Aktuálně se věnuji tématu války na Ukrajině a v Rusku. Najdete tu také téma zdraví a COVID.

Studie (zkráceno): Respirátory KN95 významně zvyšují hladinu kysličníku uhličitého

28. 7. 2021 11:29
Rubrika: Zdraví | Štítky: zdraví , COVID-19 , respirátory , studie

Zkrácená verze studie neobsahuje zdroje

Zdroj: https://bmcinfectdis.biomedcentral.com/articles/10.1186/s12879-021-06056-0

 

Tento překlad byl zajištěn službou Google Translator.

 

Plný překlad studie: zde (neobsahuje reference).

Zkrácená verze studie s českými popisky v obrázcích: zde.

Stručná verze překladu s poznámkami: Studie (stručně)

 

  • Výzkum
  • Otevřený přístup
  • Publikováno: 16. dubna 2021

Oxid uhličitý se zvyšuje s obličejovými maskami, ale zůstává pod krátkodobými limity NIOSH

  • Autoři: Michelle SM Rhee , Carin D. Lindquist , Matthew T. Silvestrini , Amanda C. Chan , Jonathan JY Ong & Vijay K. Sharma

Infekční nemoci BMC objem 21 , Article number:  354 ( 2021 ) Citujte tento článek

13k přístupy

1 Citace

41 Altmetrické

Metriky podrobnosti

Abstraktní

Pozadí a účel

Pandemie COVID-19 vedla k rozsáhlému používání obličejových masek, respirátorů a dalších osobních ochranných prostředků (OOP) zdravotnickými pracovníky. Předpokládá se, že různé příznaky připisované použití OOP jsou, alespoň částečně, způsobeny zvýšenými hladinami oxidu uhličitého (CO2). Hodnotili jsme koncentrace CO2 pod různými OOP.

Metody

V prospektivní observační studii na zdravých dobrovolnících byly hladiny CO2 měřeny během pravidelného dýchání při nasazování 1) bez masky, 2) respirátoru na čištění vzduchu poháněného JustAir® (PAPR), 3) respirátoru KN95 a 4) respirátoru s ventilem. Sériová měření CO2 byla provedena nosní kanylou na frekvenci 1 Hz po dobu 15 minut pro každou konfiguraci OOPP, aby se vyhodnotilo, zda nebyly překročeny limity Národního institutu pro bezpečnost a ochranu zdraví (NIOSH).

Výsledek

Studie zahrnovala 11 zdravých dobrovolníků, medián věku 32 let (rozmezí 16–54) a 6 (55%) mužů. Procentní průměrné (SD) změny v hodnotách CO2 bez masky, JustAir® PAPR, respirátor KN95 byly 0,26 (0,12), 0,59 (0,097), 2,6 (0,14) a 2,4 (0,59). Použití obličejových masek (KN95 a respirátor s ventilem) mělo za následek významné zvýšení koncentrací CO2, které překročilo 8hodinový průměr vážený mezní hodnotou expozice TLI-TWA. Zvýšení koncentrací CO2 však nepřekročilo krátkodobé (15-ti minutové) limity. Důležité je, že tyto hladiny byly během nasazování JustAir® PAPR značně nižší než dlouhodobé (8-mi hodinové) limity NIOSH. Mezi všemi páry byl statisticky významný rozdíl ( p  <0,0001, s výjimkou KN95 a ventilovaného respirátoru ( p = 0,25). To, zda je zvýšení hladin CO2 klinicky významné, však zůstává diskutabilní.

Závěr

I když je u rutinně používaných obličejových masek zaznamenáno významné zvýšení koncentrací CO2, hladiny stále zůstávají v mezích NIOSH pro krátkodobé použití. Proto by se nemělo obávat jejich pravidelného každodenního používání pro poskytovatele zdravotní péče. Klinické důsledky zvýšené hladiny CO2 při dlouhodobém používání obličejových masek vyžadují další studie. Použití PAPR zabraňuje relativní hyperkapnoe. To, zda by se mělo PAPR prosazovat u zdravotnických pracovníků vyžadujících OOP po delší dobu, je však třeba vyhodnotit v dalších studiích.

Úvod

Současná pandemie COVID-19 přinesla široké použití obličejových masek. Pracovníci veřejného zdravotnictví doporučili masky, protože studie prokázaly, že snižují přenos SARS-CoV-2. Toto doporučení se však stalo kontroverzním a v některých zemích dokonce zpolitizováno z důvodu obav o bezpečnost masek. Některé studie navíc vyvolaly obavy související s hyperkapnoe a hypoxémií způsobenou při nasazování obličejových masek.

