Artikel Ulasan

Humidifikasi selama Ventilasi Mekanis pada Pasien DewasaHaitham S. Al Ashry dan Ariel M. Modrykamien

Humidifikasi gas yang diinhalasi telah menjadi standar perawatan pada ventilasi mekanis selama jangka waktu lama. Lebih dari satu abad yang lalu, berbagai macam laporan menjelaskan kerusakan airway disebabkan oleh aplikasi gas kering selama ventilasi artifisial. Akibatnya, tenaga medis menggunakan humidifier eksternal untuk menkompensasi kurangnya mekanisme humidifikasi natural saat saluran napas atas di-bypass. Terutama, alat-alat humidifikasi aktif dan pasif telah berkembang pesat. Sistem canggih yang terdiri dari reservoir, kawat, alat penghangat dan elemen-elemen lainnya telah menjadi bagian alat yang sering digunakan di ICU. Maka dari itu, pengetahuan dasar mekanisme aksi tiap alat, keuntungan dan kerugian, merupakan suatu keharusan bagi praktisi terapi intensif dan tenaga medis respiratori. Kami mengulas metode terkini dalam humidifikasi airway selama ventilasi mekanis invasif pada pasien dewasa. Kami menjelaskan berbagai macam alat dan menjelaskan aplikasinya pada kondisi klinis spesifik.

1. PendahuluanPada tahun 1871, Friedrich Trendelendburg mendeskripsikan intubasi endotrakeal

pertama kali sebagai cara memasukkan anastesi umum. Sejak itu, berkembang banyak literatur yang mengusung topik mengenai efek gas kering terhadap saluran napas pasien yang diintubasi. Bahkan, sebuah penelitian dengan 18 pasien dalam anastesi umum menunjukkan bahwa setelah 3 jam terpajan gas kering anastesi, sel epitel pernapasan mengalami kerusakan siliar (39%), perubahan sitoplasma (39%) dan perubahan nukleus (48%). Setelah itu, beberapa penulis meneliti tentang efek gas kering terhadap aliran mukus pada anjing yang dibius untuk operasi bypass jantung-paru. Pada kelompok yang terpajan gas kering, aliran mukus menurunkan kecepatan pembersihan lendir dibandingkan kelompok dengan gas yang dilembabkan. Dalam beberapa tahun belakangan, sejumlah besar literatur menunjukkan efek negatif dari humidifikasi inadekuat saluran pernapasan. Dewasa ini, humidifikasi selama ventilasi mekanis invasif berlangsung telah diterima sebagai standar perawatan.

Tujuan ulasan ini adalah untuk menjelaskan tentang prinsip dasar humidifikasi jalan napas pada pasien dengan ventilasi mekanis, alat humidifikasi yang sering digunakan dan pemilihan alat yang sesuai dengan kondisi klinis pasien.

2. Kontrol Fisiologis Panas dan Humiditas AirwayHumiditas adalah jumlah air dalam bentuk uap yang terkandung dalam gas. Humiditas

dibagi menjadi dua karakter yaitu absolut dan relatif. Humiditas absolut adalah berat air yang terdapat di dalam volume gas dan biasanya ditunjukkan dalam satuan mg/L sedangkan humiditas relatif adalah rasio berat bersih uap air (Humiditas Absolut) relatif terhadap kapasitas gas untuk mempertahankan suhu air. Bila kadar gas yang terkandung dalam suatu sampel setara dengan kapasitas penguapan air, humiditas relatif menjadi 100% dan gas menjadi jenuh. Sangatlah

penting untuk memahami bahwa peningkatan kapasitas penguapan sampel akan meningkat secara eksponensial seiring dengan peningkatan suhu. Pada nilai humiditas absolut konstan, humiditas relatif akan menurun bila suhu naik (karena penyebutnya meningkat), dan humiditas relatif akan meningkat bila suhu turun (karena kapasitas untuk mengikat molekul uap air menurun). Selanjutnya, setelah kadar uap air dalam udara melebihi kapasitas berikatannya, uap air akan dipadatkan menjadi tetesan air. Situasi ini menjadi sangat relevan pada pasien dengan ventilasi mekanis, karena tetesan air memiliki kecenderungan untuk berakumulasi di titik terendah selang, meningkatkan resistensi terhadap penyaluran udara. Pada ketinggian sejajar laut, kapasitas udara untuk berikatan dengan air pada suhu tubuh dan tekanan jenuh adalah 43,9 mg air per liter udara. Tabel 1 menunjukkan kadar kelembaban yang dibutuhkan untuk penyaluran udara pada lokasi anatomis berbeda di jalan napas.

