Nasal high flow

ICU勉強会

臨床工学部 奥田

新しい酸素療法

高流量 加温加湿 鼻カニューレ

写真：フィッシャー&パイケル社提供

フィッシャー&パイケル社

F&P 850TM システム 鼻カニューラ：Optiflow

TM

Vapotherm社

Vapothem 2000i 鼻カニューラ：Precision Flow

TM

Nasal high flow system

FiO2: 100%まで 酸素供給が可能

解剖学的死腔の洗い流し

呼吸サイクルで気道陽圧

粘膜繊毛クリアランスを最適化

特徴

低流量システム • 鼻カニューレ・マスク・リザーバー付きマスク • 換気パターンによってFiO2は変化

高流量システム • ベンチュリマスク, アクアパック付きネブライザ • FiO2は一定に設定可能 • FiO2設定が高いほど、供給ガス流量は低下 • 最大FiO2は50~60%程度が限界

元々の酸素流量が少ないことが原因

既存の酸素療法では

FiO2: 100%まで酸素供給が可能

写真：フィッシャー&パイケル社提供

高流量で酸素供給が可能なDevice

酸素ブレンダ―, 人工呼吸器（酸素療法モード付き）

FiO2設定範囲 21~100%

流量設定範囲 最大60L/min

高流量での

酸素療法を可能にしたのは

それは、加温と加湿です

Research in high flow therapy: Mechanisms of action. Respiratory Medicine (2009) 103, 1400e1405

人工呼吸患者（小児）に加温も加湿もしないと、5分で肺コンプライアンスと肺コンダクタンスが著しく低下する

Airway responsivenessto low inspired gas temperature in preterm neonates. J Pediatr 1991;118(3):443e5.

健常人や喘息患者に鼻から乾燥した冷たい空気を流すと、鼻粘膜の中でムスカリン性受容体が反応し、気管支収縮反応を引き起こす。

Function of pulmonary neuronal M(2) muscarinic receptors in stable chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med 2001;163(6):1320e5.

加温と加湿がないと・・・

Changes in airway resistance induced by nasal inhalation of cold dry, dry, or moist air in normal individuals J. Appl. Physiol. 81(4):1739–1743, 1996.

健常者10名に対して

Room Air と Cold Air ( -4℃)を 鼻カニューレ or マウスピースで供給

鼻カニューレのCold Airで 遮断抵抗が有意に上がる

Dry Air と Moist Air ( RH: 97%)を 鼻カニューレ or マウスピースで供給

鼻カニューレのDry Airで 遮断抵抗が有意に上がる

高流量のNasal high flow のときは、さらに

十分な加温加湿が必要である

上記の研究は低流量であり、

Domiciliary humidification improves lung mucociliary clearance in patients with bronchiectasis.

最適な加温加湿で (37℃, RH 100%)で供給すると

Chronic Respiratory Disease 2008 5: 81

粘膜絨毛の

クリアランス効果を

有意に増強させた

粘膜繊毛クリアランスを最適化

最適な加温と加湿により

温度：37℃ 絶対湿度：44mg/L

Optiflow

解剖学的死腔の洗い流し

鼻咽頭腔の解剖学的死腔を洗い流す

写真：フィッシャー&パイケル社提供

高流量によって

換気補助に繋がる

What is the evidence for the use of high flow nasal cannula oxygen in adult patients admitted to critical care units? A systematic review

Australian Critical Care (2010) 23, 53—70

CO2除去を促進する換気量の割合が増加

吸気抵抗を減少し呼吸努力の効率を改善する

The Effects of High-Flow vs Low-Flow Oxygen on Exercise in Advanced Obstructive Airways Disease CHEST 2004; 126:1108–1115

10名のCOPD患者

Design: prospective, nonrandomized, nonblinded study.

