High-Flow-Therapie und -Befeuchtung: - Vapotherm

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4 High-Flow-Therapie und -Befeuchtung: Zusammenfassung der Wirkungsmechanismen, Technologie und Forschung inspiratorischen Gas interagiert. Folglich kann es zu einer Überbeanspruchung des Gewebes im Nasen-Rachenraum kommen, wenn der Gasfluss des Atemminutenvolumens höher ist als normalerweise und das Gas eine Temperatur unterhalb der Körpertemperatur hat sowie ungesättigt (d. h. mit weniger als 100 % relativer Feuchtigkeit) ist. Eine solche Überbeanspruchung des Gewebes im Nasen-Rachenraum führt zu einer signifikanten Dysfunktion, Austrocknung und Schädigung der Nasenschleimhaut 5 – 8 , was zudem mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einer Staphylokokkensepsis beiträgt 9 . Selbst bei geringen Durchflüssen ist die konventionelle Therapie mit Nasenkanüle unbequem und führt zu zahlreichen Patientenbeschwerden, insbesondere in Bezug auf Nasen- und Mundtrockenheit 10 . 24 Stunden auf die jeweils andere Behandlungsform umgestellt (konventionelle oder Vapotherm). Anhand eines verblindeten Bewertungssystems, das nasales Erythem, Ödeme, Schleimhautverdickung und Blutung auf einer Skala von 2 bis 10 berücksichtigt, wurde festgestellt, dass die Verträglichkeit bei Säuglingen unter Vapotherm-Therapie verglichen zur konventionellen Befeuchtung wesentlich höher war (2,7 ± 1,2 vs. 7,8 ± 1,7; p < 0,001). Wie wirkt sich HFT auf die Atmung aus? Vapotherm, Inc. Dampfübertragungspatrone (aufgeschnittene Darstellung) Warmes Wasser Atemgas Warmes Wasser Fluss Atemgas Querschnitt des schlauchs Rückfluss Vapotherm, Inc. Erwärmter Triple-Lumen-Zufuhrschlauch (aufgeschnittene Darstellung) Idealerweise sollte das inspiratorische Gas auf Körpertemperatur (37 °C) erwärmt und auf 100 % relative Feuchtigkeit angefeuchtet werden 11,12 . Zudem führt eine Befeuchtung mit Dampf im Gegensatz zu Wasseraerosol mit geringerer Wahrscheinlichkeit zu einer Verletzung der Atemwege und Lunge, da es nicht zu einem latenten Wärmeverlust und Ablagerung von Wassertröpfchen kommt 12 . Die Membrantechnologie von Vapotherm ermöglicht den Übertritt von Wasser in das Atemgas als Dampfphase und, wie in einem Laborversuch durch Waugh und Granger bewiesen, stellt Atemgase bei Körpertemperatur und mit 99,9 % relativer Feuchtigkeit über den gesamten Durchflussbereich bis zu 40 l/Min. bereit 3 . Die Technologie hinter einer optimalen Atemgaskonditionierung Die Vapotherm-Geräte beinhalten ein patentiertes System mit Dampfübertragungspatrone, über die Wasserdampf in den Atemgasstrom diffundiert, während das Gas gleichzeitg auf die verschriebene Temperatur (in der Regel 37 °C) erwärmt wird. Dieses System unterscheidet sich wesentlich von den herkömmlichen Befeuchtersystemen mit Heizplatte. Die Vapotherm-Geräte nutzen zudem einen Zufuhrschlauch mit Triple-Lumen-Hülle und firmeneigene Nasenkanülen, die für die Aufrechterhaltung der Temperatur und zur Minimierung der Kondensation (Ausregnung) optimiert sind. Diese beiden letzteren Merkmale schützen das Atemgas, sodass das Gas den Patienten mit derselben Temperatur und Feuchtigkeit erreicht, die in der Membranpatrone erzeugt wurden. In einer