«Ніколи не сумнівайтеся, що невелика група вдумливих, відданих громадян може змінити світ.Фактично, це єдиний там».
Місія Cureus полягає в тому, щоб змінити давню модель медичних публікацій, у якій подання досліджень може бути дорогим, складним і трудомістким.
Цитуйте цю статтю як: Kojima Y., Sendo R., Okayama N. et al.(18 травня 2022 р.) Співвідношення вдихуваного кисню в пристроях із низьким і високим потоком: моделювання.Лікування 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
Мета: Частку вдихуваного кисню слід вимірювати під час подачі кисню пацієнту, оскільки вона представляє альвеолярну концентрацію кисню, що важливо з точки зору фізіології дихання.Тому метою цього дослідження було порівняння частки вдихуваного кисню, отриманого різними пристроями для доставки кисню.
Методи: використовувалася імітаційна модель спонтанного дихання.Виміряйте частку вдихуваного кисню, отриманого через носові зубці з низьким і високим потоком і прості кисневі маски.Через 120 с кисню кожну секунду протягом 30 с вимірювали частку вдихуваного повітря.Для кожної умови було проведено три вимірювання.
РЕЗУЛЬТАТИ. Потік повітря зменшував фракцію внутрішньотрахеального вдихуваного кисню та позаротову концентрацію кисню при використанні носової канюлі з низьким потоком, що свідчить про те, що експіраторне дихання відбувалося під час повторного дихання та може бути пов’язане зі збільшенням інтратрахеального вдихуваного вмісту кисню.
Висновок.Вдихання кисню під час видиху може призвести до збільшення концентрації кисню в анатомічному мертвому просторі, що може бути пов'язано зі збільшенням частки вдихуваного кисню.Використовуючи назальну канюлю з високим потоком, можна отримати високий відсоток вдихуваного кисню навіть при швидкості потоку 10 л/хв.При визначенні оптимальної кількості кисню необхідно встановити відповідну для пацієнта і конкретних умов швидкість потоку, незалежно від величини фракції вдихуваного кисню.При використанні носових зубців із низьким потоком повітря та простих кисневих масок у клінічних умовах може бути важко оцінити частку вдихуваного кисню.
Введення кисню під час гострої та хронічної фази дихальної недостатності є поширеною процедурою в клінічній медицині.Різні методи введення кисню включають канюлю, назальну канюлю, кисневу маску, резервуарну маску, маску Вентурі та носову канюлю високого потоку (HFNC) [1-5].Відсоток кисню у вдихуваному повітрі (FiO2) - це відсоток кисню у вдихуваному повітрі, який бере участь в альвеолярному газообміні.Ступінь оксигенації (P/F ratio) — це відношення парціального тиску кисню (PaO2) до FiO2 в артеріальній крові.Хоча діагностична цінність співвідношення P/F залишається суперечливою, він є широко використовуваним показником оксигенації в клінічній практиці [6-8].Тому клінічно важливо знати значення FiO2 під час подачі кисню пацієнту.
Під час інтубації FiO2 можна точно виміряти за допомогою монітора кисню, який включає вентиляційний контур, тоді як коли кисень вводять за допомогою назальної канюлі та кисневої маски, можна виміряти лише «оцінку» FiO2 на основі часу вдиху.Цей «бал» є відношенням надходження кисню до дихального об’єму.Однак при цьому не враховуються деякі фактори з точки зору фізіології дихання.Дослідження показали, що на вимірювання FiO2 можуть впливати різні фактори [2,3].Хоча введення кисню під час видиху може призвести до збільшення концентрації кисню в анатомічних мертвих просторах, таких як ротова порожнина, глотка та трахея, у сучасній літературі немає повідомлень про це питання.Однак деякі клініцисти вважають, що на практиці ці фактори менш важливі і що «балів» достатньо для подолання клінічних проблем.
