Ilt eller luft til KOL patienter?

I november 2019 udkom sundhedsstyrelsens nationale kliniske retningslinje: “Iltbehandling til den akut syge patient”¹. Formålet var at begrænse den meget liberale tilgang til brugen af iltbehandling i sundhedsvæsnet og i stedet fokusere iltbehandlingen til de rette patienter. 

Disse nationale kliniske retningslinjer er primært lavet til lungeraske patienter, hvor man generelt anbefaler ilt-tilskud ved saturation < 94%. Derimod anbefales det, at patienter med kronisk obstruktiv lungesygdom (KOL) først skal have ilttilskud ved en noget lavere saturation end lungeraske patienter (88-90%), og at behandlingen titreres til et saturationsniveau på 88-92%. 

Hvorfor det – og gør vi i ambulancerne nok for at overholde dette? 

Det har længe været kendt, at svær hypoxi er en skadelig tilstand, der skal behandles hurtigt og aggressivt for at undgå anaerob metabolisme og celledød. Derfor har ambulancerne igennem mange år være udstyret med ilt.

En stadigt voksende mængde studier indikerer dog, at der er flere skadelige effekter ved høje iltkoncentrationer i blodet, hyperoksi². Især den frit opløste ilt er under mistanke for at være skadelig. De høje koncentrationer af frit opløst ilt i blodet opstår, når alle hæmoglobinmolekylerne (Hb) er mættede med ilt, og der fortsat ”presses” ilt ned i lungerne, som ved høje iltkoncentrationer i indåndingsluften. Ilten bliver ”presset” ud i blodet og transporteres derefter frit opløst rundt i kredsløbet. Dette medfører en del problemer, bl.a. vasokonstriktion af kapillærer og dermed nedsat ilttilbud i hjertet, hjernen, muskler, øjne og hud. Især hjerte og hjerne er meget følsomme for disse udsving, (f.eks. risikerer man, at hjertefrekvensen falder, hvilket dermed nedsætter hjertets Cardiac Output – hvilket igen resulterer i yderligere nedsat perfusion)^3,4. I mitokondrierne øges dannelsen af frie iltradikaler til et niveau, hvor kroppens kompensatoriske grænse overskrides. Disse iltradikaler kan føre til akut lungeskade, inflammation, celledød, DNA mutation, påvirkning af enzymer og cancer.^5,6 Deraf de nye retningslinjer.

Men hvad er det, der gør, at KOL-patienter er endnu mere følsomme over for store mængder ilt, og har det relevans i ambulancerne?

Patienter med KOL vil ofte have kronisk lav PaO₂ (partialtrykket af O₂ i arterieblodet) samt kronisk forhøjet PaCO₂ (partialtrykket af CO₂ i arterieblodet), dvs. kronisk respiratorisk acidose ofte med en metabolisk kompensering, der gør, at pH vil være næsten normal. KOL-patienter er derfor særligt sårbare overfor udsving i PCO₂ og pH.

I et studie fra New Zealand fra 2018⁷, udført på patienter indlagt til behandling for KOL i exa., fandt man tydelig forskel i PtCO₂ (subcutan måling af partialtrykket af CO₂), når patienterne blev behandlet med to forskellige iltkoncentrationer. Den ene gruppe fik inhalationsmedicin via nebulisator drevet af O₂ ved 8L/min, som vi kender det fra ambulancerne i DK. Den anden gruppe fik inhalationsmedicin via nebulisator drevet af medicinsk luft 8 L/min, med samtidig titrering af ilt på næsebrille til SpO₂ på 88-92%. 

Grafen viser, at mens luft gruppens PtCO₂ er stort set uændret, ses en tydelig stigning af PtCO₂ i O₂ gruppen. Værdierne var normaliseret ca. 40-50 min. efter ophør af behandling.

En artikel fra 2000 gennemgik litteratur fra 1966 til 2000 omhandlende iltbehandling af KOL-patienter⁸. Artiklen nævner en del studier, mange små og gamle, men dog med samme konklusion: at iltbehandling af KOL-patienter bidrager til øget PCO₂ og faldende pH.

