Noninvasive positive-pressure ventilation as a weaning strategy for intubated adults with respiratory failure

  • Review
  • Intervention

Authors

  • Karen EA Burns,

    Corresponding author
    1. Keenan Research Centre/Li Ka Shing Knowledge Institute, Interdepartmental Division of Critical Care and the University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada
    • Karen EA Burns, Interdepartmental Division of Critical Care and the University of Toronto, Keenan Research Centre/Li Ka Shing Knowledge Institute, St Michael's Hospital, 30 Bond Street, Rm 4-045 Queen Wing, Toronto, Ontario, M5B 1WB, Canada. BurnsK@smh.ca. burnske2@hotmail.com.

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  • Maureen O Meade,

    1. McMaster University, Department of Clinical Epidemiology and Biostatistics, Hamilton, Ontario, Canada
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  • Azra Premji,

    1. The University of Toronto, Toronto, Ontario, Canada
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  • Neill KJ Adhikari

    1. University of Toronto, and Department of Critical Care Medicine and Sunnybrook Research Institute, Sunnybrook Health Sciences Centre, Interdepartmental Division of Critical Care, Toronto, Ontario, Canada
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Abstract

Background

Noninvasive positive-pressure ventilation (NPPV) provides ventilatory support without the need for an invasive airway. Interest has emerged in using NPPV to facilitate earlier removal of an endotracheal tube and to decrease complications associated with prolonged intubation.

Objectives

We evaluated studies in which invasively ventilated adults with respiratory failure of any cause (chronic obstructive pulmonary disease (COPD), non-COPD, postoperative, nonoperative) were weaned by means of early extubation followed by immediate application of NPPV or continued IPPV weaning. The primary objective was to determine whether the noninvasive positive-pressure ventilation (NPPV) strategy reduced all-cause mortality compared with invasive positive-pressure ventilation (IPPV) weaning. Secondary objectives were to ascertain differences between strategies in proportions of weaning failure and ventilator-associated pneumonia (VAP), intensive care unit (ICU) and hospital length of stay (LOS), total duration of mechanical ventilation, duration of mechanical support related to weaning, duration of endotracheal mechanical ventilation (ETMV), frequency of adverse events (related to weaning) and overall quality of life. We planned sensitivity and subgroup analyses to assess (1) the influence on mortality and VAP of excluding quasi-randomized trials, and (2) effects on mortality and weaning failure associated with different causes of respiratory failure (COPD vs. mixed populations).

Search methods

We searched the Cochrane Central Register of Controlled Trials (The Cochrane Library, Issue 5, 2013), MEDLINE (January 1966 to May 2013), EMBASE (January 1980 to May 2013), proceedings from four conferences, trial registration websites and personal files; we contacted authors to identify trials comparing NPPV versus conventional IPPV weaning.

Selection criteria

Randomized and quasi-randomized trials comparing early extubation with immediate application of NPPV versus IPPV weaning in intubated adults with respiratory failure.

Data collection and analysis

Two review authors independently assessed trial quality and abstracted data according to prespecified criteria. Sensitivity and subgroup analyses assessed (1) the impact of excluding quasi-randomized trials, and (2) the effects on selected outcomes noted with different causes of respiratory failure.

Main results

We identified 16 trials, predominantly of moderate to good quality, involving 994 participants, most with chronic obstructive pulmonary disease (COPD). Compared with IPPV weaning, NPPV weaning significantly decreased mortality. The benefits for mortality were significantly greater in trials enrolling exclusively participants with COPD (risk ratio (RR) 0.36, 95% confidence interval (CI) 0.24 to 0.56) versus mixed populations (RR 0.81, 95% CI 0.47 to 1.40). NPPV significantly reduced weaning failure (RR 0.63, 95% CI 0.42 to 0.96) and ventilator-associated pneumonia (RR 0.25, 95% CI 0.15 to 0.43); shortened length of stay in an intensive care unit (mean difference (MD) -5.59 days, 95% CI -7.90 to -3.28) and in hospital (MD -6.04 days, 95% CI -9.22 to -2.87); and decreased the total duration of ventilation (MD -5.64 days, 95% CI -9.50 to -1.77) and the duration of endotracheal mechanical ventilation (MD - 7.44 days, 95% CI -10.34 to -4.55) amidst significant heterogeneity. Noninvasive weaning also significantly reduced tracheostomy (RR 0.19, 95% CI 0.08 to 0.47) and reintubation (RR 0.65, 95% CI 0.44 to 0.97) rates. Noninvasive weaning had no effect on the duration of ventilation related to weaning. Exclusion of a single quasi-randomized trial did not alter these results. Subgroup analyses suggest that the benefits for mortality were significantly greater in trials enrolling exclusively participants with COPD versus mixed populations.

