Einfluss des Flusses auf die CO2-Auswaschung und den nasalen Atemwegsdruck bei gesunden erwachsenen Probanden im konstanten Flussmodus einer nicht-invasiven Beatmung
Der konstante Flussmodus der nicht-invasiven Beatmung (HFNC – High-Flow-Nasenkanüle) gewinnt zunehmend an Bedeutung für die respiratorische Unterstützung. Die Hauptmechanismen umfassen die Totraumauswaschung und die Generierung eines niedrigen Atemwegsdrucks. Diese Studie untersuchte die Auswirkungen verschiedener Flussraten auf den endexspiratorischen CO₂-Partialdruck (PetCO₂), den endexspiratorischen (EEP) und endinspiratorischen Druck (EIP) in unterschiedlichen Tiefen der Nasenhöhle bei gesunden Erwachsenen.
Methodik
Gesunde Probanden (18–30 Jahre) ohne respiratorische Vorerkrankungen wurden in sitzender Position mit geschlossenem Mund mittels HFNC beatmet. Raumluft (21 % O₂, 0,04 % CO₂) wurde mit Flussraten von 0–60 L/min appliziert. PetCO₂ wurde mittels CO₂-Sonde in 2–5 cm Nasentiefe gemessen. EEP und EIP wurden über einen digitalen Manometer in 2–6 cm Tiefe erfasst. Die Datenerfassung erfolgte über 3 Minuten pro Messpunkt.
Ergebnisse
Bei 60 L/min reduzierte HFNC den PetCO₂ an der 2-cm-Messstelle um 30,2 mmHg (Baseline: 39,5 mmHg). Die Reduktion nahm mit zunehmender Tiefe ab (14,9 mmHg bei 3 cm; 8,2 mmHg bei 4 cm). Ab Flussraten ≥20 L/min zeigten sich signifikante PetCO₂-Unterschiede zur Baseline (0 L/min). Eine stark nicht-lineare negative Korrelation zwischen PetCO₂ und Flussrate bestand nur oberflächennah.
Der maximale EEP erreichte 6,5 cmH₂O bei 60 L/min (3 cm Tiefe). Ab ≥15 L/min traten signifikante EEP-Anstiege auf, wobei die Werte oberhalb von 45 L/min stabilisierten. Der EIP stieg auf 2,9 cmH₂O (60 L/min, 3 cm) mit signifikanten Unterschieden ab ≥20 L/min. Die Druckkurven zeigten eine Sättigung ab 50 L/min.
Diskussion
HFNC bewirkt eine effektive CO₂-Auswaschung nur im vorderen Nasenbereich. Die limitierte Wirkung in tieferen Abschnitten lässt sich auf die anatomische Komplexität der oberen Atemwege und veränderte Atemmuster unter Hochfluss zurückführen. Die gemessenen Niedrigdruckwerte (EEP ≤6,5 cmH₂O; EIP ≤2,9 cmH₂O) entstehen durch den Widerstand der nasalen Gewebestrukturen, deren Steifheit eine weitere Druckerhöhung oberhalb kritischer Flussraten verhindert.
Schlussfolgerung
Die Studie belegt die begrenzte Tiefenwirkung der HFNC-bedingten CO₂-Elimination und die physiologischen Druckverhältnisse im Nasopharynx. Diese Erkenntnisse sind klinisch relevant für Patienten mit hohem inspiratorischem Spitzenfluss oder eingeschränkter Nasenatmung.
doi.org/10.1097/CM9.0000000000001079