testlungen er forbundet med ventilatoren.Den anden bælg (passiv side) af testlungen er forbundet med "Oxygen Management Model".Så snart ventilatoren tilfører frisk gas til at teste lungerne (drivsiden), pustes bælgen op ved at trække i den anden bælg (passiv side).Denne bevægelse inhalerer gas gennem dukkens luftrør og simulerer dermed spontan vejrtrækning.
(a) iltmonitor, (b) dummy, (c) testlunge, (d) anæstesiapparat, (e) oxygenmonitor og (f) elektrisk ventilator.
Ventilatorindstillingerne var som følger: tidalvolumen 500 ml, respirationsfrekvens 10 vejrtrækninger/min, inspiratorisk til eksspiratorisk forhold (inhalation/ekspirationsforhold) 1:2 (åndedrætstid = 1 s).Til eksperimenterne blev testlungens compliance sat til 0,5.
En iltmonitor (MiniOx 3000; Pittsburgh, PA: American Medical Services Corporation) og en dukke (MW13; Kyoto, Japan: Kyoto Kagaku Co., Ltd.) blev brugt til iltstyringsmodellen.Ren oxygen blev injiceret med hastigheder på 1, 2, 3, 4 og 5 L/min, og FiO2 blev målt for hver.Til HFNC (MaxVenturi; Coleraine, Nordirland: Armstrong Medical) blev oxygen-luftblandinger administreret i volumener på 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 og 60 L, og FiO2 var vurderet i hvert enkelt tilfælde.For HFNC blev forsøg udført ved 45%, 60% og 90% oxygenkoncentrationer.
Ekstraoral oxygenkoncentration (BSM-6301; Tokyo, Japan: Nihon Kohden Co.) blev målt 3 cm over de maksillære fortænder med oxygen leveret gennem en næsekanyle (Finefit; Osaka, Japan: Japan Medicalnext Co.) (Figur 1).) Intubation ved hjælp af en elektrisk ventilator (HEF-33YR; Tokyo, Japan: Hitachi) for at blæse luft ud af dukkens hoved for at eliminere respiratorisk rygånding, og FiO2 blev målt 2 minutter senere.
Efter 120 sekunders eksponering for ilt blev FiO2 målt hvert sekund i 30 sekunder.Udluft dukken og laboratoriet efter hver måling.FiO2 blev målt 3 gange i hver tilstand.Forsøget begyndte efter kalibreringen af ​​hvert måleinstrument.
Traditionelt vurderes ilt gennem næsekanyler, så FiO2 kan måles.Beregningsmetoden anvendt i dette forsøg varierede afhængigt af indholdet af spontan respiration (tabel 1).Scoren beregnes ud fra de vejrtrækningsforhold, der er indstillet i anæstesiapparatet (tidalvolumen: 500 ml, respirationsfrekvens: 10 vejrtrækninger/min., inspiratorisk/ekspiratorisk forhold {inhalation: exhalation ratio} = 1:2).
"Scores" beregnes for hver oxygenflowhastighed.En næsekanyle blev brugt til at administrere oxygen til LFNC.
Alle analyser blev udført under anvendelse af Origin-software (Northampton, MA: OriginLab Corporation).Resultaterne er udtrykt som middelværdien ± standardafvigelsen (SD) af antallet af tests (N) [12].Vi har afrundet alle resultater til to decimaler.
For at beregne "score" er mængden af ​​ilt, der pustes ind i lungerne i et enkelt åndedrag, lig med mængden af ​​ilt inde i næsekanylen, og resten er luft udenfor.Med en vejrtrækningstid på 2 s er ilten leveret af næsekanylen på 2 s 1000/30 ml.Den iltdosis, der blev opnået fra udeluften, var 21 % af tidalvolumenet (1000/30 ml).Den endelige FiO2 er mængden af ​​ilt, der leveres til tidalvolumenet.Derfor kan FiO2 "estimatet" beregnes ved at dividere den samlede mængde ilt forbrugt med tidalvolumenet.
Før hver måling blev den intratracheale iltmonitor kalibreret til 20,8 %, og den ekstraorale iltmonitor blev kalibreret til 21 %.Tabel 1 viser de gennemsnitlige FiO2 LFNC-værdier ved hver strømningshastighed.Disse værdier er 1,5-1,9 gange højere end de "beregnede" værdier (tabel 1).Koncentrationen af ​​ilt uden for munden er højere end i indeluften (21%).Gennemsnitsværdien faldt før indførelsen af ​​luftstrøm fra den elektriske ventilator.Disse værdier svarer til "estimerede værdier".Ved luftstrøm, når iltkoncentrationen uden for munden er tæt på rumluft, er FiO2-værdien i luftrøret højere end den "beregnede værdi" på mere end 2 L/min.Med eller uden luftstrøm faldt FiO2-forskellen, efterhånden som flowhastigheden steg (figur 2).