Authors' conclusions

Summary estimates from 16 trials of moderate to good quality that included predominantly participants with COPD suggest that a weaning strategy that includes NPPV may reduce rates of mortality and ventilator-associated pneumonia without increasing the risk of weaning failure or reintubation.

Resumen

Ventilación con presión positiva no invasiva como estrategia de desconexión para adultos intubados con insuficiencia respiratoria

Antecedentes

La ventilación con presión positiva no invasiva (VPPN) proporciona apoyo respiratorio sin la necesidad de vías aéreas invasivas. Ha surgido interés en la utilización de la VPPN para facilitar la extubación endotraqueal temprana y disminuir las complicaciones asociadas con la intubación prolongada.

Objetivos

Se evaluaron los estudios en los cuales adultos con insuficiencia respiratoria por cualquier causa (enfermedad pulmonar obstructiva crónica [EPOC], no EPOC, postoperatoria, no operatoria) y que tenían ventilación invasiva se desconectaron mediante extubación temprana seguida de la aplicación inmediata de VPPN o la desconexión se continuó con ventilación con presión positiva invasiva (VPPI). El objetivo primario fue determinar si la estrategia de ventilación con VPPN redujo la mortalidad por todas las causas en comparación con la desconexión con VPPI. Los objetivos secundarios fueron evaluar las diferencias entre las estrategias en las proporciones de fracaso de la desconexión y la neumonía asociada con la ventilación (NAV), la duración de la estancia en la unidad de cuidados intensivos (UCI) y la duración de la estancia hospitalaria (DEH), la duración total de la ventilación mecánica, la duración del apoyo mecánico relacionado con la desconexión, la duración de la ventilación mecánica endotraqueal (VMET), la frecuencia de eventos adversos (relacionados con la desconexión) y la calidad de vida general. Se planificó realizar análisis de sensibilidad y subgrupos para evaluar (1) la influencia en la mortalidad y la NAV de excluir los ensayos cuasialeatorios, y (2) los efectos sobre la mortalidad y el fracaso de la desconexión asociados con diferentes causas de insuficiencia respiratoria (EPOC versus poblaciones mixtas).

Métodos de búsqueda

Se hicieron búsquedas en el Registro Cochrane Central de Ensayos Controlados (Cochrane Central Register of Controlled Trials) (The Cochrane Library, número 5, 2013), MEDLINE (enero de 1966 hasta mayo de 2013), EMBASE (enero de 1980 hasta mayo de 2013), actas de cuatro congresos, sitios web de registro de ensayos y archivos personales; se estableció contacto con los autores para identificar ensayos que compararan desconexión con VPPN versus con VPPI convencional.

Criterios de selección

Estudios aleatorios y cuasialeatorios que compararan la extubación temprana con la aplicación inmediata de la desconexión con VPPN versus VPPI en adultos con insuficiencia respiratoria intubados.

Obtención y análisis de los datos

Dos revisores de manera independiente evaluaron la calidad de los ensayos y extrajeron los datos según criterios preespecificados. Los análisis de sensibilidad y subgrupos evaluaron (1) la repercusión de excluir los ensayos cuasialeatorios, y (2) los efectos sobre resultados seleccionados observados con diferentes causas de insuficiencia respiratoria.

