Niet-invasieve respiratoire ondersteuning bij acute respiratoire insufficiëntie

Patiënten met acute respiratoire insufficiëntie ervaren oxygenatieproblemen al dan niet in combinatie met ventilatieproblemen, waardoor de gaswisseling vermindert. Respiratoire insufficiëntie uit zich klinisch veelal met dyspneu. Een nadere beschrijving van dyspneu staat in het leerartikel ‘Dyspneu’, dat eerder in het NTvG verscheen.1

Tot voorkort werd hypoxemie ondervangen met conventionele zuurstoftoediening via bijvoorbeeld een neusbril of een non-rebreathing-masker. Bij verdere respiratoire achteruitgang of een primaire ventilatiestoornis werd overgegaan tot intubatie en invasieve beademing. Intubatie en invasieve beademing gaan echter gepaard met een toename van respiratoire complicaties, zoals longinfecties en additionele longschade door de beademing, en de mortaliteit hierbij is hoog.

De laatste jaren is er veel onderzoek gedaan naar de plaats van niet-invasieve respiratoire ondersteuning in de behandeling van patiënten met acute respiratoire insufficiëntie en naar de mate waarmee intubaties kunnen worden voorkomen. Het belang van een adequate behandeling van respiratoire insufficiëntie werd door de covid-19-pandemie extra duidelijk (zie kadertekst).

Respiratoire insufficiëntie

Acute respiratoire insufficiëntie kan worden onderverdeeld in twee typen. Bij een respiratoire insufficiëntie type I laat analyse van het arteriële bloedgas een verlaagde Po₂ zien (referentiewaarde: 75-100 mmHg) met daarbij een niet-afwijkende of verlaagde Pco₂ (referentiewaarde: 35-45 mmHg). Bij respiratoire insufficiëntie type I is er alleen sprake van een oxygenatieprobleem. Een oxygenatieprobleem kan onder andere het gevolg zijn van een ventilatie-perfusie(V/Q)-mismatch of een diffusiestoornis. Bij een V/Q-mismatch door een verstoorde ventilatie stroomt er bloed langs niet of niet goed geventileerde alveoli (verlaagde V/Q); dit fenomeen wordt ook wel ‘shunting’ genoemd. Mogelijk oorzaken van een verminderde ventilatie zijn atelectase en alveolaire opvulling (bijvoorbeeld secundair aan pneumonie). Bij bijvoorbeeld een longembolie is er sprake van dode-ruimteventilatie, dit is een ventilatie-perfusie mismatch op basis van een verminderde perfusie (verhoogde V/Q). Bij een diffusieprobleem zijn de ventilatie en perfusie ongestoord, maar kan de zuurstof niet goed vanuit de alveoli naar het bloed diffunderen. Een oorzaak hiervan kan bijvoorbeeld longfibrose zijn.

Bij respiratoire insufficiëntie type II laat de arteriële bloedgasanalyse een verlaagde Po₂ in combinatie met een verhoogde Pco₂ zien.2 Hierbij is er vooral sprake van een ventilatieprobleem, anders gezegd: er is te weinig verversing van lucht in de alveoli waardoor het CO₂ zich opstapelt, met als gevolg een toename van zuren in het bloed.

Respiratoire insufficiëntie type II gaat vaak gepaard met een toename van de ademarbeid. De ademarbeid is de energie per tijdseenheid die nodig is om de longen te ventileren en wordt meestal uitgedrukt in J/min. De ademarbeid is lastig exact te meten aan het bed van de patiënt, maar is afhankelijk van de ademfrequentie en de kracht die nodig is om het teugvolume te verplaatsen. Door onder andere een verhoogde ademarbeid raken de ademspieren uiteindelijk uitgeput en ontstaat er naast het oxygenatieprobleem tevens een ventilatieprobleem. Andere oorzaken van een ventilatieprobleem zijn onder andere het gebruik van sederende medicamenten, bijvoorbeeld opiaten, of neurogene aandoeningen. Dit resulteert in respiratoire insufficiëntie type II.

Afhankelijk van het type respiratoire insufficiëntie zal de ondersteunende behandeling – naast behandeling van de onderliggende oorzaak – bestaan uit het verbeteren van de oxygenatie (type I) dan wel de ventilatie (type II).