Tabel 2 viser de gennemsnitlige FiO2-værdier ved hver iltkoncentration for en simpel iltmaske (Ecolite oxygenmaske; Osaka, Japan: Japan Medicalnext Co., Ltd.).Disse værdier steg med stigende iltkoncentration (tabel 2).Med det samme iltforbrug er FiO2 i LFNK højere end for en simpel iltmaske.Ved 1-5 L/min er forskellen i FiO2 omkring 11-24%.
Tabel 3 viser de gennemsnitlige FiO2-værdier for HFNC ved hver strømningshastighed og oxygenkoncentration.Disse værdier var tæt på måliltkoncentrationen, uanset om strømningshastigheden var lav eller høj (tabel 3).
Intratracheale FiO2-værdier var højere end 'estimerede' værdier og ekstraorale FiO2-værdier var højere end rumluft ved brug af LFNC.Luftstrøm har vist sig at reducere intratracheal og ekstraoral FiO2.Disse resultater tyder på, at ekspiratorisk vejrtrækning fandt sted under LFNC-genånding.Med eller uden luftstrøm falder FiO2-forskellen, når flowhastigheden stiger.Dette resultat tyder på, at en anden faktor kan være forbundet med forhøjet FiO2 i luftrøret.Derudover indikerede de også, at iltning øger iltkoncentrationen i det anatomiske døde rum, hvilket kan skyldes en stigning i FiO2 [2].Det er almindeligt accepteret, at LFNC ikke forårsager genånding ved udånding.Det forventes, at dette væsentligt kan påvirke forskellen mellem de målte og "estimerede" værdier for næsekanyler.
Ved lave strømningshastigheder på 1-5 l/min var FiO2 i den almindelige maske lavere end den i næsekanylen, sandsynligvis fordi iltkoncentrationen ikke stiger let, når en del af masken bliver en anatomisk død zone.Oxygenflow minimerer rumluftfortynding og stabiliserer FiO2 over 5 L/min [12].Under 5 L/min opstår lave FiO2-værdier på grund af fortynding af rumluft og genindånding af dødt rum [12].Faktisk kan nøjagtigheden af ​​iltflowmålere variere meget.MiniOx 3000 bruges til at overvåge iltkoncentrationen, men enheden har ikke tilstrækkelig tidsmæssig opløsning til at måle ændringer i udåndet iltkoncentration (producenterne angiver 20 sekunder for at repræsentere en 90 % respons).Dette kræver en iltmonitor med hurtigere tidsrespons.
I reel klinisk praksis varierer morfologien af ​​næsehulen, mundhulen og svælget fra person til person, og FiO2-værdien kan afvige fra resultaterne opnået i denne undersøgelse.Hertil kommer, at patienternes respiratoriske status er forskellig, og højere iltforbrug fører til lavere iltindhold i ekspiratoriske vejrtrækninger.Disse forhold kan føre til lavere FiO2-værdier.Derfor er det svært at vurdere pålidelig FiO2 ved brug af LFNK og simple iltmasker i reelle kliniske situationer.Dette eksperiment tyder imidlertid på, at begreberne anatomisk dødt rum og tilbagevendende udåndingsånding kan påvirke FiO2.I betragtning af denne opdagelse kan FiO2 stige betydeligt selv ved lave strømningshastigheder, afhængigt af forhold snarere end "skøn".
British Thoracic Society anbefaler, at klinikere ordinerer oxygen i henhold til målmætningsområdet og overvåger patienten for at opretholde målmætningsområdet [14].Selvom den "beregnede værdi" af FiO2 i denne undersøgelse var meget lav, er det muligt at opnå en faktisk FiO2 højere end den "beregnede værdi" afhængigt af patientens tilstand.
Ved brug af HFNC er FiO2-værdien tæt på den indstillede iltkoncentration uanset flowhastigheden.Resultaterne af denne undersøgelse tyder på, at høje FiO2-niveauer kan opnås selv ved en flowhastighed på 10 l/min.Lignende undersøgelser viste ingen ændring i FiO2 mellem 10 og 30 L [12,15].Den høje flowhastighed af HFNC er rapporteret at eliminere behovet for at overveje anatomisk dødt rum [2,16].Anatomisk dødrum kan potentielt skylles ud ved en oxygenflowhastighed på mere end 10 l/min.Dysart et al.Det antages, at den primære virkningsmekanisme af VPT kan være udskylning af det døde rum i nasopharyngeal hulrum, hvorved det totale døde rum reduceres og andelen af ​​minutventilation (dvs. alveolær ventilation) øges [17].