Pertukaran panas dan humiditas adalah salah satu fungsi terpenting dalam sistem pernapasan. Jaringan ikat pada hidung kaya akan vaskularisasi oleh vena-vena berdinding tipis. Sistem inilah yang bertanggung jawab untuk menghangatkan udara inspirasi untuk meningkatkan kapasitas pembawa kelembabannya. Seiring perjalanan udara inspirasi ke saluran pernapasan, udara inspirasi akan mencapai titik dimana suhunya mencapai 37 C dan humiditas relatifnya 100%. Titik ini dikenal dengan isothermic saturation boundary (ISB) dan biasanya terletak 5 cm di bawah karina. Mukosa saluran pernapasan terdiri dari sel epitel kolumnar berlapis semu bersilia dengan sel goblet. Sel-sel ini bersama dengan kelenjar submukosa di bawah epitel bertanggung jawab untuk menjaga lapisan mukus yang berfungsi sebagai perangkap patogen dan sebagai penghubung pertukaran kelembaban. Pada bronkiolus terminal, sel epitel berubah menjadi selapis kuboid dengan sedikit sel goblet dan sedikit kelenjar submukosa, sehingga membuat kemampuan untuk mengubah humiditas di daerah ini terbatas. Setelah intubasi endotrakeal, saluran napas atas kehilangan kemampuannya untuk menghangatkan dan melembabkan udara yang masuk. Hal ini menyebabkan beban berlebih pada saluran napas bawah yang tidak memiliki kemampuan humidifikasi. Akibatnya, penyaluran sebagian udara medis yang dingin dan kering menyebabkan kerusakan potensial terhadap epitel pernapasan, yang manifestasinya adalah peningkatan kerja napas, atelektasis, sekret tebal dan kering, batuk atau bronkospasme. Tercatat beberapa faktor yang dapat mengubah ISB seperti bernapas lewat mulut, menghirup udara dingin dan kering, atau ventilasi semenit yang tinggi. Bahkan, inhalasi udara dingin dalam jumlah besar saat olahraga diduga merupakan penyebab terjadinya exercise-induced asthma.

Saat proses ekshalasi, gas ekspirasi menyalurkan panas kembali ke mukosa jalan napas atas. Seiring penurunan suhu jalan napas, kapasitas untuk mengikat molekul air juga menurun. Sehingga, molekul air yang dipadatkan diserap kembali oleh mukosa, mengembalikan hidrasinya. Pada periode iklim dingin, kadar molekul air yang dipadatkan dapat melebihi kapasitas reabsorpsi mukosa, sehingga sisa air terakumulasi di jalan napas atas, mengakibatkan timbulnya rinore.

Untuk menghindari efek-efek yang telah disebutkan sebelumnya pada pasien yang terpasang ventilasi mekanis dengan humidifikasi inadekuat, beberapa jenis humidifier telah

diperkenalkan dalam praktik klinis. Pada paragraf berikut, kami menjabarkan beberapa humidifier yang digunakan dalam ventilasi mekanis.

3. Tipe HumidifierHumidifier merupakan alat yang menambahkan molekul air ke udara. Alat ini

diklasifikasikan menjadi aktif dan pasif berdasarkan dari adanya sumber panas dan air (aktif) atau menggunakan suhu pasien dan hidrasi untuk mencapai humidifikasi (pasif).3.1. Humidifier aktif berfungsi dengan memasukkan udara ke dalam reservoir air yang dihangatkan. Alat ini dipasang di inspiratory limb sirkuit ventilasi, proksimal dari ventilator. Setelah udara mengandung uap air di reservoir, udara mengalir lewat selang ke jalan napas pasien. Kondensasi (pemadatan) uap air dapat berakumulasi seiring dengan penurunan suhu pada inspiratory limb, sehingga harus sering dikosongkan agar mencegah resiko kontaminasi sirkuit. Gambar 1 menunjukkan diagram heated humidifier, beroperasi pada suhu 50 C untuk mencapai humiditas absolut 84 mg/L pada sisi humidifier namun hanya mencapai humiditas absoult sebesar 44 mg/L yang disebabkan oleh kondensasi air signifikan pada selang. Biasanya humidifier tipe ini dilengkapi dengan kawat pemanas (heated wire-HWH) di seluruh inspiratory limb untuk meminimalisir masalah ini. Humidifier ini memiliki sensor pada outlet alat dan pada alat dan pada Y-piece dekat pasien. Sensor-sensor ini bekerja dalam kontrol loop tertutup, menyediakan umpan balik terus menerus ke regulator pusat untuk mempertahankan suhu yang diinginkan pada pusat untuk mempertahankan suhu yang diinginkan pada Y-piece. Bila suhu aktual melebihi atau menurun melampai kadar ekstrim tertentu, sistem alarm terpicu. Meskipun idealnya sistem harus izin koreksi otomatis berdasarkan tingkat humiditas, sensor yang sekarang dijual secara komersial memberikan umpan balik berdasarkan perubahan suhu. Gambar 2 menunjukan humidifier aktif dengan kawat panas di inspiratory limb kedua sensor suhu, satu di sisi pasien dan lainnya di outlet reservoir air yang dipanaskan. Pengaturan suhu biasanya untuk HH adalah 37∘C. Kinerja humidifier dapat dipengaruhi oleh suhu ruangan serta ventilasi semenit pasien. Peningkatan ventilasi semenit pada suhu yang sama dengan reservoir yang dipanaskan mungkin tidak adekuat untuk mengalirkan humiditas absolut ke pasien. Sehingga, beberapa humidifier yang dilengkapi dengan sistem kompensasi otomatis yang menghitung jumlah energi termal yang diperlukan untuk melembabkan gas dalam volume tertentu dan merubah suhu reservoir air hingga sesuai. Lellouche dkk mempelajari kinerja dua HWH dan HH tanpa kawat panas di bawah suhu ruangan yang berbeda (tinggi, 28-30∘C; normal, 22-24∘C). Para penulis juga meneliti kinerja alat dengan mengubah suhu gas dalam ventilator dan pada dua tingkat ventilasi semenit yang berbeda (Ve) (Ve rendah sebesar 10 L/min dan Ve tinggi sebesar 21 L/min). Adanya ventilasi semenit tinggi dalam suhu kamar menyebabkan penurunan kinerja humidifikasi dengan humiditas absolut kurang dari 20 mgH2O/L. Salah satu humidifier yang diuji memiliki sistem kompensasi otomatis setiap perubahan ventilasi semenit. Model ini mencapai humiditas absolut yang lebih tinggi daripada model yang hanya mengandalkan sensor suhu. Selain itu, penelitian lain juga memperkuat pengaruh suhu kamar, variasi ventilasi semenit, dan suhu gas ventilator pada tingkat humiditas absolut dialirkan ke pasien. Khususnya beberapa

