Effects of High Flow Nasal Cannula Oxygen Therapy on Oxygenation in Dogs undergoing Diagnostic Bronchoscopy

Hypoxaemia is a common complication in dogs undergoing bronchoscopy, and the options for adequate oxygen supplementation are often limited, particularly in small veterinary patients. High Flow Oxygen Therapy (HFOT) has been used successfully in human hypoxaemic patients to improve oxygenation in various settings, including during diagnostic and therapeutic bronchoscopy.
The aim of this study was to evaluate the effect of HFOT on oxygenation in dogs undergoing bronchoscopy compared to a traditional oxygen supplementation method. Additionally, the study aimed to assess if HFOT is a safe method to use during bronchoscopy and to determine if complications would occur.
Twenty privately owned dogs presented for diagnostic bronchoscopy were included in the study. Age and weight ranged from 1 to 13 years and 4.4 to 47.8 kg, respectively. All dogs were randomly assigned to receive either HFOT or traditional oxygen therapy (TOT) using nasal cannulas during the procedure. Arterial blood gas analyses were obtained for each patient at seven different predetermined time points: at baseline, after preoxygenation, after induction of anaesthesia, before and after bronchoalveolar lavage, at the end of the procedure, and one hour after the end of oxygen supplementation. In addition, thoracic radiographs were performed for each patient before and immediately after the bronchoscopy to assess the occurrence of complications such as air leak syndrome or aerophagia.
Parametric and non-parametric statistical tests were used depending on data distribution to compare the partial pressure of oxygen at all time points between the group. Additionally, tracheal FiO2, calculated oxygen indices, and trend analysis of PaO2 over time were evaluated. Finally, the occurrence and frequency of adverse effects were assessed using a Chi-square test.
Overall, HFOT led to higher values of PaO2 in nearly all patients throughout the procedure, with fewer episodes of desaturation occurring compared to the TOT group. Statistical significance could be achieved for values obtained after preoxygenation and at the end of the procedure. Values obtained after BAL barely missed the statistically significant cut-off (P< 0.05). However, only one patient in the HFOT group experienced desaturation below 80 mmHg, and the lowest PaO2 experienced in the remaining dogs within the group was 117 mmHg. In comparison, five dogs in the TOT group experienced hypoxaemia at least once during the procedure despite oxygen supplementation. Furthermore, a comparison of mean PaO2 values from preoxygenation to the end of the procedure showed a statistically significant difference between the groups. Visual graphical analysis also indicates an overall better performance of HFOT than TOT regarding oxygenation. Additionally, HFOT achieved statistically significantly higher tracheal FiO2 values than TOT.
There were no serious adverse events related to HFOT, although several dogs in both groups experienced aerophagia to various degrees. However, none of the dogs required medical intervention to alleviate gaseous distension.
In conclusion, HFOT is a safe oxygen supplementation method and can improve oxygenation in dogs undergoing bronchoscopy compared to traditional oxygen supplementation methods. HFOT can thus reduce and even prevent occurrences of life-threatening periods of hypoxaemia even during bronchoalveolar lavage sampling compared to TOT. Hypoxämie ist eine häufig auftretende Komplikation während Bronchoskopien, und die Möglichkeiten einer adäquaten Sauerstofftherapie sind in der Veterinärmedizin oftmals begrenzt, insbesondere bei kleinen Patienten. Die High Flow Sauerstofftherapie (HFOT) wurde bereits erfolgreich in der Humanmedizin eingesetzt, um die Oxygenierung bei Patienten in verschiedenen Situationen zu verbessern, unter anderem während diagnostischer und therapeutischer Bronchoskopien.
Ziel der Studie war es, die Auswirkung der High Flow Oxygen Therapie (HFOT) auf die Oxygenierung bei Hunden während diagnostischer Bronchoskopien im Vergleich zu einer herkömmlichen Methode der Sauerstoffsupplementation (Traditional Oxygen Therapy = TOT) zu evaluieren. Zusätzlich wurde evaluiert, ob die HFOT eine sichere Methode der Sauerstoffsupplementation während Bronchoskopien darstellt und ob Komplikationen auftreten.