負荷運動12分中に, Low flow (2.5~6L/min)か High flow(20L/min)で比較

* Ti/Ttotは高いほど、横隔膜疲労が起こりやすい

High flow群で

Ti/Ttot* が有意に減少

WOB(呼吸仕事量)が減少傾向

呼吸困難スコアが有意に減少（r=0.5, P<0.01）

High flow High flow

解剖学的死腔を洗い流すことで

CO2の再呼吸を抑え

呼吸仕事量、呼吸困難感を軽減

呼吸サイクルで気道陽圧

Cardiothoracic and vascular ICU.

Nasal high-flow therapy delivers low level positive airway pressure British Journal of Anaesthesia 103 (6): 886–90 (2009)

心臓外科術後の患者 15名

Nasal high flow と Face mask にて

35L/minの酸素を供給して比較

Nasal high flow を使用するとPEEPが加わる？

Nasal high flowでは Closed mouth: 2.7cmH2O Open mouth : 1.2cmH2O (P=0.001) の平均気道内圧に増加

facemask では Closed mouth: 0.2cmH2O Open mouth : 0.1cmH2O (P=0.5) の平均気道内圧であるが，

British Journal of Anaesthesia 103 (6): 886–90 (2009)

Nasal を使用することで, 気道に陽圧が加わる

High flow nasal oxygen generates positive airway pressure in adult volunteers Australian Critical Care (2007) 20, 126—131

ICUスタッフのボランティア 10人 (Men: 5人, Female: 5人 )

Nasal high flow を0L/min ~ 60L/minに変更 Mouth open と mouth closed で比較 Openで2.2cmH2O

Closedで5.5cmH2O の陽圧が呼気に加わる

40L/min以上であれば 吸気時にも咽頭に 陽圧が加わる

Australian Critical Care (2007) 20, 126—131

呼吸サイクルによって陽圧が加わるが

口の開け・閉めで圧力は変化する

いくつか, Optiflowを利用した Nasal high flow の臨床研究を紹介・・・

High-Flow Oxygen Therapy in Acute Respiratory Failure. Respir Care 2010;55(4):408–413.

急性呼吸不全患者 20名（13人は肺炎） (FiO2≧0.5のFace mask で SpO2<96% ）

Design: prospective, comparative study.

Face mask 15L/minを 30分後に, Nasal high flow 20~30L/minに変更

Respir Care 2010;55(4):408–413.

Nasal high flow 群で

呼吸回数が減少

PaO2 , Spo2が改善

呼吸困難感の改善

口喝の減少, 快適さの向上

High-Flow Therapy via Nasal Cannula in Acute Heart Failure

Rev Esp Cardiol. 2011;64(8):723–725

急性肺水腫による急性心不全の患者 5名

ベンチュリーマスク( 15L/min, 100%)で24時間後に , nasal high flowに変更

Nasal high flowに変更後, 有意にPaO2, pH, SaO2の改善, HR, RRが減少

さらに, 呼吸困難感が減少

Oxygen delivery through high-flow nasal cannulae increase end-expiratory lung volume and reduce respiratory rate in post-cardiac surgical patients.

心臓外科術後の患者20名(CABG術後 15名など)

EIT*と圧力トランスデューサで肺容量と気道内圧を2分毎に測定

Nasal high flow: 35L/minで開始 (最大50L/min), ベッドの角度45° 以上

＊ Electrical impedance tomographyは局所的な肺換気量や肺容量を測定可能

Br J Anaesth. 2011 Dec;107(6):998-1004.

気道内圧が3.0cmH2O増加 (p<0.001)

EELI*との気道内圧には強い相関関係がある

(r=0.7, p<0.001)

* end-expiratory lung impedance は大きいほど肺容量が大きい

EELI, 平均気道内圧, P/F比が増加, 呼吸回数が減少

Br J Anaesth. 2011 Dec;107(6):998-1004.

A Preliminary Randomized Controlled Trial to Assess Effectiveness of Nasal High-Flow Oxygen in Intensive Care Patients

Respir Care 2011;56(3):265–270.

cardiothoracic and vascular ICU: 24bed

Design: prospective randomized comparative study

軽度から中程度の低酸素性呼吸不全患者 60名(心臓外科術後41名)

High flow face mask と Nasal high flow を比較 (≧95%, 35L/min)

Respir Care 2011;56(3):265–270.