penelitian mengindikasikan bahwa heated humidifier tanpa kawat panas mencapai tingkat humidifikasi lebih tinggi dari HWH. Namun, sangatlah jelas bahwa hal ini berhubungan dengan kondensasi dan sekresi jalan napas. Sehingga, tipe humidifier ini menjadi kurang popular di kalangan praktisi klinis. Seperti yang sebelumnya sudah disebutkan, kawat panas di inspiratory limb dapat meminimalisir kondensasi, namun udara ekspirasi dapat membentuk kondensat di selang ekspiratori. Hal ini mengarahkan pada penggunaan sirkuit kawat panas ganda (double heated wire). Hal ini sudah dilakukan untuk mengganti penggunaan sirkuit kawat panas tunggal di beberapa negara. Teknik lain yang dijelaskan untuk mengurangi pembentukan kondensat pada selang ekspiratori adalah dengan sirkuit ekspiratori berpori. Heated humidifier memiliki desain dan teknik humidifikasi yang berbeda-beda. Oleh karena itu, alat-alat ini diklasifikasikan menjadi (1) Bubble, (2) passover (3) counter-flow dan (4) inline vaporizer

(1) Bubble. Pada bubble humidifier, gas dipaksa turun tabung ke bagian bawah wadah air (Gambar 3). Gas keluar dari ujung distal dari tabung di bawah permukaan air membentuk gelembung, yang menjadi lembab seiring gelembung naik ke permukaan air. Beberapa humidifier tipe ini memiliki diffuser di ujung distal tabung yang memecah gas menjadi gelembung kecil. Semakin kecil gelembung, semakin besar permukaan temu antara gas dan air, memungkinkan kada uap air yang lebih tinggi. Faktor-faktor lain yang mempengaruhi kandungan uap air dari gas yang dihasilkan adalah jumlah air dalam wadah dan kecepatan laju aliran. Semakin tinggi kolom air dalam wadah, semakin luas permukaan temu antara air dan udara sehingga kadar air harus sering diperiksa. Dalam hal kecepatan laju aliran, ketika pengaliran dengan arus lambat, ada lebih banyak waktu untuk humidifikasi gas. Bubble humidifier dapat menggunakan pemanas maupun tidak. Biasanya, bubble humidifier yang tidak menggunakan pemanas digunakan dengan oksigen oral-nasal aliran rendah. Bubble heated humidifier memberikan humiditas absolut yang lebih tinggi. Alat ini dirancang untuk bekerja dengan laju aliran sebesar 100 L/menit . Humidifier ini biasanya menggunakan diffusers untuk meningkatkan luas permukaan temu antara air dan udara. Masalah yang dapat timbul dengan bubble humidifier yang dipanaskan adalah bahwa mereka meningkatkan resistensi terhadap aliran udara, memaksakan kerja napas lebih tinggi daripada humidifier passover. Selain itu, mereka dapat menghasilkan mikroaerosol. Namun demikian, pedoman CDC untuk pencegahan health-care associated pneumonia melaporkan bahwa jumlah aerosol yang dihasilkan oleh jenis humidifier ini mungkin tidak signifikan secara klinis. Meskipun demikian, penggunaan bubble humidifier selama ventilasi mekanik telah kalah dukungan dibandingkan humidifier passover.

(2) Passover. Pada humidifier passover (Gambar 3), gas melewati reservoir air panas yang membawa uap air ke pasien. Tipe humidifier ini biasanya digunakan untuk ventilasi mekanik invasif dan noninvasif. Varian lain dari humidifier passover adalah sumbu satu (Gambar 3). Pada humidifier jenis ini gas memasuki reservoir dan melewati sumbu yang bertindak sebagai spons yang memiliki ujung distal terendam dalam air. Pori-pori sumbu menyediakan permukaan temu air dan udara yang luas sehingga memungkinkan humidifikasi yang lebih baik dibandingkan humidifier passover sederhana. Reservoir air diisi melalui sistem tertutup. Sistem tertutup ini dapat diisi dengan air secara manual melalui tutupnya atau dengan float-feed system yang menjamin volume air konstan sepanjang waktu. Saat gas kering

memasuki ruangan dan mengalir melalui sumbu, panas dan humiditas meningkat. Karena tidak ada gas yang muncul di bawah air, tidak ada gelembung yang dihasilkan. Jenis ketiga humidifier passover menggunakan membran hidrofobik (Gambar 3). Sama dengan perangkat sumbu, gas kering melewati membran. Namun demikian, karakteristik hidrofobik yang hanya memungkinkan uap air untuk lewat sedangkan cairan tidak. Demikian pula untuk humidifier dengan sumbu, gelembung dan aerosol tidak dihasilkan. Seperti disebutkan sebelumnya, humidifier jenis ini lebih lazim digunakan selama ventilasi mekanis daripada bubble humidifier karena resistensi aliran yang lebih rendah dan tidak adanya mikroaerosol. Pada semua jenis humidifier, pemeriksa suhu diletakkan dekat Y-piece sirkuit ventilator untuk memastikan pengaliran gas dengan suhu optimal. Seperti yang dinyatakan di atas, adanya kondensat dalam selang dapat meningkatkan resistensi yang dapat mengurangi volume gas yang dialirkan dalam tekanan terkendali, atau meningkatkan tekanan puncak pada mode volume terkendali. Meskipun penggunaan kawat panas untuk menghindari kondensasi yang tidak diinginkan, perlu diingat bahwa terdapat resiko termal pada penggunaannya. Akibatnya, pedoman praktek klinis oleh American Association of Respiratory Care (AARC) merekomendasikan pengaliran gas dengan suhu maksimum 37∘C dan humiditas relatif sebesar 100% (44mgH2O/L).

