OSSIGENO E OSSIGENOTERAPIA

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1 CORSO: <<EVOLUZIONE DEL RUOLO DEL FARMACISTA NELLA GESTIONE DEI GAS MEDICINALI E GAS DISPOSITIVI MEDICI, OSSIGENO E OSSIGENOTERAPIA, ALLA LUCE DELLE NORMATIVE VIGENTI>> OSSIGENO E OSSIGENOTERAPIA Prof. Angelo G. Corsico SC Pneumologioa, Fondazione IRCCS Policlinico S. Matteo, DMM Università di Pavia

2 L ossigeno è un farmaco L ossigeno negli esseri viventi, viene trasportato e diffuso a livello cellulare per la trasformazione del glucosio in energia. Con la funzione respiratoria ha inizio il ciclo dell ossigeno che, una volta inspirato nei polmoni (tappa alveolare) si scambia nel plasma sanguigno (tappa arteriosa) dove si combina con l emoglobina per assicurare l insieme dei processi di trasformazione degli alimenti in tessuti, calore corporeo, lavoro meccanico, eliminazione di sostanze residue (metabolismo corporeo). Ossigeno: [sostantivo maschile] elemento chimico, gas indispensabile alla vita organica

3 La produzione L atmosfera terrestre è costituita in prevalenza da azoto (78% in volume) ed ossigeno (21% in volume). Pertanto la produzione di questo farmaco avviene purificando e separando l atmosfera stessa. In generale, la produzione dei gas medicinali, prevede l'impiego di impianti ove avvengono reazioni chimiche o modificazioni fisiche tali da trasformare le sostanze di base in prodotto finito rispondente a ben determinate caratteristiche di purezza, talvolta anche superiori a quelle richieste in Farmacopea.

4 La distribuzione Il prodotto finito così ottenuto, normalmente in fase liquida criogenica, viene immagazzinato in appositi serbatoi di contenimento dai quali viene successivamente trasferito, con idonee autocisterne Viene quindi immesso in altri serbatoi situati normalmente presso gli utilizzatori finali (ospedali, cliniche ecc.) o presso altre aziende Queste provvederanno al successivo riempimento di recipienti trasportabili (bombole, contenitori criogenici) destinati a loro volta alla utenza finale (pazienti) o ad altri depositi per la successiva distribuzione.

5 Insufficienza respiratoria Diagnosi di laboratorio: necessita sempre la misura della pressione parziale dei gas nel sangue arterioso o arterializzato. PaO 2 <60 mmhg in aria ambiente accompagnata o meno da PaCO 2 >45 mmhg. L ipercapnia è associata a acidosi respiratoria (compensata o no).

6 Contenuto arterioso di O 2 (CaO 2 ) Misura la quantità totale di O 2 presente nel sangue. Si esprime come: ml di O 2 /100 ml di sangue intero 2 componenti O 2 fisicamente disciolto (PaO 2 x 0.003) 0.3 ml O 2 chimicamente legato all Hb (Hb x 1.39 x SaO 2 ) ml 20.7 ml di O 2 /100 ml di sangue intero

7 Curva della saturazione ossiemoglobinica Il valore della PaO 2 è stato scelto perché è il punto critico sotto il quale la curva diventa più ripida e piccoli cambiamenti di PaO 2 sono associati a grandi variazioni nella saturazione dell Hb.

8 Insufficienza respiratoria Acuta (IRA): in assenza di una pneumopatia preesistente (edema polmonare, asma, embolia polmonare) Cronica (IRC): condizione di ipossiemia stabile IRC ipercapnica: malattia respiratoria cronica, ipercapnia, ph normale, elevati bicarbonati IRA ipercapnica su IRC: improvviso peggioramento in un individuo con IRC, ipercapnia, basso ph, elevati bicarbonati

9 Insufficienza respiratoria acuta di Tipo 1 (non ventilatoria: ipocapnica o normocapnica): alterazione del rapporto V A /Q Ø anormalità della circolazione polmonare (aumento della pressione idrostatica, aumentata permeabilità vascolare, occlusione vascolare) Ø diminuzione dell area di scambio (edema, polmonite, infarto emorragia) di Tipo 2 (ipercapnica): insufficiente V A (PaCO 2 VCO 2 /V A ) Ø depressione del SNC Ø difetti di meccanica respiratoria Ø BPCO..

