La terapia de oxígeno a alto flujo a través de cánula nasal (HFNC, por sus siglas en inglés high flow nasal cannula) implica la administración de gas humidificado y calentado a un flujo elevado, con una fracción inspirada oxígeno (FiO2)1 variable. El uso de HFNC en la unidad de cuidados intensivos (UCI) ha experimentado un incremento debido a las ventajas que ofrece en el tratamiento de ciertas enfermedades1–3, así como a los beneficios que proporciona en comparación con la terapia de oxígeno convencional4–6. La HFNC ofrece soporte respiratorio al eliminar el espacio muerto de las vías respiratorias superiores entre respiraciones, lo que permite optimizar la composición del gas inspirado para el paciente. La insuflación nasal de alta velocidad (HVNI, por sus siglas en inglés high velocity nasal insufflation) constituye una variante de la HFNC que emplea una cánula de diámetro reducido, lo que posibilita la entrega de un flujo elevado a una velocidad superior7.

El trabajo respiratorio (WOB, por sus siglas en inglés work of breathing) se refiere al esfuerzo mecánico asociado con la respiración y se cuantifica como el gradiente de presión necesario para lograr una variación en el volumen pulmonar, determinado principalmente por la resistencia y la elasticidad ofrecida por el sistema respiratorio8.

Los cambios en el swing de presión esofágica (Pes) son representativos de la presión pleural y ayudan a establecer el gradiente de presión generado principalmente por la acción del diafragma9. La ecografía diafragmática es una herramienta que, como complemento no invasivo a la medición de Pes, permite la evaluación de la función del diafragma y podría reflejar, a través de la fracción de engrosamiento del músculo, la magnitud de reclutamiento de fibras diafragmáticas10.

Nosotros hipotetizamos que la implementación de HFNC tendrá un impacto significativo en la fracción de engrosamiento del diafragma en sujetos sanos. Específicamente, consideramos que la HFNC conducirá a una disminución en la fracción de engrosamiento diafragmático, indicativa de un menor reclutamiento de fibras diafragmáticas. Además, esperamos que la frecuencia respiratoria presente una respuesta favorable al uso de HFNC, con una reducción en sus valores, lo que sugiere una mejora en la eficiencia respiratoria. Por lo tanto, el objetivo principal de este estudio fue evaluar el impacto de la terapia de oxígeno con cánula nasal de alto flujo sobre la fracción de engrosamiento del diafragma en sujetos sanos. Secundariamente, este estudio tuvo como objetivo evaluar el comportamiento de la frecuencia respiratoria y el WOB en estos sujetos.

Estudio de cohorte, descriptivo y prospectivo conducido en el Laboratorio de Fisiología y Cuidados Respiratorios, Unidad de Cuidados Intensivos, Hospital Británico de Buenos Aires entre el 1 de marzo al 30 de junio de 2022. Se incluyeron 13 sujetos sanos mayores de 18 años. Todos los sujetos proporcionaron consentimiento informado por escrito. Se registraron datos demográficos (edad y género), datos antropométricos (peso, altura e índice de masa corporal [IMC]), y variables clínicas y respiratorias.

Se analizaron los datos de 13 sujetos sanos, el 31% de los cuales eran mujeres, con una edad media de 29,7 años (±3,4) (tabla 1).

La mediana de DTf disminuyó significativamente a medida que aumentaba el flujo (p<0,05). La DTf basal fue del 21,4% (RIQ: 17,4-30), 18,3% (RIQ: 13-23,1) con 20l/m, y 16,4% (RIQ: 11,7-27,5) con 40l/m (por cada litro de flujo aplicado, la DTf disminuyó 0,16%±0,06; IC del 95%: 0,28-0,036; p=0,011) (fig. 2A). También observamos una disminución significativa en la FR a medida que aumentaba el flujo en HFNC (p<0,05). La mediana de la FR basal fue de 16 respiraciones por minuto (RIQ: 14-18), 10 respiraciones por minuto (RIQ: 8-12) a 20l/m, y 6 respiraciones por minuto (RIQ: 6-7) a 40l/m; una reducción de 0,25 respiraciones por minuto ±0,02 (IC del 95%: 0,3-0,22; p<0,0001) por litro de flujo utilizado (fig. 2B).

Figura 2.

Comportamiento de la fracción de engrosamiento diafragmática (A) y frecuencia respiratoria (B): basal, con HFNC a 20l/min, y con HFNC a 40l/min. A) Modelo lineal generalizado considerando la dependencia de los datos (ecuación de estimación generalizada; EEG) (p<0,011). DTf (%): fracción de engrosamiento del diafragma. B) Modelo lineal generalizado considerando la dependencia de los datos (ecuación de estimación generalizada; GEE) (p<0,0001). Frecuencia respiratoria expresada en respiraciones/minuto.

(0,06MB).

