Introducción

El helio es un gas noble, incoloro, inodoro e inerte, con una baja densidad (siete veces menor que el nitrógeno)1,2. El heliox es una mezcla gaseosa de oxígeno y helio que puede administrarse tanto en respiración espontánea, a través de mascarilla, cánulas nasales o campanas, como en ventilación mecánica, no invasiva, invasiva o de alta frecuencia3-6. El heliox, debido a su baja densidad, favorece el flujo laminar disminuyendo la resistencia de las vías aéreas y secundariamente el trabajo respiratorio1,2.

En la práctica clínica, la concentración de helio utilizada oscila entre un 50 y un 80 %, ya que a concentraciones más elevadas existe riesgo de producir hipoxia2,6,7. Las ventajas fundamentales del heliox son su facilidad de administración y rapidez de acción y que carece de efectos tóxicos. Debido a estas propiedades, el heliox se ha utilizado desde 19348, tanto en patologías de vías respiratorias altas como bajas4,9,10. A pesar de ello, existen pocos trabajos que hayan analizado la eficacia del heliox en niños y la mayoría de ellos han incluido un escaso número de pacientes. El objetivo de nuestro estudio ha sido valorar la eficacia de la administración de heliox y analizar los factores que condicionan su respuesta.

Pacientes y métodos

Se realizó un estudio clínico prospectivo observacional con intervención, no controlado, entre enero de 2001 y marzo de 2006. Se incluyeron en el estudio, los niños tratados con heliox en la unidad de cuidados intensivos pediátricos, con consentimiento informado previo. Se estudiaron 65 pacientes, 22 varones (33,8 %) y 43 mujeres (66,2 %), con edades comprendidas entre los 12 días y los 8 años, con una media y desviación estándar de 13,9 (19,4) meses y un peso de 7,5 (4,4) kg. Los diagnósticos de los pacientes están especificados en la tabla 1. La indicación de administración de heliox fue una insuficiencia respiratoria moderada o grave que no mejoraba con oxigenoterapia y/o tratamiento farmacológico (broncodilatadores, adrenalina y/o corticoides) y/o ventilación no invasiva (VNI), según el criterio del médico de plantilla responsable del paciente. Un total de 50 pacientes, el 76,9 %, recibieron otros tratamientos antes de iniciar el heliox (adrenalina en aerosol, corticoides en aerosol y/o sistémicos).

Se utilizaron bombonas con una concentración de 70 % de helio y 30 % de oxígeno. Los métodos de administración inicial fueron: mascarilla con reservorio en 34 pacientes (53,8 %), en 12 (18,5 %) cánulas nasales y en 18 (27,7 %) ventilación no invasiva (presión positiva continua en vía respiratoria [CPAP] o presión positiva con dos niveles de presión [BiPAP] a través de cánulas nasales, tubo endotraqueal cortado o mascarilla nasal o nasobucal). En la VNI el heliox se administró mediante una conexión en la tubuladura inspiratoria del sistema de CPAP o del respirador. En estos casos la concentración final de heliox dependió del flujo de oxígeno y de heliox administrado. En otros respiradores se conectó el heliox en la entrada de aire del respirador, de tal forma que la concentración de heliox administrada se reguló mediante el mando de fracción inspiratoria de oxígeno (FiO2) desde un máximo de 70 % de heliox (FiO2 21 %) a un mínimo de 0 % (FiO2 100 %). Los pacientes que presentaban hipoxemia recibieron oxígeno suplementario a través de cánulas o mascarilla nasobucal para conseguir una saturación de oxígeno (SaO2) mayor de 90 %, o en el caso de la VNI se aumentó el flujo o la concentración de oxígeno en el mezclador.

El control de la eficacia del tratamiento con heliox se realizó mediante la valoración de las escalas de gravedad clínicas antes y en las primeras 2 h de administración (tablas 2 y 3). También se registró la modificación de la SaO2, frecuencia cardíaca, frecuencia respiratoria y gasometría, y se valoró la evolución clínica, analizándose la duración del tratamiento, la aparición de efectos secundarios y la necesidad de ventilación no invasiva o invasiva tras la administración de heliox.

Resultados

El 42 % de los pacientes presentaba una insuficiencia respiratoria moderada y el 58 % una insuficiencia respiratoria grave según las puntuaciones de gravedad clínica. Un total de 54 de los 65 pacientes (83,1 %) mejoraron tras la administración de heliox. En 14 pacientes (21,5 %) se consideró fracaso del heliox por no mejoría o mejoría insuficiente (disminución menor de 2 puntos en la escala de gravedad clínica o necesidad ventilación mecánica no invasiva o invasiva en las primeras 4 h tras el inicio del heliox). La tabla 4 muestra la comparación de las puntuaciones de gravedad clínica y la gasometría antes y tras la administración del heliox. El tratamiento con heliox produjo una disminución estadísticamente significativa de las puntuaciones de gravedad clínica, la frecuencia respiratoria y frecuencia cardíaca, sin existir cambios en la SaO2 ni en la gasometría, aunque se hicieron controles gasométricos en pocos pacientes (tabla 4).

