Resumo Objetivos: Resumir a literatura atual que descreve o uso da cânula nasal de alto fluxo em crianças, os componentes e mecanismos de ação do sistema de cânula nasal de alto fluxo, as aplicações clínicas adequadas e o papel desse sistema no departamento de emergência pediátrico. Fontes: Fizemos uma pesquisa informatizada na PubMed/Medline e usamos o Google Acadêmico para encontrar literatura sobre o uso da cânula nasal de alto fluxo em crianças. Resumo dos dados: A cânula nasal de alto fluxo, modalidade de apoio respiratório não invasiva, fornece misturas de gases aquecidas e totalmente umidificadas para pacientes por meio de uma cânula nasal. A cânula nasal de alto fluxo provavelmente auxilia a respiração por meio da redução da resistência inspiratória, eliminação do espaço morto anatômico nasofaríngeo, redução do trabalho metabólico relacionado ao condicionamento de gás, melhoria da condutância das vias aéreas e transporte mucociliar e fornecimento de baixos níveis de pressão positiva nas vias aéreas. A maior parte dos dados que descrevem o uso da cânula nasal de alto fluxo em crianças é focada em crianças com bronquiolite, embora a cânula nasal de alto fluxo tenha sido usada em crianças com outras causas de doenças respiratórias. A introdução da cânula nasal de alto fluxo na prática clínica, inclusive o departamento de emergência, foi associada à redução dos índices de intubação endotraqueal. Dados intervencionistas prospectivos limitados sugerem que a cânula nasal de alto fluxo pode ser tão eficaz quanto a pressão positiva contínua nas vias aéreas e mais eficaz do que a oxigenoterapia-padrão em alguns pacientes. As características dos pacientes, como melhoria da taquicardia e taquipneia, foram associadas a uma ausência de progressão para intubação endotraqueal. Foram raros os efeitos adversos relatados. Conclusões: A cânula nasal de alto fluxo deve ser considerada para pacientes do departamento de emergência pediátrico com insuficiência respiratória que não precisam de intubação endotraqueal imediata. Contudo, são necessários ensaios clínicos prospectivos específicos para o departamento de emergência pediátrico para determinar melhor as populações de pacientes que respondem ao tratamento, as configurações ideais da cânula nasal de alto fluxo e a eficácia comparada a outras modalidades de apoio respiratório.

Abstract Objectives: To summarize the current literature describing high-flow nasal cannula use in children, the components and mechanisms of action of a high-flow nasal cannula system, the appropriate clinical applications, and its role in the pediatric emergency department. Sources: A computer-based search of PubMed/MEDLINE and Google Scholar for literature on high-flow nasal cannula use in children was performed. Data summary: High-flow nasal cannula, a non-invasive respiratory support modality, provides heated and fully humidified gas mixtures to patients via a nasal cannula interface. High-flow nasal cannula likely supports respiration though reduced inspiratory resistance, washout of the nasopharyngeal dead space, reduced metabolic work related to gas conditioning, improved airway conductance and mucociliary clearance, and provision of low levels of positive airway pressure. Most data describing high-flow nasal cannula use in children focuses on those with bronchiolitis, although high-flow nasal cannula has been used in children with other respiratory diseases. Introduction of high-flow nasal cannula into clinical practice, including in the emergency department, has been associated with decreased rates of endotracheal intubation. Limited prospective interventional data suggest that high-flow nasal cannula may be similarly efficacious as continuous positive airway pressure and more efficacious than standard oxygen therapy for some patients. Patient characteristics, such as improved tachycardia and tachypnea, have been associated with a lack of progression to endotracheal intubation. Reported adverse effects are rare. Conclusions: High-flow nasal cannula should be considered for pediatric emergency department patients with respiratory distress not requiring immediate endotracheal intubation; prospective, pediatric emergency department-specific trials are needed to better determine responsive patient populations, ideal high-flow nasal cannula settings, and comparative efficacy vs. other respiratory support modalities.