В останні роки HFNC привернув особливу увагу в невідкладній медицині та інтенсивній терапії [9].HFNC забезпечує високий FiO2 і потік кисню з двома основними перевагами – промиванням мертвого простору глотки та зменшення опору носоглотки, про що не можна нехтувати при призначенні кисню [10,11].Крім того, може знадобитися припустити, що виміряне значення FiO2 представляє концентрацію кисню в дихальних шляхах або альвеолах, оскільки концентрація кисню в альвеолах під час вдиху є важливою з точки зору співвідношення P/F.
Методи доставки кисню, відмінні від інтубації, часто використовуються в рутинній клінічній практиці.Тому важливо збирати більше даних про FiO2, виміряний цими пристроями для доставки кисню, щоб запобігти непотрібній надмірній оксигенації та отримати уявлення про безпеку дихання під час оксигенації.Однак вимірювання FiO2 в трахеї людини є складним.Деякі дослідники намагалися імітувати FiO2 за допомогою моделей спонтанного дихання [4,12,13].Тому в цьому дослідженні ми мали на меті виміряти FiO2 за допомогою імітованої моделі спонтанного дихання.
Це пілотне дослідження, яке не потребує етичного схвалення, оскільки в ньому не беруть участь люди.Щоб імітувати спонтанне дихання, ми підготували модель спонтанного дихання з посиланням на модель, розроблену Hsu et al.(рис. 1) [12].Вентилятори та тестові легені (Dual Adult TTL; Grand Rapids, MI: Michigan Instruments, Inc.) від обладнання для анестезії (Fabius Plus; Lübeck, Німеччина: Draeger, Inc.) були підготовлені для імітації спонтанного дихання.Два пристрої з'єднані вручну за допомогою жорстких металевих ременів.Один сильфон (сторона приводу) тестової легені підключено до вентилятора.Інший сильфон (пасивна сторона) тестової легені підключено до «моделі управління киснем».Як тільки апарат штучної вентиляції легенів подає свіжий газ для перевірки легенів (сторона приводу), сильфон надувається шляхом примусового витягування іншого сильфона (пасивна сторона).Цей рух вдихає газ через трахею манекена, таким чином імітуючи спонтанне дихання.
(a) кисневий монітор, (b) манекен, (c) пробна легеня, (d) пристрій для анестезії, (e) кисневий монітор і (f) електрична вентиляція легень.
Параметри ШВЛ були наступними: дихальний об’єм 500 мл, частота дихання 10 вдихів/хв, співвідношення вдиху до видиху (співвідношення вдих/видих) 1:2 (час дихання = 1 с).Для експериментів податливість тестової легені була встановлена ​​на 0,5.
Монітор кисню (MiniOx 3000; Піттсбург, Пенсильванія: American Medical Services Corporation) і манекен (MW13; Кіото, Японія: Kyoto Kagaku Co., Ltd.) використовувалися для моделі керування киснем.Чистий кисень вводили зі швидкістю 1, 2, 3, 4 і 5 л/хв, і для кожного вимірювали FiO2.Для HFNC (MaxVenturi; Колрейн, Північна Ірландія: Armstrong Medical) киснево-повітряні суміші вводили об’ємом 10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 55 і 60 л, а FiO2 було оцінюється в кожному випадку.Для HFNC експерименти проводили при концентраціях кисню 45%, 60% і 90%.
Концентрацію позаротового кисню (BSM-6301; Токіо, Японія: Nihon Kohden Co.) вимірювали на 3 см над верхньощелепними різцями за допомогою кисню, що подавався через носову канюлю (Finefit; Осака, Японія: Japan Medicalnext Co.) (рис. 1).) Інтубація за допомогою електричного апарата штучної вентиляції легенів (HEF-33YR; Токіо, Японія: Hitachi) для видалення повітря з голови манекена для усунення зворотного дихання на видиху, і через 2 хвилини було виміряно FiO2.
Після 120 секунд впливу кисню FiO2 вимірювали кожну секунду протягом 30 секунд.Провітрюйте манекен і лабораторію після кожного вимірювання.FiO2 вимірювали 3 рази в кожному стані.Експеримент починався після калібрування кожного вимірювального приладу.
