Czytelnia Medyczna » Anestezjologia Intensywna Terapia » 3/2004 » Przedłużone stosowanie wymienników ciepła i wilgoci – ocena wydajności

- reklama -

Fitomed
kosmetyki ziołowe

Profesjonalny, stricte ręczny serwis narciarski Warszawa

- reklama -

Artur Florek, Andrzej Nestorowicz, Edyta Kotlińska-Hasiec

Przedłużone stosowanie wymienników ciepła i wilgoci – ocena wydajności

Assessment of the efficacy of heat and moisture exchangers with prolonged use

Katedra i I Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii AM w Lublinie
kierownik: prof. dr hab. n. med. A. Nestorowicz

Summary
Background. Heat and moisture exchangers (HME) are a convenient alternative to the heated water humidifiers, commonly used in intensive therapy settings. According to the manufacturer, they should be exchanged every 24 hours. We have assessed the efficacy of the Hygrobac (Mallinckrodt, Italy) HMEs during use extended to 72 hours. Methods. Twenty adult patients with acute respiratory failure were enrolled in the study. All were ventilated by CMV or SIMV mode for at least 72 hours, with constant settings. HME efficiency was evaluated by psychrometry, using three temperature probes installed within the breathing systems. Every 24 hours, we measured the temperatures of the inspiratory gases, absolute and relative humidity, peak and mean airway pressures, arterial blood gases, and ambient temperature. Results. Inspiratory gas temperatures were 30.25 ±0.83°C, 30.58 ±0.94°C, 30.38 ±0.92°C), the absolute humidity was 29.84 ±1.31, 30.15 ±1.47 and 29.97 ±1.52 mg H₂O l^-1), the relative humidity – 96.38 ±1.61%, 96.15 ±1.75% and 96.30 ±1.50%. Obtained results were not statistically significant. Discussion and conclusion. HMEs provided a convenient and cheap alternative to cascade humidifiers during prolonged artificial ventilation. In addition, contamination of the respiratory gases was prevented. We proved that appropriate humidity and temperature of respiratory gases can be maintained for 72 hours with a single HME, without disturbances in gas exchange.

Słowa kluczowe: sprzęt, wymienniki ciepła i wilgoci, wentylacja, nawilżacze.

Key words: equipment, humidity and gas exchangers, ventilation, humidifiers.

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Anestezja geriatryczna

Anestezjologia położnicza Położnicze stany naglące

Anestezjologia i intensywna opieka Klinika i pielęgniarstwo

Anest Inten Terap 2004; 36, 181-184

Mechaniczna wentylacja płuc stosowana zarówno w trakcie znieczulenia ogólnego, jak i w warunkach intensywnej terapii, wymaga zazwyczaj intubacji tchawicy. Postępowanie takie, wyłączając górne drogi oddechowe powoduje eliminację naturalnego filtra oddechowego i doskonałego systemu ogrzewania i nawilżania powietrza dostarczanego do pęcherzyków płucnych. Powstaje ryzyko poważnych powikłań bezpośrednio zagrażających życiu. Wentylacja zimnym i suchym powietrzem doprowadza między innymi do upośledzenia pracy aparatu rzęskowego drzewa oskrzelowego, powodując gromadzenie się dużej ilości gęstej wydzieliny, która może zatykać drobne oskrzela, co w konsekwencji prowadzi do niedodmy a następnie zapalenia płuc [1, 2].

Istnieje szereg metod unikania wymienionych zagrożeń. System łaźni wodnych zapewnia optymalne warunki ogrzewania i nawilżania gazów oddechowych, jednakże konieczność dostarczania energii, brak bariery antybakteryjnej i antywirusowej, ryzyko nadmiernego ogrzania i wysycenia parą wodną, powoduje coraz szersze stosowanie wymienników ciepła i wilgoci, wyposażonych w filtry antybakteryjne, zwanych potocznie sztucznymi nosami [3]. Stanowią one alternatywę dla łaźni wodnych, instalowane w układzie oddechowym respiratora nie wymagają dodatkowej obsługi ani zewnętrznego źródła energii [4]. Dla zapewnienia najwyższej skuteczności wymienników ciepła i wilgoci producenci urządzeń zalecają ich wymianę co 24 godziny. Wyniki badań klinicznych są jednak znacznie zróżnicowane [5, 6].

Celem podjętych badań była ocena wydajności wymiennika ciepła i wilgoci podczas jego ciągłej pracy przez 72 godziny u chorych wentylowanych mechanicznie.