RESUMO A asma é a mais comum das doenças da infância. Embora a maioria das crianças com exacerbações agudas de asma não demanda cuidados críticos, algumas delas não respondem ao tratamento padrão e necessitam de cuidados mais intensos. Crianças com asma crítica ou quase fatal precisam de monitoramento estrito quanto à deterioração e podem requerer estratégias terapêuticas agressivas. Esta revisão examinou as evidências disponíveis que dão suporte a terapias para asma crítica e quase fatal, e resumiu o cuidado clínico atual para essas crianças. O tratamento típico inclui uso parenteral de corticosteroides e fármacos beta-agonistas, por via inalatória ou intravenosa. Para crianças com resposta inadequada ao tratamento padrão, pode-se lançar mão do uso inalatório de brometo de ipratrópio ou intravenoso de sulfato de magnésio, metilxantinas e misturas gasosas com hélio, além de suporte ventilatório mecânico não invasivo. Pacientes com insuficiência respiratória progressiva se beneficiam de ventilação mecânica com uma estratégia que emprega grandes volumes correntes e baixas frequências do ventilador, para minimizar a hiperinsuflação dinâmica, o barotrauma e a hipotensão. Sedativos, analgésicos e bloqueadores neuromusculares são frequentemente necessários na fase inicial do tratamento para facilitar um estado de hipoventilação controlada e hipercapnia permissiva. Pacientes que não conseguem melhorar com a ventilação mecânica podem ser considerados para abordagens menos comuns, como inalação de anestésicos, broncoscopia e suporte extracorpóreo à vida. Esta abordagem atual resultou em taxas de mortalidade extremamente baixas, mesmo em crianças com necessidade de suporte mecânico.

ABSTRACT Asthma is the most common chronic illness in childhood. Although the vast majority of children with acute asthma exacerbations do not require critical care, some fail to respond to standard treatment and require escalation of support. Children with critical or near-fatal asthma require close monitoring for deterioration and may require aggressive treatment strategies. This review examines the available evidence supporting therapies for critical and near-fatal asthma and summarizes the contemporary clinical care of these children. Typical treatment includes parenteral corticosteroids and inhaled or intravenous beta-agonist drugs. For children with an inadequate response to standard therapy, inhaled ipratropium bromide, intravenous magnesium sulfate, methylxanthines, helium-oxygen mixtures, and non-invasive mechanical support can be used. Patients with progressive respiratory failure benefit from mechanical ventilation with a strategy that employs large tidal volumes and low ventilator rates to minimize dynamic hyperinflation, barotrauma, and hypotension. Sedatives, analgesics and a neuromuscular blocker are often necessary in the early phase of treatment to facilitate a state of controlled hypoventilation and permissive hypercapnia. Patients who fail to improve with mechanical ventilation may be considered for less common approaches, such as inhaled anesthetics, bronchoscopy, and extracorporeal life support. This contemporary approach has resulted in extremely low mortality rates, even in children requiring mechanical support.

OBJETIVO: Revisar os vários desafios existentes na ventilação mecânica de pacientes pediátricos com doenças de resistência elevada das vias aéreas, complacência pulmonar anormal ou pulmões normais. FONTES DOS DADOS: Dados originais coletados em nossa unidade de tratamento intensivo pediátrico e em nosso laboratório de pesquisa animal. Artigos pertinentes incluídos na base de dados MEDLINE durante os últimos 10 anos. Também foram incluídos capítulos de livros e estudos definitivos, a critério dos autores, sobre asma, síndrome do desconforto respiratório agudo, ventilação mecânica, lesão pulmonar induzida pelo ventilador e hipercapnia permissiva. SÍNTESE DOS DADOS: O foco da ventilação mecânica de pacientes com doenças que resultam em resistência elevada das vias aéreas deve centrar-se na hipercapnia permissiva e prevenção de hiperinsuflação dinâmica, permitindo exalação total antes do início da inspiração subseqüente. A pressão expiratória final positiva deve ser usada comedidamente para evitar atelectasia e facilitar a sincronia em pacientes com respiração espontânea. A ventilação mecânica de pacientes com doenças de complacência pulmonar anormal deve levar em consideração a distribuição heterogênea da lesão pulmonar. O enfoque deve ser na prevenção de volutrauma e atelectrauma, que podem resultar em lesão pulmonar associada ao ventilador. CONCLUSÕES: A última década foi marcada por significativos avanços no manejo de insuficiência respiratória em pacientes pediátricos. A escolha da estratégia de ventilação mecânica pode influenciar significativamente o curso subseqüente da lesão pulmonar. A ventilação mecânica não pode ser vista apenas como uma mera modalidade de suporte usada para manter os pacientes vivos enquanto que tratamentos específicos à doença são empregados para melhorar a patologia de base.

OBJECTIVE: To review the various challenges of providing mechanical ventilation to pediatric patients with diseases of increased airway resistance, diseases of abnormal lung compliance or normal lungs. SOURCES: Original data from our pediatric intensive care unit and animal research laboratory. Relevant articles included in the MEDLINE electronic database during the last 10 years. Also included were book chapters and definitive studies, as judged by the authors, in the fields of asthma, acute respiratory distress syndrome, mechanical ventilation, ventilator-induced lung injury and permissive hypercapnia. SUMMARY OF THE FINDINGS: Mechanical ventilation of patients with diseases of increased airway resistance should center on avoidance of dynamic hyperinflation, allowing complete exhalation prior to the initiation of a subsequent breath and permissive hypercapnia. Positive end-expiratory pressure should be used sparingly to prevent atelectasis and facilitate synchrony in spontaneously breathing patients. Mechanical ventilation of patients with diseases of abnormal lung compliance should take into consideration the inhomogeneous distribution of lung disease. Focus should be on avoidance of volutrauma and atelectrauma that could result in ventilator-associated lung injury. CONCLUSIONS: The last decade was marked by significant advances in the management of pediatric respiratory failure. The choice of mechanical ventilation strategy can significantly influence the subsequent course of lung injury. Mechanical ventilation can no longer be viewed simply as a harmless support modality that is employed to keep patients alive while disease-specific treatments are used to ameliorate the underlying pathology.