randomisierten Crosssover-Studie bewerteten Woodhead und Kollegen die Auswirkung von Vapotherm im Vergleich zur konventionellen HFT auf die Nasenschleimhaut von Frühgeborenen nach der Extubation 13 . Dreißig Säuglinge wurden 24 Stunden lang entweder mit Vapotherm oder konventioneller HFT behandelt und dann für weitere Das Fluten des Totraums in der Nasen-Rachenhöhle trägt zur Verbesserung der Alveolarventilation bei. Da es mithilfe der Vapotherm-Technologie möglich ist, dem Patienten Atemgas genau bei Körpertemperatur und gesättigt zuzuführen, lässt sich nun über eine Nasenkanüle ein hoher Durchfluss erzielen. In dieser Hinsicht ist HFT aufgrund einer Reihe grundlegender physiologischer Mechanismen effektiv. Diese Mechanismen verbessern die Atemeffizienz, unabhängig von einer bestimmten Erkrankung. CO 2 -Ventilation Durch die Zufuhr von Flüssen, die über den Bedürfnissen des Patienten liegen, führt HFT zu einer Auswaschung des nasopharyngealen Totraums. Wie jede Reduktion des anatomischen oder physiologischen Totraums trägt diese Therapie dazu bei, höhere Konzentrationen an alveolären Gasen in Bezug auf Kohlendioxid und Sauerstoff zu erreichen 14 . Während also die Low-Flow-Therapie mit Nasenkanüle nur für eine Oxygenierung sorgt, wirkt sich die HFT zudem auf die Eliminierung des CO 2 aus.
5 Effiziente Oxygenierung Die HFT über eine Nasenkanüle arbeitet mit denselben Prinzipien wie die HFT über eine Gesichtsmaske, um durch Verhindern des Einströmens von Raumluft während der Inspiration eine hohe inspiratorische Sauerstoffkonzentration zu erzielen. Da jedoch bei der HFT über eine Nasenkanüle der anatomische Totraum durch Nutzung des Nasen- Rachenraums als Gasreservoir verkleinert wird, hat diese Therapieform, basierend auf der Gleichung für die Alveolarventilation, das Potenzial, eine höhere alveoläre Sauerstoffkonzentration als durch eine Maskentherapie zu erzielen. Auf diese Weise können Patienten im Vergleich zur konventionellen Therapie mit Maske oder Kanüle oftmals eine bessere Oxygenierung aufrechterhalten oder benötigen eine geringere FiO 2 . Atemarbeit Die Dehnbarkeit der Nasenschleimhaut, die die physiologische Atemgaskonditionierung ermöglicht, führt außerdem zu einem signifikanten Widerstand bei der Inspirationsanstrengung im Verhältnis zur Exspirationsanstrengung 15 . Da der in der HFT erzeugte Durchfluss ausreichend ist, um dem inspiratorischen Durchfluss eines Patienten zu entsprechen oder diesen zu übertreffen, minimiert die HFT mit hoher Wahrscheinlichkeit den inspiratorischen Widerstand im Nasen-Rachenraum. Diese Änderung des Widerstands führt zu einer Änderung der Atemwiderstandsarbeit. Des Weiteren ist eine adäquate Erwärmung und Befeuchtung der leitenden Atemwege durch Zufuhr von warmem, feuchtem Gas im Vergleich zu trockenem, kälterem Gas assoziiert mit höherer Leitfähigkeit und Lungencompliance 16 . Fontanari und Kollegen zeigten außerdem, dass Rezeptoren in der Nasenschleimhaut auf kaltes und trockenes Gas reagieren und zum Schutz ein Zusammenziehen der Bronchien bewirken. Dies gilt sowohl für gesunde Probanden 17 als auch für Asthmatiker 18 . Somit fördert die Zufuhr von Atemgas bei Körpertemperatur und in gesättigter