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. 2021 Jun 2;19:eAO5846. doi: 10.31744/einstein_journal/2021AO5846
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High-flow nasal cannula failure: can clinical outcomes determine early interruption?

Milena Siciliano Nascimento 1,, Danielle Eugênia Ribeiro Quinto 1, Gisele Cristina Zamberlan 1, Adriana Zamprônio dos Santos 1, Celso Moura Rebello 1, Cristiane do Prado 1
PMCID: PMC8225260  PMID: 34133643

ABSTRACT

Objective:

To evaluate the evolution of clinical outcomes in children with bronchiolitis who used a high-flow nasal cannula, and to determine after long of non-clinical improvement the therapy should be discontinued, and treatment should be escalated to other forms of ventilatory support.

Methods:

An observational retrospective study of infants with bronchiolitis who used a high-flow nasal cannula. Patients were divided into two study groups according to success or failure of high-flow nasal cannula therapy, namely the Success Group and the Failure Group. The main demographics and clinical variables were assessed 30 minutes and 6 hours after initiating therapy until removal of the high-flow nasal cannula.

Results:

A total of 83 children were studied and 18 children (21.7%) failed therapy. Among subjects with successful therapy, a significant decrease in respiratory rate (p<0.001), and a significant increase in peripheral oxygen saturation (p<0.001) were observed within 30 minutes. The Success Group was significantly different from the Failure Group after 6 hours, for both respiratory rate (p<0.01) and peripheral oxygen saturation (p<0.01).

Conclusion:

The absence of clinical sign improvement within 30 minutes and for up to a maximum of 6 hours can be considered as failure of the high-flow nasal cannula therapy. If this time elapses with no improvements, escalating to another type of ventilatory support should be considered.

Keywords: Cannula, Bronchiolitis, Risk factors, Respiration, Child

INTRODUCTION

The high-flow nasal cannula (HFNC) is widely used for respiratory support in patients with bronchiolitis. The device relies on the non-invasive delivery of high flows of heated, humidified air, with titratable fractions of oxygen, which can generate positive driving pressure, increasing functional residual capacity, and reducing work of breathing.(1,2)

The use of this therapy has been associated with improved washout of the nasopharyngeal dead space and better mucocilliary clearance, in addition to more accurate oxygen delivery compared with other systems.(3) The high-flow nasal cannula has been able to improve oxygen saturation (SpO2) and is associated with decreased end-tidal carbon dioxide (EtCO2) and lower respiratory rates (RR) in children with bronchiolitis admitted to the intensive care unit (ICU).(4,5)

Initially, the studies aimed to generate protocols to guide titration of the flow. Protocols were created establishing predetermined flows by age,(6) and others used weight-based flow titration; currently the most often flow varies from 1.0 to 2.0L.kg-1.min-1.(710)

Although some authors have studied clinical variables, such as heart rate (HR), RR, fraction of inspired oxygen (FiO2) and SpO2, to determine HFNC therapy failure, there is still no consensus on the maximum acceptable values.(68,11,12) Moreover, there are no studies on the time required to determine HFNC therapy failure, which is well established for noninvasive mechanical ventilation (NIV), both in adults and pediatric patients.(1316)

For decades, NIV was used to manage respiratory failure without any understanding of the limits of this therapy, which are currently known. Studies on NIV failure requiring orotracheal intubation highlighted the fact that patients with no short-term improvement (1 to 2 hours) have a higher risk of NIV failure,(13,14) and a delay in discontinuing NIV may be associated with increased mortality.(15,16) Defining outcome criteria and time frames to stop HFNC therapy is key to ensure the safety of this therapy.

OBJECTIVE

To evaluate the evolution of clinical outcomes in children with bronchiolitis who used high-flow nasalcannula, and to determine after long of non-clinical improvement the therapy should be discontinued, and treatment should be escalated to other forms of ventilatory support.

METHODS

Type and setti,ng of the study

An observational retrospective study was conducted at the Pediatric Intensive Care Unit of Hospital Israelita Albert Einstein, through review of pediatric medical records that met the inclusion criteria for the sample design. Since this was a retrospective study, there was no requirement for signing of an informed consent form (ICF).

Patients

This study enrolled children aged under 2 years with a diagnosis of bronchiolitis, who used HFNC as the first choice for management of respiratory failure, and were admitted to the pediatric intensive care unit (PICU) of Hospital Israelita Albert Einstein, in the city of São Paulo (SP), between January 2016 and June 2017.

