„Никога не се съмнявайте, че малка група мислещи, отдадени граждани могат да променят света.Всъщност той е единственият там.”
Мисията на Cureus е да промени дългогодишния модел на медицинско публикуване, при който представянето на изследвания може да бъде скъпо, сложно и отнема много време.
Цитирайте тази статия като: Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18 май 2022 г.) Съотношение на вдишвания кислород в устройства с нисък и висок поток: симулационно проучване.Лек 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
Цел: Фракцията на вдишания кислород трябва да се измерва, когато кислородът се дава на пациента, тъй като представлява алвеоларната концентрация на кислород, която е важна от гледна точка на респираторната физиология.Следователно, целта на това проучване беше да се сравни делът на вдишания кислород, получен с различни устройства за доставяне на кислород.
Методи: Използван е симулационен модел на спонтанно дишане.Измерете съотношението на вдишания кислород, получен чрез назални зъбци с нисък и висок поток и обикновени кислородни маски.След 120 s кислород, фракцията на вдишания въздух се измерва всяка секунда в продължение на 30 s.Бяха направени три измервания за всяко състояние.
РЕЗУЛТАТИ: Въздушният поток намалява интратрахеално вдишаната кислородна фракция и екстраоралната концентрация на кислород при използване на назална канюла с нисък поток, което предполага, че експираторното дишане е настъпило по време на повторно дишане и може да бъде свързано с увеличаване на интратрахеално вдишаната кислородна фракция.
Заключение.Вдишването на кислород по време на издишване може да доведе до повишаване на концентрацията на кислород в анатомичното мъртво пространство, което може да бъде свързано с увеличаване на дела на вдишания кислород.С помощта на назална канюла с висок поток може да се получи висок процент вдишван кислород дори при скорост на потока от 10 L/min.При определяне на оптималното количество кислород е необходимо да се зададе подходящата скорост на потока за пациента и специфичните условия, независимо от стойността на фракцията на вдишания кислород.Когато се използват назални зъбци с нисък поток и прости кислородни маски в клинични условия, може да бъде трудно да се оцени делът на вдишания кислород.
Прилагането на кислород по време на острата и хроничната фаза на дихателната недостатъчност е обичайна процедура в клиничната медицина.Различни методи за приложение на кислород включват канюла, назална канюла, кислородна маска, маска с резервоар, маска на Вентури и назална канюла с висок поток (HFNC) [1-5].Процентът на кислорода във вдишания въздух (FiO2) е процентът на кислорода във вдишания въздух, който участва в алвеоларния газообмен.Степента на оксигенация (съотношение P/F) е съотношението на парциалното налягане на кислорода (PaO2) към FiO2 в артериалната кръв.Въпреки че диагностичната стойност на съотношението P/F остава спорна, то е широко използван индикатор за оксигенация в клиничната практика [6-8].Следователно е клинично важно да се знае стойността на FiO2, когато се дава кислород на пациент.
По време на интубация FiO2 може да бъде точно измерен с кислороден монитор, който включва вентилационна верига, докато когато кислородът се прилага с назална канюла и кислородна маска, може да се измери само „оценка“ на FiO2 въз основа на инспираторното време.Този „резултат“ е съотношението на подаването на кислород към дихателния обем.Това обаче не отчита някои фактори от гледна точка на физиологията на дишането.Проучванията показват, че измерванията на FiO2 могат да бъдат повлияни от различни фактори [2,3].Въпреки че прилагането на кислород по време на издишване може да доведе до повишаване на концентрацията на кислород в анатомичните мъртви пространства като устната кухина, фаринкса и трахеята, няма доклади по този въпрос в настоящата литература.Въпреки това, някои клиницисти смятат, че на практика тези фактори са по-малко важни и че „резултатите“ са достатъчни за преодоляване на клиничните проблеми.
