Terapia de alto flujo y humidificación: resumen de los mecanismos de acción,

tecnología y estudios

Doctor Thomas MillerDirector, educación e investigación clínica

Vapotherm, Inc. Catedrático investigador adjunto de pediatría

Jefferson Medical College

IntroduccIón

Vapotherm, 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)? 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.

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 alveolarPara 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

cánulas nasales vapotherm

Seno frontalCornetesuperior Seno esfenoidal

Nasofaringe

Cavidad nasal

Vestíbulo nasal

Cornete medio

Corneteinferior

narIz y cavIdades nasales

La estructura de la cavidad nasal está diseñada para aumentar al máximo la superficie y así acondicionar el gas inspirado.

Terapia de alto flujo y humidificación: resumen de los mecanismos de acción, tecnología y estudios

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Tracto respiratorio superior

Tracto respiratorio inferior

Nasofaringe

Bronquiosprincipales

Pulmones

Tráquea

Faringe

Laringe

Bronquiolos

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.

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

Ventilación minuto = volumen tidal x tasa respiratoria

Ventilación alveolar = (volumen tidal – espacio muerto) x tasa respiratoria 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.

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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.

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).

¿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.

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

Inundar el espacio muerto de la cavidad nasofaríngea ayuda a mejorar la ventilación alveolar.

Aguacaliente

Agua caliente

Flujo Retorno

Gas respiratorio

Gas respiratorio

sección transversaldel tubo

Vista en corte del cartucho de

transferencia de vapor Vapotherm, Inc.

Vista en corte del tubo de suministro calefactado de

triple lumen Vapotherm, Inc.

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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 inspirado

2 menor en comparación con las terapias de

mascarilla o cánula convencionales.

trabajO respiratOriO

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 presIónHace 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)

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 cmH

2O de presión faríngea2. Estas perspectivas históricas

han causado preocupaciones por la presión nasofaríngea que se podría generar con una cánula nasal de alto flujo.

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 6 cmH

2O 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 5 lpm, la presión oral nunca excedió los 5 cmH

2O23. 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.

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.

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