Традиційно кисень оцінюють через носові канюлі, щоб можна було виміряти FiO2.Метод розрахунку, використаний у цьому експерименті, змінювався залежно від вмісту спонтанного дихання (табл. 1).Бали розраховуються на основі умов дихання, встановлених у анестезійному пристрої (дихальний об’єм: 500 мл, частота дихання: 10 вдихів/хв, співвідношення вдиху до видиху {співвідношення вдиху: видиху} = 1:2).
«Бали» розраховуються для кожної швидкості потоку кисню.Назальну канюлю використовували для введення кисню в LFNC.
Усі аналізи проводили за допомогою програмного забезпечення Origin (Northampton, MA: OriginLab Corporation).Результати виражені як середнє ± стандартне відхилення (SD) кількості тестів (N) [12].Ми округлили всі результати до двох знаків після коми.
Щоб підрахувати «оцінку», кількість кисню, що вдихається в легені за один вдих, дорівнює кількості кисню всередині носової канюлі, а решта — зовнішнє повітря.Таким чином, при тривалості дихання 2 с кисень, що подається носовою канюлею за 2 с, становить 1000/30 мл.Доза кисню, отримана із зовнішнього повітря, становила 21% від дихального об’єму (1000/30 мл).Остаточний FiO2 — це кількість кисню, що подається до дихального об’єму.Тому «оцінку» FiO2 можна розрахувати шляхом ділення загальної кількості спожитого кисню на дихальний об’єм.
Перед кожним вимірюванням інтратрахеальний кисневий монітор був відкалібрований на 20,8%, а позаротовий кисневий монітор був відкалібрований на 21%.Таблиця 1 показує середні значення FiO2 LFNC при кожній швидкості потоку.Ці значення в 1,5-1,9 рази перевищують «розрахункові» значення (табл. 1).Концентрація кисню поза ротовою порожниною вища, ніж у повітрі в приміщенні (21%).Середнє значення знизилося перед введенням потоку повітря від електровентилятора.Ці значення схожі на «розрахункові значення».При потоці повітря, коли концентрація кисню поза ротом близька до кімнатного повітря, значення FiO2 у трахеї вище, ніж «розрахункове значення» понад 2 л/хв.З потоком повітря або без нього різниця FiO2 зменшувалася зі збільшенням швидкості потоку (рис. 2).
У таблиці 2 наведені середні значення FiO2 при кожній концентрації кисню для простої кисневої маски (киснева маска Ecolite; Осака, Японія: Japan Medicalnext Co., Ltd.).Ці значення зростали зі збільшенням концентрації кисню (табл. 2).При однаковому споживанні кисню FiO2 LFNK вище, ніж у простої кисневої маски.При 1-5 л/хв різниця в FiO2 становить приблизно 11-24%.
Таблиця 3 показує середні значення FiO2 для HFNC при кожній швидкості потоку та концентрації кисню.Ці значення були близькі до цільової концентрації кисню незалежно від того, чи була швидкість потоку низькою або високою (табл. 3).
При використанні LFNC інтратрахеальні значення FiO2 були вищими за «розраховані» значення, а позаротові значення FiO2 були вищими, ніж у кімнатному повітрі.Було виявлено, що потік повітря зменшує інтратрахеальний та позаротовий FiO2.Ці результати свідчать про те, що дихання на видиху відбувалося під час повторного дихання LFNC.З потоком повітря або без нього різниця FiO2 зменшується зі збільшенням швидкості потоку.Цей результат свідчить про те, що інший фактор може бути пов’язаний з підвищеним рівнем FiO2 у трахеї.Крім того, вони також вказали, що оксигенація збільшує концентрацію кисню в анатомічному мертвому просторі, що може бути пов’язано зі збільшенням FiO2 [2].Загальновизнано, що LFNC не викликає повторного дихання на видиху.Очікується, що це може істотно вплинути на різницю між виміряними та «розрахунковими» значеннями для носових канюль.