Respiratoire ondersteuning

Conventionele zuurstofsuppletie

Het doel van zuurstofsuppletie is het verhogen van de alveolaire zuurstofspanning door de zuurstoffractie van de ingeademde lucht (FiO₂) te verhogen. Een verhoging van de FiO₂ kan eenvoudig en op verschillende manieren worden bereikt (tabel 1).

Tabel 1

Niet-invasieve toedieningsvormen van zuurstof

Op de verpleegafdeling wordt veelal laagdrempelig gebruikgemaakt van een neusbril waarbij de patiënt 100% zuurstof in een relatief lage flow krijgt aanboden (figuur 1a); deze zuurstof vermengt zich met de ingeademde kamerlucht. Op deze manier kan met zuurstof in een flow van 5 l/min een FiO₂ van ongeveer 40% worden bereikt. Een belangrijke voorwaarde voor de toepassing van een neusbril is een vrije nasofaryngeale luchtweg. Als een patiënt voornamelijk mondademhaling toepast, kan gebruik worden gemaakt van een mond-neusmasker (figuur 1b). Met een venturimasker kan de aangeboden hoeveelheid zuurstof nauwkeuriger worden ingesteld dan met een mond-neusmasker (figuur 1c).

Figuur 1

Zuurstoftoediening met lage flow

Een non-rebreathing-masker bevat een ventiel waarlangs de uitgeademde lucht het masker verlaat (figuur 1d). Hierdoor raakt de aangeleverde lucht met een hoge FiO₂ minder vermengd met de uitgeademde lucht; de aangeboden FiO₂ is daardoor hoger. Het is belangrijk te beseffen dat geen van deze technieken de ventilatie verbeteren; ze verbeteren alleen de oxygenatie. Vaak worden de verschillende vormen van zuurstofsuppletie toegepast op geleide van de zuurstofsaturatie en de Po₂ in het arteriële bloed. Een perifere saturatie (SpO₂) van 90-94% lijkt bij de meeste patiënten voldoende.3 Een te hoge FiO₂ is vanwege de blootstelling aan zuustofradicalen toxisch voor het longparenchym en moet worden vermeden.4 Ongeacht de wijze waarop zuurstof wordt toegediend, is het advies de perifere zuurstofsaturatie niet boven de 96% te laten stijgen.3

Zuurstof met hoge nasale flow (HFNO)

De laatste jaren is het gebruik van een nasale canule voor zuurstoftoediening met een hoge flow (‘high flow nasal oxygenation’, soms beter bekend onder de merknaam Optiflow) in populariteit toegenomen (figuur 2). Hierbij wordt 100% zuurstof met een hoge flow via de neus aan de bovenste luchtwegen aangeboden. De hogere inspiratoire piekstroom zorgt voor een verbeterde oxygenatie en verminderde ademarbeid. Voor een optimale werking van HFNO is belangrijk dat de neus goed doorgankelijk is. Door de relatief hoge flow is sprake van een positieve druk op de luchtwegen aan het eind van de expiratie (‘positive end-expiratory pressure’, PEEP). Dit heeft voordelen bij bepaalde oorzaken van hypoxemie.

Figuur 2

Zuurstoftoediening met hoge nasale flow

Verschillende ziekteprocessen, waaronder longoedeem, ontsteking en atelectase, kunnen leiden tot het collaberen van alveoli, waardoor de shuntfractie toeneemt.2 De shuntfractie is het percentage van de pulmonale bloedstroom dat niet wordt blootgesteld aan luchthoudende alveoli en daardoor niet meedoet in de gaswisseling. Door PEEP toe te passen kunnen de gecollabeerde alveoli worden geopend, waardoor de efficiëntie van de oxygenatie verbetert. Ook verlaagt PEEP de hydrostatische druk, waardoor bij patiënten met longoedeem het vocht vanuit de alveolus wordt herverdeeld in de richting van het interstitium en de bloedbaan. Door de afname van de veneuze return verlaagt PEEP bovendien de pre-load van de linker ventrikel. Tot slot zorgt de hoge flow ervoor dat de uitgescheiden CO₂ wordt weggespoeld, waardoor de dode-ruimteventilatie afneemt en de totale ademarbeid ook enigszins afneemt.5,6