Factores que influyeron en la respuesta al heliox

Los niños mayores presentaron una mayor respuesta clínica al heliox que los más pequeños. Las diferencias no alcanzaron significación estadística entre los mayores y menores de 6 meses, pero sí entre los mayores y menores de 12 meses. No existió diferencia en la respuesta al heliox entre ambos sexos (tabla 5). La mejoría clínica fue menor en los niños con bronquiolitis que en el resto de los pacientes. No existieron diferencias significativas entre los otros grupos diagnósticos. Tampoco se encontraron diferencias significativas en la respuesta clínica entre los 3 métodos de administración del heliox, aunque los pacientes en los que se administró heliox a través de VNI presentaban una mayor gravedad clínica inicial.

Necesidad de ventilación mecánica tras el heliox

De los 47 pacientes en los que se administró inicialmente heliox a través de mascarilla facial o cánulas nasales, 14 (un 29,8 %) requirieron posteriormente ventilación no invasiva. Los niños menores de 12 meses precisaron con mayor frecuencia VNI tras el tratamiento con heliox que los mayores de esa edad. La necesidad de VNI fue también significativamente mayor en los niños con bronquiolitis que en el resto de patologías. No existió diferencia en la necesidad de VNI tras el heliox con respecto al grado de insuficiencia respiratoria inicial (tabla 6).

Un total de 17 niños (26,5 %) requirieron intubación y ventilación mecánica invasiva a pesar del tratamiento con heliox. La necesidad de ventilación invasiva, fue significativamente menor en los pacientes con insuficiencia respiratoria inicial moderada (5,3 %) que en los que presentaban insuficiencia respiratoria grave (37,5 %). No existieron diferencias estadísticamente significativas en el resto de los factores, aunque los niños con laringitis e insuficiencia respiratoria postextubación requirieron con menor frecuencia intubación que el resto de los pacientes (tabla 6).

Duración del tratamiento y efectos secundarios

La duración del tratamiento con heliox fue muy variable, con una media de 49,8 h (98,5), una mediana de 24 h y un rango 30 min a 30 días. No se produjo ningún efecto secundario debido al heliox. Un paciente con bronquiolitis falleció por insuficiencia respiratoria refractaria a pesar de tratamiento con ventilación de alta frecuencia y oxigenación por membrana extracorpórea.

Discusión

Nuestro estudio muestra que el heliox produce una mejoría clínica rápida en un importante porcentaje de niños con insuficiencia respiratoria de vías altas y bajas. Nuestros resultados son similares a los publicados por Berkenbosch et al10 en un estudio retrospectivo en 67 niños con distintas patologías en la que existió una mejoría clínica en un 83 % de los casos, aunque no realizaron comparación de puntuaciones de gravedad.

El trabajo respiratorio depende, en parte, de la resistencia que la vía aérea ofrece al flujo de aire. La resistencia es función del tipo de flujo, laminar o turbulento, que a su vez depende del diámetro de la vía aérea (D), la velocidad del gas (V), su densidad (ρ) y su viscosidad (μ). El número de Reynolds (Re = VDρ/μ) determina si un gas tiene un flujo laminar o turbulento. El flujo laminar ocurre con Reynolds < 2.0002,7,9. La viscosidad del helio, el oxígeno y el aire es similar. Por tanto, si se sustituye el nitrógeno del aire por helio, se obtiene una mezcla con menor densidad y menor número de Reynolds, favoreciendo que el flujo sea laminar2,7,9. El heliox al convertir el flujo de turbulento a laminar disminuye la resistencia y secundariamente el trabajo respiratorio. Por otra parte, el dióxido de carbono (CO2) difunde a través del helio 4 o 5 veces más rápido que en el aire, por lo que también mejora la distribución del gas y la ventilación9.

El heliox se suele administrar mediante mascarillas faciales, intentando evitar la entrada de aire ambiente, para no disminuir la concentración de heliox que respira el paciente4,6. Sin embargo, estas mascarillas son grandes para los lactantes y en ocasiones mal toleradas. Williams et al11 demostraron en 5 lactantes que el heliox administrado mediante cánulas nasales también era efectivo y bien tolerado. Nuestra experiencia en 12 pacientes es similar. Nosotros utilizamos un flujo elevado de heliox de 6 a 12 l/min por las cánulas nasales, con el fin de que este flujo rellene la nariz y la cavidad oral y disminuya la mezcla con el aire ambiente. Aunque el estudio no fue diseñado para comparar la efectividad de los diferentes métodos de administración, nuestros resultados muestran que la efectividad del heliox administrado a través de cánulas nasales fue similar a la de la mascarilla facial. El heliox también puede utilizarse con ventilación no invasiva3, como realizamos en 32 de nuestros pacientes, ventilación mecánica invasiva5, y ventilación de alta frecuencia9,12, permitiendo administrar el mismo volumen con menor presión. Sin embargo, los respiradores convencionales están calibrados para mezclas de aire y oxígeno y con el heliox las mediciones de volúmenes y de FiO2 pueden no ser fiables5,9,13.