Bronchiolitis is defined as inflammation of small airways of viral etiology, which affects children aged 0 to 2 years. It progresses with increased mucus secretion and airway edema, leading to airway obstruction of variable intensity.

The variables assessed included age, sex, weight on admission, Pediatric Index of Mortality (PIM) 2, Modified Wood’s Clinical Asthma Score (M-WCAS), and duration of HFNC therapy. To assess the clinical outcome, patients were evaluated for RR, HR, FiO2 and SpO2, at pre-setup, 30 minutes, 6 hours and HFNC removal.

For data analysis, patients were divided into two groups: Success Group (patients who responded to HFNC therapy) and the Failure Group (patients that required a different type of ventilatory support).

High-flow nasal cannula failure criteria

The criteria for HFNC failure have not been established yet at the organization where the study was conducted. Thus, failure of HFNC therapy was based on evaluation by the care team, and defined as the need for NIV or invasive mechanical ventilation (IMV).

High-flow device

For HFNC therapy, one of the two devices available at the pediatric ICU was used: Optiflow™ (Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, New Zealand) or Precision Flow® – Vapotherm (New Hampshire, United States of America). The Optiflow™ system was associated with the Babypap® 1150-S blender (Fanem, Guarulhos, SP, Brazil). Optiflow™ Junior 2 nasal cannulas (Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, New Zealand) were used in four sizes, as appropriate for each patient, namely: OPT312 Premature, OPT314 Neonatal, OPT316 Infant and OPT318 Pediatric. The Precision Flow® was used with four different cannula sizes: neonate, infant, pediatric small and pediatric. The usage protocol was based on flow titration at 2.0L.kg−1.min−1 for patients weighing up to 10kg; for patients over 10kg, a flow of 2.0L.kg−1.min−1 was used for the first 10kg, and 0.5L.kg−1.min−1 for every kg over 10kg.

Statistical analysis

Categorical variables were reported as absolute frequencies and percentages. Numerical variables had their distributions verified on boxplots and reported as medians and quartiles, due to asymmetrical distributions and outlying values. The description is provided for all patients and based on failure or non-use of HFNC.

To compare the profile of patients with success or failure of the HFNC therapy, hypothesis testing was used: χ2 test, Fisher’s exact test and Mann-Whitney test, as appropriate.

To investigate variations in the values measured over time, mixed models were adjusted considering the dependence between values obtained at different timepoints, for the same individual. Gamma distributions were considered for being the most suitable to continuous symmetrical data. Results were reported as estimated mean values, 95% confidence intervals (95%CI) and p values.

In case of multiple comparisons, p values were corrected using the sequential Bonferroni method.

Analyses were conducted with the software (SPSS), with a significance level of 5%.

This work was submitted to the Research Ethics Committee of the organization for approval and is registered under number 2.316.087, CAAE: 77279317.4.0000.0071.

RESULTS

Of the 1,749 children admitted during the study period, 363 (20.8%) had a primary diagnosis of bronchiolitis. High-flow nasal cannula was used by 83 children of them. High-flow nasal cannula therapy failed in 18 children (21.7%), of which 5 (6.0%) required mechanical ventilation (MV) and 17 (20.5%) required NIV; four patients required both MV and NIV.

Table 1 shows the main demographics, clinical interventions and late events of all patients, and patients by success or failure of HFNC therapy. There was no difference in demographics between the groups. In respect to the duration of HFNC therapy, patients in the Failure Group used the therapy for a shorter period than patients in the Success Group: 12.8 hours versus 56.8 hours (p<0.001).

Table 1. Demographics of all patients, and patients who succeeded or failed therapy with high-flow nasal cannula.

Variables Total (n=83) Group p value
Success (n=65) Failure (n=18)
Age, months 2.00 (1.00-6.00) 3.00 (1.00-6.00) 2.00 (1.25-3.00) 0.55*
Sex
Male 46 (55.4) 39 (60.0) 7 (38.9) 0.18
Female 37 (44.6) 26 (40.0) 11 (61.1)
Weight upon admission, kg 5.70 5.80 4.95 0.11*
PIM 2, severity (0-100%) 0.16 0.16 0.16 0.73*
M-WCAS 4.00 4.00 4.00 0.50*
Time of HFNC usage, hours 4.00 (25.87-70.50) 56.8 (40.00-74.67) 12.8 (8.87-23.69) <0.001*

Values reported as median (interquartile range) or n (%).

*

Mann-Whitney test;

p values for χ2 test.

PIM: Pediatric Index of Mortality; M-WCAS: Modified Wood’s Clinical Asthma Score; HFNC: high-flow nasal cannula.

