Terapia de alto flujo y humidificación

Terapia de alto flujo y humidificación:
resumen de los mecanismos de acción,
tecnología y estudios
Doctor Thomas Miller
Director, educación e investigación clínica
Vapotherm, Inc.
Catedrático investigador adjunto de pediatría
Jefferson Medical College
2
Terapia de alto flujo y humidificación: resumen de los mecanismos de acción, tecnología y estudios
Introducción
V
apotherm, Inc. es el líder del mercado en sistemas de alto
flujo y humidificación con control térmico para terapias
respiratorias. Actualmente, estos dispositivos médicos están
indicados para agregar humedad caliente a gases respiratorios
empleados con pacientes bebés, pediátricos y adultos en
entornos hospitalarios, centros para subagudos y en el
domicilio. Los dispositivos Vapotherm están aprobados para
suministrar gases respiratorios mediante una cánula nasal
con caudales máximos de 8 lpm en bebés y 40 lpm en
adultos, suministrando lo que se conoce como terapia de
alto flujo (HFT, por sus siglas en inglés).
¿Qué es la terapia de alto flujo
(HFT)?
Cánulas nasales Vapotherm
La terapia de alto flujo se define como aquella que
suministra caudales que superan los caudales inspiratorios
del paciente en varios volúmenes minuto. Tradicionalmente,
la terapia de alto flujo se ha utilizado con mascarillas,
de modo que los flujos altos purgan el volumen de la
mascarilla para facilitar tasas altas de oxígeno inspirado.
Aunque las mascarillas resultan eficaces como apoyo a
la oxigenación, su uso puede verse limitado por factores
como la incapacidad para comer, beber y comunicarse, así
como por sensaciones de claustrofobia, lo que hace que los
pacientes no cumplan la terapia.
Las cánulas nasales estándar han sido la alternativa para
mejorar el cumplimiento de la terapia por parte del
paciente y su comodidad. Las cánulas proporcionan
oxígeno suplementario, resultan cómodas de usar durante
períodos largos de tiempo y permiten a los pacientes comer
y hablar sin interrumpir la terapia. No obstante, con la
terapia de cánula nasal tradicional no es posible suministrar
los flujos más altos (superiores a 2 lpm en neonatos y 6
lpm en adultos), necesarios para cumplir los requisitos
inspiratorios sin permitir el arrastre de aire de la habitación.
Esta limitación de la terapia con cánula convencional es el
resultado de las molestias y la irritación que se producen
al suministrar aire frío y seco a los conductos nasales1,2.
Nariz y cavidades nasales
Seno frontal
La tecnología de Vapotherm ha transformado esta terapia
con cánula convencional al acondicionar de forma óptima el
gas respiratorio. Su tecnología patentada de calentamiento
y humidificación permite que los gases respiratorios se
suministren en caudales altos, manteniendo a la vez la
temperatura corporal y hasta un 99,9% de humedad
relativa3.
Fisiología de la respiración y la
ventilación alveolar
Para poder comprender los mecanismos de la HFT, resulta
conveniente repasar algunas nociones fundamentales de
la fisiología de la respiración. En condiciones normales de
respiración, aproximadamente el 30% del volumen tidal
inspirado es un espacio muerto anatómico. Al comienzo
de la inspiración, este espacio muerto se llena con el gas
de final de espiración que queda de la espiración anterior.
Aunque este espacio muerto anatómico es esencial para
1) calentar y humidificar el gas inspiratorio y
Cornete
superior
Seno esfenoidal
Cornete medio
Cavidad nasal
Cornete
inferior
La estructura de la cavidad
nasal está diseñada para
aumentar al máximo la
superficie y así acondicionar el
gas inspirado.
Nasofaringe
Vestíbulo nasal
3
2) conducir el gas al tórax y dispersarlo por las regiones de los pulmones, su contribución (gas espiratorio de
final de espiración) a un nuevo aliento afecta a la eficiencia respiratoria.