“Hypoksisk drive”

I min tid som elev lærte jeg, at hos nogle KOL-patienter er ventilationen reguleret af O₂, pga. den kronisk forhøjede PCO₂, dette kendt som hypoksisk drive. Ved iltbehandling kan dette i sjældne tilfælde resultere i bevidstløshed og ventilationsstop, fordi patienten “mister sit drive”. 

En af teorierne bag øget PCO₂ i forbindelse med iltbehandling har været afledt af denne fortælling, altså hypoventilation forårsaget af det hypoksiske drive og deraf stigning i PCO₂. I et studie, hvor man har undersøgt de bagvedliggende årsager til stigningen, har det vist sig, at patientens minutvolumen kun falder kortvarigt det første kvarters tid efter iltbehandlingen opstartes, men normaliseres hurtigt igen⁹. Dermed kan denne effekt kun tilskrives en meget lille procentdel af stigningen i PCO₂.

Ventilations/perfusions mismatch

En anden og mere væsentlig årsag til stigning i PCO₂ er et øget  mismatch mellem ventilation og gennemblødning (perfusion) af lungeafsnit¹⁰. Under normale omstændigheder er blodgennemstrømningen i de enkelte dele af lungerne reguleret ved, at hvis et område er dårligt ventileret, udløser en lav ilttension i det område en konstriktion af arteriolerne, sådan at blodet ledes uden om de dårligt ventilerede områder og over i bedre ventilerede områder. Derved sikres bedst mulig normal ventilations/perfusions forhold (V/Q ratio). 

En patient med KOL eksacerbation vil have områder af lungerne, der er dårligt ventilerede (shunt). Ved et højt ilttilskud vil man dog kunne “presse” en mængde ilt ned i disse dele af lungen. En øget O₂ koncentration i de dårligt ventilerede alveoler vil medføre, at de tilhørende arterioler udvides, hvilket vil øge blodgennemstrømningen i de dårligt ventilerede områder. Problemet her er, at ventilationen stadig er dårlig i alveolen, og den øgede perfusion derfor ikke giver en tilsvarende øget CO₂ udveksling. De raske alveoler modtager nu mindre blod og har dermed også en mindre CO₂ udveksling. Dette medfører ophobning af CO₂ i kroppen.

“Haldane effekten”

CO₂ transporteres hovedsageligt omdannet som H⁺  bundet til Hb og som HCO^– ₃ opløst i plasma. I lungekapillærerne stiger O₂ niveauet, og Hb begynder at binde O₂. Dette medfører, at H⁺ reagerer tilbage med HCO^– ₃  til CO₂ og H₂O, der udluftes med ventilationen. Dette kaldes Haldane effekten. Det vil hos den lungeraske betyde, at der kan udåndes mere CO₂ i et iltrigt miljø, som lungerne jo er. Men hos KOL-patienter vil en øgning i pO₂, som ved iltbehandling, skubbe reaktionen i retning af mere frit CO₂ i plasma. Dette, sammenholdt med konsekvenserne af den hæmmede pulmonale vasokonstriktion, hvor blodet ledes igennem alveoler, som er dårligt ventilerede, så den øgede mængde CO₂ ikke udåndes, medfører en yderligere øgning af PCO₂ og dertil hørende acidose¹¹.

Høj PCO₂ (hyperkapni) og lav pH (acidose) kan give en række komplikationer. F.eks. åndenød, træthed og symptomer fra CNS f.eks. kramper og koma – alt sammen afhængig af sværhedsgraden. Hyperkapni kan også medføre vasodilatation i hjernen og dermed øge det interkranielle tryk. Hyperkapni og acidose er forbundet med øget risiko for forlænget indlæggelse og død.

KOL i Danmark

Der indlægges ca. 20.000 patienter pga. KOL om året i Danmark. De, der indlægges, har en dødelighed på 7%. Dvs. at ca. 1.400 dør under indlæggelse om året pga. KOL¹². Om mortaliteten er højere hos de patienter der indbringes i ambulance vides ikke. Men en tese kunne være, at disse patienter er mere syge end dem, som selv er i stand til at henvende sig på hospitalet og derfor også har en højere mortalitet. Samtidig ved man, at de patienter, som i højeste grad stiger i PCO₂ ved ilttilskud, er de patienter, der har den laveste udgangssaturation¹³.