Table 2 presents the estimated adjusted-model means for RR, FiO2 and SpO2, comparing timepoints at pre-setup, 30 minutes after setup, 6 hours after setup and HFNC removal, and also comparing the Success and Failure Groups.

Table 2. Adjusted mean values and 95% confidence intervals for measurements taken at pre-setup, 30 minutes, 6 hours and upon removal of the high-flow nasal cannula.

Success Group (n=65) Failure Group (n=18)
Pre-HFNC 30 minutes 6 hours Removal Pre-HFNC 30 minutes 6 hours Removal
RR (bpm) 54.6 (52.2-57.1) 48.4 (46.4-50.4)* 45.6 (43.7-47.5)* 39.7 (37.8-41.6)* 59.5 (54.6-64.5) 52.5 (48.5-56.5) 51.9 (47.9-55.9) 59.7 (54.9-64.4)
FiO2 (%) 37.1 (33.6-40.6) 31.0 (28.6-33.5) 28.8 (27.0-30.7)* 24.2 (22.7-25.6)* 34.9 (28.7-41.0) 29.8 (25.3-34.3) 30.9 (27.1-34.6) 33.8 (30.6-37.0)
SpO2 (%) 94.1 (92.8-95.4) 97.0 (96.5-97.5)* 97.2 (96.7-97.8)* 97.2 (96.3-98.1)* 94.9 (92.4-97.4) 97.7 (96.7-98.7) 95.6 (94.4-96.7) 92.8 (91.1-94.5)
*

p<0.001 versus the pre-setup value of the Success Group;

p <0.01 versus the pre-setup value of the Success Group.

HFNC: high-flow nasal cannula; RR: respiratory rate; bpm: breaths per minute; FiO2: fraction of inspired oxygen; SpO2: peripheral oxygen saturation.

Overall, for patients with HFNC therapy success, there was a significant drop in RR and FiO2 as early as within 30 minutes (p<0.001), as well as a significant rise in SpO2 within the first 30 minutes of HFNC therapy (p<0.001). Patients with HFNC therapy success were significantly different from those of the Failure Group after 6 hours, for both RR (p<0.01) and SpO2 (p<0,01).

DISCUSSION

The literature shows great evolution in understanding of HFNC therapy in the pediatric population, particularly in infants with bronchiolitis; however, the failure criteria and the need for therapy escalation have not been fully understood yet.(1112,1721)

To date, very few studies have investigated clinical variables to determine HFNC therapy failure.(1721) This was one of the pioneer studies establishing a time frame for therapy discontinuation upon absence of improvement, in addition to defining clinical parameters. Determining these parameters and their behavior between initiating therapy and discontinuation improves the safety of HFNC usage, allowing for earlier verification of absence of treatment response and preventing deterioration of the respiratory system.

In this study, patients who failed HFNC therapy showed no clinical improvement with RR and FiO2 reduction, and SpO2 increase within 30 minutes after initiating therapy, which was seen in subjects who successfully responded. It also showed that it is possible to find a difference in RR and SpO2 between patients with therapy success and failure after 6 hours.

Mayfield et al., supported the findings of this study, since they also showed improved RR among patients who responded to HFNC therapy within 1 hour. However, the number of patients in that analysis was much lower than that of the present study: only 8 patients in the failure group.(9)

Other studies have also shown no improvement in RR and oxygen levels in patients who failed the therapy, however without discussing the time until discontinuation.(1719)

Although the behavior of parameters like HR, RR and FiO2 after HFNC adaptation is related with success or failure of the therapy, there is no consensus regarding how long one should wait before reevaluating the patient, verifying the absence of improvement and discontinuing HFNC therapy. Some studies have shown variable times until discontinuation and escalation to NIV or IMV, including 12.8 hours in the present study, 5.5. hours,(20) 7 hours(18) and 14 hours.(20) This entails some considerations regarding the monitoring of these patients while using HFNC, and shows that verification of non-improvement and escalation to a different therapy can take place earlier.

The findings in this study show patients with HFNC therapy success responded fast (30 minutes) and, 6 hours after onset, there is a significant difference in RR and SpO2 between the groups (p<0.01). The results of this study suggest patients who do not respond to therapy after 6 hours, still presenting with tachypnea and requiring FiO2 over 30% to reach SpO2 >95%, must be escalated to other forms of therapy. Research has shown(17,18,20) therapy discontinuation in time frames longer than 6 hours, and in clinical practice, for some patients, it can take more than 24 hours before a decision is made to discontinue therapy. The findings of the present study, in this sense, can contribute to earlier escalation of the therapy and improved patient safety.