En una persona sana, las concentraciones de oxígeno alveolar son inferiores a las del aire ambiente y las
concentraciones de dióxido de carbono alveolar son superiores a las del aire ambiente. Esta diferencia entre
el gas ambiente y el gas alveolar es una función de la ventilación alveolar, así como del contenido de gas en
sangre. La ventilación alveolar se diferencia del término más común de ventilación minuto en función del
espacio muerto.
Ventilación minuto = volumen tidal x tasa respiratoria
Ventilación alveolar = (volumen tidal – espacio muerto) x tasa respiratoria
En base a la relación entre los parámetros de la ventilación, una reducción en el volumen del espacio muerto
hace que sea necesaria una ventilación minuto menor para alcanzar la ventilación alveolar adecuada. Por tanto,
el volumen del espacio muerto afecta directamente a las necesidades de volumen tidal o de tasa respiratoria
y, en consecuencia, al esfuerzo respiratorio, incluso en personas sanas. En este aspecto, la HFT por medio de
una cánula puede mejorar la eficiencia respiratoria al inundar el espacio anatómico nasofaríngeo y contribuir al
trabajo respiratorio. Pero primero se debe conseguir el acondicionamiento ideal del gas.
Importancia del calentamiento y la humidificación del gas
El tejido mucoso del espacio nasofaríngeo está diseñado para calentar y humidificar el gas respiratorio
antes de que entre en el tracto respiratorio inferior4. Esto se consigue de forma anatómica al lograr que
una superficie amplia interactúe con el gas inspiratorio. Así pues, al exponer los tejidos nasofaríngeos a un
caudal de gas mayor que una ventilación minuto normal que esté por debajo de la temperatura del cuerpo
y el punto de saturación de vapor de agua (por debajo del 100% de humedad relativa), estos tejidos se
pueden sobrecargar. Esta sobrecarga de los tejidos nasofaríngeos provoca una disfunción importante, por la
Sistema respiratorio
Tracto respiratorio superior
Nasofaringe
Faringe
Laringe
Tracto respiratorio inferior
Tráquea
Bronquios
principales
Bronquiolos
Pulmones
La HFT por medio de
una cánula puede
mejorar la eficiencia
respiratoria al inundar
el espacio anatómico
nasofaríngeo
y contribuir al
trabajo respiratorio.
Pero primero se
debe conseguir el
acondicionamiento ideal
del gas.
4
Terapia de alto flujo y humidificación: resumen de los mecanismos de acción, tecnología y estudios
que se seca y daña la mucosa nasal5 - 8, algo que también
puede contribuir a una infección por estafilococos9. Incluso
en flujos bajos, la terapia de cánula nasal convencional es
incómoda y produce numerosas quejas de los pacientes,
que principalmente están relacionadas con sequedad en la
boca y la nariz10.
Idealmente, el gas inspiratorio debería calentarse a la
temperatura del cuerpo (37 ºC) y humidificarse con 100%
de humedad relativa11,12. Asimismo, la humidificación con
vapor tiene menos probabilidad de provocar lesiones en
las vías respiratorias y los pulmones causadas por pérdida
de calor latente y deposición de gotas de agua que la
humidificación con agua aerosolizada12. La tecnología de
membrana de Vapotherm facilita el paso de agua al gas de
respiración en fase de vapor y, como demostraron Waugh
y Granger en una prueba comparativa, proporciona gases
respiratorios a temperatura corporal y con una humedad
relativa del 99,9% en todos los de caudales elegidos de
hasta 40 lpm3.
Vista en corte
del cartucho de
transferencia de vapor
Vapotherm, Inc.
Agua
caliente
Gas respiratorio
Agua caliente
Gas respiratorio
Flujo
Retorno
sección transversal
del tubo
Vista en corte del tubo de
suministro calefactado de
triple lumen Vapotherm, Inc.