Et studie fra Hvidovre Hospital fra 2015¹⁴ gennemgik alle patienter indbragt med ambulance og efterfølgende diagnosticeret med KOL i exa. for at se, om de anbefalede mål (SpO2 88-92%) for iltbehandling blev overholdt. 88,7% af patienterne fik ikke den anbefalede iltbehandling. Det fremgår dog ikke af tallene, om der er givet ilt i forbindelse med inhalationsmedicin, eller om det er givet alene. 33,3% af de patienter, der fik for meget ilt, havde respiratorisk acidose ved ankomst til hospitalet. Det påvirkede dog ikke mortaliteten eller længden af indlæggelse. Der var dog en tendens til, at præhospital transporttid over 26 min. var forbundet med længere hospitalsophold. 

I et præhospital studie fra Australien¹⁵, ville man undersøge effekten af titreret ilt vs. standardbehandling (inhalation med Combivent drevet af ilt) til patienter med formodet KOL i exa. Resultatet blev en reduktion i mortaliteten under indlæggelse fra 9% hos KOL-patienter i standard behandlingsgruppen til 2% for de KOL-patienter, der blev behandlet med titreret ilt. Der var også en reduktion hos patienter, som ikke var diagnosticeret med KOL. Forskellen var bare ikke så markant.

Putting it all together

Det lader til, at højt iltflow ikke har nogen betydning for indlæggelseslængde og dødelighed, så længe behandlingstiden er kort, f.eks. under 26 min. Det var i hvert fald den grænse, de fandt i Hvidovre. I studiet fra Australien kunne de vise en tydelig effekt af at titrere ilt. Dette kunne muligvis hænge sammen med, at de havde en gennemsnitlig behandlings- og transporttid på 47 min, dvs. næsten det dobbelte. I de store hospitalsbyer i Danmark kan behandlings- og transporttiden måske holdes under eller omkring 26 min. Men så snart man kommer uden for hospitalsbyerne, kommer man hurtigt over de 26 min., og mange steder i landet er det ikke unormalt med behandlings- og transporttider, der kommer op på 47 min. eller derover. 

British Thoracic Societys (BTS) guideline i brug af ilt anbefaler, at inhalationsmedicin præhospitalt gives på nebulisatorer drevet af atmosfærisk luft eller batteri. Hvis der kun er iltdrevet nebulisator til rådighed, anbefaler de at behandlingen begrænses til 6 min. Min erfaring med KOL-patienter er, at en enkelt inhalationsbehandling ofte ikke er tilstrækkelig. Behandlingstiden er derfor praktisk talt umulig at holde under de 6 min., når man giver inhalationsbehandling med ilt. Især i de mere landlige dele af landet. 

Jeg mener, at evidensen for de skadelige effekter af for meget ilt til KOL- patienter er ret overbevisende. BTS anbefaler, at KOL-patienter skal have et SpO2 mål på 88-92%. En anbefaling der er gengivet i ” Iltbehandling til den akut syge patient”. Disse værdier er gengivet i instrukser i flere af de præhospitale organisationer i Danmark. Således er dette noget man er opmærksom på, ligesom man ved, at det kan udgøre et problem. Det nødvendige udstyr til behandling er dog desværre ikke fulgt med. Dette betyder, at man for nuværende ikke kan behandle en KOL-patient præhospitalt med inhalationsmedicin og samtidig overholde de anbefalede værdier.

Kan de australske erfaringer overføres direkte til danmark? 

Sikkert ikke. Men hvis de kunne, ville det betyde, at ca. 1.000 færre mennesker ville dø årligt. Men vi ved det ikke, for det er aldrig forsøgt. Jeg vil tro, det vil være svært at få præcis de samme tal. Jeg tænker, der er stor forskel på f.eks. graden af sygdom, hvor velbehandlet patienterne er, comorbiditeter samt opbygning af sundhedsvæsenet osv. mellem Danmark og Australien. Men det er efter min mening helt klart noget, der burde undersøges nærmere.

Dette blogpost er udtryk for min egen holdning og fortolkning af forskningen. Det er til enhver tid de gældende regionale instrukser og behandlingsvejledninger, der skal følges.  

Hvis du har spørgsmål, tanker eller andre vinkler på emnet så hører vi gerne fra dig. Skriv din kommentar under dette blogpost og lad os få en god debat om emnet.

Stor tak til Morten Thingemann Bøtker fra Præhospitalet Region Midtjylland for hjælp til udarbejdelse af dette blogpost.