Dalam sistem heated humifier, saat ini ada 6 jenis perangkat. Unsur plakat panas (hot plate), yang terletak di bagian dasar humidifier, adalah salah satu yang paling lazim digunakan. Perangkat lain termasuk unsur sampul, yang mengelilingi ruang humidifier; elemen kerah, yang berada antara reservoir dan outlet; immersed heater yang berada di dalam reservoir air dan kawat panas di inspiratory limb ventilator.

(3) Counter flow. Pada humidifier counter-flow jenis baru ini, air dipanaskan di luar vaporizer. Setelah dipanaskan, air dipompa ke atas humidifier, memasuki bagian dalam humidifier melalui pori-pori berdiameter kecil, dan kemudian mengalir ke area permukaan besar di bagian bawah. Gas mengalir dari arah yang berlawanan. Selama perjalanan melalui ruang humidifier, udara dilembabkan dan dihangatkan sesuai suhu tubuh. Schumann dkk membandingkan humidifier counter flow, passover dan HME pada model paru buatan. Pada penulis menunjukkan bahwa humidifier counter-flow menyebabkan peningkatan kerja napas lebih sedikit dibanding alat lain. Sebagai tambahan, kinerja humidifikasi model humidifier ini tidak dipengaruhi aliran atau frekuensi nafas, berbeda dengan passover heated humidifier yang kinerjanya menurun seiring dengan peningkatan frekuensi ventilasi. Teknologi ini sungguh menjanjikan namun masih membutuhkan banyak penelitian sebelum bisa diadaptasikan secara luas.

(4) Inline Vaporizer. Inline vaporizer menggunakan kapsul plastik kecil dimana uap air disuntikkan ke gas pada inspiratory limb dari sirkuit ventilator proksimal dari wye pasien. Selain uap air, pemanasan gas dilakukan oleh lempengan pemanas kecil di kapsul. Air dialirkan ke kapsul oleh pompa peristaltik bertempat diruang kontrol. Jumlah air yang dikirim ke kapsul diatur oleh dokter berdasarkan volume pernapasan semenit melalui sirkuit. Suhu dan humiditas dapat diatur dan ditampilkan terus-menerus. Produsen alat ini melaporkan produksi humiditas

absolut yang sangat tinggi dengan penggunaan humidifier ini. Namun sistem ini hanya diteliti selama ventilasi perkusif frekuensi tinggi3.2. Humidifier Pasif3. 2. 1. Penukar Panas dan Kelembaban (Heat and Moisture Exchangers – HMEs)

Penukar panas dan kelembaban disebut juga hidung buatan karena mereka meniru cara kerja hidung melembabkan gas. Alat ini beroperasi pada prinsip fisika yang sama, karena mengandung elemen kondensor, yang mempertahankan kelembaban dari setiap hembusan nafas dan mengembalikannya ke napas inspirasi berikutnya. Tidak seperti heated humidifier, yang ditempatkan di selang inspirasi, perangkat ini ditempatkan antara Y-piece dan pasien (Gambar 4). Hal ini dapat meningkatkan resistensi terhadap aliran udara tidak hanya selama inspirasi, tetapi juga selama fase ekspirasi. Dalam situasi di mana administrasi obat bentuk aerosol diperlukan, HMEs perlu dikeluarkan dari sirkuit untuk menghindari pengendapan aerosol di filter HME. Jika tidak, HMEs dengan kemampuan untuk mengubah dari "fungsi HME" menjadi "fungsi aerosol" harus digunakan. Desain awal HMEs menggunakan kondensor yang terbuat dari unsur logam yang memiliki konduktivitas termal yang tinggi. Dengan demikian, alat tersebut mampu mengambil kembali hanya 50% dari kelembaban napas hembus pasien. Oleh karena itu, alat ini dapat menghasilkan humidifikasi dari 10-14mg H2O/L, pada volume tidal (VT) berkisar antara 500 ml dan 1000 mL. Perangkat ini dikenal sebagai HME sederhana. Alat ini tidak dibuang dan menciptakan resistensi signifikan selama ventilasi mekanis. Desain baru dari HME termasuk hidrofobik, dikombinasikan higroskopis hidrofobik, dan higroskopis murni. Pada HME hidrofobik, kondensor terbuat dari unsur penolak air dengan konduktivitas termal rendah yang dapat mempertahankan gradien suhu lebih tinggi daripada HME sederhana. Pada HME kombinasi higroskopis hidrofobik, garam higroskopis (kalsium klorida atau lithium) ditambahkan ke HME hidrofobik. Garam-garam ini memiliki afinitas kimiawi yang dapat menarik partikel air sehingga meningkatkan kapasitas humidifikasi HME. HME higroskopik murni hanya memiliki kompartemen higroskopis. Selama penghembusan napas, uap air mengembun di elemen tersebut beserta gara-garam higroskopis. Selama inspirasi, uap air diperoleh dari garam, memperoleh humiditas absolut berkisar antara 22 dan 34 mgH2O/L. Gambar 5 menggambarkan struktur dasar dan prinsip kerja HME. HME hidrofobik ditemukan menyebabkan penyempitan diameter ETT lebih tinggi dibandingkan dengan HME higroskopis sehingga HME jenis tersebut tidak sering digunakan. Filter dapat ditambahkan ke HME hidrofobik maupun higroskopis menghasilkan HME dengan filter. Filter ini beroperasi berdasarkan elektrostatik atau filtrasi mekanik. Secara spesifik, berdasarkan mekanisme yang diaplikasikan, filter ini dapat diklasifikasikan menjadi filter berlipat atau elektrostatik. Filter berlipat memiliki serat yang lebih padat serat dan biaya lebih rendah daripada filter elektrostatik, sedangkan filter elektrostatik membutuhkan biaya yang lebih tinggi dan rendah serat. Filter berlipat berfungsi lebih baik sebagai sawar terhadap patogen bakteri dan virus daripada filter elektrostatik. Namun, filter ini menyebabkan resistensi aliran udara lebih tinggi. Sifat berlipat dari membran menyebabkan turbulensi aliran udara yang meningkatkan deposisi patogen ke dalam filter. Filter elektrostatik menggunakan medan listrik. Bakteri dan virus membawa muatan listrik sehingga mereka terjebak dalam medan listrik filter ini. Filter ini biasanya memiliki pori-