In this study, HFNC therapy failure was observed in 21.7% of cases, of which 5 required orotracheal intubation. The literature shows great variability in the failure rate of high-flow therapy in patients with bronchiolitis (0% to 50%).(17,2123) Milési et al., when comparing HFNC with nasal continuous positive airway pressure (CPAP) in patients with bronchiolitis, observed a 50% failure rate with HFNC.(21) The profile of patients in that study in respect to the M-WCAS was very similar to that of patients enrolled in this study. Nevertheless, in the present study, the failure rate was lower than found by Milési et al., 21.7% versus 50%.(21) This can be explained by the difference in initial flow rates between the Milési et al., and the present study, i.e. 1.0L.kg−1.min−1 versus 2.0L.kg−1.min−1.(21)

Franklin et al., in a study comparing HFNC with low-flow nasal cannula in patients with bronchiolitis, observed a 10% failure rate for HFNC, whereas 61% of patients who failed low-flow therapy were successfully rescued after initiating HFNC therapy.(23) The high variability in the HFNC failure rate is justified by different factors in the literature.(17,2123) The profile of subjects is one of these factors, since milder cases with a lower distress score have a higher chance of responding to the therapy, whereas more severe cases with a higher distress score, have a higher chance of failure. The location is another factor, when comparing ICUs and inpatient wards. Also, the lack of standardization of the target flow and the use of subjective evaluation methods to determine therapy failure can hinder the comparison of failure rates between the different studies.

This study has the limitations inherent to a retrospective analysis, despite no bias in the HFNC therapy usage, HFNC usage protocol was very well established at the time cases were surveyed. Another limitation is the small number of patients who failed HFNC during the study period. Although 83 children were enrolled, only 18 children failed HFNC therapy, which limited the power of the study. To date, studies looking into risk factors for HFNC therapy failure have shown a similar profile, with 14 children with therapy failure in Betters et al.,(20) and 8 in Mayfield et al.(9)

CONCLUSION

In the absence of improvements in clinical signs, such as lowering of the respiratory rate and fraction of inspired oxygen, and rise of the oxygen saturation, high-flow nasal therapy failure can be established as early as 30 minutes, and up to a maximum of 6 hours, after the onset of therapy. After this time has elapsed with no improvements, escalating to a different type of ventilatory support should be considered.

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Einstein (Sao Paulo). 2021 Jun 2;19:eAO5846. [Article in Portuguese]

Falha da cânula nasal de alto fluxo: os desfechos clínicos podem determinar a interrupção precoce?

Milena Siciliano Nascimento 1,, Danielle Eugênia Ribeiro Quinto 1, Gisele Cristina Zamberlan 1, Adriana Zamprônio dos Santos 1, Celso Moura Rebello 1, Cristiane do Prado 1

RESUMO

Objetivo:

Avaliar a evolução de desfechos clínicos em crianças com bronquiolite que utilizaram cânula nasal de alto fluxo, e determinar com quanto tempo de não melhora clínica a terapia deve ser interrompida para escalonamento do tratamento para outras formas de suporte ventilatório.

Métodos:

Estudo observacional retrospectivo, de lactentes com bronquiolite que utilizaram cânula nasal de alto fluxo. Os pacientes foram divididos em dois grupos de estudo, de acordo com o sucesso ou não da terapêutica com cânula nasal de alto fluxo, nomeados Grupo Sucesso e Grupo Falha. Foram analisadas as principais características demográficas e variáveis clínicas, tendo sido avaliadas 30 minutos e 6 horas após o início do tratamento até a retirada da cânula nasal de alto fluxo.

Resultados:

Foram estudados 83 crianças; destas, 18 crianças (21,7%) falharam. Entre os pacientes que tiveram sucesso na terapia, observou-se diminuição significativa da frequência respiratória (p<0,001), e também aumento significativo da saturação de oxigênio (p<0,001) já nos primeiros 30 minutos. O Grupo Sucesso foi significativamente diferente do Grupo Falha a partir de 6 horas, tanto para frequência respiratória (p<0,01), quanto para saturação de oxigênio (p<0,01).

Conclusão:

Na ausência de melhora dos sinais clínicos, a falha da terapia com cânula nasal de alto fluxo já pode ser considerada a partir de 30 minutos e, no máximo, em até 6 horas após o início da terapia. Após esse período sem melhora, o escalonamento para outro tipo de suporte ventilatório deve ser avaliado.