Debido a problemas técnicos, no pudimos procesar todas las señales (5 registros fueron eliminados involuntariamente); sin embargo, en los 8 sujetos en los que los registros se conservaron, se obtuvo una media de Pes de 5,31cmH2O (±1,39) y 4,92cmH2O (±1,30); basal y a 40l/m, respectivamente (p=0,75) (fig. 3A). Además, se calcularon el PTPes/min basal y el resultante de la aplicación de HFNC a 40l/m, en los cuales se evidenció una disminución significativa en el WOB, siendo de 81,3cmH2O/s/min (±30,8) y 64,4cmH2O/s/min (±25,3); basal y a 40l/m, respectivamente (p=0.044) (fig. 3B).

Figura 3.

Comportamiento del producto presión(tiempo esofágico (A) y presión esofágica (B): basal y con HFNC a 40l/m. *p=0,044; #p=0,75.

(0,04MB).

Este estudio describe el efecto de la HFNC sobre la DTf, la FR y el WOB en sujetos sanos. Como principales hallazgos, podemos destacar que: 1) la aplicación de HFNC a 40l/m disminuyó la DTf en un 23%; 2) el uso de HFNC impactó en la FR, disminuyéndola significativamente con el aumento del flujo programado; 3) finalmente, se evidenció una disminución del 20% en el WOB a través de la disminución del PTPes/min con HFNC a 40l/m.

La ganancia de volumen pulmonar viene determinada principalmente por la variación de la presión pleural generada por la acción de los músculos respiratorios. Como principal músculo inspiratorio, el diafragma ejerce su efecto aumentando los 3 diámetros del tórax16. Cuanto mayor es el engrosamiento del diafragma, mayor es el reclutamiento muscular. Nuestros hallazgos revelan una reducción en la DTf, lo que posiblemente indica una disminución en el reclutamiento muscular. Llamativamente, casi el 70% de esta reducción se logra con un flujo programado de 20l/m, mientras que el 30% restante se alcanza a 40l/m. Esta diferencia podría atribuirse al efecto de aceleración del flujo generado por la tecnología HVNI y su impacto en la presión, especialmente en el lavado de CO2. Según los análisis de fluidos realizados con diferentes diámetros de cánulas (2,7 vs. 5,4mm), y la experiencia clínica, la insuflación nasal a alta velocidad a demostrado requerir en adultos de un flujo menor para purgar por completo la CO2 del reservorio anatómico extratorácico entre respiraciones7,17. En consecuencia, lograr efectos significativos en la DTf con un flujo programado relativamente bajo. Esto podría llevar a considerar este efecto para aquellos pacientes con mala adherencia al uso de HFNC asociada a intolerancia a la programación de un flujo elevado17,18.

En nuestro estudio, también se evidenció una marcada disminución de la FR la cual podría estar determinada por la suma de las ventajas fisiológicas de la HFNC con tecnología HVNI ya que con esta se utilizan cánulas nasales de pequeño calibre (normalmente de 2,7mm de diámetro interno en pacientes adultos) que producen una aceleración del flujo superior al de las cánulas de mayor calibre utilizadas en estudios anteriores17. Una de las ventajas de administrar un flujo elevado en la nasofaringe es el efecto de lavado de dióxido de carbono (CO2), lo que reduce la reinhalación6. Con una FR más baja, la HFNC puede aumentar el lavado del espacio muerto y reducir aún más la reinhalación y, por lo tanto, disminuir el WOB mediante la optimización de la relación ventilación minuto y la ventilación alveolar. A medida que la respiración se ralentiza, los flujos más bajos consiguen un lavado más eficaz, especialmente con la administración de flujos más elevados19. Esto sugiere que el FR podría ser un indicador importante no solo de la función respiratoria, sino también de la eficacia de la terapia al flujo utilizado. Algunos estudios no informan cambios en la FR con la implementación de la HFNC, o si lo hacen, el cambio no es clínicamente relevante 3,20. Sin embargo en estos estudios, en los que se evalúa la respuesta en pacientes con falla respiratoria, sabemos que la causa del aumento del volumen minuto es multifactorial21.

Cabe señalar que una FR más baja no justifica por sí sola una disminución del WOB. Sin embargo, una disminución de la DTf refleja sin duda una reducción del reclutamiento muscular asociado a un menor gradiente de presión para el volumen inspirado20. En definitiva, posiblemente una menor carga de trabajo para generar ese cambio de volumen en un sistema con una aireación pulmonar más homogénea, con un mayor volumen pulmonar de fin de espiración5 y, por tanto, una menor elastancia. En este sentido, la combinación de estos efectos fisiológicos evidenciados con el uso de HFNC en sujetos sanos podría determinar una menor carga ventilatoria extrapolable a los pacientes ingresados en la UCI. En este contexto, la evidencia sugiere que cuando se utiliza ventilación mecánica no invasiva, tanto la DTf como el comportamiento de la FR y su relación con la DTf, emergen como herramientas útiles para anticipar el pronóstico en pacientes con insuficiencia respiratoria hipoxémica22. Del mismo modo, aunque son necesarios más estudios en esta línea, estas variables podrían servir como herramientas válidas, factibles y no invasivas para predecir el resultado de la terapia de HFNC en pacientes hospitalizados en la UCI.