10 Meccanismi dell insufficienza Lung Failure respiratoria Pump Failure Insp Scambiatore di Gas Esp Pompa

11 CAUSE DI INSUFFICIENZA RESPIRATORIA 1) ALTERATO RAPPORTO VENTILAZIONE / PERFUSIONE E/O SHUNT DX-SN Ø Ossigenoterapia 2) IPOVENTILAZIONE ALVEOLARE Ø Ventilazione meccanica

12 OSSIGENOTERAPIA DOMICILIARE A lungo termine (OLT) Notturna Intermittente da sforzo Al bisogno - Short Burst (SBOT) Per emergenze - esacerbazioni Durante viaggi aerei

13 OSSIGENOTERAPIA DOMICILIARE NELL IRA L ossigenoterapia è un trattamento atto a compensare l insufficienza respiratoria sia acuta (IRA) che cronica (IRC). Nel caso dell insufficienza respiratoria acuta, l ossigenoterapia rappresenta un vero e proprio salva-vita. Nel caso dell IRA non esistono ad oggi procedure standardizzate di prescrizione domiciliare. La prescrizione dell ossigeno medicinale per le urgenze, i malati terminali, o altro, può essere fatta da qualsiasi medico del S.S.N.

14 OSSIGENOTERAPIA DOMICILIARE NELL IRC L OLT è ormai una terapia ben definita da studi e protocolli noti, collaudati e riconosciuti dalla comunità scientifica internazionale. E una prescrizione specialistica, ed il S.S.N. la eroga attraverso indicazione di un pneumologo. Il riconoscimento delle indicazioni all OLT, così come la posologia (litri/minuto per numero di ore/giorno) richiedono tutta una serie di esami specialistici (emogasanalisi, prove di funzionalità respiratoria ecc..) che lo pneumologo esegue nel tempo, con successivi controlli periodici del paziente, per monitorare la terapia e poterla, al bisogno, modificare.

15 Processo di fornitura dell ossigeno medicinale

16 Processo di fornitura alternativo

17 Ossigenoterapia domiciliare a lungo termine (OLT) Consente di migliorare la sopravvivenza, ritardare l insorgenza di ipertensione polmonare, ridurre gli episodi di desaturazione notturna o da sforzo, ridurre il numero di ricoveri ospedalieri e di migliorare la qualità di vita. In condizioni di ipossiemia continua stabile (4 determinazioni consecutive a distanza di 7-10 giorni) la somministrazione deve essere il più possibile continua e comunque mai per un tempo inferiore alle 18 ore/die.

18 Obiettivi ossigenoterapia Assicurare una PaO 2 di 70 mmhg cui corrisponde una saturazione >90-92% Può essere responsabile di un aumento acuto della capnia

19 DURATA DELL OSSIGENOTERAPIA ALM ALMENO 15 ORE AL GIORNO DEVE ASSOLUTAMENTE COPRIRE LE ORE NOTTURNE LA PaO2 DEVE RAGGIUNGERE ALMENO I mmhg

20 GUIDELINES INDICAZIONI PER LTOT NELLA BPCO PaO 2 < 55 mmhg in aria ambiente in condizioni di stabilità PaO mmhg in caso di policitemia secondaria, SaO 2 notturna <90%, edemi periferici, ipertensione polmonare Non deve essere utilizzato se PaO 2 >60 mmhg

21 OLT: criteri di prescrivibilità Ipossiemia continua PaO 2 < 55 mmhg PaO 2 > 55 e < 60 mmhg con: Ht >55 Segni di CPC Segni di CI o aritmie PAPm > 25 mmhg Ipossiemia intermittente Desaturazione notturna con: SaO 2 < 90% per 30% della durata totale del sonno Risposta a test con O 2 Desaturazione da sforzo con: SaO 2 < 90% durante sforzo Risposta a test con O 2

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23 Benefici della LTOT Aumento sopravvivenza Prevenzione peggioramento ipertensione polmonare Riduzione policitemia secondaria Miglioramento neuropsicologico Migioramento sonno Riduzione aritmie cardiache Riduzione nelle esacerbazioni e ospedalizzazioni