Dobór chorych i metody

Po uzyskaniu zgody Komisji ds. Etyki Akademii Medycznej w Lublinie do badań zakwalifikowano leczonych w klinice intensywnej terapii chorych wymagających wentylacji mechanicznej płuc przez co najmniej 72 godziny z powodu ostrej niewydolności oddechowej z różnych przyczyn. Sztuczną wentylację płuc prowadzono za pomocą respiratora Bennett 7200 (Puritan, USA) metodą kontrolowanej wentylacji mechanicznej (CMV) lub zsynchronizowanej przerywanej wentylacji obowiązkowej (SIMV). Parametry wentylacji oraz skład mieszaniny oddechowej dobierano tak, by zapewnić prawidłowe wartości parametrów gazometrycznych krwi tętniczej i nie zmieniano ich przez cały cykl pomiarowy. U wszystkich chorych stosowano ten sam typ wymiennika ciepła i wilgoci (HME) – Hygrobac S (Mallinckrodt, Włochy). Jest to wymiennik o właściwościach higroskopijnych, wyposażony w elektrostatyczny filtr antybakteryjny, instalowany między rurką intubacyjną a układem oddechowym respiratora. Aby zapobiec przedostawaniu się wydzieliny z dróg oddechowych do jego wnętrza, umieszczano go pionowo w stosunku do rurki intubacyjnej lub tracheostomijnej.

Wydajność wymiennika oceniano metodą psychrometryczną, używając rejestratora (Yokogawa, Japonia) i trzech sond do pomiaru ciepłoty instalowanych w układzie oddechowym respiratora. Dwie sondy, mokrą i suchą umieszczano w ramieniu wdechowym specjalnego łącznika, znajdującego się między rurką intubacyjną a wymiennikiem HME, wyposażonego w zastawki jednokierunkowego przepływu gazów. Rejestrowały one ciepłotę powietrza wdechowego ogrzanego i nawilżonego przez stosowany wymiennik (t_insp.). Trzecia sonda, umieszczona w rurce intubacyjnej, na poziomie wejścia do krtani, mierzyła ciepłotę gazów w fazie wdechu i wydechu (t_trach.insp., t_trach.exsp.). Na podstawie pomiarów temperatur przy użyciu sondy mokrej i suchej, za pomocą diagramu Moliera dokonywano kalkulacji wilgotności względnej (RH). Następnie obliczano wilgotność bezwzględną przy całkowitym wysyceniu parą wodną w danej temperaturze AH(RH100%) oraz aktualną wilgotność bezwzględną (AH), korzystając z następujących wzorów:

AH(RH100%) = 16,451563 – 0,731 t_insp. + 0,03987 t_insp.²;

AH = AH(RH100%) × RH/100 [7, 8].

Pomiary były wykonywane w odstępach 24-godzinnych w pierwszej, drugiej i trzeciej dobie ciągłej pracy wymiennika HME, nie wcześniej niż po 30 minutach od zainstalowania urządzenia w układzie oddechowym respiratora. Oprócz tego rejestrowano szczytowe i średnie ciśnienie w drogach oddechowych (P_aw peak, P_aw mean), parametry gazometryczne krwi tętniczej (pH, PaO₂, PaCO₂), jak również ciepłotę ciała chorego, mierzoną w dole pachowym oraz ciepłotę otoczenia (t_body, t_amb.).

Wyniki pomiarów zostały przedstawione jako wartości średnie z odchyleniami standardowymi. Wartości mierzone oraz rejestrowane porównano za pomocą jednoczynnikowej analizy wariancji, testu Tukey´a oraz ANOVA Friedmana. Wartości p <0,05 uznano za statystycznie istotne.

Wyniki

Badaniami objęto 20 chorych, 14 mężczyzn i 6 kobiet, w wieku od 19 do 63 lat, o średniej masie ciała 79,8 kg, którzy wymagali wentylacji mechanicznej płuc, najczęściej w przebiegu urazu wielonarządowego i posocznicy (tab. I). Sztuczną wentylację prowadzono metodą CMV u 13 chorych, natomiast u 7 stosowano tryb SIMV. Parametry wentylacji były porównywalne w trzech dobach stosowania HME (tab. II). Wartości temperatury powietrza wdechowego, wilgotności względnej i bezwzględnej nie różniły się istotnie w czasie badań. Ciepłota mierzona w rurce intubacyjnej w fazie wdechu utrzymywała się na podobnym poziomie zarówno w pierwszej, drugiej jak i w trzeciej dobie ciągłej pracy wymiennika. Pomiar temperatury w rurce intubacyjnej w fazie wydechowej w drugiej dobie badań wykazał najwyższą wartość. Temperatura ciała chorego zmieniała się w trakcie pomiarów; była najwyższa również w drugiej dobie. Ciepłota otoczenia nie zmieniała się istotnie przez cały okres badań (tab. III). U wszystkich chorych szczytowe i średnie ciśnienia w drogach oddechowych w pierwszej, drugiej i trzeciej dobie stosowania wymiennika były porównywalne. Brak istotnych różnic wykazały wartości parametrów gazometrycznych krwi tętniczej, notowane trzykrotnie w czasie cyklu pomiarowego (tab. IV).