En tidligere HFNC undersøgelse brugte et kateter til at måle FiO2 i nasopharynx, men FiO2 var lavere end i dette eksperiment [15,18-20].Ritchie et al.Det er blevet rapporteret, at den beregnede værdi af FiO2 nærmer sig 0,60, da gasstrømningshastigheden stiger over 30 l/min under nasal vejrtrækning [15].I praksis kræver HFNC'er strømningshastigheder på 10-30 l/min eller højere.På grund af HFNC's egenskaber har forhold i næsehulen en betydelig effekt, og HFNC aktiveres ofte ved høje flowhastigheder.Hvis vejrtrækningen forbedres, kan et fald i flowhastigheden også være påkrævet, da FiO2 kan være tilstrækkeligt.
Disse resultater er baseret på simuleringer og tyder ikke på, at FiO2-resultater kan anvendes direkte på rigtige patienter.Baseret på disse resultater, i tilfælde af intubation eller andre enheder end HFNC, kan FiO2-værdier forventes at variere betydeligt afhængigt af forholdene.Når der administreres ilt med en LFNC eller en simpel iltmaske i kliniske omgivelser, vurderes behandlingen normalt kun ud fra værdien "perifer arteriel iltmætning" (SpO2) ved hjælp af et pulsoximeter.Med udviklingen af ​​anæmi anbefales streng behandling af patienten, uanset SpO2, PaO2 og iltindhold i arterielt blod.Derudover har Downes et al.og Beasley et al.Det er blevet foreslået, at ustabile patienter faktisk kan være i fare på grund af den profylaktiske brug af højkoncentreret oxygenbehandling [21-24].I perioder med fysisk forringelse vil patienter, der får højkoncentreret iltbehandling, have høje pulsoximeteraflæsninger, hvilket kan maskere et gradvist fald i P/F-forholdet og dermed muligvis ikke advare personalet på det rigtige tidspunkt, hvilket fører til forestående forringelse, der kræver mekanisk indgriben.support.Det var tidligere antaget, at høj FiO2 giver beskyttelse og sikkerhed for patienter, men denne teori er ikke anvendelig til de kliniske omgivelser [14].
Derfor skal der udvises forsigtighed, selv når der ordineres ilt i den perioperative periode eller i de tidlige stadier af respirationssvigt.Resultaterne af undersøgelsen viser, at nøjagtige FiO2-målinger kun kan opnås med intubation eller HFNC.Når du bruger en LFNC eller en simpel iltmaske, skal der gives profylaktisk ilt for at forhindre mild åndedrætsbesvær.Disse enheder er muligvis ikke egnede, når en kritisk vurdering af respirationsstatus er påkrævet, især når FiO2-resultater er kritiske.Selv ved lave strømningshastigheder stiger FiO2 med iltstrømmen og kan maskere respirationssvigt.Derudover er det, selv ved brug af SpO2 til postoperativ behandling, ønskeligt at have en så lav flowhastighed som muligt.Dette er nødvendigt for tidlig påvisning af respirationssvigt.Højt iltflow øger risikoen for tidlig detekteringsfejl.Dosering af ilt bør bestemmes efter bestemmelse af, hvilke vitale tegn der forbedres ved iltadministration.Baseret på resultaterne af denne undersøgelse alene, anbefales det ikke at ændre begrebet ilthåndtering.Vi mener dog, at de nye ideer, der præsenteres i denne undersøgelse, bør overvejes i forhold til metoder, der anvendes i klinisk praksis.Når man bestemmer mængden af ​​oxygen anbefalet af retningslinjerne, er det desuden nødvendigt at indstille det passende flow for patienten, uanset FiO2-værdien for rutinemæssige inspiratoriske flowmålinger.
Vi foreslår at genoverveje begrebet FiO2 under hensyntagen til omfanget af iltbehandling og kliniske forhold, da FiO2 er en uundværlig parameter til styring af iltadministration.Denne undersøgelse har dog flere begrænsninger.Hvis FiO2 kan måles i det menneskelige luftrør, kan en mere nøjagtig værdi opnås.Det er dog i øjeblikket vanskeligt at udføre sådanne målinger uden at være invasive.Yderligere forskning ved hjælp af ikke-invasive måleapparater bør udføres i fremtiden.
I denne undersøgelse målte vi intratracheal FiO2 ved hjælp af LFNC-modellen til spontan vejrtrækning, simpel iltmaske og HFNC.Håndtering af ilt under udånding kan føre til en stigning i iltkoncentrationen i det anatomiske døde rum, hvilket kan være forbundet med en stigning i andelen af ​​indåndet ilt.Med HFNC kan en høj andel af inhaleret oxygen opnås selv ved en flowhastighed på 10 l/min.Når den optimale mængde ilt bestemmes, er det nødvendigt at etablere den passende strømningshastighed for patienten og specifikke forhold, ikke kun afhængig af værdierne af den fraktion af ilt, der indåndes.Det kan være en udfordring at estimere procentdelen af ​​inhaleret ilt ved brug af en LFNC og en simpel iltmaske i en klinisk setting.