24 IPERCAPNIA RISCHI POTENZIALI TOSSICITA DA OSSIGENO CONGESTIONE NECROSI ENDOTELIALE EDEMA POLMONARE ATELETTASIA POLMONARE PER DANNO DEL TENSIOATTIVO FORMAZIONE DI RADICALI LIBERI DELL O2 DANNI LOCALI DA OSSIGENO ARROSSAMENTO SENSO DI SECCHEZZA ALLE NARICI E AL FARINGE PROBLEMI PSICOLOGICI RISCHIO DI INCENDI ED ESPLOSIONI

25 LTOT riduce le ospedalizzazioni nei pazienti ipossiemici con BPCO Nr % p < Before LTOT n = 256 After LTOT -31.2% p < % 80% 60% 10 40% % p < % 0 Days in hospital Admission Ever admitted (%) 0 Ringbaek et al. ERJ 2002

26 Ore al giorno trascorse all aperto Hours Outdoors per day (mean) hour P= Long Term Oxygen Therapy NO Yes Data from the London COPD Study

27 Controversie sulla prescrizione di LTOT Ø Linee guida arbitrarie. Ø Scarsi studi, datati e con pochi soggetti. Ø Mancanza di conoscenze sulla durata e il momento di impiegare l O 2. Ø Poche informazioni scientifiche sulle modalità di somministrare l O 2.

28 1. Natura arbitraria delle linee guida NOTT e MRC sono gli unici studi clinici randomizzati che dimostrano un miglioramento della sopravvivenza con LTOT. Cut-off decisi a priori e non in base ai risultati degli studi NOTT e MRC. Altri indici per predire chi avrebbe o non avrebbe potuto beneficiare della LTOT?

29 LTOT: CURVE DI SOPRAVVIVENZA (%) Cumulative percent survival NOTT 24 h/day NOTT12 h/day MRC 15 h/day MRC controls Time (months) NOTT: Ann Intern Med 1980, MRC: Lancet 1981

30 LTOT: CURVE DI SOPRAVVIVENZA NEI PAZIENTI CON BPCO e PaO 2 >60 mmhg Difference is not statistically significant (p=0.892) Gorecka et al Thorax 1997

31 Years CHEST 2008; 134:497

32 Therapeutic Challenges in Patients with Coexistent COPD and Chronic Heart Failure BPCO: ipossiemia da alterazione del rapporto ventilazione perfusione (fattore intrapolmonare) Scompenso cardiaco cronico: ipossiemia da bassa gittata cardiaca e bassa P0 2 nel sangue venoso misto (fattori extrapolmonari) Studio Clinico di ricerca indipendente AIFA: LTOT IN PAZIENTI CON BPCO E MODERATA IPOSSIEMIA CRONICA E SCOMPENSO CARDIACO CRONICO (responsabile scientifico A. Corrado)

33 2. Scarsi studi, datati e con pochi soggetti Milioni di pazienti trattati con LTOT Molti milioni spesi ogni anno Nessun risultato positivo documentato dopo il 1981 Dati raccolti su poche centinaia di soggetti (501 persone); pochi partecipanti erano donne Solo 4 studi randomizzati controllati (NOTT, MRC, Gorecka, Chaouat) hanno misurato l effetto sulla mortalità nella BPCO

34 The effect of bronchodilators and oxygen alone and in combination A. Cukiern et al. Respir Med 2007;101:746

35 Restricting oxygen administration to those who benefit reassessment after 2 months of stability reassessment after 1 year Guyatt et al. AJRCCM 2005;172:573

36 3. Mancanza di conoscenze sulla durata e il momento di impiegare l O 2 Migliori effetti sulla sopravvivenza nei soggetti trattati con O 2 per il maggior numero di ore al giorno. Numero totale di ore (optimum 24 h/die 7 giorni su 7?) Prevenzione desaturazioni durante il sonno o l attività fisica (O 2 per meno tempo ma nei momenti di maggiore bisogno?) Maggiore attività fisica (esercizio e allenamento sono importanti?)

37 Most patients did not exhibit overnight desaturation despite not increasing their LTOT prescription overnight. These results challenge the recommendation of routinely increasing overnight oxygen flow in patients receiving LTOT.