Para un mismo gradiente de presión muscular, dos relaciones diferentes de elastancia total del sistema respiratorio provocan cambios diferentes en la Pes23. La variabilidad de esta relación podría explicar la disociación entre los resultados de DTf y Pes encontrados en nuestro estudio, siendo estadísticamente significativa en el primer caso y no en el segundo. Además, la resistencia espiratoria generada por un flujo elevado en sujetos sanos podría, al igual que la PEEP, provocar la activación de los músculos espiratorios, y esto tener un impacto en los cambios de volumen inicial y, por tanto, afectar los valores de Pes4,24. Por último, nuestros sujetos sanos eran mayoritariamente varones (70%), lo que podría dar lugar a una menor presión generada por la HFNC e influir en los resultados relacionados con la Pes25.

Vivier et al.26 han documentado previamente una correlación notable entre el PTP diafragmático y la DTf en pacientes ventilados de forma no invasiva (ρ=0,74; p<0,001). Nuestro estudio proporciona una validación parcial de estos hallazgos, observando una reducción en el PTPes/min acompañado de una reducción del DTf en la misma dirección. Notablemente, a pesar de estas tendencias, no identificamos diferencias significativas en el subrogado de presión pleural (Pes) a través de los escenarios evaluados. Aunque nuestros resultados no permiten extraer conclusiones definitivas sobre la correlación entre estas variables, el comportamiento tanto de la PTPes/min como de la DTf sugiere claramente la posibilidad de que esta exista. La disminución observada en el WOB dentro de nuestros sujetos bajo diferentes escenarios, con ausencia de variación en Pes, podría explicarse por la reducción en FR. Es esencial reconocer que la PTPes/min depende del tiempo, lo que subraya que la relación con la DTf puede no depender únicamente de los cambios de presión, sino también estar influida por los cambios en la FR con la utilización de HFNC y, además, el impacto de estos sobre el tiempo inspiratorio.

Por último, cabe señalar que al haber sido realizado en voluntarios sanos nuestro estudio se llevó a cabo con una FiO2 del 21%. El uso de concentraciones más elevadas de O2 podría influir en la respuesta de la FR a través de la disminución del volumen minuto respiratorio mediada por quimiorreceptores. Sin embargo, este mecanismo en seres humanos con normoxemia podría ser poco relevante27.

Nuestro estudio tiene algunas limitaciones. En primer lugar, se trata de un estudio realizado en sujetos sanos, por lo que los datos pueden no ser generalizables a pacientes con diferentes patologías. Sin embargo, el fundamento fisiológico de la HFNC sugiere que los beneficios explicados anteriormente pueden reproducirse en otras poblaciones. En segundo lugar, este estudio no fue ciego, lo que podría añadir un sesgo. Sin embargo, debido al diseño del estudio, fue imposible evitarlo. Por último, la disponibilidad de variables relacionadas con el Pes afectó al número de registros posibles de evaluar. A pesar de esta pérdida involuntaria de registros, se encontró una diferencia estadísticamente significativa con el número de registros evaluados.

El uso de oxigenoterapia a alto flujo a través de cánula nasal en sujetos sanos disminuye la fracción de engrosamiento diafragmática y la frecuencia respiratoria en relación con el aumento del flujo. Además, el uso de un flujo de 40l/m podría reducir significativamente el trabajo muscular asociado a la respiración.

• 1.

  Gustavo A. Plotnikow: Diseño del estudio, recolección y análisis de datos, búsqueda de literatura, preparación del manuscrito.

• 2.

  Facundo JF Bianchini: Recolección de datos, búsqueda de literatura, revisión del manuscrito.

• 3.

  Roque S. Moracci: Análisis de datos, búsqueda de literatura, revisión del manuscrito.

• 4.

  Malena P. Loustau y Valeria S. Acevedo: Búsqueda de literatura, preparación del manuscrito.

• 5.

  Jaime A. Mackinlay, Emanuel Di Salvo y Federico Melgarejo: Recolección de datos, búsqueda de literatura.

• 6.

  Facundo J. Gutierrez, Javier Mariani y Matias Madorno: Diseño del estudio, análisis de datos.

Los autores declaran no haber recibido financiación para la realización de este trabajo.

GAP ha recibido financiación para programas de enseñanza de Medtronic LATAM y Vapotherm Inc. EE. UU. Los demás autores no tienen conflictos de intereses.