Form zu einer optimalen mechanischen Reaktion des Atemsystems. Energieaufwand zur Atemgaskonditionierung Die Nasenwege verbrauchen Energie, um die inspiratorische Luft von Umgebungstemperatur auf 37 °C zu erwärmen und Wasser zur Befeuchtung der einströmenden Luft auf 100 % relative Feuchtigkeit zu verdampfen 4,19,20 . Viele der an diesem Prozess beteiligten Faktoren sind zwar noch unklar oder schwer definierbar, unserer Ansicht nach lässt sich jedoch feststellen, dass der Prozess der Atemgaskonditionierung einen signifikanten Energieaufwand erfordert. Dieser Energieaufwand verringert sich, wenn das Atemgas bei Körpertemperatur und gesättigt zugeführt wird. Beziehung zwischen Durchfluss und Druck Vor über fünfzehn Jahren zeigten Dr. Locke und Kollegen, dass bei Anwendung einer Nasenkanüle selbst bei geringen Durchflüssen unbeabsichtigterweise ein Atemwegsüberdruck erzeugt werden kann, wenn die Prongs im Verhältnis zu den Nasenöffnungen relativ groß sind 21 . Tatsächlich werden Low-Flow-Nasenkanülen auf der Neugeborenenintensivstation häufig zur CPAP-Generierung eingesetzt, wobei relativ große Nasenprongs (im Verhältnis zum Innendurchmesser der Nasenöffnungen) verwendet werden und der Mund des Patienten geschlossen gehalten wird, um einen pharyngealen Druck von bis zu 8 cmH 2 O zu erzeugen 2 . Diese Erfahrungen aus der Vergangenheit geben Anlass zur Sorge darüber, welcher nasopharyngeale Druck mit High-Flow-Nasenkanülen entstehen könnte. In einer Reihe von Laboruntersuchungen und klinischen Studien wurde nun geklärt, dass die Druckentwicklung im Nasen-Rachenraum und in den Luftwegen durch Leckage um die Nasenprongs und den Mundbereich herum bestimmt wird 22-24 . Wenn die Vapotherm-HFT gemäß den Empfehlungen mit Nasenprongs durchgeführt wird, deren Durchmesser höchstens ½ des Durchmessers der Nasenöffnungen beträgt, und der Mund frei geöffnet werden kann, kommt es zu einer allenfalls leichten Druckerzeugung. Dr. Saslow und Kollegen am Cooper University Hospital (Camden, NJ, USA) zeigten, dass bei Säuglingen unter HFT mit bis zu 8 l/Min. die dehnenden Drücke nicht höher waren als die Drücke, die durch CPAP mit 6 cmH 2 O erzeugt werden. In manchen Fällen waren die Drücke sogar signifikant geringer (bei 5 l/Min.; p = 0,03) 25,26 . Dr. Kubicka und Kollegen zeigten, dass bei 27 Neugeborenen, die Durchflüsse von bis zu 5 l/Min. über eine Kanüle erhielten, der Druck im Mund nie über 5 cmH 2 O lag 23 . Dr. Wilkinson und Kollegen zeigten, dass die Drücke im Nasen-Rachenraum bei Säuglingen während einer HFT relativ gering und vorhersagbar waren, wenn die Durchflüsse gemäß dem Körpergewicht normalisiert wurden 24 . Gleichwohl wurde in Studien zur Bewertung der High-Flow- Therapie mit dem Ziel, einen dehnenden Atemwegsdruck bei geschlossenem Mund zu erzielen, festgestellt, dass in der Regel nur ein leichter Überdruck entsteht 23,27 . Die Vapotherm-Geräte sind keine CPAP (Continuous Positive Airway Pressure)-Geräte und nicht dafür konzipiert, einen festgelegten Druck zu applizieren. Die Technologie dient dazu, konditionierte Atemgasflüsse in einem offenen System über eine einfache Nasenkanüle zuzuführen.
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