38 Daytime PaO 2 in the range mmhg >30% of the nocturnal time with an SaO 2 <90% in the absence of obstructive sleep apnoea syndrome Results do not support the hypothesis that isolated sleep-related hypoxaemia favours the development of pulmonary hypertension

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40 RESPONSES TO OXYGEN DURING EXERCISE Dyspnea (Borg Scale) RA ** O 2 Exercise time (min) *p<0.05, **p<0.01 difference at isotime isotime F (breaths/min) RA O 2 * Exercise time (min) O Donnell D et al. AJRCCM (2001)

41 Benefits of Supplemental O 2 in Exercise Training in Nonhypoxemic COPD Patients 7-week training program 30% O 2 air Respiratory rate at isotime\ training sessions Emtner, et al. AJRCCM 2003;168:1034

42 4. Poche informazioni scientifiche sulle modalità di somministrare l O 2 Sono disponibili varie sorgenti di ossigeno fra loro alternative. I costi di fornitura e i condizionamenti sulla mobilità e le attività del paziente sono molto diversi.

43 Pazienti in trattamento con i vari sistemi per OLT nel 2001

44 Sorgenti di O 2 a confronto SORGENTE O 2 gassoso Bombole fisse Bombole portatili VANTAGGI Facile reperibilità e distribuzione Facile reperibilità e distribuzione; complementare a concentratore SVANTAGGI Sorgente fissa, costo elevato, pericolosità Difficoltosa ricarica, scarsa autonomia, scarsa compliance

45 O 2 gassoso

46 L ossigeno gassoso medicinale Oggi è usato generalmente per urgenze e nel caso di malati terminali. E dispensato attraverso le farmacie territoriali pubbliche o private. Il sistema è composto da: 1. una bombola per ossigeno medicinale ad alta pressione, generalmente avente capacità geometrica fra i 7 ed i 14 litri. Esse sviluppano una quantità di ossigeno che varia da a litri di gas, a seconda della sopracitata capacità geometrica; 2. un riduttore di pressione con selettore di flusso (dispositivo medico), il quale permette di selezionare la quantità di litri al minuto da erogare secondo prescrizione medica; 3. la cannula o la maschera nasale e l umidificatore (dispositivi medici).

47 Sorgenti di O 2 a confronto SORGENTE O 2 gassoso Bombole fisse Bombole portatili O 2 liquido Recipiente fisso Recipiente portatile VANTAGGI Facile reperibilità e distribuzione Facile reperibilità e distribuzione; complementare a concentratore Elevata autonomia e minore frequenza di rifornimento Ampia autonomia, complementare a recipiente fisso SVANTAGGI Sorgente fissa, costo elevato, pericolosità Difficoltosa ricarica, scarsa autonomia, scarsa compliance Perdite per evaporazione, necessari almeno 20 pz per coprire spese distribuzione Ustioni da freddo

48 L ossigeno liquido medicinale Usato generalmente per l OLT; è dispensato generalmente direttamente dalle ASL e il sistema è fornito in comodato d uso gratuito dalle società che distribuiscono l ossigeno medicinale. Il sistema è composto da: un contenitore criogenico base per ossigeno liquido, avente capacità geometrica fra i 20 ed i 45 litri. Esso sviluppa una quantità di ossigeno che varia da a litri di gas All interno l ossigeno liquido si trova a circa 180 gradi sotto zero, ha una serpentina che permette al prodotto di gassificare, fino a raggiungere la temperatura ambiente, un riduttore di pressione con selettore di flusso, che consente di impostare la quantità di litri al minuto prescritta dal medico, ed un doppio sistema di valvole di sicurezza.

49 O 2 liquido

50 2 componenti del sistema O2 liquido

51 Lo stroller E il contenitore criogenico portatile (dispositivo medico) di volume compreso tra 0,5 e 1,2 litri di capacità geometrica in grado di sviluppare dai 500 ai litri di ossigeno gassoso. Può essere riempito dal contenitore base, con una semplicissima e sicura operazione, consentendo al paziente una mobilità ed una autonomia di alcune ore. Consente al paziente di proseguire la propria terapia anche al di fuori del proprio domicilio. Il peso di questi contenitori di ossigeno portatile è, infatti, molto contenuto: intorno ai 2-3 chilogrammi.