pori yang lebih besar daripada lipatan membran, dan mengandalkan terutama pada mekanisme elektrostatik. Filter ini hanya berkontribusi sedikit untuk proses humidifikasi dan meningkatkan resistensi sehingga terutama digunakan sebagai sawar patogen. Desain dan kinerja standar HME ditetapkan oleh International Organization for Standardization (ISO). Menurut standar ini, HME yang sesuai harus memiliki setidaknya 70% efisiensi, menyediakan setidaknya 30 mg/L uap air. Pada penelitian dewasa ini, Lellouche dkk secara independen menilai kapasitas humidifikasi dari 32 HME. Hasilnya, 36% dari HME yang diuji memiliki humiditas absolut sebesar 4 mg H2O/L lebih rendah dari yang dicantumkan produsen. Bahkan, pada beberapa alat ditemukan perbedaan lebih besar dari 8mg H2O/L. Secara intuitif, karena HME meminimalisir masalah kondensasi di selang, alat ini dapat dianggap sebagai "elemen pilihan" untuk mencegah ventilator-associated pneumonia (VAP). Namun demikian, apakah adanya kondensat di selang merupakan faktor penting untuk terjadinya VAP di sirkuit yang terpelihara dengan baik masih kontroversial. Selanjutnya, HME juga memiliki beberapa kekurangan. Khususnya impaksi sekret atau darah dalam alat meningkatkan resistensi jalan napas dan kerja napas. Pada keadaan ekstrim, obstruksi jalan napas total pernah dilaporkan. Oleh karena itu, pemilihan pasien menjadi komponen penting dalam penggunaan HME. Tabel 2 menunjukkan kontraindikasi penggunaan HME. Pada alat tertentu, sumber air panas aktif dapat ditambahkan ke HME, mengkonversi alat dari pasif menjadi aktif, meningkatkan kapasitas humidifikasi alat. Jika sumber air eksternal habis, alat ini akan tetap bekerja sebagai HME pasif. Beberapa model yang ada saat ini, termasuk Booster, Performer, Humid Heat, dan Hygrovent Gold. Pada model Booster, unit pemanas diletakkan antara HME dan pasien. Selama inspirasi gas melewati HME uap membawa air berdasarkan kerja pasif HME dan kemudian unit pemanas menambah konten kelembaban gas sebelum mencapai pasien. Ketika air memasuki HME-Booster, menyebabkan penjenuhan membran hidrofobik yang terkandung di dalamnya. Kelembaban dalam membran yang jenuh kemudian dipanaskan oleh elemen kontrol suhu positif yang terhubung dengannya. Diperkirakan bahwa penggunaan alat ini dapat meningkatkan humiditas absolut sebesar 2-3mg/L H2O lebih banyak dari HME pasif. Perangkat HME-Performer ditandai dengan pelat logam di tengah HME, di antara dua hidrofobik dan membran higroskopis (Gambar 6). Pelat logam ini dipanaskan oleh sumber eksternal yang dapat mengalirkan tiga set yaitu 40∘C, 50∘C, dan 60∘C. Sumber air dihubungkan pada ujung humidifier. Air mencapai membran dan dipanaskan oleh pelat logam. Kemudian air menguap dan menambah kadar uap air pada gas inspirasi. HME-Performer dapat menghasilkan humiditas absolut dari 31,9 hingga 34,3 pada kondisi normotermik.

Humid Heat merupakan HME higroskopis yang memiliki sumber pemanas eksternal dengan air yang ditambahkan pada sisi pasien. Pada sebuah penelitian, ditemukan bahwa HME-Humid Heat dapat menyediakan humiditas absolut sebesar 34.5mg H2O/L. Humid Heat memiliki nilai yang sudah ditetapkan sebelumnya untuk suhu dan humiditas. Satu-satunya parameter yang perlu diatur adalah nilai volume semenit ventilator, membuat alat ini sangat mudah digunakan. The Hygrovent Gold adalah HME hidrofobik aktif yang memiliki adaptor dengan elemen pemanas di dalamnya dan saluran air untuk memasok air ke dalam HME. Ada sensor termal untuk menghindari humidifikasi berlebih. Pada kondisi normotermik, HME-

Hygrovent Gold dilaporkan dapat memberikan humiditas absolut sebesar 36.3mg H2O/L. Peningkatan resistensi aliran udara dapat ditemukan pada humidifier aktif ini, yang mungkin berhubungan dengan akumulasi kondensat air dalam komponen pasif.