Insgesamt 20 Hunde, vorgestellt zur diagnostischen Therapie, wurden in die Studie aufgenommen. Alle Hunde wurden randomisiert und entweder der HFOT-Gruppe oder der TOT-Gruppe zugeordnet. Die Sauerstoffapplikation erfolgte in jeder Gruppe mittels Nasenbrillen. Die Oxygenierung wurde mittels arteriellem Sauerstoffpartialdruck (PaO2) bewertet. PaO2 wurde für jeden Patienten zu 7 festgelegten Messzeitpunkten erhoben: vor Bronchoskopie (t0), nach Präoxygenierung (t1), nach Einleitung der Anästhesie (t2), vor und unmittelbar nach broncho-alveolären Lavage (t3 und t4), am Ende der Bronchoskopie (t5), sowie eine Stunde nach Beendigung (t6). Zusätzlich wurden bei jedem Patienten vor und unmittelbar nach der Bronchoskopie Röntgenaufnahmen des Thorax angefertigt, um das Auftreten von Komplikationen wie Air-Leak-Syndrom oder Aerophagie zu erfassen.
Je nach Datenverteilung wurden parametrische und nicht-parametrische statistische Tests verwendet, um PaO2 zu allen Zeitpunkten zwischen den Gruppen zu vergleichen. Außerdem wurden die tracheale Sauerstoffkonzentration (FiO2), die berechneten Sauerstoffindizes und die Trendanalyse des PaO2 im Zeitverlauf ausgewertet. Das Auftreten und die Häufigkeit von unerwünschten Wirkungen wurden mittels Chi-Square-Test bewertet.
Insgesamt führte die HFOT bei fast allen Patienten während des gesamten Eingriffs zu höheren PaO2 Werten und es traten insgesamt weniger Hypoxämie-Phasen auf als in der TOT-Gruppe. Statistische Signifikanz konnte für die nach der Präoxygenierung (t1) und am Ende der Bronchoskopie (t5) ermittelten PaO2 Werte erreicht werden. PaO2 Werte nach BAL verfehlten nur knapp den statistisch signifikanten Cut-off (P < 0,05). Allerdings kam es nur bei einem einzigen Patienten in der HFOT-Gruppe zu einer Hypoxämie mit einem PaO2 unter 80 mmHg. Der niedrigste PaO2-Wert bei den übrigen Hunden der HFOT-Gruppe lag bei 117 mmHg. Im Vergleich dazu trat bei fünf Hunden in der TOT-Gruppe trotz Sauerstoffsupplementierung mindestens einmal während des Eingriffs eine Hypoxämie-Phase auf. Darüber hinaus zeigte ein Vergleich der Mittelwert der PaO2 Messungen während der gesamten Oxygenierungsphase (t1-t5) ebenfalls einen signifikanten Unterschied zwischen den Gruppen (P = 0,0114). Zusätzlich erreichten Patienten in der HFOT-Gruppe statistisch signifikant höhere tracheale FiO2-Werte als in der TOT-Gruppe.
Es traten keine schwerwiegenden Komplikationen im Zusammenhang mit der HFOT auf. Mehrere Hunde in beiden Gruppen zeigten eine Aerophagie von unterschiedlichem Ausmaß, jedoch benötigte keiner der Hunde eine therapeutische Intervention, um die Aerophagie zu beheben.
Zusammenfassend stellt die HFOT eine sichere Methode der Sauerstoffsupplementation bei Hunden während diagnostischer Bronchoskopien dar. Im Vergleich zu herkömmlichen Methoden bewirkt die HFOT eine Verbesserung der Oxygenierung, auch während der broncho-alveolären Lavage. Die HFOT kann somit das Auftreten von lebensbedrohlichen Episoden der Hypoxämie während Bronchoskopien reduzieren oder gar verhindern.