K osobním ochranným prostředkům (OOP) patří kromě obličejových štítů a brýlí také respirátory N95, respirátory s ventilem a respirátor s motorovým čištěním vzduchu (PAPR). Přestože je používání OOP nezbytné, vedlejší účinky jsou znatelnější při jejich dlouhodobém používání. Tato vnímání byla spojena nejen s nasazením masky, ale také s dýcháním oxidu uhličitého (CO2) z masky. Při použití masky byla hlášena řada vedlejších účinků, jako je dušnost, závratě, snížené poznávání a bolesti hlavy, zejména u těsně přiléhajících masek N95 a respirátorů s ventily.

CO2 je bezbarvý plyn bez zápachu, který je přirozeným vedlejším produktem dýchání. V normálním vzduchu v místnosti se hladiny CO2 pohybují kolem 0,03–0,04%, což odpovídá 300–400 ppm (ppm) a nemají žádný známý toxický účinek. Studie však ukázaly, že krátkodobá expozice hladinám CO2 nad 1 000 ppm začíná ovlivňovat kognitivní funkce a při mnohem vyšších hladinách může být pro lidské tělo toxická. Národní institut pro bezpečnost a ochranu zdraví při práci (NIOSH) má 8hodinovou mezní hodnotu - časově vážený průměr doporučeného limitu expozice (TLV-REL) 5 000 ppm a 15minutovou mezní hodnotu - krátkodobou expozici (TLV) -STEL) 30 000 ppm pro CO2 v ovzduší na pracovišti.

Je známo, že mrtvý prostor (objem respirátoru) a hypoventilace související s dýchacím odporem v respirátorech mohou přispívat k opětovnému dýchání CO2, čímž se zvyšuje CO2 na symptomatickou úroveň. Hodnotili jsme lokální koncentraci CO2 pod různými OOP, abychom určili jeho potenciální roli jako příčinného faktoru v symptomatologii popsané při dlouhodobém užívání.

Metody

Studijní populace

Do studie bylo zařazeno celkem 11 dobrovolníků. Kritéria pro zařazení do studie byla: účastníci musí být alespoň 18 let a musí být schopni a ochotni dodržovat všechny postupy související se studiem. Všichni účastníci prošli důkladným fyzickým vyšetřením zejména kardiovaskulárního a dýchacího systému. Byli vyloučeni účastníci s chronickou obstrukční plicní nemocí, respiračním selháním, aktivní infekcí hrudníku, ischemickou chorobou srdeční a srdečním selháním. Kromě toho jsme vyloučili účastníky s výchozí saturací pulzního oxymetru pod 95% při dýchání okolního vzduchu. Jednalo se o studii na jednom místě a experimentální relace pro každého jednotlivce proběhla během jedné 2hodinové relace pro měření CO2. Studie byla schválena etickou komisí pro výzkum společnosti Theranova, LLC, USA.

Studijní materiály

Všechna zařízení OOP byla komerčně dostupná. Respirátor KN95 (Emercate, ShenZen, Čína) a respirátor s ventilem 7502/37082 (AAD) (3 M, St. Paul, MN) byly vybrány kvůli jejich všudypřítomnosti ve zdravotnické praxi. PAPR (JustAir®, San Francisco, CA) byl vybrán díky svému duálnímu filtračnímu systému, který zahrnoval vysoce účinnou filtraci částic vzduchu (HEPA) přiváděného vzduchu (konstantní průtok vzduchu 150 l za minutu) do masky a elektrostatickou filtraci odcházejícího vzduchu maska (obr.  1 ). Druhá filtrace je zásadní, aby se zabránilo potenciálnímu šíření infekčních agens od asymptomatického jedince, protože JustAir® PAPR generuje vysoký objem vzduchu.

Obr. 1

Obrázek 1

JustAir poháněný respirátor na čištění vzduchu (PAPR) nasazený karikaturou zobrazující 2 filtry, které chrání uživatele před nákazou a přenosem virové infekce

Obrázek v plné velikosti 

Sběr dat

Použili jsme komerčně dostupnou vývojovou sadu senzorů 20% CO2 GASLAB Model CM-0123 ExplorIR-W. ExplorIR®-W je nízkoenergetický a vysoce výkonný snímač CO2, který dokáže měřit až 20% úrovní CO2 s přesností ± 70 ppm / ± 5% odečtu. Je vhodný pro měření vysokých koncentrací CO2 v aplikacích se vzorkováním v uzavřené smyčce na bateriový provoz v přenosných vzorkovacích nástrojích.