През последните години HFNC привлече особено внимание в спешната медицина и интензивното лечение [9].HFNC осигурява висок FiO2 и кислороден поток с две основни предимства – промиване на мъртвото пространство на фаринкса и намаляване на назофарингеалното съпротивление, което не трябва да се пренебрегва при предписване на кислород [10,11].Освен това може да е необходимо да се приеме, че измерената стойност на FiO2 представлява концентрацията на кислород в дихателните пътища или алвеолите, тъй като концентрацията на кислород в алвеолите по време на вдишване е важна по отношение на съотношението P/F.
Методи за доставяне на кислород, различни от интубация, често се използват в рутинната клинична практика.Поради това е важно да се съберат повече данни за FiO2, измерен с тези устройства за доставяне на кислород, за да се предотврати ненужната свръхоксигенация и да се получи представа за безопасността на дишането по време на оксигенация.Измерването на FiO2 в човешката трахея обаче е трудно.Някои изследователи са се опитали да имитират FiO2, използвайки модели на спонтанно дишане [4,12,13].Следователно, в това изследване, ние имахме за цел да измерим FiO2, използвайки симулиран модел на спонтанно дишане.
Това е пилотно проучване, което не изисква етично одобрение, тъй като не включва хора.За да симулираме спонтанно дишане, подготвихме модел на спонтанно дишане по отношение на модела, разработен от Hsu et al.(фиг. 1) [12].Вентилатори и тестови бели дробове (Dual Adult TTL; Grand Rapids, MI: Michigan Instruments, Inc.) от оборудване за анестезия (Fabius Plus; Lübeck, Германия: Draeger, Inc.) бяха подготвени да имитират спонтанно дишане.Двете устройства се свързват ръчно чрез твърди метални ленти.Един маншон (от страната на задвижването) на тестовия бял дроб е свързан към вентилатора.Другият мех (пасивна страна) на тестовия бял дроб е свързан към „Модела за управление на кислорода“.Веднага след като вентилаторът подаде свеж газ за тестване на белите дробове (задвижващата страна), маншонът се надува чрез принудително издърпване на другия маншон (пасивна страна).Това движение вдишва газ през трахеята на манекена, като по този начин симулира спонтанно дишане.
(a) монитор за кислород, (b) манекен, (c) тестов бял дроб, (d) устройство за анестезия, (e) монитор за кислород и (f) електрически вентилатор.
Настройките на вентилатора бяха както следва: дихателен обем 500 ml, дихателна честота 10 вдишвания/мин, съотношение на вдишване към издишване (съотношение на вдишване/издишване) 1:2 (време на дишане = 1 s).За експериментите съответствието на тестовия бял дроб беше зададено на 0,5.
Монитор за кислород (MiniOx 3000; Питсбърг, Пенсилвания: American Medical Services Corporation) и манекен (MW13; Киото, Япония: Kyoto Kagaku Co., Ltd.) бяха използвани за модела за управление на кислорода.Чистият кислород се инжектира със скорости от 1, 2, 3, 4 и 5 L/min и FiO2 се измерва за всеки.За HFNC (MaxVenturi; Coleraine, Северна Ирландия: Armstrong Medical), кислородно-въздушните смеси бяха приложени в обеми от 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 и 60 L и FiO2 беше оценявани за всеки отделен случай.За HFNC експериментите бяха проведени при 45%, 60% и 90% концентрации на кислород.
Екстраоралната концентрация на кислород (BSM-6301; Токио, Япония: Nihon Kohden Co.) беше измерена на 3 cm над максиларните резци с кислород, доставен през назална канюла (Finefit; Осака, Япония: Japan Medicalnext Co.) (Фигура 1).) Интубация с помощта на електрически вентилатор (HEF-33YR; Токио, Япония: Hitachi) за издухване на въздуха от главата на манекена, за да се елиминира обратното дишане при издишване и FiO2 беше измерен 2 минути по-късно.
След 120 секунди излагане на кислород, FiO2 се измерва всяка секунда в продължение на 30 секунди.Проветрявайте манекена и лабораторията след всяко измерване.FiO2 се измерва 3 пъти при всяко състояние.Експериментът започна след калибрирането на всеки измервателен уред.