Door toepassing van HFNO hoeven minder patiënten met een respiratoire insufficiëntie type I geïntubeerd te worden dan bij conventionele zuurstofsuppletie.7 In deze patiëntengroep leidt het gebruik van HFNO echter niet tot een daling van de mortaliteit, wat mogelijk mede te verklaren is doordat HFNO het moment van intubatie uitstelt, maar niet altijd voorkómt.5,6,8

Om te kunnen voorspellen welk effect van HFNO verwacht mag worden en de patiënten te selecteren die de meeste baat zullen hebben van HFNO, kan 2, 6 en 12 uur na het begin van HFNO de verhouding tussen SpO₂/FiO₂ (in procenten) en de ademfrequentie – de zogenoemde ROX-index, (SpO₂/FiO₂)/AF – worden bepaald.9 Daalt de ROX-index op deze momenten onder een bepaalde waarde, dan komt de patiënt wellicht in aanmerking voor mechanische beademing. Klinische tekenen dat HFNO faalt zijn een verhoogde ademfrequentie en het gebruik van hulpademhalingsspieren.10

De contra-indicaties van HFNO staan vermeld in tabel 2.

Tabel 2

Absolute en relatieve contra-indicaties van zuurstoftoediening met hoge nasale flow, continue positievedrukbeademing en niet-invasieve beademing

Continue positievedrukbeademing (CPAP)

Een alternatieve en effectievere manier om PEEP aan te bieden aan de longen is de beademing via een masker waarmee een continue positieve druk op de luchtwegen wordt gezet (‘continuous positive airway pressure’, CPAP). Het masker wordt strak op het gezicht bevestigd, waardoor luchtlekkage wordt geminimaliseerd (figuur 3a). Via dit masker wordt lucht aangeboden door een drukgenerator die zorgt voor een PEEP en die tevens de FiO₂ reguleert.

CPAP is de behandeling van eerste keus bij acuut respiratoir falen door cardiogeen longoedeem bij patiënten met asthma cardiale.11 Hierbij is aangetoond dat toepassing van CPAP het risico op overlijden verlaagt met 35% (relatief risico: 0,65; 95%-BI: 0,48-0,88). Een nieuwe, alternatieve methode om CPAP toe te passen is via een helm (figuur 3b). Hiermee wordt het gehele hoofd aan positieve druk blootgesteld.

Figuur 3

Continue positievedrukbeademing (CPAP) en niet-invasieve beademing (NIV)

Niet-invasieve beademing (NIV)

Met niet-invasieve beademing (NIV) wordt net als met CPAP verwarmde en bevochtigde lucht met een instelbare Fio₂ met positieve druk aan de luchtwegen aangeboden. In tegenstelling tot bij CPAP wordt er echter naast PEEP (ook wel ‘expiratory positive airway pressure’ (EPAP) genoemd) ook een inspiratoire positieve luchtwegdruk (IPAP) toegepast (zie tabel 1).12 Het gebruik van PEEP vervult hetzelfde doel als bij CPAP en HFNO. Het toegepaste drukverschil tussen de inspiratie en expiratie leidt tot een afname van de totale ademarbeid, omdat hetzelfde teugvolume nu kan worden bereikt met lagere transpulmonale drukverschillen. Hiermee is NIV de enige vorm van niet-invasieve respiratoire ondersteuning waarmee de ventilatie gestuurd kan worden ondersteund.

Manieren om CPAP en NIV aan te bieden

CPAP en NIV kunnen op verschillende manieren worden aangeboden: met een neusmasker, mond-neusmasker, gezichtsmasker of helm. Om een optimaal resultaat te behalen is het belangrijk dat er zo min mogelijk luchtlekkage optreedt, zodat de op de machine ingestelde drukken direct worden vertaald in drukverandering in de long van de patiënt. Bij voorkeur wordt daarom gebruikgemaakt van een goedpassend masker of helm. Het kunnen toepassen van en de therapietrouw voor NIV nemen toe wanneer het masker comfortabel is. Een oncomfortabel masker is voor patiënten een belangrijke reden om af te zien van maskerbeademing. Het is daarom van belang om veel aandacht aan de pasvorm van het masker te besteden.6 Een recente meta-analyse liet zien dat een helm wellicht de meest effectieve methode is om NIV toe te passen.6 Er werd in deze analyse echter geen onderscheid gemaakt in de etiologie, het type of de ernst van het respiratoir falen van de geïncludeerde patiënten.