Senzor CO2 byl připevněn k tenké nosní kanyle, kterou účastníci studie nosili k měření hladin CO2 přímo v nasolabiálním záhybu. Měkké polstrování JustAir® PAPR zabraňovalo jakémukoli úniku vzduchu v důsledku umístění nosní kanyly. Přestože účastníci podstoupili test přilnavosti masky pro KN95 a respirátor s ventilem, domníváme se, že u všech 3 typů OOP mohlo dojít k menšímu úniku vzduchu. Vzhledem k tomu, že naším cílem bylo vyhodnotit relativní změny v hladinách CO2 u každého OOP, neměly by takové drobné úniky vliv na náš nález. Pacienti byli požádáni, aby seděli v klidu, zatímco měření CO2 byla prováděna pro každou skupinu ve čtyřech po sobě jdoucích 15minutových intervalech. V prvním 15minutovém testu nebyla použita žádná maska, která sloužila jako základní linie. Další 3 testy byly pro různé konfigurace - respirátor KN95, ventilový respirátor a JustAir® PAPR.Pořadí testování masky bylo randomizováno pro každého účastníka. Modul senzoru byl připojen k počítači a k ​​měření a záznamu CO2 při vzorkovací frekvenci 1 Hz byl použit software GasLab®.

Periferní saturace kyslíkem (SpO2) a srdeční frekvence (HR) byly také kontinuálně měřeny pomocí nočního pulzního oxymetru Rad-8 (Masimo, Irvine, CA) během každé 15minutové relace.

Všechny studijní metody byly prováděny v souladu s institucionálními pokyny a předpisy.

Statistická analýza

Úrovně CO2 byly vyjádřeny v částech na milion (ppm) a procentech (%). Účinky žádné masky, PAPR, KN95 a expozice dýchacího ústrojí s ventilem na hladiny CO2 byly analyzovány pomocí analýzy rozptylu opakovaných měření (ANOVA) s vícenásobným srovnáním s post-hoc Tukeyovým testem. Hodnota p <0,05 byla považována za statisticky významnou. Statistické analýzy byly prováděny pomocí statistického programu Prism verze 9.0.0 pro Windows a Mac (Graphpad Software, 1989, San Diego, CA, USA).

Výsledek

Populace pacientů

Do studie bylo zařazeno 11 dobrovolníků. Střední věk účastníků studie byl 32 let (rozmezí 18–54) a tvořilo 6 (55%) mužů. Všichni účastníci studie poskytli písemný informovaný souhlas.

Úroveň nasycení kyslíkem (SpO2) a srdeční frekvence

Průměrný SpO2 na počátku byl 99% pro žádnou masku, 98% pro JustAir® PAPR, 98% pro respirátor KN95 a 98% při nasazení respirátoru s ventilem (obr.  2 ). Procentní průměrné (SD) změny frekvence slyšení byly - 0,44 (7,3) pro žádnou masku, - 0,44 (7,6) pro JustAir® PAPR, - 4,1 (6,7) pro respirátor KN95 a - 3,0 (9,5) pro ventilový respirátor (obr.  3 ). Tyto úrovně se během studie významně nezměnily u každého jednotlivce a mezi studijními skupinami.

Obr

obrázek2

Průměrná hodnota SpO2 na počátku a na konci každého studijního intervalu. Nebyly pozorovány žádné významné změny mezi studijními skupinami a mezi jednotlivci

 

Obr 3

Procentuální změna HR pro každý interval studie. Mezi studovanými skupinami a jednotlivci nebyly pozorovány žádné významné změny

 