¿Cómo afecta la HFT a la
respiración?
Debido a que la tecnología de Vapotherm permite
suministrar gases respiratorios al paciente a la temperatura
y la saturación reales del cuerpo, ahora ya es posible
suministrar alto flujo a través de una cánula nasal. En este
aspecto, la HFT es eficaz debido a diversos mecanismos
fisiológicos básicos que mejoran la eficiencia de la
respiración, independientemente del estado de enfermedad
específico en el que se encuentre el paciente.
La tecnología que hace posible
el acondicionamiento óptimo
del gas
Los dispositivos Vapotherm incorporan un sistema de
cartucho patentado de transferencia de vapor que
permite que el vapor de agua se difunda en el caudal
de gas respiratorio mientras se calientan los gases a la
temperatura prescrita (normalmente 37 °C). Este sistema es
fundamentalmente diferente a los sistemas convencionales
de humidificación por medio de placas calefactoras. Los
dispositivos Vapotherm también emplean un tubo de
suministro de triple lumen recubierto y cánulas nasales
patentadas optimizadas para mantener la temperatura
y minimizar la condensación (lavado). Estas dos últimas
características mantienen el estado de los gases respiratorios
para que estos lleguen al paciente con el mismo estado de
temperatura y humidificación que tenían en el cartucho de
membrana.
En un estudio cruzado aleatorio, Woodhead y sus
compañeros evaluaron el efecto de Vapotherm en la
mucosa nasal de bebés pretérmino, en comparación
con la HFT convencional tras la extubación13. Treinta
bebés recibieron HFT convencional o con Vapotherm
durante 24 horas y posteriormente cambiaron a la
modalidad contraria (Vapotherm o convencional) durante
otras 24 horas. Utilizando un sistema de puntuación
ciego para irritación nasal, edema, mucosidades espesas y
hemorragia del 2 al 10, los bebés tratados con Vapotherm
tuvieron una tolerancia mucho mayor en comparación
con los que recibieron humidificación tradicional.
(2,7 ± 1,2 frente a 7,8 ± 1,7; p < 0,001).
Inundar el espacio muerto de la cavidad nasofaríngea ayuda a mejorar
la ventilación alveolar.
Ventilación de CO2
Al suministrar flujos que exceden la demanda del paciente,
la HFT produce un lavado del espacio muerto nasofaríngeo.
Como en el caso de cualquier reducción del espacio muerto
anatómico o fisiológico, esta terapia contribuye a establecer
mejores fracciones de gases alveolares con respecto al
dióxido de carbono y el oxígeno14. Por lo tanto, mientras
se considera que la terapia con cánula nasal de bajo flujo
solo facilita la oxigenación, la terapia de alto flujo también
afecta a la eliminación del CO2.
Oxigenación eficiente
La HFT mediante cánula nasal se basa en los mismos
principios que la HFT mediante mascarilla para lograr
fracciones elevadas de oxigeno inspirado al eliminar el
arrastre del aire de la habitación durante la inspiración. No
obstante, debido a que la HFT mediante cánula nasal reduce
el espacio muerto anatómico al utilizar la nasofaringe como
depósito de gas, tiene el potencial de mejorar las tasas de
5
oxígeno alveolar más allá de la terapia mediante mascarilla
en función de la ecuación para la ventilación alveolar. Por
tanto, los pacientes pueden mantener con frecuencia una
mejor oxigenación o requieren una fracción de oxígeno
inspirado2 menor en comparación con las terapias de
mascarilla o cánula convencionales.
en entornos de UCIN mediante el uso de puntas nasales
relativamente grandes (en relación a las dimensiones internas
de las fosas nasales) y la boca cerrada para crear hasta
8 cmH2O de presión faríngea2. Estas perspectivas históricas
han causado preocupaciones por la presión nasofaríngea
que se podría generar con una cánula nasal de alto flujo.
