Background: In exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease, administration of high concentrations of oxygen may cause hypercapnia and increase mortality compared with oxygen titrated, if required, to achieve an oxygen saturation of 88-92%. Optimally titrated oxygen regimens require two components: titrated supplemental oxygen to achieve the target oxygen saturation and, if required, bronchodilators delivered by air-driven nebulisation. The effect of repeated air vs oxygen-driven bronchodilator nebulisation in acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease is unknown. We aimed to compare the effects of air versus oxygen-driven bronchodilator nebulisation on arterial carbon dioxide tension in exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Methods: A parallel group double-blind randomised controlled trial in 90 hospital in-patients with an acute exacerbation of COPD. Participants were randomised to receive two 2.5 mg salbutamol nebulisers, both driven by air or oxygen at 8 L/min, each delivered over 15 min with a 5 min interval in-between. The primary outcome measure was the transcutaneous partial pressure of carbon dioxide at the end of the second nebulisation (35 min). The primary analysis used a mixed linear model with fixed effects of the baseline PtCO2, time, the randomised intervention, and a time by intervention interaction term; to estimate the difference between randomised treatments at 35 min. Analysis was by intention-to-treat. Results: Oxygen-driven nebulisation was terminated in one participant after 27 min when the PtCO2 rose by > 10 mmHg, a predefined safety criterion. The mean (standard deviation) change in PtCO2 at 35 min was 3.4 (1.9) mmHg and 0.1 (1.4) mmHg in the oxygen and air groups respectively, difference (95% confidence interval) 3.3 mmHg (2.7 to 3.9), p < 0.001. The proportion of patients with a PtCO2 change ≥4 mmHg during the intervention was 18/45 (40%) and 0/44 (0%) for oxygen and air groups respectively. Conclusions: Oxygen-driven nebulisation leads to an increase in PtCO2 in exacerbations of COPD. We propose that airdriven bronchodilator nebulisation is preferable to oxygen-driven nebulisation in exacerbations of COPD. Trial registration: Australian New Zealand Clinical Trials Registry number ACTRN12615000389505. Registration confirmed on 28/4/15.

Keywords:
Air, Bronchodilator agents, Hypercapnia, Nebulisation, Oxygen

Hintergrund

Patienten mit chronisch obstruktiver Lungenerkrankung gelangen häufig wegen akuter Luftnot in die Notfallaufnahme. Die Inhalation eines kurzwirksamen Bronchodilatators kann über einen Vernebler oder mit Hilfe eines Dosieraerosols verbunden mit einem Spacer erfolgen. Bezüglich der Vernebler-Anwendung stellt sich die Frage, ob die Verwendung eines Druckluftanschlusses ausreichend ist, oder ob es alternativ von Vorteil wäre, den Vernebler mit Sauerstoff in einer Flussmenge zwischen 6 und 8 l/min zu betreiben.

Ergebnisse der Studie

Bardsley et al. untersuchten 90 Patienten, die im Rahmen einer akuten Exazerbation ihrer COPD (FEV1 35% Soll) in die Notaufnahme gelangten. Nach Ausschluss einer schweren Hypoxämie (Sättigung <88%) wurden diese in zwei Gruppen aufgeteilt. Gruppe A inhalierte jeweils 2,5 ml Salbutamol Fertiginhalat über jeweils 15 min. Dazwischen wurde eine 5-minütige Pause eingelegt. In der Gruppe B wurde der Vernebler mit Sauerstoff in einer Flussrate von 8 l/min betrieben.

Zunächst sollte der pCO2 und die Sauerstoffsättigung während und nach der Intervention gemessen werden. Da es aber Probleme mit der Gewinnung der kapillären Blutgase gab, wurde anstelle der BGA die transkutane CO2-Bestimmung verwendet.

Zielparameter der Untersuchung war dann das transkutan gemessene CO2 am Ende der zweiten Verneblungsperiode.