Úrovně CO2

Obr.  4 zobrazuje sériové změny hladin CO2 v čase u jednoho jedince. Celkově byl průměrný CO2 bez masky 0,27% při dýchání okolního vzduchu s koncentrací CO2 0,04%. Procentní průměrné hodnoty (SD) CO2 pro žádnou masku, JustAir® PAPR, respirátor KN95 a respirátor s ventilem byly 0,26 (0,12), 0,59 (0,097), 2,6 (0,14) a 2,4 (0,59), přičemž hodnoty NIOSH byly uvedeny jako referenční (obr.  5). Koncentrace 2,4–2,6% CO2 se promítá do 10násobného zvýšení CO2 s respirátorem KN95 a ventilovým respirátorem nebo 24 000–26 000 PPM v nasolabiálním záhybu, což je více než NIOSH 8 h TLV-REL 5 000 PPM. I když došlo k přibližně 4násobnému snížení CO2 s PAPR na 0,59% nebo 5900 ppm, stále zůstalo o něco větší než NIOSH 8-h TLV-REL 5 000 PPM. Celkově vedlo použití respirátorů k významnému zvýšení koncentrací CO2, které překročilo 8hodinový limit expozice NIOSH pro TWA-REL. Zvýšení koncentrací CO2 však neporušilo krátkodobé (15min.) Limity. Důležité je, že tyto hladiny byly během oblékání JustAir® PAPR výrazně nižší než dlouhodobé (8hodinové) limity NIOSH.

Obr 4

Průběžné úrovně CO2 v průběhu času pro 1 osobu s 15 minutami dat pro každou skupinu. Mezní hodnoty expozice NIOSH přidány pro referenci

Obrázek v plné velikosti 

Obr 5

Průměrné % hladiny CO2 mezi žádnou maskou, KN95, respirátorem a JustAir. Všechny rozdíly mezi každou skupinou byly významné, kromě KN95 a respirátoru (**** p  <0,0001). Je znázorněno osm hodin a 15 minut doporučených úrovní expozice NIOSH

Obrázek v plné velikosti 

Opakovaná měření ANOVA pro CO2 přinesla statisticky významný celkový účinek KN95 a ventilového respirátoru ( p  <0,0001). Tukeyova post-hoc vícenásobná srovnání odhalila statisticky významné rozdíly v průměrné koncentraci CO2 mezi následujícími páry: žádná maska ​​vs. KN95 ( p  <0,0001), žádná maska ​​vs. respirátor ( p  <0,0001), žádná maska ​​oproti JustAir® PAPR, JustAir ® PAPR versus respirátor KN95 ( p  <0,0001), JustAir® PAPR versus respirátor s ventilem ( p  <0,0001). Rozdíl mezi KN95 a ventilovým respirátorem nebyl významný ( p  = 0,25).

Diskuse

Naše studie ukazuje, že v pasivním respirátoru KN95 a respirátoru s ventilem byla v rozmezí zvýšená koncentrace CO2, která přesahuje limity NIOSH. Průměrné koncentrace CO2 v 15-ti minutovém časovém intervalu byly vyšší než 20 000 ppm, ale pod 15-ti minutovým limitem krátkodobé expozice. Tyto průměrné koncentrace však byly významně nad NIOSH horní mezí 5 000 ppm po dobu 8 hodin TWA-REL. Ačkoli účastníci oblékali různé OOP pouze po dobu 15 minut, předpokládáme, že koncentrace CO2 dosáhly ustáleného stavu o 15 minut a měly by být ekvivalentní při použití po dobu 8 hodin. Je zajímavé, že tento nárůst CO2 byl při oblékání JustAir® PAPR mnohem nižší a byl jen mírně nad bezpečnostními limity stanovenými NIOSH.Věříme, že malá velikost obličejové masky použitá v JustAir PAPR mohla přispět k pozorovaným hodnotám CO2. Možná by tento problém vyřešila trochu větší maska. Nezaznamenali jsme žádné významné změny SpO2 a srdeční frekvence bez ohledu na typ respirátoru, což odráží nálezy v jiných studiích.

Naše nálezy mají významné důsledky pro zdravotnický personál, který je povinen nosit OOP po dlouhou dobu. Bylo hlášeno, že zvýšený CO2 vede k hemodynamickým změnám v nitrolebečních tepnách a považuje se za přispěvatel k nepohodlí, únavě, závratím, bolestem hlavy, dušnosti, generalizované slabosti, letargii a ospalosti. Tyto příznaky dále narůstaly při dlouhodobém používání obličejové masky. Některé studie dokonce ukázaly úměrné snížení kognitivních schopností se zvyšující se hladinou CO2. Přinejmenším do určité míry se předpokládá, že tyto příznaky snižují soulad s používáním OOP a může dokonce ovlivnit rozhodovací schopnosti během pracovních směn. Očekává se, že zdravotničtí pracovníci budou pracovat s plnou účinností, a proto si zaslouží OOP, které jsou pohodlné, lze je nosit delší dobu a nenarušují kognitivní schopnosti. Předpokládá se, že příznaky související se zvýšením koncentrace CO2 začínají nad prahovou hodnotou NIOSH 8 h 5 000 ppm. Naše studie ukázala, že během navlékání JustAir® PAPR zůstala koncentrace CO2 mnohem nižší ve srovnání s používáním respirátorů KN95 a respirátorů s ventily. Koncentrace CO2 však byla stále o něco vyšší než 8hodinová prahová hodnota NIOSH. Ačkoli je obtížné to doložit, domníváme se, že k tomuto pozorování mohla přispět relativně menší velikost obličejové masky. Použití respirátorů (maska ​​KN95 a respirátor s ventilem) mělo za následek významné zvýšení koncentrací CO2, které překročilo 8-mi hodinový prahový limit expozice NIOSH pro TWA-REL . Zvýšení koncentrací CO2 však nepřekročilo krátkodobé (15-ti minutové) limity.