De opnåede data indikerer, at ekspiratorisk vejrtrækning er forbundet med en stigning i FiO2 i luftrøret i LFNC.Ved bestemmelse af mængden af ​​oxygen, der anbefales af retningslinjerne, er det nødvendigt at indstille det passende flow for patienten, uanset FiO2-værdien målt ved brug af det traditionelle inspiratoriske flow.
Mennesker: Alle forfattere bekræftede, at ingen mennesker eller væv var involveret i denne undersøgelse.Dyrepersoner: Alle forfattere bekræftede, at ingen dyr eller væv var involveret i denne undersøgelse.Interessekonflikter: I overensstemmelse med ICMJE Uniform Disclosure Form erklærer alle forfattere følgende: Betalings-/serviceoplysninger: Alle forfattere erklærer, at de ikke har modtaget økonomisk støtte fra nogen organisation til det indsendte arbejde.Økonomiske relationer: Alle forfattere erklærer, at de ikke på nuværende tidspunkt eller inden for de seneste tre år har haft økonomiske forhold til nogen organisation, der måtte være interesseret i det indsendte arbejde.Andre relationer: Alle forfattere erklærer, at der ikke er andre relationer eller aktiviteter, der kan påvirke det indsendte arbejde.
Vi vil gerne takke hr. Toru Shida (IMI Co., Ltd, Kumamoto Customer Service Center, Japan) for hans hjælp med denne undersøgelse.
Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18. maj 2022) Inhaleret iltforhold i lav- og højflowenheder: en simuleringsundersøgelse.Kur 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
© Copyright 2022 Kojima et al.Dette er en artikel med åben adgang distribueret under vilkårene i Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0.Ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie er tilladt, forudsat at den oprindelige forfatter og kilde krediteres.
Dette er en artikel med åben adgang distribueret under Creative Commons Attribution License, som tillader ubegrænset brug, distribution og reproduktion i ethvert medie, forudsat at forfatteren og kilden er krediteret.
(a) iltmonitor, (b) dummy, (c) testlunge, (d) anæstesiapparat, (e) oxygenmonitor og (f) elektrisk ventilator.
Ventilatorindstillingerne var som følger: tidalvolumen 500 ml, respirationsfrekvens 10 vejrtrækninger/min, inspiratorisk til eksspiratorisk forhold (inhalation/ekspirationsforhold) 1:2 (åndedrætstid = 1 s).Til eksperimenterne blev testlungens compliance sat til 0,5.
"Scores" beregnes for hver oxygenflowhastighed.En næsekanyle blev brugt til at administrere oxygen til LFNC.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vores unikke peer review-evalueringsproces efter udgivelsen.Find ud af mere her.
Dette link fører dig til et tredjepartswebsted, der ikke er tilknyttet Cureus, Inc. Bemærk venligst, at Cureus ikke er ansvarlig for indhold eller aktiviteter på vores partnere eller tilknyttede websteder.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vores unikke peer review-evalueringsproces efter udgivelsen.SIQ™ evaluerer vigtigheden og kvaliteten af ​​artikler ved hjælp af den kollektive visdom fra hele Cureus-fællesskabet.Alle registrerede brugere opfordres til at bidrage til SIQ™ for enhver publiceret artikel.(Forfattere kan ikke bedømme deres egne artikler.)
Høje vurderinger bør forbeholdes virkelig innovativt arbejde på deres respektive områder.Enhver værdi over 5 bør betragtes som over gennemsnittet.Mens alle registrerede brugere af Cureus kan bedømme enhver publiceret artikel, vægter eksperternes meninger væsentligt mere end ikke-specialisters meninger.SIQ™ for en artikel vises ved siden af ​​artiklen, efter at den er blevet bedømt to gange, og vil blive genberegnet med hver yderligere score.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) er vores unikke peer review-evalueringsproces efter udgivelsen.SIQ™ evaluerer vigtigheden og kvaliteten af ​​artikler ved hjælp af den kollektive visdom fra hele Cureus-fællesskabet.Alle registrerede brugere opfordres til at bidrage til SIQ™ for enhver publiceret artikel.(Forfattere kan ikke bedømme deres egne artikler.)
Bemærk venligst, at du ved at gøre det accepterer at blive tilføjet til vores månedlige e-mail-nyhedsbrevs-mailingliste.