El tratamiento con heliox ha disminuido el trabajo respiratorio y la necesidad de ventilación mecánica en pacientes con diversas patologías, aunque los resultados de los estudios han sido en ocasiones contradictorios.

Patología de vías respiratorias altas

El heliox disminuye la resistencia al flujo y por tanto el trabajo respiratorio, reduciendo secundariamente el riesgo de colapso inspiratorio de la vía aérea producido por el esfuerzo respiratorio4,9. Diversos estudios comparativos y series clínicas han demostrado un efecto positivo del heliox en pacientes con estridor postextubación, estenosis subglótica, laringitis y traqueobronquitis inflamatoria, traumática o en quemados14-19. Varios autores han demostrado que el heliox produce mayor efecto que el oxígeno15,16 y Weber et al17 en 33 niños con laringitis aguda encontraron que el efecto del heliox era similar al de la adrenalina.

Bronquiolitis

Hollman et al20 en un estudio cruzado en 13 lactantes observaron que el heliox disminuía las puntuaciones de gravedad más que el oxígeno, Cambonie et al21 en un estudio controlado en 20 lactantes menores de 3 meses también encontraron una mayor disminución del trabajo respiratorio con el heliox en comparación con el oxígeno. No existieron diferencias en la frecuencia cardíaca, saturación ni en la necesidad de intubación endotraqueal entre ambos grupos. Martinón et al22 estudiaron 38 niños menores de 2 años con bronquiolitis encontrando que el heliox disminuía la gravedad clínica, frecuencia cardíaca y frecuencia respiratoria con respecto a un grupo control previo. Ningún paciente tratado con heliox o con oxígeno requirió intubación. Los mismos autores publicaron que el heliox administrado mediante VNI nasal en 78 niños con bronquiolitis producía una reducción de 1,5 puntos en la puntuación de gravedad tras una hora de tratamiento, mejorando también la SaO2, y disminuyendo la presión parcial de dióxido de carbono (PCO2) y la frecuencia respiratoria. Solo un paciente requirió intubación3.

Sin embargo, Liet et al23 en un estudio controlado en 39 niños con bronquiolitis no encontraron diferencias en la eficacia del heliox y el oxígeno. Un 5,5 % de los pacientes requirió VNI y un 22 % intubación endotraqueal. Tampoco Gross et al24 observaron ningún efecto del heliox en 10 niños con bronquiolitis que recibían ventilación mecánica. En nuestro estudio, el heliox produjo una mejoría moderada en los niños con bronquiolitis, pero a pesar de ello un porcentaje importante necesitaron posteriormente VNI y/o ventilación invasiva. Un total de 18 niños recibieron inicialmente tratamiento con heliox asociado a VNI y cuatro de ellos (22 %) requirieron posteriormente intubación. De los 14 pacientes que recibieron primero heliox y posteriormente VNI, seis requirieron intubación. Las diferencias de eficacia y necesidad de ventilación mecánica entre los diferentes estudios pueden ser debidas a la precocidad en el inicio del tratamiento con heliox pero también a la gravedad de la insuficiencia respiratoria. Cuanto más precozmente se inicia el tratamiento con heliox este es más eficaz, pero probablemente porque se administra en pacientes menos graves. En nuestra opinión el heliox puede ser útil en niños con bronquiolitis e insuficiencia respiratoria moderada, pero su efecto parece menos importante en los niños con insuficiencia respiratoria grave.

Asma

En las crisis asmáticas el heliox puede mejorar la ventilación, disminuir el trabajo respiratorio y favorecer la difusión del CO2. Sin embargo, los resultados clínicos también son contradictorios4. En algunos estudios en adultos y niños con asma grave el heliox mejoró la función pulmonar, disminuyendo la disnea y el pulso paradójico25,26, mientras que en otros no se observó ninguna mejoría clínica27. También se ha referido una disminución del pico de presión y de la presión parcial arterial de dióxido de carbono (PaCO2) en adultos28 y niños29 con estatus asmático sometidos a ventilación mecánica.