При низькій швидкості потоку 1–5 л/хв FiO2 звичайної маски був нижчим, ніж у носовій канюлі, ймовірно, через те, що концентрація кисню не підвищується легко, коли частина маски стає анатомічно мертвою зоною.Потік кисню мінімізує розрідження повітря в приміщенні та стабілізує FiO2 вище 5 л/хв [12].Нижче 5 л/хв низькі значення FiO2 виникають через розбавлення кімнатного повітря та повторне вдихання мертвого простору [12].Фактично, точність витратомірів кисню може сильно відрізнятися.MiniOx 3000 використовується для моніторингу концентрації кисню, однак пристрій не має достатньої тимчасової роздільної здатності для вимірювання змін концентрації кисню, що видихається (виробники вказують 20 секунд для представлення 90% реакції).Для цього потрібен монітор кисню з швидшою реакцією.
У реальній клінічній практиці морфологія порожнини носа, ротової порожнини та глотки відрізняється від людини до людини, і значення FiO2 може відрізнятися від результатів, отриманих у цьому дослідженні.Крім того, респіраторний статус пацієнтів різний, і більш високе споживання кисню призводить до зниження вмісту кисню у видихах.Ці умови можуть призвести до зниження значень FiO2.Тому важко оцінити достовірний FiO2 при використанні LFNK і простих кисневих масок у реальних клінічних ситуаціях.Однак цей експеримент свідчить про те, що концепції анатомічного мертвого простору та рекурентного дихання на видиху можуть впливати на FiO2.Враховуючи це відкриття, FiO2 може значно збільшитися навіть при низьких витратах, залежно від умов, а не від «оцінок».
Британське торакальне товариство рекомендує клініцистам призначати кисень відповідно до цільового діапазону насичення та спостерігати за пацієнтом для підтримки цільового діапазону насичення [14].Незважаючи на те, що «розрахункове значення» FiO2 у цьому дослідженні було дуже низьким, можна досягти фактичного FiO2, вищого за «розрахункове значення», залежно від стану пацієнта.
При використанні HFNC значення FiO2 близьке до заданої концентрації кисню незалежно від швидкості потоку.Результати цього дослідження показують, що високий рівень FiO2 може бути досягнутий навіть при швидкості потоку 10 л/хв.Подібні дослідження показали відсутність змін у FiO2 між 10 і 30 л [12,15].Повідомляється, що висока швидкість потоку HFNC усуває необхідність враховувати анатомічний мертвий простір [2,16].Анатомічний мертвий простір потенційно можна вимити при швидкості потоку кисню понад 10 л/хв.Дайсарт та ін.Існує гіпотеза, що основним механізмом дії VPT може бути промивання мертвого простору порожнини носоглотки, таким чином зменшуючи загальний мертвий простір і збільшуючи частку хвилинної вентиляції (тобто альвеолярної вентиляції) [17].
У попередньому дослідженні HFNC використовувався катетер для вимірювання FiO2 в носоглотці, але FiO2 був нижчим, ніж у цьому експерименті [15,18-20].Річі та ін.Повідомлялося, що розрахункове значення FiO2 наближається до 0,60, коли швидкість потоку газу збільшується вище 30 л/хв під час носового дихання [15].На практиці HFNC потребують швидкості потоку 10-30 л/хв або вище.Завдяки властивостям HFNC умови в носовій порожнині мають значний вплив, і HFNC часто активується при високих швидкостях потоку.Якщо дихання покращується, також може знадобитися зменшення швидкості потоку, оскільки FiO2 може бути достатнім.