Традиционно кислородът се оценява чрез назални канюли, за да може да се измери FiO2.Методът за изчисление, използван в този експеримент, варира в зависимост от съдържанието на спонтанно дишане (Таблица 1).Резултатите се изчисляват въз основа на дихателните условия, зададени в устройството за анестезия (дихателен обем: 500 ml, дихателна честота: 10 вдишвания/мин, съотношение на вдишване към издишване {вдишване: съотношение на издишване} = 1:2).
„Резултатите“ се изчисляват за всяка скорост на потока кислород.Използвана е назална канюла за подаване на кислород към LFNC.
Всички анализи бяха извършени с помощта на софтуера Origin (Northampton, MA: OriginLab Corporation).Резултатите се изразяват като средно ± стандартно отклонение (SD) от броя на тестовете (N) [12].Закръглихме всички резултати до втория знак след десетичната запетая.
За да се изчисли „резултатът“, количеството кислород, вдишано в белите дробове при едно вдишване, е равно на количеството кислород вътре в назалната канюла, а останалото е външен въздух.Така при време на дишане от 2 s кислородът, доставен от назалната канюла за 2 s, е 1000/30 ml.Дозата кислород, получена от външния въздух, е 21% от дихателния обем (1000/30 ml).Крайният FiO2 е количеството кислород, доставен до дихателния обем.Следователно „оценката“ на FiO2 може да се изчисли чрез разделяне на общото количество консумиран кислород на дихателния обем.
Преди всяко измерване интратрахеалният кислороден монитор беше калибриран на 20,8%, а екстраоралният кислороден монитор беше калибриран на 21%.Таблица 1 показва средните стойности на FiO2 LFNC при всеки дебит.Тези стойности са 1,5-1,9 пъти по-високи от "изчислените" стойности (Таблица 1).Концентрацията на кислород извън устата е по-висока, отколкото във въздуха на закрито (21%).Средната стойност намаля преди въвеждането на въздушен поток от електрическия вентилатор.Тези стойности са подобни на „приблизителните стойности“.При въздушен поток, когато концентрацията на кислород извън устата е близка до стайния въздух, стойността на FiO2 в трахеята е по-висока от „изчислената стойност“ от повече от 2 L/min.Със или без въздушен поток разликата във FiO2 намалява с увеличаване на скоростта на потока (Фигура 2).
Таблица 2 показва средните стойности на FiO2 при всяка концентрация на кислород за обикновена кислородна маска (Ecolite кислородна маска; Осака, Япония: Japan Medicalnext Co., Ltd.).Тези стойности се увеличават с увеличаване на концентрацията на кислород (Таблица 2).При същата консумация на кислород FiO2 на LFNK е по-висок от този на обикновена кислородна маска.При 1-5 L/min разликата във FiO2 е около 11-24%.
Таблица 3 показва средните стойности на FiO2 за HFNC при всяка скорост на потока и концентрация на кислород.Тези стойности бяха близки до целевата концентрация на кислород, независимо дали скоростта на потока беше ниска или висока (Таблица 3).
Интратрахеалните стойности на FiO2 бяха по-високи от „оценените“ стойности, а екстраоралните стойности на FiO2 бяха по-високи от стайния въздух при използване на LFNC.Установено е, че въздушният поток намалява интратрахеалния и екстраоралния FiO2.Тези резултати предполагат, че експираторното дишане е настъпило по време на повторно дишане на LFNC.Със или без въздушен поток, разликата във FiO2 намалява с увеличаване на скоростта на потока.Този резултат предполага, че друг фактор може да бъде свързан с повишен FiO2 в трахеята.В допълнение, те също така посочиха, че оксигенацията повишава концентрацията на кислород в анатомичното мъртво пространство, което може да се дължи на увеличаване на FiO2 [2].Общоприето е, че LFNC не предизвиква повторно дишане при издишване.Очаква се, че това може значително да повлияе на разликата между измерените и „оценените“ стойности за назалните канюли.
