High flow Therapie bei chronisch ventilatorischer Insuffizienz. H. Wirtz, Abteilung Pneumologie Universitätsklinikum Leipzig AöR

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1 High flow Therapie bei chronisch ventilatorischer Insuffizienz H. Wirtz, Abteilung Pneumologie Universitätsklinikum Leipzig AöR

2 Interessenskonflikte Principle Investigator einer von der Fa. TNI medical gesponsorten multizentrischen Studie

3 Lunge Atempumpe Atemwege Parenchym O2 Ventilation Atemmuskulatur Atemzentrum Nerven Thorax Lungenversagen: Gasaustauschstörung Pumpversagen: Ventilationssteigerung Hypoxämie Hypo/Eukapnie Respiratory insufficiency type I Ermüdung Hypoxämie Hyperkapnie Respiratory insufficiency type II

4 Definition und Anforderungen nasaler high flow ( NHF auch: HFNC, nhf, HF ) Hoher Fluß ( 20 60L/min) Gemessen am Auslass! Sauerstoffraten variabel (FiO2 : 0,21-1.0) High end Befeuchtung / Wärmung, die ein Überschreiten des Taupunktes verhindert: (37 C ; 44 mg H2O/l) Heizung bis direkt vor den Auslaß am Patienten Sicherheit bei Stromausfall (Sauerstoff läuft weiter) Komfortable Nasensonden Leise

5 Verfügbare Geräte

6 NHF, aber nicht C/Bi-PAP senkt das Atemminutenvolumen von COPD Patienten Bräunlich, Köhler, Wirtz; Int. J. of COPD 2016:

7 Tidalvolumen steigt, Atemfrequenz sinkt Bräunlich, Köhler, Wirtz; Int. J. of COPD 2016:

8 Der rapid shallow breathing index sinkt unter NHF und unter NIV Atmung Bräunlich, Köhler, Wirtz; Int. J. of COPD 2016:

9 RSBI ist eng mit der Atemarbeit verbunden Johannigmann et al. Surgery 1997; 122:737

10 NHF führt zu einer Reduktion des kapillären pco 2 Bräunlich, Köhler, Wirtz; Int. J. of COPD 2016:

11 Bräunlich, Wirtz: Respiration 2013;85:319 8h NHF 20l/min pco 2 ; COPD 8h NHF 20l/min pco 2 ; IPF Reduktion des pco 2 bei reduzierter Ventilation (AMV red.) bei hyperkapnischen COPD und bei IPF Patienten

12 Biselli, P et al; JAP 2017; 122:82-88 Atmung von Gesunden und COPD Pat. unter Sauerstoff und unter NHF im Schlaf

13 Unter Sauerstoff steigt, unter NHF sinkt der tcco 2 Biselli, P et al; JAP 2017; 122:82-88

14 Work of breathing: - 42% Pressure time product: - 23% Pressure swings: - 18% Biselli, P et al; JAP 2017; 122:82-88

15 J Bräunlich, H. Wirtz; Mulitdisc. Resp. Med. 2015; 10:27 Funktioniert auch über lange Zeit stabil hyperkapnische COPD Pat., je 6 Wo NHF 20l/min, dann NIV nach LL

16 Abschätzung des ausgespülten CO 2 Volumens Nase / Pharynx / Mundhöhle ca. 60ml Volumen (VD ca. 150ml) Endtidales CO2 ca. 4.3%, also 2,6ml reines CO 2 Pro Atemzug von 500ml, von dem 150ml Totraum sind, werden 350x0,04=15ml CO 2 abgeatmet. Mit NHF könnten im Falle einer kompletten Ausspülung der ob. AW also max. 17% CO 2 zusätzlich eliminiert werden Tatsächlich liegt vermutlich die zusätzliche Elimination eher in der Größenordnung von mind. 10% (1,5ml CO2)

17 Möller, W et al. J Appl Physiol 2015; 118: 1525 Nasal high flow clears anatomical dead space in upper airway models 3D Modell des Nasopharynx nach CT Schnitten 81m Kr-Gas Label Tracer elimination unter nhf

18 Ein Auschwasch in vitro Modell Van Hove et al, Annals of Biomedical Engineering 2016, 44:

19 Van Hove et al, Annals of Biomedical Engineering 2016, 44: Computed fluid dynamic simulation Darstellung jeweils am Übergang von Ex- zu Inspiration; (Mund verschlossen) 0L 30L 60L CO 2 angereichertes Expir. Gas = rot