Resultados principales

Se identificaron 16 ensayos predominantemente de moderada a buena calidad que incluyeron a 994 participantes, la mayoría con enfermedad pulmonar obstructiva crónica (EPOC). Comparada con la desconexión con VPPI, la desconexión con VPPN redujo significativamente la mortalidad. Los efectos beneficiosos sobre la mortalidad fueron significativamente mayores en los ensayos que incluyeron exclusivamente a participantes con EPOC (cociente de riesgos [CR] 0,36; intervalo de confianza [IC] del 95%: 0,24 a 0,56) versus poblaciones mixtas (CR 0,81; IC del 95%: 0,47 a 1,40). La VPPN redujo significativamente el fracaso de la desconexión (CR 0,63; IC del 95%: 0,42 a 0,96) y la neumonía asociada con la ventilación (CR 0,25; IC del 95%: 0,15 a 0,43); acortó la estancia en la unidad de cuidados intensivos (diferencia de medias [DM] -5,59 días; IC del 95%: -7,90 a -3,28) y en el hospital (DM -6,04 días; IC del 95%: -9,22 a -2,87); y disminuyó la duración total de la ventilación (DM -5,64 días; IC del 95%: -9,50 a -1,77) y la duración de la ventilación mecánica endotraqueal (DM -7,44 días; IC del 95%: -10,34 a -4,55), con heterogeneidad significativa. La desconexión no invasiva también redujo significativamente las tasas de traqueostomía (CR 0,19; IC del 95%: 0,08 a 0,47) y reintubación (CR 0,65; IC del 95%: 0,44 a 0,97). La desconexión no invasiva no tuvo efectos sobre la duración de la ventilación relacionada con la desconexión. La exclusión de un único ensayo cuasialeatorio no alteró estos resultados. Los análisis de subgrupos indican que los efectos beneficiosos sobre la mortalidad fueron significativamente mayores en los ensayos que incluyeron exclusivamente participantes con EPOC versus poblaciones mixtas.

Conclusiones de los autores

Las estimaciones resumidas de 16 ensayos de moderada a buena calidad que incluyeron predominantemente participantes con EPOC indican que una estrategia de desconexión que incluye la VPPN puede reducir las tasas de mortalidad y neumonía asociada con la ventilación sin aumentar el riesgo de fracaso de la desconexión o reintubación.

Plain language summary

Use of noninvasive ventilation (a mask ventilator) holds promise as a method to make it easier to remove adults from conventional ventilators.

Patients with acute respiratory failure frequently require endotracheal intubation and mechanical ventilation (invasive positive-pressure ventilation) to sustain life. Complications of mechanical ventilation include respiratory muscle weakness, upper airway injury, ventilator-associated pneumonia, sinusitis and associated death. For these reasons, it is important to minimize the duration of mechanical ventilation. Noninvasive positive-pressure ventilation is achieved with an oronasal, nasal or total face mask connected to a positive-pressure ventilator and does not require an indwelling artificial airway.

Results from 16 randomized controlled trials, predominantly of moderate to good quality, involving 994 selected participants, approximately two thirds with chronic obstructive pulmonary disease who had respiratory failure and were starting to breathe spontaneously, demonstrate that support with noninvasive ventilation can decrease death, weaning failure, pneumonia and length of stay in the intensive care unit and hospital. Noninvasive weaning also decreased the total duration of ventilation and the time spent on invasive ventilation, as well as the number of participants who received a tracheostomy. Although noninvasive weaning had no effect on the duration of mechanical ventilation related to weaning, it did not increase the reintubation rate. Insufficient data were available to assess its impact on quality of life. Noninvasive weaning significantly reduced mortality in chronic obstructive pulmonary disease studies versus mixed population studies.

Laienverständliche Zusammenfassung

Nicht-invasive Beatmung (über eine Maske) als vielversprechende Methode, um Erwachsene einfacher von herkömmlicher Beatmung zu entwöhnen.