Tab. I. Przyczyny ostrej niewydolności oddechowej.

Choroba podstawowa	Liczba chorych
Uraz wielonarządowy	7
Posocznica	5
Uraz czaszkowo-mózgowy	3
Zapalenie płuc	3
Inne	2

Tab. II. Parametry wentylacji płuc.

Parametry wentylacji	I doba	II doba	III doba
Objętość oddechowa [ml]	759,0 ? 147,3	754,2 ? 153,1	756,5 ? 151,9
Pojemność minutowa [l]	9,07 ? 2,26	9,04 ? 2,13	8,83 ? 1,62
Częstość oddechów /min	12 ? 4	12 ? 3	12 ? 3
I: E	1:2,1	1:2,1	1:2,2
Szczytowy przepływ [l min^-1]	52 ? 11,2	52 ? 11,2	52 ? 11,2
PEEP [cm H₂O]	5,1 ? 2,6	5,1 ? 2,6	5,1 ? 2,6
FiO₂	0,43 ? 0,08	0,43 ? 0,08	0,43 ? 0,08

Tab. III. Pomiary higrometryczne, temperatura ciała chorego i otoczenia.

Parametr	I doba	II doba	III doba	p
t_insp. [°C]	30,25 ? 0,83	30,58 ? 0,94	30,38 ? 0,92	p = 0,51
t_trach.insp. [°C]	31,84 ? 0,82	32,35 ? 0,76	32,09 ? 0,46	p = 0,07
t_trach.exsp. [°C]	34,83 ? 0,60	35,28 ? 0,57*	35,12 ? 0,44	p = 0,04
AH [mg H₂O l^-1]	29,84 ? 1,31	30,15 ? 1,47	29,97 ? 1,52	p = 0,79
RH [%]	96,38 ? 1,61	96,15 ? 1,75	96,30 ? 1,50	p = 0,90
t_body [°C]	37,55 ? 0,76	37,69 ? 0,78*	37,50 ? 0,91	p = 0,03
t_amb. [°C]	22,37 ? 1,09	22,24 ? 1,20	22,25 ? 1,30	p = 0,93

* p <0,05 w stosunku do doby I

Tab. IV. Wartości ciśnień w drogach oddechowych i parametry gazometryczne krwi tętniczej.

Parametr	I doba	II doba	III doba	p
P_aw peak [cm H₂O]	37,14 ? 9,34	35,55 ? 9,58	36,17 ? 8,81	p = 0,86
P_aw mean [cm H₂O]	13,04 ? 4,46	12,33 ? 3,85	12,43 ? 3,86	p = 0,84
pH	7,43 ? 0,07	7,44 ? 0,06	7,45 ? 0,07	p = 0,41
PaO₂ [mm Hg]	125,95 ? 36,47	125,42 ? 34,72	118,73 ? 29,01	p = 0,55
PaCO₂ [mm Hg]	37,58 ? 7,29	36,94 ? 6,34	37,46 ? 5,87	p = 0,52

Omówienie

Wymienniki ciepła i wilgoci z filtrami antybakteryjnymi są urządzeniami z powodzeniem zastępującymi funkcje górnych dróg oddechowych pod względem oczyszczania, ogrzewania i nawilżania gazów od-dechowych u chorych zaintubowanych, wentylowanych mechanicznie. Mogą one być stosowane zarówno w czasie znieczulenia ogólnego jak i podczas długotrwałej sztucznej wentylacji w warunkach intensywnej terapii.