Descritores: Cânula, Bronquiolite, Fatores de risco, Respiração, Criança

INTRODUÇÃO

A cânula nasal de alto fluxo (CNAF) vem sendo amplamente utilizada como suporte respiratório em pacientes com bronquiolite. O sistema conta com a entrega de altos fluxos aquecidos e umidificados, de forma não invasiva, com fração de oxigênio titulável, podendo gerar uma pressão de distensão positiva, com aumento da capacidade residual funcional e redução do trabalho respiratório.(1,2)

O uso dessa terapia vem sendo associado à melhora na lavagem do espaço morto nasofaríngeo do clearance mucociliar do pulmão, e da oferta de oxigênio mais fidedigna, em comparação com outros sistemas de entrega de oxigênio.(3) A CNAF melhorou os níveis de saturação de oxigênio (SpO2) e está associada a uma diminuição do end tidal de gás carbônico (EtCO2) e da frequência respiratória (FR) em crianças com bronquiolite hospita­lizadas em unidades de terapia intensiva (UTI).(4,5)

Inicialmente, o foco dos estudos era trazer protocolos que guiassem a titulação do fluxo utilizado. Surgiram protocolos que utilizavam fluxos predeterminados por faixa etária,(6) e outros que faziam a titulação do fluxo baseado no peso; atualmente, o fluxo mais utilizado varia de 1,0 a 2,0L.kg-1.min-1.(710)

Embora alguns autores tenham estudado variáveis clínicas, como frequência cardíaca (FC), FR, fração inspirada de oxigênio (FiO2) e SpO2, para determinar a falha terapêutica do CNAF, ainda não há consenso sobre os valores máximos aceitáveis.(68,11,12) E não existem estudos sobre o tempo necessário para determinar a falha da CNAF, como já é bem estabelecido para a ventilação mecânica não invasiva (VNI), tanto na população adulta quanto na pediátrica.(1316)

Durante décadas, utilizou-se a VNI para tratamento da insuficiência respiratória sem a compreensão dos limites dessa terapia, que atualmente ainda são conhecidos. Estudos relacionados à falha da VNI com necessidade de intubação orotraqueal apontaram para o fato de que pacientes que não demonstravam resultados a curto prazo (1 a 2 horas) apresentavam maior risco de falha da VNI,(13,14) e o atraso na interrupção da VNI pode ter sido associado ao aumento da mortalidade.(15,16) A determinação dos critérios de resultados e o prazo para interrupção da terapia da CNAF se fazem necessários para que ela possa ser usada com segurança.

OBJETIVO

Avaliar a evolução de desfechos clínicos em crianças com bronquiolite que utilizaram cânula nasal de alto fluxo, e determinar com quanto tempo de não melhora clínica a terapia deve ser interrompida para escalonamento do tratamento para outras formas de suporte ventilatório.

MÉTODOS

Tipo e local do estudo

Foi realizado um estudo observacional retrospectivo, na Unidade de Terapia Intensiva Pediátrica do Hospital Israelita Albert Einstein, por meio da análise do prontuá­rio das crianças que preencheram os critérios de inclusão para o delineamento da amostra. Por se tratar de um estudo retrospectivo houve isenção do termo de consentimento livre e esclarecido (TCLE).

Pacientes

Foram elegíveis para o estudo crianças com idade inferior a 2 anos com diagnóstico de bronquiolite, que utilizaram CNAF como primeira escolha para tratamento da insuficiência respiratória, e foram admitidas na unidade de terapia intensiva (UTI) pediátrica do Hospital Israelita Albert Einstein, na cidade de São Paulo (SP), no período de janeiro de 2016 a junho 2017.

A bronquiolite é definida como uma inflamação de pequenas vias aéreas, de etiologia viral, que acomete lactentes com idade entre zero e 2 anos. Cursa com aumento da secreção de muco e edema de via área, levando à obstrução da via aérea, com grau variável de intensidade.

As variáveis analisadas incluíam idade, sexo, peso na admissão, Pediatric Index of Mortality (PIM) 2, Modified Wood’s Clinical Asthma Score (M-WCAS), e tempo de utilização de CNAF. Para análise do desfecho clínico, os pacientes foram avaliados quanto à FR, FC, FiO2 e SpO2, nos momentos pré-instalação, 30 minutos, 6 horas e retirada da CNAF.

Para análise dos dados, os pacientes foram divididos em dois grupos: Grupo Sucesso (pacientes que melhoram com a terapia da CNAF) e o Grupo Falha (pacientes que necessitaram de outro tipo de suporte ventilatório).