Terakhir, model HME aktif lain berdasarkan reaksi kimia. Pada HME tipe ini, karbon dioksida pada hembusan napas dimanfaatkan untuk menghasilkan panas melalui reaksi kemia ketika melewati humidifier. Broach dan Durbin Jr. mengadakan percobaan klinis acak terkontrol pada 50 pasien yang dioperasi grafting bypass arteri koroner dan dibandingkan antara HME yang dipanaskan secara kimiawi dengan HME pasif konvensional. HME yang dipanaskan secara konvensional menghasilkan penghangatan yang lebih cepat pada pasien hipotermia ringan, tanpa perbedaan hasil klinis yang signifikan. Karena pengalaman klinis dengan alat ini masih terbatas, HME aktif kimiawi tidak digunakan dalam praktek klinis saat ini.

4. Pemantauan Sistem HumidifikasiDalam menentukan level humidifikasi pada pasien dengan ventilasi mekanis, terapis

biasanya mengikuti rekomendasi oleh American National Standard Institute (ANSI) yang memasukkan kadar uap air melebihi 30 mg/L. Sebenarnya, pedoman baru oleh American Association of Respiratory Care (AARC) merekomendasikan suhu 33 ± 2∘C dengan humiditas relatif 100% dan kadar uap air sebesar 44 mg/L. Namun, dokter umumnya menghadapi masalah ketika menghadapi jenis humidifier yang berbeda tanpa paham betul mengenai akurasi alat. Penilaian independen menimbulkan kekhawatiran tentang validitas data yang diberikan oleh produsen alat. Rerata yang paling dapat diandalkan untuk mengukur kelembaban adalah dengan menggunakan sistem hygrometer-termometer. Namun, perangkat ini tidak selalu tersedia di samping tempat tidur pasien. Akibatnya beberapa pengganti parameter diusungkan untuk memantau tingkat humidifikasi. Pengganti yang paling populer adalah dengan melihat karakteristik sekret, observasi visual kondensat di sistem selang dan kebutuhan instilasi salin. Umumnya, volume sekret berbanding lurus dengan tingkat humidifikasi. Humidifikasi berlebih akan meningkatkan volume sekret, dan humidifikasi suboptimal akan menyebabkan pembentukan krusta, inspisasi sekret dan penurunan volume. Namun demikian, hubungan ini mengasumsikan bahwa humiditas adalah satu-satunya faktor yang mempengaruhi volume sekret. Padahal, volume sekret dapat diubah oleh pemberian obat aerosol, frekuensi suction sekret, dan instilasi salin. Frekuensi instilasi salin telah diusulkan oleh beberapa penelitian sebagai pengganti dari humiditas gas. Namun, aplikasi teknik ini bisa sangat berbeda dari satu praktisi degan yang lain. Ricard dkk melakukan uji klinis acak prospektif pada 45 pasien dengan ventilasi mekanik untuk menilai apakah pengamatan visual dari kondensat dalam sistem tabung berhubungan dengan studi higrometrik dari HME dan HH. Seorang pengamat independen tanpa mengetahui hasil higrometrik menilai sistem selang sebagai berikut: kering, hanya lembab, lembab dengan beberapa tetesan air, lembab dengan tetesan air sedang, lembab dengan banyak tetesan air dan kuyup. Menariknya, terdapat korelasi signifikan antara metode pengamatan visual dengan pengukuran higroskopis. Meskipun telah dijelaskan sebelumnya, masih belum ada konsensus yang jelas tentang cara universal untuk menilai kecukupan kelembaban pada bedside pasien.

5. Memilih Humidifier yang Tepat5.1. Kinerja Humidifikasi. Menurut pedoman AARC, HH harus dapat memberikan kadar humiditas absolut 33 dan 44 mgH2O/L, sedangkan HME harus dapat memberikan minimal 30 mgH2O/L. Penelitian awal pengujian HME membahas kinerja alat dalam pengaturan bius dalam jangka waktu singkat. Pada beberapa penelitian, 6 HME berbeda dilaporkan dapat memberikan humiditas absolut 14 hingga 26 mgH2O/L. Ketika HME mulai diuji dalam pengaturan ICU, timbul kekhawatiran mengenai peningkatan kejadian oklusi ETT. Pada kasus serial, Cohen dkk melaporkan 15 kasus oklusi ETT saat penggunaan HME dengan filter hidrofobik sedangkan dilaporkan hanya 1 kasus oklusi ETT pada penggunaan bubble humidifier. Namun demikian, sebagian besar pasien dengan oklusi ETT diperlukan ventilasi semenit lebih besar dari 10 L/menit, mengurangi generalisasi hasil penelitian tersebut. Pada uji coba prospektif acak terkontrol sebuah HME dengan filter dibandingkan dengan HH. HME dengan filter diganti setaip hari. Data dianalisis dari 31 pasien dengan HME filter dan 42 pasien dalam kelompok HH. Enam pasien HME dengan filter mengalami oklusi ETT, sedangkan pada kelompok HH tidak terjadi oklusi. Penelitian ini dihentikan sebelum selesai setelah kematian seorang pasien dengan obstruksi total tabung trakeanya. Selain itu, Roustan dkk menemukan bahwa oklusi ETT lebih banyak ditemukan pada pasien dengan HME filter bila dibandingkan dengan HH. Namun, perlu dicatat bahwa penelitian ini dilakukan dengan HME hidrofobik, dan kebanyakan oklusi ETT dilaporkan dengan ventilasi semenit tinggi. Berdasarkan informasi tersebut, HME hidrofobik higroskopik lebih disarankan untuk menjadi pilihan pertama bila humidikasi pasif yang dipilih, karena mereka memili kapasitas humidifikasi yang lebih baik daripada tipe hidrofobik. Bahkan, pada percobaan acak terkontrol yang membandingkan HME higroskopik hidrofobik dengan HME hidrofobik dengan HH dan dengan ventilasi semenit 10,8 L/menit, 11,6 L/menit, dan 10,2 L/min menunjukkan bahwa, setelah 72 jam, diameter ETT telah mengalami penurunan sebesar 6.5 mm pada pasien dengan HME hidrofobik, 2.5 mm dengan HME higroskopis hidrofobik, dan 1.5 mm dengan HH. Pada uji multisenter acak terkontrol, pasien diperkirakan membutuhkan ventilasi mekanis selama lebih dari 48 jam, secara acak diberikan HME higroskopik hidrofobik dengan filter atau dengan HWH. Oklusi tabung endotrakeal terjadi pada lima pasien dengan HWH dan hanya satu pasien dalam kelompok HME dengan filter. Namun, perbedaan ini tidak signifikan secara statistik. Sebagai catatan, pasien dengan kontraindikasi penggunaan HME dikeluarkan dari penelitian ini, terutama karena adanya sekret yang tebal.