Links og referencer

1. https://www.sst.dk/-/media/Udgivelser/2019/NKR-ilt/NKR-om-iltbehandling-til-den-akut-syge-voksne-patient.ashx?la=da&hash=D93E09A7BEAC8AB0CA23EAC07A81B1568DDA1EBD
2. Vincent JL, Taccone FS, He X. Harmful Effects of Hyperoxia in Postcardiac Arrest, Sepsis, Traumatic Brain Injury, or Stroke: The Importance of Individualized Oxygen Therapy in Critically Ill Patients. Can Respir J. 2017;2017:2834956. doi:10.1155/2017/2834956
3. Hafner, S., Beloncle, F., Koch, A. et al. Hyperoxia in intensive care, emergency, and peri-operative medicine: Dr. Jekyll or Mr. Hyde? A 2015 update. Ann. Intensive Care 5, 42 (2015). https://doi.org/10.1186/s13613-015-0084-6
4. https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1111/joim.12139
5. https://www.youtube.com/watch?v=2ZRAUO51Wf8
6. Zaher TE, Miller EJ, Morrow DM, Javdan M, Mantell LL. Hyperoxia-induced signal transduction pathways in pulmonary epithelial cells. Free Radic Biol Med. 2007;42(7):897‐908. doi:10.1016/j.freeradbiomed.2007.01.021
7. Bardsley G, Pilcher J, McKinstry S, Shirtcliffe P, Berry J, Fingleton J, Weatherall M, Beasley R. Oxygen versus air-driven nebulisers for exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease: a randomised controlled trial. BMC Pulm Med. 2018 Oct 3;18(1):157. doi: 10.1186/s12890-018-0720-7. PMID: 30285695; PMCID: PMC6171193. 
8. Murphy R, Driscoll P, O’Driscoll R. Emergency oxygen therapy for the COPD patient. Emerg Med J. 2001;18(5):333–339. doi:10.1136/emj.18.5.333
9. Aubier M, Murciano D, Milic-Emili J, et al. Effects of the administration of O2 on ventilation and blood gases in patients with chronic obstructive pulmonary disease during acute respiratory failure. Am Rev Respir Dis. 1980;122(5):747-754. doi:10.1164/arrd.1980.122.5.747
10. Abdo WF, Heunks LM. Oxygen-induced hypercapnia in COPD: myths and facts. Crit Care. 2012 Oct 29;16(5):323. doi: 10.1186/cc11475. PMID: 23106947; PMCID: PMC3682248. 
11. https://youtu.be/dHi9ctwDUnc
12. https://www.lunge.dk/lunger/viden-noegletal-om-lungesygdomme
13. Robinson TD, Freiberg DB, Regnis JA, Young IH. The role of hypoventilation and ventilation-perfusion redistribution in oxygen-induced hypercapnia during acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease. Am J Respir Crit Care Med. 2000;161(5):1524-1529. doi:10.1164/ajrccm.161.5.9904119
14. Ringbaek TJ, Terkelsen J, Lange P. Outcomes of acute exacerbations in COPD in relation to pre-hospital oxygen therapy. Eur Clin Respir J. 2015 May 11;2:10.3402/ecrj.v2.27283. doi: 10.3402/ecrj.v2.27283. PMID: 26557264; PMCID: PMC4629769. 
15. Austin MA, Wills KE, Blizzard L, Walters EH, Wood-Baker R. Effect of high flow oxygen on mortality in chronic obstructive pulmonary disease patients in prehospital setting: randomised controlled trial. BMJ. 2010 Oct 18;341:c5462. doi: 10.1136/bmj.c5462. PMID: 20959284; PMCID: PMC2957540.
16. https://www.brit-thoracic.org.uk/quality-improvement/guidelines/emergency-oxygen/

Guest blogger Arne Jensen

Arne arbejder til dagligt som Paramediciner, og er netop (2020) startet i Præhospitalet. Arne finder stor interesse, i den faglige udvikling som den præhospitale verden gennemgår. Derfor ønsker Arne og bidrage til denne udvikling, ved bl.a. at dele ny viden og egne refleksioner. Vi er glade for at Arne ønsker og deltage i FOAM konceptet, og derved bidrage til vores alle sammens læring.