20 Wieder-eingeatmetes CO 2 Volumen bei unterschiedlichen NHF Flussgeschwindigkeiten Van Hove et al, Annals of Biomedical Engineering 2016, 44:

21 Wenn der Mund offen ist, gelingt das Auswaschen vermutlich besser Sivieri et al, Pediatric Pulmonolgy 2017

22 wash out findet nicht nur oberhalb der Stimmbänder statt (am Menschen) Möller et al, J Appl Physiol Jan 1; 122(1):

23 Bräunlich, Goldner, Wirtz Respiratory Physiology & Neurobiology 242 (2017) Auswascheffekt unter NHF reicht im Modell bis in die kleineren Atemwege Modell : NHF Wirkung auf pco2 in der Trachea und in den tieferen (hier zugeführt über peripheren Katheter)

24 Fazit 1 Nasaler high flow reduziert die re-inspirierte CO2 Menge Dadurch wird Atemeffizienz verbessert Das Atemminutenvolumen sinkt Die Atemarbeit sinkt

25 NHF, generiert auch einen niedrigen, positiven Atemwegsdruck Parke, R Br. J. Anesthesia, l/min 35l/min

26 NHF resultiert Fluss-abhängig eine, im Vergleich zur NIV geringen, positiven Atemwegsdruck Bräunlich, Köhler, Wirtz; Int. J. of COPD 2016:

27 NHF kann einen wichtigen Beitrag zu Homöostase der Atemwege beitragen Williams et al, Crit Care Med 1996

28 NHF sorgt für optimale Anfeuchtung, Erwärmung und Funktion des Flimmerepithels

29 108 Patienten mit COPD oder Bronchiektasen Mindestens 2 Exazerbationen Rea H et al, Respiration 2010; 104:

30 Rea H et al, Respiration 2010; 104: Zeit bis zur ersten Exazerbation sig. verlängert, Zahl knapp n.s. reduziert

31 COPD Patienten benötigen meist auch Sauerstoff! Kann NHF auch Oxygenierung?

32 Lafortuna et al, JAP 1984 Der inspiratorische Fluß liegt in Ruhe bei etwa 30l/min bei Dyspnoe und Belastung aber weit über 100l/min!

33 Wagstaff T, Soni N, Anaesthesia 2007, 62: O2 Nasensonde Gesichtsmaske NHF 2, 6, 10, 15l/min; Tv 500ml 2, 6, 10, 15l/min; Tv 500ml 30, 60, 80, 100% O2; 30l/min Tv 500ml

34 Fazit 2 NHF resultiert in einem geringen - positiven Atemwegsdruck: Rekrutierung? Nasaler high flow unterstützt die Homöostase der Atemwege Mit NHF kann man den Sauerstoff nach Sättigung titrieren und ist auch bei Dyspnoe oder Belastung auf der sicheren Seite

35 Jeong et al. Am J Emergency Medicine 2015, 33:1344 Retrospektive Studie an Patienten aus der NA, die hyperkapnische Gruppe sind zu 2/3 AECOPD Progression zu NIV oder ITN und Mortalität waren nicht unterschiedlich NHF: at least 1h

36 Fraser et al, 2016; Thorax 71:759 Stabile COPD, n=30, crossover, NHF 30l/min, LTOT 2-4l/min Transcutaner pco2 nach 20min NHF (zuvor 20min O 2 )

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38 TIBICO Studie: 102 stabile COPD Pat. NIV vs. NHF, Rekrutierung beendet Randomisation Arm1 Baseline-Untersuchungen und nhf-einleitung 6 Wochen nhf-therapie Untersuchung und Umstellung auf BiPAP 6 Wochen BiPAP-Therapie 1 : 1 Arm2 Baseline-Untersuchungen und BiPAP-Einleitung 6 Wochen BiPAP-Therapie Untersuchung und Umstellung auf nhf 6 Wochen nhf-therapie Pilotstudie 2015 Crossover design: Stabile COPD: pco 2 Unterschied zwischen NIV und NHF?

39 Consort Flow Chart TIBICO Studie

40 NHF Effekte, die für die Anwendung von NHF bei chronischer, ventilatorischer Insuffizienz sprechen: O2 Applikation (von 21% - 100%) Geringe Druckerhöhung in den Atemwegen AMV - Reduktion = Reduktion der WOB pco2 Absenkung Atemwegs epithel Homöostase