Ці результати засновані на моделюванні і не припускають, що результати FiO2 можна безпосередньо застосувати до реальних пацієнтів.Однак, виходячи з цих результатів, можна очікувати, що у випадку інтубації або пристроїв, відмінних від HFNC, значення FiO2 суттєво відрізнятимуться залежно від умов.При введенні кисню за допомогою LFNC або простої кисневої маски в клінічних умовах лікування зазвичай оцінюють лише за значенням «насичення периферичної артеріальної крові киснем» (SpO2) за допомогою пульсоксиметра.При розвитку анемії рекомендовано суворе ведення хворого незалежно від SpO2, PaO2 та вмісту кисню в артеріальній крові.Крім того, Downes et al.та Beasley та ін.Було висловлено припущення, що нестабільні пацієнти дійсно можуть бути в групі ризику через профілактичне використання висококонцентрованої кисневої терапії [21-24].У період фізичного погіршення пацієнти, які отримують висококонцентровану кисневу терапію, матимуть високі показники пульсоксиметра, що може маскувати поступове зниження співвідношення P/F і, отже, не попереджати персонал у потрібний час, що призведе до загрозливого погіршення стану, що потребує механічного втручання.підтримка.Раніше вважалося, що високий FiO2 забезпечує захист і безпеку для пацієнтів, але ця теорія незастосовна до клінічних умов [14].
Тому слід бути обережними навіть при призначенні кисню в періопераційному періоді або на ранніх стадіях дихальної недостатності.Результати дослідження показують, що точні вимірювання FiO2 можна отримати лише за допомогою інтубації або HFNC.При використанні LFNC або простої кисневої маски слід забезпечити профілактичну подачу кисню, щоб запобігти легкому респіраторному дистресу.Ці пристрої можуть бути непридатними, коли потрібна критична оцінка респіраторного статусу, особливо коли результати FiO2 критичні.Навіть при низькій швидкості потоку FiO2 збільшується з потоком кисню і може маскувати дихальну недостатність.Крім того, навіть при використанні SpO2 для післяопераційного лікування бажано мати якомога нижчу швидкість потоку.Це необхідно для раннього виявлення дихальної недостатності.Високий потік кисню підвищує ризик невдачі раннього виявлення.Дозування кисню слід визначати після визначення того, які показники життєдіяльності покращуються при застосуванні кисню.Виходячи тільки з результатів цього дослідження, не рекомендується змінювати концепцію управління киснем.Проте ми вважаємо, що нові ідеї, представлені в цьому дослідженні, слід розглядати з точки зору методів, які використовуються в клінічній практиці.Крім того, при визначенні кількості кисню, рекомендованої настановами, необхідно встановити відповідний потік для пацієнта, незалежно від значення FiO2 для рутинних вимірювань потоку на вдиху.
Ми пропонуємо переглянути концепцію FiO2, враховуючи обсяг кисневої терапії та клінічні умови, оскільки FiO2 є незамінним параметром для управління введенням кисню.Однак це дослідження має кілька обмежень.Якщо FiO2 можна виміряти в трахеї людини, можна отримати більш точне значення.Однак наразі важко виконати такі вимірювання без інвазії.Подальші дослідження з використанням неінвазивних вимірювальних пристроїв повинні бути проведені в майбутньому.
У цьому дослідженні ми вимірювали інтратрахеальний FiO2 за допомогою моделі моделювання спонтанного дихання LFNC, простої кисневої маски та HFNC.Управління киснем під час видиху може призвести до збільшення концентрації кисню в анатомічному мертвому просторі, що може бути пов’язано зі збільшенням частки вдихуваного кисню.За допомогою HFNC можна отримати високу частку вдихуваного кисню навіть при швидкості потоку 10 л/хв.При визначенні оптимальної кількості кисню необхідно встановити відповідну швидкість потоку для пацієнта і конкретних умов, не залежну тільки від значень частки вдихуваного кисню.Оцінка відсотка вдихуваного кисню при використанні LFNC і простої кисневої маски в клінічних умовах може бути складною.
Отримані дані свідчать про те, що дихання на видиху пов'язане зі збільшенням FiO2 в трахеї ЛФНК.При визначенні кількості кисню, рекомендованої настановами, необхідно встановити відповідний потік для пацієнта, незалежно від значення FiO2, виміряного за допомогою традиційного інспіраторного потоку.