Patienten mit akutem Lungenversagen brauchen häufig Intubation und künstliche Beatmung (invasive Druckbeatmung), um zu überleben. Komplikationen bei der künstlichen Beatmung umfassen Atemmuskelschwäche, Verletzungen der oberen Atemwege, Lungenentzündungen, Nebenhöhlenentzündungen und damit verbundene Mortalität. Deswegen ist es wichtig, die Dauer der künstlichen Beatmung zu minimieren. Nicht-invasive Überdruckbeatmung wird durch eine oronasale, Nasen- oder Gesichtsmaske, die an einem positiven Druckbeatmungsgerät angeschlossen ist erreicht und benötigt keinen invasiven Beatmungsschlauch.

Sechzehn randomisierte kontrollierte Studien, vorwiegend von moderater bis guter Qualität, mit 994 Teilnehmern wurden eingeschlossen. Zwei Drittel der Teilnehmer hatten chronisch obstruktive Lungenerkrankungen mit Lungenversagen. Sie begannen, spontan zu atmen und die Unterstützung mit nichtinvasiver Beatmung konnte Mortalität, Entwöhnungsversagen, Lungenentzündung und Aufenthaltsdauer auf der Intensivstation und im Krankenhaus verringern. Nichtinvasive Entwöhnung verminderte auch die Gesamtdauer der Beatmung und der invasiven Beatmung, sowie die Anzahl der Teilnehmer, die eine Tracheostomie erlitten. Obwohl nicht-invasive Entwöhnung keine Wirkung auf die Dauer der künstlichen Beatmung bezüglich der Entwöhnung hatte, wurde die Rate der Reintubation nicht erhöht. Es gab nicht genügend Daten,um den Einfluss auf die Lebensqualität zu bewerten. Nichtinvasive Entwöhnung verminderte Mortalität signifikant bei Teilnehmern mit chronisch obstruktiven Lungenerkrankungen im Vergleich zu Studien mit gemischten Teilnehmern.

Anmerkungen zur Übersetzung

I. Töws, Koordination durch Cochrane Schweiz.

Resumen en términos sencillos

El uso de ventilación no invasiva (ventilación con máscara) es alentador como un método que hace más fácil separar a los adultos de los ventiladores convencionales.

Los pacientes con insuficiencia respiratoria aguda con frecuencia requieren intubación endotraqueal y ventilación mecánica (ventilación con presión positiva invasiva) para mantener la vida. Las complicaciones de la ventilación mecánica incluyen debilidad de los músculos respiratorios, lesión de las vías respiratorias superiores, neumonía asociada con la ventilación, sinusitis y muerte asociada. Por estos motivos, es importante disminuir la duración de la ventilación mecánica. La ventilación con presión positiva no invasiva se logra mediante la conexión de una máscara oronasal, nasal o facial total a un ventilador con presión positiva y no requiere una vía respiratoria artificial.

Los resultados de 16 ensayos aleatorios controlados predominantemente de moderada a buena calidad que incluyeron a 994 participantes seleccionados, aproximadamente dos tercios con enfermedad pulmonar obstructiva crónica que presentaban insuficiencia respiratoria y comenzaban a respirar espontáneamente, demuestran que el apoyo con ventilación no invasiva puede disminuir la muerte, el fracaso de la desconexión, la neumonía y la estancia en la unidad de cuidados intensivos y en el hospital. La desconexión no invasiva también disminuyó la duración total de la ventilación y el tiempo con ventilación invasiva, así como el número de participantes a los que se les realizó una traqueostomía. Aunque la desconexión no invasiva no tuvo efectos sobre la duración de la ventilación mecánica relacionados con la desconexión, no aumentó la tasa de reintubación. No hubo datos suficientes para evaluar el impacto sobre la calidad de vida. La desconexión no invasiva redujo significativamente la mortalidad en los estudios con poblaciones con enfermedad pulmonar obstructiva crónica versus estudios con poblaciones mixtas.

Notas de traducción

La traducción y edición de las revisiones Cochrane han sido realizadas bajo la responsabilidad del Centro Cochrane Iberoamericano, gracias a la suscripción efectuada por el Ministerio de Sanidad, Servicios Sociales e Igualdad del Gobierno español. Si detecta algún problema con la traducción, por favor, contacte con Infoglobal Suport, cochrane@infoglobal-suport.com.