Trabajo respiratorio
Varios estudios clínicos y comparativos han clarificado que la
aparición de presión en la nasofaringe y las vías respiratorias
viene determinada por las fugas alrededor de las puntas
nasales y la posición de la boca 22-24. En este aspecto, la HFT
de Vapotherm se aplica con puntas nasales recomendadas no
superiores a la mitad del diámetro de las fosas nasales y con
libertad para abrir la boca. El Dr. Saslow y sus compañeros
de la Universidad Cooper (Camden, NJ) han demostrado
que las presiones de distensión generadas por HFT de hasta
8 lpm en bebés no eran superiores a las producidas por
6cmH2O de CPAP y, en algunos casos, eran significativamente
menores (a 5 lpm; p = 0,03)25,26. El Dr. Kubicka y sus
compañeros demostraron que en 27 neonatos que estaban
recibiendo flujos mediante cánulas de hasta 5lpm, la presión
oral nunca excedió los 5 cmH2O23. El Dr. Wilkinson y sus
compañeros demostraron que las presiones nasofaríngeas
eran relativamente leves en bebés durante el suministro de
HFT, y predecibles cuando los flujos se normalizaban con el
peso corporal 24.
La naturaleza distensible de la mucosa nasal que facilita
el acondicionamiento fisiológico del gas también produce
una resistencia significativa en los esfuerzos inspiratorios
en relación con los esfuerzos espiratorios15. Debido a que
la HFT proporciona suficiente flujo como para igualar o
exceder el flujo inspiratorio del paciente, lo más probable es
que la HFT minimice la resistencia inspiratoria asociada con
la nasofaringe. Este cambio de resistencia se traduce en un
cambio en el trabajo de resistencia de la respiración.
Además, el calentamiento adecuado y la humidificación
de las vías aéreas al suministrar gas caliente y húmedo
están asociados con una mejor conductancia y elasticidad
pulmonar en comparación con el gas seco y más frío16.
Asimismo, Fontanari y sus compañeros demostraron que
los receptores de la mucosa nasal respondían al gas frío
y seco elicitando una respuesta broncoconstrictora de
protección en sujetos normales17 y asmáticos18. Por tanto,
el suministro de gases respiratorios a la temperatura y
saturación corporales promueve una respuesta mecánica
respiratoria ideal.
Coste energético del acondicionamiento
del gas
Los conductos nasales para el aire emplean energía para
calentar el aire que se inspira de la temperatura ambiente
hasta 37 °C y vaporizar agua para humidificar el aire
entrante a una humedad relativa del 100%4,19,20. Aunque
muchos de los factores que intervienen en este proceso
no están claros o no son fáciles de definir, creemos que
se puede asegurar que el proceso de acondicionamiento
del gas tiene un coste energético significativo. Este coste
energético se reduce cuando el gas se suministra a
temperatura ambiente y saturado.
Relación entre flujo
y presión
Hace más de quince años, el Dr. Locke y sus compañeros
demostraron que, incluso con flujos bajos, se puede
generar inadvertidamente una presión positiva en las vías
respiratorias con el uso de una cánula nasal cuando las
puntas son grandes en relación con el tamaño de las fosas
nasales21. De hecho, las cánulas nasales de bajo flujo se
han utilizado de forma habitual para generar CPAP (siglas
en inglés de Presión Positiva Continua de Vías Aéreas)
No obstante, los estudios que han examinado la terapia de
alto flujo en un esfuerzo por generar presión de distensión
en las vías aéreas con la boca cerrada, han encontrado que
normalmente solo se generan presiones positivas leves 23,27.
Los dispositivos Vapotherm no son dispositivos de presión
positiva continua de vías aéreas y no están diseñados para
suministrar presión. Su tecnología está diseñada para
proporcionar flujos de gas acondicionado en un sistema
abierto mediante una cánula nasal sencilla.
6
Terapia de alto flujo y humidificación: resumen de los mecanismos de acción, tecnología y estudios
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