Люди: усі автори підтвердили, що в цьому дослідженні не брали участі люди чи тканини.Тварини. Усі автори підтвердили, що в цьому дослідженні не брали участі тварини чи тканини.Конфлікти інтересів: відповідно до Уніфікованої форми розкриття інформації ICMJE, усі автори заявляють про наступне: Інформація про оплату/послуги: Усі автори заявляють, що вони не отримували фінансової підтримки від будь-якої організації за подану роботу.Фінансові відносини: усі автори заявляють, що вони не мають фінансових відносин на даний момент або протягом останніх трьох років з будь-якою організацією, яка може бути зацікавлена ​​в поданій роботі.Інші відносини: усі автори заявляють, що немає інших відносин або діяльності, які можуть вплинути на подану роботу.
Ми хотіли б подякувати пану Тору Шида (IMI Co., Ltd, Центр обслуговування клієнтів Кумамото, Японія) за його допомогу в цьому дослідженні.
Кодзіма Ю., Сендо Р., Окаяма Н. та ін.(18 травня 2022 р.) Співвідношення вдихуваного кисню в пристроях із низьким і високим потоком: моделювання.Лікування 14(5): e25122.doi:10.7759/cureus.25122
© Кодзіма та ін., 2022Це стаття відкритого доступу, яка розповсюджується на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License CC-BY 4.0.Дозволяється необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії за умови вказівки оригінального автора та джерела.
Це стаття відкритого доступу, яка розповсюджується згідно з ліцензією Creative Commons Attribution License, яка дозволяє необмежене використання, розповсюдження та відтворення на будь-якому носії за умови вказівки автора та джерела.
(a) кисневий монітор, (b) манекен, (c) пробна легеня, (d) пристрій для анестезії, (e) кисневий монітор і (f) електрична вентиляція легень.
Параметри ШВЛ були наступними: дихальний об’єм 500 мл, частота дихання 10 вдихів/хв, співвідношення вдиху до видиху (співвідношення вдих/видих) 1:2 (час дихання = 1 с).Для експериментів податливість тестової легені була встановлена ​​на 0,5.
«Бали» розраховуються для кожної швидкості потоку кисню.Назальну канюлю використовували для введення кисню в LFNC.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) — це наш унікальний процес експертної оцінки після публікації.Дізнайтеся більше тут.
За цим посиланням ви перейдете на веб-сайт третьої сторони, не пов’язаний з Cureus, Inc. Зауважте, що Cureus не несе відповідальності за будь-який вміст або діяльність на наших партнерських або афілійованих сайтах.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) — це наш унікальний процес експертної оцінки після публікації.SIQ™ оцінює важливість і якість статей, використовуючи колективну мудрість усієї спільноти Cureus.Усіх зареєстрованих користувачів заохочують долучитися до SIQ™ будь-якої опублікованої статті.(Автори не можуть оцінювати власні статті.)
Високі оцінки повинні бути зарезервовані за справді інноваційну роботу у відповідних галузях.Будь-яке значення вище 5 слід вважати вище середнього.Хоча всі зареєстровані користувачі Cureus можуть оцінювати будь-яку опубліковану статтю, думки експертів у цій галузі мають значно більшу вагу, ніж думки неспеціалістів.SIQ™ статті з’явиться поруч зі статтею після того, як вона буде оцінена двічі, і буде перераховуватися з кожним додатковим балом.
Scholarly Impact Quotient™ (SIQ™) — це наш унікальний процес експертної оцінки після публікації.SIQ™ оцінює важливість і якість статей, використовуючи колективну мудрість усієї спільноти Cureus.Усіх зареєстрованих користувачів заохочують долучитися до SIQ™ будь-якої опублікованої статті.(Автори не можуть оцінювати власні статті.)
Зауважте, що, роблячи це, ви погоджуєтеся бути доданим до нашого щомісячного списку розсилки електронних бюлетенів.