Naše zjištění jsou v souladu s nedávnou studií, která uvádí normalizaci hemodynamických parametrů mozku, když byl na dýchací přístroj N95 navlečen jiný typ PAPR (řada 3 M® Versaflo® TR-300). Ačkoli jsme nevyhodnocovali, zda PAPR snižuje bolest hlavy související s maskou a další příznaky, věříme, že pozitivní tlak generovaný PAPR má za následek nižší hladinu CO2 vydechováním s pozitivním tlakem, kromě udržení koncentrace O2 uvnitř PAPR, čímž poskytuje zlepšení bolestí hlavy a dalších vedlejších účinků souvisejících s používáním respirátorů.

Uznáváme určitá omezení naší studie. Nejprve má studie malou velikost vzorku. Toto je však pouze observační studie „důkaz koncepce“ k vyhodnocení sériových změn CO2 na konci přílivu a odlivu s různými OOP. Naše pozorování byla navíc u všech účastníků studie konzistentní. Za druhé jsme monitorovali hladiny CO2 na konci přílivu, když účastníci seděli. Vzhledem k tomu, že zdravotničtí pracovníci jsou při nasazování OOPP často fyzicky docela aktivní, je těžké komentovat, zda by reakce CO2 byly podobné, kdybychom prováděli ambulantní monitorování. Velikost a váha monitorovacího zařízení by takovou studii znesnadňovala, předpokládáme však, že hladiny CO2 by byly ještě vyšší, pokud by podobná studie mohla být provedena během skutečné pracovní směny, kdy účastníci namáhali a mluvili. Zatřetí jsme netestovali klinické vedlejší účinky (zejména bolesti hlavy) zvýšené hladiny CO2 u uživatelů respirátorů N95. Rádi bychom zopakovali, že primárním cílem této pilotní studie bylo vyhodnotit krátkodobé změny hladin CO2. A konečně, místo provádění rozsáhlých komplexních studií jsme cítili potřebu urychlit tyto výsledky, protože pandemie se v některých zemích zhoršuje.

Závěry

Naše studie demonstruje významný nárůst koncentrací CO2 na konci přílivu u zdravých dobrovolníků při použití respirátoru KN95, respirátoru s ventilem a PAPR. Nárůst CO2 při nasazování PAPR byl však trvale nižší ve srovnání s K95 a respirátorem s ventilem. Proto by se nemělo obávat jejich pravidelného každodenního používání pro poskytovatele zdravotní péče. Klinické důsledky zvýšené hladiny CO2 při dlouhodobém používání pasivních masek vyžadují další studie. Použití PAPR zabraňuje relativní hyperkapnoe. Doporučujeme další studie k vyhodnocení toho, zda by měl být u zdravotnických pracovníků vyžadujících OOP po delší dobu obhajován PAPR (jako je samotný JustAir®, který zajišťuje adekvátní filtraci virových částic jak během inhalace, tak při výdechu). Je také zapotřebí dalšího výzkumu, aby se zjistilo, zda je PAPR pohodlnější, a aby se snížily příznaky, jako jsou bolesti hlavy, a aby nebyla narušena kognitivní výkonnost. 

Dostupnost údajů a materiálů

Soubory dat použité a/nebo analyzované během současné studie jsou k dispozici od příslušného autora na základě rozumné žádosti. 

Zobrazeno 545×

Komentáře

Napsat komentář »

Pro přidání komentáře se musíš přihlásit nebo registrovat na signály.cz.

Štítky

Autor blogu Grafická šablona signály.cz