OBJETIVO: Avaliar se estratégias ventilatórias que buscam a estabilização alveolar e a prevenção do atelectrauma estão associadas a desfechos fisiológicos mais favoráveis em um modelo experimental de lesão pulmonar aguda combinada. MÉTODOS: Trinta e nove coelhos foram instrumentados e ventilados com uma fração inspirada de oxigênio (FiO2) de 1,0. A lesão pulmonar foi induzida pela infusão venosa de lipopolissacarídeo de E. coli e por repetidas lavagens traqueais com solução salina. Os animais foram randomizados a receber ventilação mecânica convencional com volume corrente de 10 ml/kg, pressão expiratória final (PEEP) de 4 cm H2O; ventilação mecânica convencional com surfactante (Infasurf, 3 mg/kg, ET); ventilação líquida parcial (18 ml/kg de perflubron, ET); ou ventilação oscilatória de alta freqüência, com pressão média de via aérea de 14 cm H2O e freqüência de 10 Hz. Animais sadios submetidos a instrumentação e ventilação convencional serviram como controles. Os grupos ventilação mecânica convencional com surfactante, ventilação líquida parcial e controle foram ventilados com parâmetros idênticos ao grupo ventilação mecânica convencional. Os animais foram estudados por 4 horas, durante as quais gasometrias arteriais foram obtidas a cada 30 minutos. Após o sacrifício, os pulmões foram retirados para graduação de lesão através de um escore de dano histológico e dosagem de 4-hidroxi-nonenal, um marcador de peroxidação lipídica. RESULTADOS: A ventilação mecânica convencional resultou em hipoxemia e lesão pulmonar significativa. Animais tratados com ventilação líquida parcial, ventilação oscilatória de alta freqüência ou ventilação mecânica convencional com surfactante apresentaram oxigenação adequada, mas a ventilação mecânica convencional com surfactante resultou em escores de lesão pulmonar mais elevados e maior dano oxidativo. CONCLUSÕES: Estratégias que minimizam o atelectrauma (ventilação mecânica convencional e ventilação oscilatória de alta freqüência) estão associadas a oxigenação adequada e atenuação da lesão pulmonar. A reposição de surfactante melhora a oxigenação em comparação com a ventilação mecânica convencional, mas resulta em lesão pulmonar aumentada, presumivelmente porque o PEEP inadequadamente baixo foi insuficiente para estabilizar os alvéolos durante a expiração.

OBJECTIVE: To evaluate whether ventilation strategies that target alveolar stabilization and prevention of atelectrauma would be associated with more favorable physiologic outcomes in a combined model of acute lung injury. METHODS: Thirty-nine rabbits were instrumented and ventilated with FiO2 of 1.0. Combined lung injury was induced by an infusion of lipopolysaccharide and tracheal saline lavage. Animals were randomized to receive conventional ventilation with tidal volume of 10 ml/kg, PEEP of 4 cm H2O; conventional ventilation with surfactant (Infasurf, 3 mg/kg IT); partial liquid ventilation (18 ml/kg of perflubron IT); or high-frequency oscillatory ventilation with mean airway pressure of 14 cm H2O and frequency of 4 Hz. Uninjured ventilated animals served as controls. Conventional ventilation with surfactant, partial liquid ventilation and control groups were ventilated with settings identical to the conventional ventilation group. Animals were studied for 4 hours, during which serial blood gas measurements were obtained. After sacrifice, lungs were harvested for injury grading by a microscopic lung injury score and measurement of 4-hydroxy-nonenal, a marker of lipid peroxidation. RESULTS: Conventional ventilation resulted in hypoxia and greater evidence of lung injury. Animals treated with partial liquid ventilation, high-frequency oscillatory ventilation or conventional ventilation with surfactant had adequate oxygenation, but conventional ventilation with surfactant resulted in higher lung injury scores and increased pulmonary oxidative damage. CONCLUSION: Strategies that minimize atelectrauma (partial liquid ventilation and high-frequency oscillatory ventilation) are associated with adequate oxygenation and attenuated lung injury. Surfactant improves oxygenation in comparison to conventional ventilation alone but resulted in increased injury, presumably because the inadequately low PEEP was insufficient to stabilize the alveoli during expiration.