Stosowane w badaniach własnych wymienniki HME zapewniały dobre warunki ogrzewania i nawilżania gazów oddechowych. U żadnego chorego nie stwierdzono temperatury powietrza wdechowego niższej niż 29°C, wilgotności względnej niższej od 94%, a wilgotności bezwzględnej poniżej 28 mg H₂O l^-1. Na podstawie dotychczasowych doniesień oraz badań nad fizjologią ogrzewania i wysycania parą wodną powietrza oddechowego u chorych poddanych sztucznej wentylacji płuc zaleca się aby temperatura mierzona w tchawicy osiągała wartości około 32°C a wilgotność względna – 95-100%, przy wysyceniu parą wodną 25-33 mg H₂O l^-1 [6]. Brak jednak jednoznacznych ustaleń w tym zakresie.

Niedostateczne ogrzanie i nawilżenie gazów oddechowych może być przyczyną zagrażających życiu niedrożności rurki intubacyjnej lub tracheostomijnej. To groźne powikłanie było opisywane częściej u chorych, u których stosowano wymienniki o właściwościach hydrofobowych, charakteryzujących się istotnie niższymi możliwościami utrzymania optymalnych wartości wilgotności względnej i bezwzględnej w porównaniu z wymiennikami higroskopijnymi i higroskopijno-hydrofobowymi [9, 10]. W trakcie prowadzonych badań własnych nie zanotowano takiego powikłania.

W świetle uzyskanych wyników skuteczność ogrzewania i nawilżania gazów oddechowych nie ulega istotnym zmianom podczas 72 godzin sztucznej wentylacji. Przedłużone stosowanie wymienników od kilku lat stało się obiektem zainteresowania wielu autorów. Stosując różne metody oceny wydajności tych urządzeń wykazano, że ciągła ich praca przez 48 godzin a nawet dłużej, nie wpływa istotnie na jakość ogrzewania i nawilżania gazów dostarczanych przez respirator [5, 8, 11, 12 ]. Doniesienia wskazują również, że bariera antybakteryjna, jaką one stanowią, nie pogarsza się nawet po tygodniu stosowania wymiennika [6, 8, 11,12]. Ocena tej funkcji nie była jednak celem podjętych badań.

Przedłużone stosowanie wymienników HME może wpływać niekorzystnie na parametry mechaniki oddychania. Instalowane w układzie oddechowym respiratora mogą powodować zwiększenie oporów oddechowych oraz pracy oddychania zarówno u chorych wentylowanych mechanicznie, jak i oddychających samoistnie [13, 14]. W badaniach własnych pośrednia ocena zmian oporu oddechowego w postaci szczytowego i średniego ciśnienia w drogach oddechowych, rejestrowana przez cały okres stosowania wymienników, nie wykazała jednak istotnych zmian wartości ocenianych parametrów. Autorzy dotychczasowych doniesień, którzy mierzyli opór oddechowy bezpośrednio, jak również oceniali go pośrednio poprzez pomiar ciśnień w drogach oddechowych, także nie obserwowali niekorzystnego wpływu wymienników na ten aspekt sztucznej wentylacji płuc przez 48, 96 godzin a nawet tydzień [5, 6, 8, 11, 12].

Rejestracja parametrów gazometrycznych krwi tętniczej w odstępach 24-godzinnych pozwoliła na ocenę wpływu przedłużonego stosowania wymienników ciepła i wilgoci na wymianę gazową w płucach. Ciągła praca tych urządzeń przez 72 godziny nie wpłynęła istotnie na pH i prężność tlenu i dwutlenku węgla we krwi tętniczej, co potwierdza bezpieczeństwo stosowania wymienników dłużej niż 24 godziny.

Przedłużone stosowanie wymienników ciepła i wilgoci, jak wynika z piśmiennictwa, nie wpływa niekorzystnie na terapię oddechową respiratorem u chorych leczonych w warunkach intensywnej opieki, u których stosuje się różne techniki wentylacji [8, 11, 15]. Dodatkową zaletą tego sposobu postępowania jest czynnik ekonomiczny. Thomachot i wsp. oraz Markowicz i wsp. wykazali, że wymiana wymienników co 96 godzin, a nie jak zalecają producenci, co 24 godziny, w warunkach dziesięciołóżkowego oddziału intensywnej terapii, leczącego w ciągu roku ok. 400 pacjentów, gdzie 50% z nich wymaga wentylacji przez ponad 7 dni, pozwala zaoszczędzić prawie 4400 dolarów [6, 11].

Wnioski

1. Stosowanie wymienników ciepła i wilgoci przez 72 godziny zapewnia optymalne warunki ogrzania i wysycenia parą wodną mieszaniny oddechowej respiratora.