При ниски скорости на потока от 1–5 L/min FiO2 на обикновената маска е по-нисък от този на назалната канюла, вероятно защото концентрацията на кислород не се увеличава лесно, когато част от маската стане анатомично мъртва зона.Кислородният поток минимизира разреждането на въздуха в помещението и стабилизира FiO2 над 5 L/min [12].Под 5 L/min възникват ниски стойности на FiO2 поради разреждане на стайния въздух и повторно вдишване на мъртвото пространство [12].Всъщност точността на разходомерите за кислород може да варира значително.MiniOx 3000 се използва за наблюдение на концентрацията на кислород, но устройството няма достатъчна времева разделителна способност за измерване на промените в концентрацията на издишан кислород (производителите определят 20 секунди, за да представляват 90% отговор).Това изисква монитор за кислород с по-бърза времева реакция.
В реалната клинична практика морфологията на носната кухина, устната кухина и фаринкса варира от човек на човек и стойността на FiO2 може да се различава от резултатите, получени в това изследване.В допълнение, респираторният статус на пациентите е различен и по-високата консумация на кислород води до по-ниско съдържание на кислород в експираторните вдишвания.Тези условия могат да доведат до по-ниски стойности на FiO2.Следователно е трудно да се оцени надежден FiO2 при използване на LFNK и прости кислородни маски в реални клинични ситуации.Въпреки това, този експеримент предполага, че концепциите за анатомично мъртво пространство и повтарящо се експираторно дишане могат да повлияят на FiO2.Като се има предвид това откритие, FiO2 може да се увеличи значително дори при ниски дебити, в зависимост от условията, а не от „оценките“.
Британското торакално дружество препоръчва на клиницистите да предписват кислород според целевия диапазон на насищане и да наблюдават пациента, за да поддържа целевия диапазон на насищане [14].Въпреки че „изчислената стойност“ на FiO2 в това проучване е много ниска, възможно е да се постигне действителна FiO2 по-висока от „изчислената стойност“ в зависимост от състоянието на пациента.
Когато се използва HFNC, стойността на FiO2 е близка до зададената концентрация на кислород, независимо от скоростта на потока.Резултатите от това проучване показват, че високи нива на FiO2 могат да бъдат постигнати дори при дебит от 10 L/min.Подобни проучвания не показват промяна във FiO2 между 10 и 30 L [12,15].Съобщава се, че високата скорост на потока на HFNC елиминира необходимостта от разглеждане на анатомично мъртво пространство [2,16].Анатомичното мъртво пространство може потенциално да бъде промито при скорост на кислородния поток над 10 L/min.Dysart и др.Хипотезата е, че основният механизъм на действие на VPT може да бъде промиването на мъртвото пространство на назофарингеалната кухина, като по този начин се намалява общото мъртво пространство и се увеличава делът на минутната вентилация (т.е. алвеоларна вентилация) [17].
Предишно проучване на HFNC използва катетър за измерване на FiO2 в назофаринкса, но FiO2 е по-нисък, отколкото в този експеримент [15,18-20].Ричи и др.Съобщава се, че изчислената стойност на FiO2 се доближава до 0,60, тъй като скоростта на газовия поток се увеличава над 30 L/min по време на назално дишане [15].На практика HFNCs изискват дебит от 10-30 L/min или по-висок.Поради свойствата на HFNC, условията в носната кухина имат значителен ефект и HFNC често се активира при високи скорости на потока.Ако дишането се подобри, може също да се наложи намаляване на скоростта на потока, тъй като FiO2 може да е достатъчен.