Toepassing van niet-invasieve beademing

NIV is bewezen effectief bij acute respiratoire insufficiëntie type II, met als meest voorkomende oorzaak een exacerbatie van COPD. De toepassing ervan verlaagt het risico op overlijden naar 46% (relatief risico: 0,54; 95%-BI: 0,38-0,76).13 Daarnaast kan NIV worden toegepast bij patiënten met een respiratoire insufficiëntie type II ten gevolge van adipositas, neuromusculaire aandoeningen of thoracale anatomische afwijkingen.14,15

Er is discussie over de kortdurende toepassing van NIV bij patiënten met respiratoire insufficiëntie type I ten gevolge van een pneumonie. De voordelen van NIV zouden vooral tegen die van intubatie kunnen opwegen als er grote nadelen van intubatie zijn te verwachten, zoals bij immuungecompromiteerde patiënten. De studies over dit onderwerp spreken elkaar tegen.6,16,17 Er kan daarom geen harde aanbeveling worden gegeven voor toepassing bij deze patiënten.15 Tot slot kan NIV een uitkomst bieden bij het ontwennen van patiënten van invasieve beademing.2,18 De contra-indicaties voor NIV staan in tabel 2.2,19

Het effect van NIV moet binnen 1-2 uur zichtbaar zijn door een verbetering van de arteriële of capillaire bloedgaswaarden (verbeterende pH, dalende Pco₂) en een afname van de ademarbeid. Het is gevaarlijk het effect van NIV te lang af te wachten. Uitgestelde intubatie resulteert uiteindelijk in een toename van de mortaliteit.18 Patiënten met een exacerbatie van COPD kunnen op de afdeling worden geobserveerd, eventueel met controle van de capillaire bloedgaswaarden (evaluatie Pco₂ en pH; de Po₂ is in deze situatie geen goede indicator). Bij andere indicaties is er een groter risico dat NIV faalt en moet continue monitoring overwogen worden.

Door continue monitoring kan het effect van NIV nauwkeurig worden beoordeeld en kan snel worden overgegaan tot intubatie met invasieve beademing. In vergelijking met invasieve beademing geeft NIV een lager risico op een pneumonie of pneumothorax.20 Bovendien hoeft de patiënt niet gesedeerd te worden om NIV toe te kunnen passen, waardoor er ook minder risico is op spierverval – onder andere van de ademhalingsspieren – gedurende de behandeling.21 Daar staat tegenover dat NIV een verhoogd risico geeft op aspiratie en op drukplekken bij een slecht zittend masker; dit laatste kan worden voorkomen door een helm te gebruiken.

Terug naar de casus

Bij de patiënt in de casus aan het begin van dit artikel had toepassing van HFNO overwogen kunnen worden om de oxygenatie te verbeteren en de ademarbeid te verlagen. Door adequate monitoring toe te passen had het effect van HFNO tijdig kunnen worden geëvalueerd. Als de patiënt daarop een goede respons had vertoond, was intubatie met invasieve beademing mogelijk niet nodig geweest en had men de daarbij behorende pulmonale complicaties vermeden. Als er toch sprake zou zijn geweest van therapiefalen, had door adequate monitoring alsnog tijdig intubatie plaats kunnen vinden. Onder die omstandigheden geeft toepassing van tussentijdse HFNO geen verhoging van de mortaliteit.

Conclusie

Niet-invasieve respiratoire ondersteuning, zoals zuurstof met hoge nasale flow, continue positievedrukbeademing of niet-invasieve beademing, moet laagdrempelig worden toegepast voordat wordt overgegaan op intubatie met invasieve beademing. Bewezen is dat niet-invasieve ondersteuning bij verschillende indicaties voordelen heeft. Nauwkeurige monitoring is essentieel, zodat intubatie niet wordt vertraagd wanneer niet-invasieve ondersteuning niet tot verbetering leidt. Wij bevelen de referenties aan voor lezers die verdere diepgang zoeken, te beginnen met de referenties 3, 5, 8 en 15.3,5,8,15