Critérios de falha da cânula nasal de alto fluxo

Os critérios para falha na terapia com CNAF ainda não estavam estabelecidos na instituição onde a pesquisa se desenvolveu. Dessa forma, a falha na terapia com CNAF se baseou na avaliação da equipe assistencial, e foi definida como necessidade de VNI ou ventilação mecânica invasiva (VMI).

Equipamento de alto fluxo

Para realização da terapia com CNAF, foram utilizados um dos dois sistemas disponíveis na UTI pediátrica: o Optiflow™ (Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, Nova Zelândia) ou o sistema Precision Flow® – Vapotherm (New Hampshire, Estados Unidos). O sistema Optiflow™ foi utilizado associado ao blender Babypap® 1150-S (Fanem, Guarulhos, SP, Brasil). As cânulas nasais Optiflow™ Junior 2 (Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, Nova Zelândia) foram utilizadas em quatro tamanhos, conforme adequado para cada paciente, a saber: OPT312 Premature, OPT314 Neonatal, OPT316 Infant e OPT318 Pediatric. O sistema Precision Flow® foi utilizado com as cânulas com quatro tamanhos diferentes: neonate, infant, pediatric small e pediatric. O protocolo de utilização foi baseado na titulação do fluxo a 2,0L.kg−1.min−1 para pacientes até 10kg; para pacientes acima de 10kg, foi utilizado fluxo de 2,0L.kg−1.min−1 até o décimo quilograma, e 0,5L.kg−1.min−1 a partir do décimo primeiro quilo, ou seja, para cada quilo acima do 10kg.

Análise estatística

As variáveis categóricas foram descritas por frequências absolutas e percentagens. As variáveis numéricas foram verificadas quanto às suas distribuições por meio de boxplots e descritas por medianas e quartis, por se verificarem distribuições assimétricas e com valores discrepantes. A descrição está apresentada de forma global e também de acordo com a falha ou não na utilização da CNAF.

Para comparar o perfil dos pacientes com ou sem falha na utilização da CNAF, foram utilizados testes de hipóteses: teste do χ2, teste exato de Fisher e teste de Mann-Whitney, conforme adequado.

Para investigar variações nas medidas obtidas no decorrer do tempo, foram ajustados modelos mistos, que consideraram a dependência entre medidas obtidas em diferentes momentos em um mesmo indivíduo. Foram consideradas distribuições gama, por serem mais apropriadas a dados assimétricos contínuos. Os resultados foram expressos por valores médios estimados, intervalos de confiança de 95% (IC95%) e valores p.

Nos casos de comparações múltiplas, os valores de p foram corrigidos pelo método de Bonferroni sequencial.

As análises foram realizadas com o programa (SPSS), considerando nível de significância 5%.

O trabalho foi submetido ao Comitê de Ética em Pesquisa institucional e está registrado sob o número 2.316.087, CAAE: 77279317.4.0000.0071.

RESULTADOS

Das 1.749 crianças admitidas no período do estudo, 363 (20,8%) tinham diagnóstico principal de bronquiolite. Destas, 83 crianças utilizaram CNAF. A falha do CNAF ocorreu em 18 crianças (21,7%), sendo que cinco pacientes (6,0%) precisaram de ventilação mecânica (VM) e 17 pacientes (20,5%) precisaram de VNI; quatro deles precisaram tanto de VM quanto de VNI.

A tabela 1 apresenta as principais características demográficas, intervenções clínicas e desfechos tardios dos pacientes de forma global e de acordo com sucesso ou falha no uso de CNAF. Não houve diferença entre os grupos em relação às características demográficas. Na análise do tempo total de utilização da CNAF, pacientes no Grupo Falha utilizaram a terapia por menos tempo quando comparado ao Grupo Sucesso: 12,8 horas versus 56,8 horas (p<0,001).

Tabela 1. Características demográficas dos pacientes em geral e de acordo com sucesso ou falha da terapia com cânula nasal de alto fluxo.

Variáveis Total (n=83) Grupo Valor de p
Sucesso (n=65) Falha (n=18)
Idade, meses 2,00 (1,00-6,00) 3,00 (1,00-6,00) 2,00 (1,25-3,00) 0,55*
Sexo
Masculino 46 (55,4) 39 (60,0) 7 (38,9) 0,18
Feminino 37 (44,6) 26 (40,0) 11 (61,1)
Peso na admissão, kg 5,70 5,80 4,95 0,11*
Escore PIM 2, gravidade (0-100%) 0,16 0,16 0,16 0,73*
Escore M-WCAS 4,00 4,00 4,00 0,50*
Tempo uso CNAF, horas 4,00 (25,87-70,50) 56,8 (40,00-74,67) 12,8 (8,87-23,69) <0,001*

Valores expressos por mediana (intervalo interquartil) ou n (%).