Dalam hal lama penggunaan HME, timbul beberapa kekhawatiran penurunan kinerja karena pemanjangan durasi kerja. Oleh karena itu, sebagian produsen merekomendasikan penggantian HME setiap 24 jam. Hal ini telah difokuskan pada penelitian dewasa ini. Djedaini dkk menunjukkan bahwa tidak terdapat peningkatan resistesi HME hidrofobik-higroskopis bila HME diganti setiap 48 jam dibandingkan dengan 24 jam. Penelitian lain mengungkapkan bahwa HME higroskopis-hidrofobik dapat mencapai kadar humiditas absolut yang sama bila digunakan selama 24 jam atau 48 jam tanpa mengalami peningkatan rerata tekanan airway pada 48 jam. Hasil yang serupa ditemukan pada penelitian berikutnya yang menggunakan HME selama 48 jam bukannya 24 jam. Selaini itu, sebuah penelitian menunjukkan bahwa HME dapat digunakan

selama 96 jam tanpa mengalami perubahan yang signifikan dalam kemampuannya menghasilkan humiditas absolut. Namun demikian, data ini diperoleh dari 13 pasien dengan ventilasi mekanik untuk alasan neurologis, tanpa riwayat permasalahan pernapasan kronis sebelumnya. Tromachot dkk mengadakan penelitian acak prospektif terkontrol, menguji penggunaan HME hidrofobik yang diperpanjang hingga 7 hari. Tercatat, tidak ada kejadian oklusi ETT dan resistensi HME tidak meningkat bila dibandingkan dengan penggantian HME tiap 24 jam. Terakhir, Kapadia dkk mengadakan penelitian untuk melihat gangguan airway pada 7900 pasien dengan ventilasi mekanis selama lebih dari 6 tahun. Pada 3 tahun pertama penelitian, HME diganti setiap 24 jam dan pada periode ini tidak ditemukan oklusi ETT. Pada 3 tahun terakhir HME diganti setiap 48 jam dan pada peride ini ditemukan 13 oklusi ETT dari 2932 subjek penelitian. Insidensi oklusi ETT ini masih terbilang sangat rendah dibandingkan pada penelitian yang dilakukan pada HME hidrofobik kinerja buruk.

Perlu diingat bahwa HME merupakan alat pasif yang memerlukan retensi panas untuk berfungsi seara efektif, alat ini dianggap kontraindikasi untuk pasien hipotermia dengan suhu lebih rendah dari 32∘C. Bahkan, Lellouche dkk melakukan penelitian crossover acak prospektif untuk menilai pengaruh HME pada sembilan pasien dengan hipotermia sedang setelah serangan jantung. HME menghasilkan humidifikasi yang lebih renda dibandingkan dengan HH. Dalam rangka mengkompensasi kerugian potensial ini, HME aktif digunakan pada praktek klinis. Meskipun HME aktif memiliki keuntungan dalam hal humidifikasi, HME memiliki kelemahan dalam menempatkan sumber panas dekat pasien dan penggunaannya meningkatkan luas ruang rugi yang lebih besar daripada HME pasif. Selain itu, HME dihubungkan dengan peningkatan risiko oklusi ETT dibandingkan dengan HH. Oleh karena itu, dianjurkan untuk tidak digunakan pada pasien dengan sekret kental.5.2. Efek Ventilasi Mekanis. HME memiliki efek yang kurang menguntungkan terhadap parameter ventilasi. HME meningkatkan ruang rugi paru sehingga mengurangi ventilasi alveolar dan menyebabkan peningkatan tekanan karbondioksida. Sehingga, dalam rangka mempertahankan ventilasi alveolar dalam tingkat yang sama, volume tidal harus ditingkatkan, memaparkan pasien kepada volume-induced lung injury. Pada pasien yang bernapas spontan, penambahan ruang rugi paru yang disebabkan oleh penggunaan HME dapat meningkatkan kerja napas dan menghalangi pembebasan ventilasi mekanik. Prat dkk menunjukkan terdapat penurunan kadar PaCO2 rata-rata 17 mmHg pada pasien ARDS bila menggunakan HH dibandingkan HME. Hal ini diduga terkait dengan perbedaan dalam ruang rugi sebanyak 95 mL antara kedua alat. Optimalisasi PaCO2 pada pasien ARDS dengan cara mengganti HMEs menjadi HH juga ditunjukkan dalam penelitian lain. Le Bourdell`es dkk melakukan uji coba crossover secara acak membandingkan HME ke HH selama penyapihan dari lima belas pasien. Mereka menyarankan bahwa meskipun ruang rugi yang ditambahkan oleh HMEs mungkin sepele, hal itu mungkin merugikan mempengaruhi proses penyapihan pada pasien dengan pernapasan cadangan terbatas. Temuan ini kemudian diperkuat oleh sebuah studi prospektif acak terkontrol oleh Girault dkk pada sebelas pasien dengan ventilasi mekanis dengan gagal napas kronik. Selanjutnya, Iotti dan rekan membandingkan efek dari HH, HME tanpa filter, dan HME