Otras indicaciones

El heliox también ha sido utilizado en neonatos con enfermedad de membrana hialina30 y adultos con enfermedad pulmonar obstructiva crónica e insuficiencia respiratoria con hiperinsuflación31,32. El heliox puede utilizarse para nebulización de broncodilatadores, favoreciendo la llegada de los fármacos a las vías aéreas más pequeñas4,9,33-35.No hemos encontrado ningún trabajo previo que compare la eficacia del heliox en niños con patología de vías respiratorias altas y bajas, ni la influencia de otros factores como el método de administración, la edad o la gravedad de la insuficiencia respiratoria previa. En nuestro estudio la respuesta clínica fue más importante en los niños mayores y en los que presentaban patología respiratoria de vías altas que en la bronquiolitis. Esto podría explicarse porque en la vía respiratoria alta el flujo es fundamentalmente turbulento y por tanto más dependiente de la densidad del gas que en las vías respiratorias bajas, donde el flujo es laminar y por tanto menos dependiente de la densidad1,2.

En nuestra serie la necesidad de ventilación no invasiva tras la administración de heliox y sobre todo de intubación fue alta, aunque similar a la referida en otros estudios15,21. Esto podría sugerir que el efecto del heliox ha sido poco importante. Sin embargo, hay que tener en cuenta que un porcentaje importante de nuestros pacientes presentaban insuficiencia respiratoria grave, un 27,7 % recibían previamente ventilación no invasiva, y algunos tenían indicaciones clínicas de intubación en el momento de iniciar el tratamiento con heliox. Además, 12 pacientes presentaban insuficiencia respiratoria tras cirugía de la vía aérea por estenosis traqueal y varios de ellos tuvieron que ser intubados por persistencia de la estenosis anatómica para ser reoperados.

El heliox tiene las ventajas de su sencillez de administración, su rapidez de efecto y la ausencia de efectos secundarios. Sin embargo, hay que tener en cuenta que el heliox no cura el proceso patológico subyacente y puede producir una falsa sensación de mejoría, ya que disminuye el trabajo respiratorio a pesar de la persistencia de una obstrucción grave, con riesgo de retrasar la aplicación de otras medidas como la ventilación no invasiva o la intubación endotraqueal. Por otra parte, la administración de heliox con una proporción helio:oxígeno de 70:30 puede aumentar la hipoxemia en niños que requieren concentraciones elevadas de oxígeno6. En estos pacientes es necesario administrar oxígeno mediante otra fuente o regular la FiO2 y la concentración de heliox en el mezclador, teniendo en cuenta que a mayor concentración de oxígeno el efecto del heliox será menor. Por último, como el heliox posee una conductividad térmica seis veces superior a la del aire, teóricamente podría producir hipotermia, sobre todo en lactantes con administración prolongada6. Por ello, algunos autores recomiendan calentarlo. Sin embargo, el riesgo real de hipotermia es bajo1. Nosotros no calentamos el heliox y no observamos disminución significativa de la temperatura a pesar de su uso muy prolongado en algunos pacientes.

Nuestro estudio tiene una serie de limitaciones. No es un estudio aleatorizado con un grupo control. Cada paciente ha sido su propio control lo que permite valorar la efectividad del heliox, pero no comparar la evolución con otros pacientes que no reciben este tratamiento. Por otra parte, la población estudiada no fue homogénea, ya que se incluyeron pacientes con diversas edades y patologías, diferente estado de gravedad, aunque todos con una insuficiencia respiratoria moderada o grave, y diferentes estadios de evolución. Por último, se utilizaron varios métodos de administración, lo que puede influir en los resultados, aunque no impiden analizar la influencia de cada uno de estos factores en la respuesta al heliox.

Concluimos que el heliox produce una mejoría clínica rápida y sin efectos secundarios en un importante porcentaje de niños con insuficiencia respiratoria de vías altas o bajas, moderada o grave. La mejoría es más importante en los niños mayores y en los que presentan patología de vías respiratorias altas que en la bronquiolitis. A pesar de su eficacia un porcentaje considerable de pacientes precisan ventilación no invasiva y/o intubación.

Agradecimiento

A las enfermeras de la Sección de Cuidados Intensivos Pediátricos del Hospital General Universitario Gregorio Marañón por su colaboración en la realización del estudio. A José María Bellón Cano del Servicio de Medicina Preventiva y Gestión de Calidad por la realización del estudio estadístico. A los doctores Federico Martinón Torres y Antonio Rodríguez Núñez del Hospital Clínico Universitario de Santiago de Compostela por su ayuda en el desarrollo del protocolo de tratamiento con heliox.

Correspondencia: Dr. J. López-Herce Cid.

Sección de Cuidados Intensivos Pediátricos.

Hospital General Universitario Gregorio Marañón.

Dr. Castelo, 47. 28009 Madrid. España.

Correo electrónico: pielvi@ya.com

Recibido en junio de 2006.

Aceptado para su publicación en noviembre de 2006.