*

teste Mann-Whitney;

valores de p para teste do χ2.

PIM: Pediatric Index of Mortality; M-WCAS: Modified Wood’s Clinical Asthma Score; CNAF: cânula nasal de alto fluxo.

Na tabela 2, foram apresentadas as médias estimadas pelos modelos ajustados para as medidas de FR, FiO2 e SpO2 comparando os momentos pré-instalação, 30 minutos pós-instalação, 6 horas pós-instalação e retirada da CNAF, também comparando os Grupos Sucesso e Falha.

Tabela 2. Valores médios ajustados e intervalos de confiança de 95% para as medidas obtidas nos momentos: pré, 30 minutos, 6 horas e retirada da cânula nasal de alto fluxo.

Grupo Sucesso (n=65) Grupo Falha (n=18)
Pré-CNAF 30 minutos 6 horas Retirada Pré-CNAF 30 minutos 6 horas Retirada
FR (irpm) 54,6 (52,2-57,1) 48,4 (46,4-50,4)* 45,6 (43,7-47,5)* 39,7 (37,8-41,6)* 59,5 (54,6-64,5) 52,5 (48,5-56,5) 51,9 (47,9-55,9) 59,7 (54,9-64,4)
FiO2 (%) 37,1 (33,6-40,6) 31,0 (28,6-33,5) 28,8 (27,0-30,7)* 24,2 (22,7-25,6)* 34,9 (28,7-41,0) 29,8 (25,3-34,3) 30,9 (27,1-34,6) 33,8 (30,6-37,0)
SpO2 (%) 94,1 (92,8-95,4) 97,0 (96,5-97,5)* 97,2 (96,7-97,8)* 97,2 (96,3-98,1)* 94,9 (92,4-97,4) 97,7 (96,7-98,7) 95,6 (94,4-96,7) 92,8 (91,1-94,5)
*

p<0,001 em relação ao valor pré do Grupo Sucesso;

p<0,01 em relação ao valor pré do Grupo Sucesso.

CNAF: cânula nasal de alto fluxo; FR: frequência respiratória; irpm: incursões respiratórias por minuto; FiO2: fração inspirada de oxigênio; SpO2: saturação periférica de oxigênio.

Em geral, observou-se que, para os pacientes que tiveram sucesso na terapia com CNAF, houve queda significativa nas medidas de FR e FiO2 já nos primeiros 30 minutos (p<0,001), bem como aumento significativo da SpO2 também nos primeiros 30 minutos de uso da cânula (p<0,001). Pacientes com sucesso na CNAF foram significativamente diferentes do Grupo Falha a partir de 6 horas, tanto para FR (p<0,01) quanto para SpO2 (p<0,01).

DISCUSSÃO

A literatura mostra grande avanço no entendimento sobre a utilização da CNAF na população pediátrica, especificamente em lactentes com bronquiolite, porém, o critério de falha com necessidade de escalonamento da terapêutica ainda não é claro.(1112,1721)

Até o momento, poucos estudos observaram variáveis clínicas para determinação da falha da terapia com CNAF.(1721) Este foi um dos estudos pioneiros a estabelecer um prazo para interrupção da terapia quando observada a não melhora do paciente, além de determinar parâmetros clínicos. A determinação desses parâmetros e de seu comportamento entre o início da terapia e sua interrupção traz segurança na utilização da CNAF, uma vez que determina precocemente a não resposta ao tratamento, evitando deterioração do sistema respiratório.

Neste estudo, os pacientes que falharam na terapêutica com o CNAF não apresentaram melhora clínica significativa com redução da FR e da FiO2, e aumento da SpO2 a partir de 30 minutos após o início da terapia, o que foi observado nos indivíduos com sucesso na terapêutica. Demonstrou-se, também, que foi possível encontrar diferença significativa na FR e na SpO2 entre os pacientes que tiveram sucesso e os que falharam a partir de 6 horas.