Die transkutane Sauerstoffsättigung (PtCO2 mm Hg) betrug als Ausgangsbefund in Gruppe A 37,2 und in Gruppe B 38,0 mm Hg. Am Ende der Untersuchungsperiode stieg das PtCO2 in Gruppe B auf 41,3 mm Hg an, in der Raumluft-Gruppe blieb das PtCO2 unverändert.

Die Sauerstoffsättigung blieb in der Raumluftgruppe während der Intervention unverändert um 93%. In der Sauerstoffgruppe war unter Verneblung jeweils ein Anstieg von 93% auf 98% zu verzeichnen. Nach Beendigung der Verneblung sank die Sauerstoffsättigung um 1,2% unter die Sättigung der Raumluftgruppe.

Die Autoren folgerten, dass in der Notaufnahme die Verneblung der Bronchodilatatoren über den Druckluftanschluss und nicht mithilfe von Sauerstoff erfolgen sollte.

Fazit für die Praxis

Bei COPD-Patienten, die im Rahmen einer akuten Exazerbation eine allenfalls moderate Hypoxämie (Sättigung nicht <88%) aufweisen, können Bronchodilatatoren über den Vernebler mit Druckluftanschluss appliziert werden. Die Studie zeigt einen Anstieg der transkutanen CO2-Sättigung unter Verneblung mit Sauerstoff um 10%, d.h. nicht in den pathologischen Bereich. Eine Verschiebung des pH (pH 7,42 vorher, 7,41 nachher) war ebenfalls nicht zu verzeichnen. Allerdings stieg die PtCO2 bei 40% der Patienten zwischen 4 und 10 mm Hg ohne klinisch erkennbare Folgen an.

Unklar bleibt, warum in der Studie nicht auch eine Lungenfunktionsmessung und ein Dyspnoe-Score implementiert waren. Es wäre von Interesse gewesen herauszufinden, ob die Verneblung mit Sauerstoff zu einer stärkeren Abnahme der Dyspnoe geführt hätte. Die Vernebelungszeit von 15 min für 2,5 ml Lösung ist zu lang, 6 min sind ausreichend. Die Daten zeigten einen direkten Zusammenhang zwischen der Zeit und dem Anstieg des PtCO2. Weiterhin ist festzuhalten, dass in der Gruppe B der Anteil der Patienten mit nicht invasiver Beatmung 22% betrug im Vergleich zu 7% in der Gruppe A. Dies bedeutet, dass in der Gruppe B mehr Patienten mit einer respiratorischen Insuffizienz Typ II vorhanden waren, so dass hier ein Anstieg des CO2-Wertes unter Sauerstoffgabe in einem höheren Maß zu erwarten war. Weiter kann diskutiert werden, ob der moderate Anstieg des transkutanen CO2 in den nicht pathologischen Bereich überhaupt von Bedeutung ist. Es könnte postuliert werden, dass diese geringe Zunahme eher darauf hinweist, dass eine Abnahme der Bronchialobstruktion bei Patienten mit respiratorischer Insuffizienz Typ II zur klinischen Besserung führt. In der Folge setzt eine kalkulierte Hypoventilation zur Entlastung der Atemmuskulatur ein.

Damit kann resümiert werden, dass die von Bardsley et al. vorgelegte Studie die Frage leider nicht beantwortet, ob sich für den Patienten relevante Unterschiede bezüglich der Verneblung mit Raumluft oder mit Sauerstoff ergeben. Es kann also die Verneblung mit Druckluft in der Notfallsituation beibehalten werden. In der Notfallsituation mit schwerer Hypoxämie ist weniger die Frage der Verneblung mit oder ohne Sauerstoff zu diskutieren, als die rasche Aufnahme des Patienten auf der Intensivstation erfolgen zu lassen.

Hiermit erkläre ich, dass keine Interessenskonflikte in Bezug auf den vorliegenden Wissenstransfer bestehen.

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