24時間以内に呼吸回数,

酸素化に改善が見られれば成功

24時間以内に治療変

更が必要になった場合は失敗

Nasal high flow は Face Mask より有意に成功率が高かった。(26名 vs. 15名, p=0.006)

NIVの必要性は, 両群に有意な差はなかった。 (NHF 10% vs. HFFM 30%, p=0.1) つまり, Nasal high flowを使用することでNIVの必要性が減少した。

では次に, Nasal high flow が失敗した場合

NIVや挿管・人工呼吸に切り替えるタイミングは？

内科系や術後の呼吸不全においても有効かも

さらには, NIVの必要性が減少するかもしれない

Beneficial effects of humidified high flow nasal oxygen in critical care patients: a prospective pilot study.

Intensive Care Med (2011) 37:1780–1786

Design: pilot prospective monocentric study

12-bed university hospital ICU

38名の患者に

Nasal high flow を開始前からと使用中の48時間を調査

呼吸回数, 呼吸困難感, 鎖骨上窩陥没, 胸腹部の非同調, 酸素飽和度, 心拍数,を改善

9名の患者は平均4時間で挿管・人工呼吸が必要となった

黒：挿管・人工呼吸が必要 白：挿管・人工呼吸が不要

Intensive Care Med (2011) 37:1780–1786

呼吸回数 胸腹部の非同調

PaO2 SpO2

挿管・人工呼吸が必要になった患者は, 開始後15分から60分の間に有意な差が生じている。

High-flow nasal therapy in adults with severe acute respiratory infection A cohort study in patients with 2009 influenza A/H1N1v

Journal of Critical Care 2012 Oct;27(5):434-9.

Design: single center, a cohort study

バルセロナの大学病院ICU

2009年H1N1インフルエンザによる成人急性呼吸不全患者

Face mask: 9L/min Nasal high flow:

50L/minまで

* 入室前に挿管

Nasal high flow が失敗した患者は, 6時間後の酸素化の改善がない トータルの酸素流量が有意に大きい

挿管になった患者のNasal high flowの時間は18時間(6-38時間)であった

Journal of Critical Care 2012 Oct;27(5):434-9.

Nasal high flow から

6時間以内に 呼吸回数や酸素化が改善しない場合は

NIVや挿管・人工呼吸への 切り替えを考える必要があるかも

High-Flow Nasal Interface Improves Oxygenation in Patients Undergoing Bronchoscopy

Critical Care Research and Practice Volume 2012.

気管支鏡やBALを受ける必要があった患者45名

V40: ベンチュリーマスク 40L/min, FiO2 0.5 15名 N40:Nasal high flow 40L/min, FiO2 0.5 15名 N60:Nasal high flow 60L/min, FiO2 0.5 15名

無作為に 3つの方法で比較

最後に, おまけ

Critical Care Research and Practice Volume 2012.

気管支鏡やBAL中に起こる低酸素血症に対して

40L/minのベンチュリーマスクやNasal high flowでは有意な差がないが

Nasal high flow 60L/minでは有意に酸素化の改善が見られる

まとめ.1

Nasal high flow は高流量での酸素供給が可能で,

患者の快適性も向上する

呼吸サイクルによってPEEP(1~3cmH2O)が加わることで, 呼吸回数の減少や酸素化の改善が期待できる

最適な加温・加湿を供給できる

気管カニューレ, 気管切開カニューレ用

Tracheostomy direct connection OP570

まとめ.2

今までNIVを使用していた症例に対してNasal

high flowを使用することで, NIVの必要性が減少するかもしれない

ただし, 6時間以内に呼吸数や酸素化に改

善が見られない場合は, NIVや挿管・人工呼吸への切り替えを考慮する

気管支鏡やBAL中は60L/minで使用する