Mayfield et al., corroboram os resultados deste estudo, pois também mostraram melhora na FR entre os pacientes que responderam à terapia com CNAF após 1 hora de tratamento. No entanto, o número de pacientes incluídos nesse estudo foi muito menor que na presente pesquisa: apenas oito pacientes no grupo de falha.(9)

Outros estudos também evidenciaram a não melhora da FR e da oxigenação entre pacientes que falharam à terapia, porém sem discutir o tempo para interrupção.(1719)

Embora o comportamento de variáveis como FC, FR e FiO2 após a adaptação da CNAF esteja relacionado ao sucesso ou à falha da terapia, não há consenso quanto ao tempo necessário para reavaliar o paciente, determinar que não houve melhora e interromper a terapia com CNAF. Estudos mostram tempo bastante variável para interrupção e escalonamento para VNI ou VMI, que podem ser de 12,8 horas, como no presente estudo, 5,5 horas,(20) 7 horas(18) e 14 horas.(20) Isso traz algumas considerações em relação à vigilância desses pacientes em utilização de CNAF e mostra que a percepção de não melhora e o escalonamento para outro tipo de terapia podem ser mais precoces.

Os achados deste estudo mostram que os pacientes que tiveram sucesso com a CNAF responderam rápido (30 minutos) e que, com 6 horas de utilização, já há diferença significante na FR e na SpO2 entre os grupos (p<0,01). Os resultados do presente estudo sugerem que pacientes que não responderam à terapia com 6 horas de utilização, permanecendo com manutenção da taquipneia e necessidade de FiO2 em geral maior do que 30% para alcance de SpO2 >95%, devem ser escalonados para outras formas de terapia. Pesquisas apontam(17,18,20) a interrupção da terapia com tempos superiores há 6 horas, e, na prática clínica, alguns pacientes permanecem até 24 horas para decisão da interrupção pelo time assistencial. Os achados deste estudo, nesse sentido, contribuem para o escalonamento precoce da terapia e a segurança do paciente.

Nesta pesquisa, foi observada falha da terapia com CNAF em 21,7% dos casos, sendo que cinco deles necessitaram de intubação orotraqueal. A literatura mostra grande variabilidade na percentagem de falha da terapia de alto fluxo em pacientes com bronquiolite (de 0% a 50%).(17,2123) Milési et al., ao compararem a CNAF com a pressão positiva contínua das vias aéreas (CPAP) nasal em pacientes com bronquiolite, observaram 50% de falha no grupo com CNAF.(21) O perfil de pacientes daquele estudo em relação ao M-WCAS era bastante semelhante ao dos pacientes deste trabalho. Apesar disso, aqui a taxa de falha foi inferior à encontrada por Milési et al., 21,7% versus 50%.(21) Esse fato pode ser explicado pela diferença da taxa de fluxo inicial entre o estudo de Milési et al., e presente, que é de 1,0L.kg−1.min−1 versus 2,0L.kg−1.min−1.(21)

Franklin et al., em estudo comparando CNAF com cânula nasal de baixo fluxo em pacientes com bronquiolite, observaram 10% de falha da CNAF, enquanto 61% dos pacientes que falharam na terapia de baixo fluxo foram resgatados com sucesso após iniciar CNAF.(23) A alta variabilidade na percentagem de falha da CNAF é apresentada pela literatura(17,2123) por diversos fatores. O perfil dos pacientes incluídos é um desses fatores, já que quadros leves com escore de desconforto menor têm maior chance de responder à terapia, enquanto quadros graves com escore de desconforto maior têm maior chance de falha. O local de estudo é outro fator, quando se compara UTI a enfermarias. Além disso, é possível que a falta de padronização do fluxo-alvo e a utilização de métodos subjetivos de avaliação para determinar a falha da terapia dificultem a comparação da percentagem de falha nos diversos estudos.

Este estudo tem as limitações implícitas de um trabalho retrospectivo, apesar de não haver viés na forma de aplicação da CNAF, pois o protocolo de utilização da CNAF já estava bem definido na época do levantamento dos casos. Outra limitação é o pequeno número de pacientes que falharam com a CNAF durante o período. Embora 83 crianças tenham sido incluídas, apenas 18 crianças falharam com a CNAF, o que limitou o poder das análises. Até o momento, estudos avaliando fatores de risco para falha na terapia com CNAF mostraram perfil semelhante ao encontrado nesta pesquisa, com 14 crianças no grupo com falha no estudo de Betters et al.,(20) e oito no de Mayfield et al.(9)

CONCLUSÃO

Na ausência de melhora dos sinais clínicos, como redução da frequência respiratória e da fração inspirada de oxigênio, e do aumento da saturação de oxigênio, a falha da cânula nasal de alto fluxo já pode ser considerada a partir de 30 minutos e, no máximo, até 6 horas após o início da terapia. Após esse período sem melhora, deve ser avaliado o escalonamento para outro tipo de suporte ventilatório.


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