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53 Sicurezza

54 Sorgenti di O 2 a confronto SORGENTE VANTAGGI SVANTAGGI O 2 gassoso Bombole fisse Facile reperibilità e distribuzione Sorgente fissa, costo elevato, pericolosità Bombole portatili O 2 liquido Recipiente fisso Facile reperibilità e distribuzione; complementare a concentratore Elevata autonomia e minore frequenza di rifornimento Recipiente portatile Ampia autonomia, complementare a recipiente fisso Difficoltosa ricarica, scarsa autonomia, scarsa compliance Perdite per evaporazione, necessari almeno 20 pz per coprire spese distribuzione Ustioni da freddo Concentratore Economico Sorgente quasi fissa, necessità di corrente elettrica, manutenzione e assistenza

55 Il concentratore Il sistema è composto da: l apparecchiatura elettromedicale da collegarsi alla rete elettrica domestica con un elevato consumo di corrente (assorbe circa 300 W) la cannula o la maschera nasale e l umidificatore. E un compressore del peso di circa 30 Kg., che, aspirando l aria dall ambiente, separa, attraverso dei setacci molecolari, l azoto dall ossigeno, presente nella percentuale del 21% nell aria nel 21%. L azoto viene eliminato, attraverso un sistema di valvole pneumatiche, e solo l ossigeno (di purezza tale da non essere classificato medicinale) viene quindi erogato al paziente.

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57 Concentratore Portatile di Ossigeno E progettato per l uso continuo a domicilio, in strutture sanitarie o in viaggio Durata batterie: 2 batterie: 8 ore 1 batteria: 4 ore Peso: 3,8kg con un batteria 4,5kg con due batteria

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59 A livello del mare la pressione atmosferica è pari a 760 mmhg, quindi la pressione parziale dell ossigeno è pari a (760 x 21)/ 100 = 159 mmhg. A bordo di un Boeing 767 a una quota di crociera di piedi (circa m) corrisponderà una "quota cabina" (pressione dell'aria all'interno della cabina passeggeri) corrispondente ad una altitudine di piedi (circa m)

60 Modalità di somministrazione dell O 2 DISPOSITIVO MEDICO Cannula nasale standard VANTAGGI Poco costosa, confortevole, ben accetta SVANTAGGI FIO 2 molto variabile (geometria nasale, respirazione dalla bocca, frequenza respiratoria, volume corrente)

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62 ATS. AJRCCM 1995

63 Modalità di somministrazione dell O 2 DISPOSITIVO MEDICO Cannula nasale standard Maschera facciale VANTAGGI Poco costosa, confortevole, ben accetta Utile nei soggetti che respirano solo dalla bocca SVANTAGGI FIO 2 molto variabile (geometria nasale, respirazione dalla bocca, frequenza respiratoria, volume corrente) Gli stessi della cannula, in più è scomoda e impedisce l alimentazione

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65 Modalità di somministrazione dell O 2 DISPOSITIVO MEDICO Cannula nasale standard Maschera facciale Maschera di Venturi VANTAGGI Poco costosa, confortevole, ben accetta Utile nei soggetti che respirano solo dalla bocca Utile quando è necessaria una accurata e costante FIO 2 (24, 28, 31, 40%) SVANTAGGI FIO 2 molto variabile (geometria nasale, respirazione dalla bocca, frequenza respiratoria, volume corrente) Gli stessi della cannula, in più è scomoda e impedisce l alimentazione E scomoda e impedisce l alimentazione

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68 Modalità di somministrazione dell O 2 DISPOSITIVO MEDICO Cannula nasale standard Maschera facciale Maschera di Venturi Maschera nonrebreathing con serbatoio VANTAGGI Poco costosa, confortevole, ben accetta Utile nei soggetti che respirano solo dalla bocca Utile quando è necessaria una accurata e costante FIO 2 (24, 28, 31, 40%) Consente FIO 2 >40% (fino al 90%) SVANTAGGI FIO 2 molto variabile (geometria nasale, respirazione dalla bocca, frequenza respiratoria, volume corrente) Gli stessi della cannula, in più è scomoda e impedisce l alimentazione E scomoda e impedisce l alimentazione E scomoda e impedisce l alimentazione. Favorisce l ipercapnia.

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70 Hi-OxTM

71 Ossigenoterapia ad alto flusso con cannula nasale Somministra ossigeno riscaldato e umidificato a flussi superiori ai 40 L/min

72 Home oxygen and domestic fire 0.12% of patients on oxygen have serious adverse event involving fire while on home oxygen in the UK

73 Home oxygen and domestic fire

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