Тези резултати се основават на симулации и не предполагат, че резултатите от FiO2 могат да бъдат директно приложени към реални пациенти.Въпреки това, въз основа на тези резултати, в случай на интубация или устройства, различни от HFNC, може да се очаква стойностите на FiO2 да варират значително в зависимост от условията.Когато се прилага кислород с LFNC или обикновена кислородна маска в клинични условия, лечението обикновено се оценява само чрез стойността на „периферна артериална кислородна сатурация“ (SpO2) с помощта на пулсов оксиметър.С развитието на анемия се препоръчва стриктно лечение на пациента, независимо от SpO2, PaO2 и съдържанието на кислород в артериалната кръв.В допълнение, Downes et al.и Beasley et al.Предполага се, че нестабилните пациенти наистина могат да бъдат изложени на риск поради профилактичното използване на терапия с високо концентриран кислород [21-24].По време на периоди на физическо влошаване пациентите, получаващи висококонцентрирана кислородна терапия, ще имат високи показания на пулсовия оксиметър, което може да маскира постепенно намаляване на съотношението P/F и по този начин може да не предупреди персонала в подходящия момент, което води до предстоящо влошаване, изискващо механична намеса.поддържа.По-рано се смяташе, че високият FiO2 осигурява защита и безопасност за пациентите, но тази теория не е приложима в клиничните условия [14].
Поради това трябва да се внимава дори при предписване на кислород в периоперативния период или в ранните стадии на дихателна недостатъчност.Резултатите от изследването показват, че точни измервания на FiO2 могат да бъдат получени само с интубация или HFNC.Когато използвате LFNC или обикновена кислородна маска, трябва да се осигури профилактичен кислород за предотвратяване на лек респираторен дистрес.Тези устройства може да не са подходящи, когато се изисква критична оценка на респираторния статус, особено когато резултатите от FiO2 са критични.Дори при ниски скорости на потока, FiO2 се увеличава с притока на кислород и може да маскира дихателна недостатъчност.В допълнение, дори когато се използва SpO2 за следоперативно лечение, е желателно да има възможно най-нисък дебит.Това е необходимо за ранно откриване на дихателна недостатъчност.Високият поток на кислород увеличава риска от неуспешно ранно откриване.Дозировката на кислорода трябва да се определи след определяне кои жизнени показатели се подобряват с прилагането на кислород.Въз основа само на резултатите от това проучване не се препоръчва промяна на концепцията за управление на кислорода.Ние обаче вярваме, че новите идеи, представени в това проучване, трябва да се разглеждат по отношение на методите, използвани в клиничната практика.Освен това, когато се определя количеството кислород, препоръчано от указанията, е необходимо да се зададе подходящият поток за пациента, независимо от стойността на FiO2 за рутинни измервания на инспираторния поток.
Предлагаме да преразгледаме концепцията за FiO2, като вземем предвид обхвата на кислородната терапия и клиничните условия, тъй като FiO2 е незаменим параметър за управление на прилагането на кислород.Това проучване обаче има няколко ограничения.Ако FiO2 може да бъде измерен в човешката трахея, може да се получи по-точна стойност.Понастоящем обаче е трудно да се извършват такива измервания, без да са инвазивни.В бъдеще трябва да се проведат допълнителни изследвания с помощта на неинвазивни измервателни устройства.
В това проучване ние измерихме интратрахеален FiO2 с помощта на модела за симулация на спонтанно дишане LFNC, проста кислородна маска и HFNC.Управлението на кислорода по време на издишване може да доведе до повишаване на концентрацията на кислород в анатомичното мъртво пространство, което може да бъде свързано с увеличаване на дела на вдишания кислород.С HFNC може да се получи висока част от вдишания кислород дори при скорост на потока от 10 l/min.При определяне на оптималното количество кислород е необходимо да се установи подходящата скорост на потока за пациента и специфичните условия, които не зависят само от стойностите на фракцията на вдишания кислород.Определянето на процента на вдишания кислород при използване на LFNC и обикновена кислородна маска в клинични условия може да бъде предизвикателство.