2. Ciągła praca wymienników ciepła i wilgoci przez trzy doby nie wpływa istotnie na ciśnienia w drogach oddechowych oraz parametry wymiany gazowej w płucach wentylowanych chorych.

Polecane książki z księgarni medycznej BORGIS:

Anestezjologia i intensywna terapia

Wybrane zalecenia postępowania w anestezjologii

Anestezjologia i intensywna opieka Klinika i pielęgniarstwo

Piśmiennictwo

1. Williams R, Rankin N, Smith T, Galler D, Seakins P: Relationship between the humidity and temperature of inspired gas and the function of the airway mucosa. Crit Care Med 1996; 24: 1920-1929.

2. Branson RD: The effects of inadequate humidity. Respir Care Clin N Am 1998; 4:199-214.

3. Williams RB: The effects of excessive humidity. Respir Care Clin N Am 1998; 4: 215-228.

4. Dreyfuss D, Djedaini K, Gros I, Mier L, Le Bourdelles G, Cohen Y, Estagnasie P, Coste F, Boussougant Y: Mechanical ventilation with heated humidifiers or heat and moisture exchangers: effects on patient colonization and incidence of nosocomial pneumonia. Am J Respir Crit Care Med 1995; 151: 986-992.

5. Thomachot L, Vialet R, Viguier JM, Sidier B, Roulier P, Martin C: Efficacy of heat and moisture exchangers after changing every 48 hours rather than 24 hours. Crit Care Med 1998; 26: 477-481.

6. Thomachot L, Boisson Ch, Arnaud S, Michelet P, Cambon S, Martin C: Changing heat and moisture exchangers after 96 hours rather than after 24 hour: a clinical and microbiological evaluation. Crit Care Med 2000; 28: 714-720.

7. Nestorowicz A, Wośko J: O nawilżaniu i ogrzewaniu gazów oddechowych – doniesienie wstępne. Anest Inten Terap 2000; 32: 23-26.

8. Ricard JD, Le Miere E, Markowicz P, Lasry S, Saumon G, Djedaini K, Coste F, Dreyfuss D: Efficiency and safety of mechanical ventilation with a heat and moisture exchanger changed only once a week. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 104-109.

9. Thomachot L, Viviand X, Arnaud S, Boisson C, Martin CD: Comparing two heat and moisture exchangers, one hydrophobic and one hygroscopic, on humidifying efficacy and the rate of nosocomial pneumonia. Chest 1998; 114: 1383-1389.

10. Villafane MC, Cinnella G, Lofaso F, Isabey D, Harf A, Lemaire F, Brochard L: Gradual reduction of endotracheal tube diameter during mechanical ventilation via different humidification devices. Anesthesiology 1996; 85: 1341-1349.

11. Markowicz P, Ricard JD, Dreyfuss D, Mier L, Brun P, Coste F, Boussougant Y, Djedaini K: Safety, efficacy, and cost-effectivness of mechanical ventilation with humidifying filters every 48 hours: a prospective, randomized study. Crit Care Med 2000; 28: 665-671.

12. Djedaini K, Billiard M, Mier L, Bourdelles G, Brun P, Markowicz P, Estagnasie P, Coste F, Boussougant Y, Dreyfuss D: Changing heat and moisture exchangers every 48 hours rather than 24 hours does not affect their efficacy and the incidence of nosocomial pneumonia. Am J Respir Crit Care Med 1995; 152: 1562-1569.

13. Iotti G, Olivei M, Palo A, Galbusera C, Veronesi R, Comelli A, Brunner J, Braschi A: Unfaborable mechanical effects of heat and moisture exchangers in ventilated patients. Intensive Care Med 1997; 23: 399-405.

14. Pelosi P, Solca M, Gavagnan I, Tubiolo D, Ferrario L, Gattinoni L: Effects of heat and moisture exchangers on minute ventilation, ventilatory drive, and work of breathing during pressure-support ventilation in acute respiratory failure. Crit Care Med 1996; 24: 1184-1188.

15. Feihl F, Anglada C, Perret C: The temperature and water output of heat and moisture exchangers during synchronous intermittent mandatory ventilation. Acta Anaesth Italica 1992; 43: Suppl. I, 57-64.

Adres do korespondencji:
Katedra i I Klinika Anestezjologii i Intensywnej Terapii AM
ul. K. Jaczewskiego 8, 20-954 Lublin

Anestezjologia Intensywna Terapia 3/2004

Powrót na górę strony

Pozostałe artykuły z numeru 3/2004:

- reklama -

Strona główna | Reklama | Kontakt