dengan filter pada sepuluh pasien ventilasi dengan mode PSV. Kenaikan tertinggi volume ruang rugi dan hiperinflasi dinamis terlihat pada penggunaan HMEF. Hal ini terungkap dengan peningkatan tekanan tambahan yang dibutuhkan, yang berkisar dari rata-rata 12,8 cmH2O dengan HH, 14,8 cmH2O dengan HME tanpa filter, dan 17,6 cmH2O dengan HME dengan filter. Selain berefek terhadap ruang rugi, HME meningkatkan resistensi inspirasi dan ekspirasi, yang memberikan kontribusi untuk pengembangan PEEP intrinsik.5.3. Ventilation Associated Pneumonia. Pada tahun 1998, Cook dkk mengadakan meta analisis yang menyertakan 5 penelitian acak-kontrol dari tahun 1990 hingga 1997. Para penulis menemukan bahwa insidensi VAP lebih rendah pada penggunaan HME dibandingkan dengan heated humidifier. Meskipun demikian, rasio VAP rendah hanya ditemukan pada 1 dari 5 penelitian. Pada meta-analisis berikutnya, tidak ditemukan perbedaan antara HH dan HME. Pada meta-analisis yang lebih baru, menyertakan 13 penelitian acak kontrol, ditemukan tidak ada perbedaan insidensi VAP. Perbedaan hasil tersebut dapat disebabkan oleh perbedaan penelitian yang disertakan dalam meta-analisis. Selain itu, penelitian ini menyertakan tipe dan desain HH dan HME yang berbeda. Heterogenitas ini direfleksikan pada pedoman yang diusungkan oleh komunitas berbeda. Pada pedoman oleh British Society for Antimicrobial Chemoterapy tahun 2008, direkomendasikan penggunaan HME daripada HH untuk menurunkan insidensi VAP. Namun, pedoman ini tidak menyertakan hasil meta-analisis oleh Siempos dkk pada tahun 2007, yang meneliti sejumlah besar percobaan klinis pada 4 meta-analisis yang dilaksanakan hingga kini. Meta-analisis ini menunjukkan tidak ada perbedaan insidensi VAP antara penggunaan HME dan HH. Rekomendasi CDC tidak mengunggulkan baik HME daripada HH dan American Thoracic Society menyatakan bahwa HME tidak dapat dijadikan alat untuk mencegah terjadinya VAP. Pada tahun 2009, Europian Respiratory Society (ERS), the Europian Society of Clinical Microbiology and Infectious Diseases (ESCMID) and the Europian Society of Intensive Care Medicine (ESICM) mengeluarkan pernyataan gabungan yang lebih memilih pengggunaan HME dibading HH sebagai pencegahan VAP. Namun, hal ini hanya berdasarkan penelitian oleh Torres dkk tanpa menyertakan penelitan dan meta-analisis berikutnya. Pada tahun yang sama, VAP Guidelines Comitte dan Canadian Critial Care Trials Group menyatakan bahwa tidak ada perbedaan insidensi VAP antara penggunaan HME dan HH. Kecenderungan penggunaan HME pada European guideline bertepatan dengan tren di praktik klinis. Sebuah penelitian cross-sectional menunjukkan bahwa HME lebih lazim digunakan di Perancis daripada Kanada.

Singkatnya, berdasarkan data sebelumnya, pemilihan humidifier sebaiknya dibuat berdasarkan konteks klinis spesifik. Secara umum, HME lebih mudah digunakan dan lebih ringan daripada HH sehingga memudahkan pemindahan pasien dengan ventilaisi mekanis dan HME tidak memiliki resiko bahaya termal. Secara teori, HH melembabkan udara lebih baik daripada HME. HH umumnya dipilih untuk pasien dengan sekret yang lengket atau bila dipikirkan membutuhkan ventilasi dalam jangka lama. Meskipun demikian, pada ulasan sistematis Cochrane, tidak terdapat perbedaan outcome secara klinis. Namun, pada ulasan yang sama, PaCO2 dan ventilasi semenit ditemukan lebih tinggi pada HME, menunjukkan HH merupakan pilihan yang lebih baik untuk pasien dengan pemeliharaan saluran napas terbatas. Kerugian khas HH adalah pembentukan kondensat di sirkuit yang dihubungkan pada penelitian

sebelumnya dengan peningkatan resiko infeksi nosokomial. Meskipun demikian, tidak terdapat perbedaan insidensi pneumonia antara heated humidifier dan humidifier pasif

6. RingkasanHumidifikasi jalan napas merupakan kunci penting intervensi pada pasien dengan

ventilasi mekanis. Pengaturan atau pemilihan humidifier yang kurang tepat dapat berakibat negatif terhadap hasil klinis dengan merusak mukosa jalan napas, memperpanjang durasi ventilasi mekanis atau meningkatkan usaha bernapas. Humidifier dapat berfungsi secara pasif atau aktif tergantung sumber panas dan humiditasnya. Berdasarkan skenario klinis, pemilihan humidifier dapat berubah seiring perjalanan waktu, sehingga, pengetahuan mengenai keuntungan dan kerugian masing-masing alat sangatlah penting bagi tenaga medis.