Получените данни показват, че експираторното дишане е свързано с повишаване на FiO2 в трахеята на LFNC.При определяне на количеството кислород, препоръчано от указанията, е необходимо да се зададе подходящият поток за пациента, независимо от стойността на FiO2, измерена с помощта на традиционния инспираторен поток.
Човешки субекти: Всички автори потвърдиха, че в това изследване не са участвали хора или тъкани.Субекти на животни: Всички автори потвърдиха, че в това изследване не са включени животни или тъкани.Конфликти на интереси: В съответствие с Единния формуляр за разкриване на информация на ICMJE, всички автори декларират следното: Информация за плащане/услуга: Всички автори декларират, че не са получили финансова подкрепа от никоя организация за изпратената работа.Финансови взаимоотношения: Всички автори декларират, че в момента или през последните три години нямат финансови взаимоотношения с никоя организация, която може да се интересува от изпратената работа.Други взаимоотношения: Всички автори декларират, че няма други взаимоотношения или дейности, които могат да повлияят на изпратената работа.
Бихме искали да благодарим на г-н Тору Шида (IMI Co., Ltd, център за обслужване на клиенти в Кумамото, Япония) за съдействието му с това проучване.
Kojima Y., Sendo R., Okayama N. и др.(18 май 2022 г.) Съотношение на вдишвания кислород в устройства с нисък и висок поток: симулационно проучване.Лек 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
© Copyright 2022 Kojima и др.Това е статия със свободен достъп, разпространявана съгласно условията на Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0.Разрешено е неограничено използване, разпространение и възпроизвеждане във всеки носител, при условие че са посочени оригиналният автор и източник.
Това е статия със свободен достъп, разпространявана под лиценза Creative Commons Attribution, който позволява неограничено използване, разпространение и възпроизвеждане във всеки носител, при условие че авторът и източникът са посочени.
(a) монитор за кислород, (b) манекен, (c) тестов бял дроб, (d) устройство за анестезия, (e) монитор за кислород и (f) електрически вентилатор.
Настройките на вентилатора бяха както следва: дихателен обем 500 ml, дихателна честота 10 вдишвания/мин, съотношение на вдишване към издишване (съотношение на вдишване/издишване) 1:2 (време на дишане = 1 s).За експериментите съответствието на тестовия бял дроб беше зададено на 0,5.
„Резултатите“ се изчисляват за всяка скорост на потока кислород.Използвана е назална канюла за подаване на кислород към LFNC.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) е нашият уникален процес за партньорска оценка след публикуване.Научете повече тук.
Тази връзка ще ви отведе до уебсайт на трета страна, който не е свързан с Cureus, Inc. Моля, имайте предвид, че Cureus не носи отговорност за каквото и да е съдържание или дейности, съдържащи се в нашите партньорски или свързани сайтове.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) е нашият уникален процес за партньорска оценка след публикуване.SIQ™ оценява важността и качеството на статиите, използвайки колективната мъдрост на цялата Cureus общност.Всички регистрирани потребители се насърчават да участват в SIQ™ на всяка публикувана статия.(Авторите не могат да оценяват собствените си статии.)
Високите оценки трябва да бъдат запазени за наистина новаторска работа в съответните им области.Всяка стойност над 5 трябва да се счита за над средната.Въпреки че всички регистрирани потребители на Cureus могат да оценяват всяка публикувана статия, мненията на експерти по темата имат значително по-голяма тежест от тези на неспециалисти.SIQ™ на статия ще се появи до статията, след като бъде оценена два пъти, и ще бъде преизчислена с всеки допълнителен резултат.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) е нашият уникален процес за партньорска оценка след публикуване.SIQ™ оценява важността и качеството на статиите, използвайки колективната мъдрост на цялата Cureus общност.Всички регистрирани потребители се насърчават да участват в SIQ™ на всяка публикувана статия.(Авторите не могат да оценяват собствените си статии.)
Моля, имайте предвид, че като направите това, вие се съгласявате да бъдете добавени към нашия месечен имейл списък с бюлетини.