Applied forces with partially vs. fully inflated face masks during neonatal ventilation: a randomized crossover manikin study

Background More than 5% of newborns don’t initiate an adequate autonomous respiratory effort, requiring positive pressure ventilation with a face mask or more invasive procedures. Face mask ventilation is the most important and effective procedure in newborn’ resuscitation but, even though the presence of a cushion rim reduces air leaks and the pressure exercised on the face independently of the type of face mask, there isn’t any guideline about the best filling level for the cushion rim. Using the right amount of air to fill the mask’s cuff can be effective not only for the procedure's effectiveness, as it can reduce air leak, but also to reduce the forces exerted on the newborn’s face and prevent pressure injuries. Face mask ventilation can trigger the trigeminal-cardiac reflex (TCR), a vagally mediated brainstem reflex that leads to apnoea and bradycardia. As the intensity of the TCR depends on the type and intensity of trigeminal stimuli, but the threshold to trigger it is still unknown and varies between neonates, applying the lowest force possible to the infant’s face during resuscitation procedures is desirable. Purpose This trial compared the applied forces on key points of a newborn manikin’s face during positive pressure ventilation, cuff pressure, and air leak with a partially (25 mL) vs a fully (35 mL) inflated face mask. Materials and Methods We conducted a randomized, controlled crossover trial of mask ventilation on a modified neonatal manikin with a partially (25 mL) and a fully (35 mL) inflated face mask. Twenty-eight neonatal/pediatrics/anesthesiology consultants and residents trained in neonatal resuscitation participated in the study. The primary outcome measure was the forces applied to key regions of the manikin’s face. Secondary outcome measures included the pressure generated within the mask cuff during ventilation, the percentage of inflations with a mask leak < 25%, and subjective workload. Results The pressure generated within the mask’s cuff and the forces exerted on the manikin’s face sensors were higher with the partially cuffed mask. There were no significant differences in acceptable leak and subjective workload impression with the two levels of cuff filling. Conclusion Using a partially inflated face mask was associated to higher applied forces and higher cuff pressures compared to a fully inflated face mask. Using a partially or fully inflated face mask does not result in a significant difference in mask leak and neither in the participants' subjective impression to prefer one mask over the other. This finding holds potential benefits in the prevention of pressure injuries, although further research is needed to assess its implications on the likelihood of eliciting the trigeminal-cardiac reflex. Clinical implications require assessment in future studies.

Presupposti dello studio Più del 5% dei neonati non inizia autonomamente una respirazione adeguata, rendendo necessaria la ventilazione a pressione positiva con maschera facciale o procedure più invasive. La ventilazione con maschera facciale è la procedura più efficace nella rianimazione neonatale ma, nonostante la presenza di un cuscinetto gonfiabile riduca le perdite d’aria attorno alla maschera e la pressione esercitata sul volto indipendentemente dal tipo maschera, non ci sono linee guida che indichino il miglior livello di riempimento del cuscinetto. L’uso della corretta quantità di aria per riempire il cuscinetto della maschera può essere efficace non solo per l’efficacia della tecnica, dato che riduce le perdite d’aria attorno alla maschera, ma anche per ridurre le forze applicate sulla faccia del neonato e prevenire lesioni da pressione. La ventilazione con maschera facciale può causare l’attivazione del riflesso trigemino-cardiaco (RTC), un riflesso del tronco encefalico mediato dal nervo vago che causa apnea e bradicardia. Dato che l’intensità del RTC dipende dal tipo e dall’intensità dello stimolo trigeminale, ma la soglia per attivarlo non è nota e varia tra i neonati, è auspicabile applicare la minor forza possibile sulla faccia del bambino durante la rianimazione. Scopo dello studio Questo studio ha confrontato le forze applicate sui punti chiave della faccia di un manichino neonatale durante la ventilazione a pressione positiva, la pressione nella cuffia e le perdite d’aria attorno alla maschera con maschera facciale parzialmente (25mL) contro completamente (35mL) gonfiata. Materiali e Metodi Abbiamo condotto uno studio randomizzato, controllato e con crossover su manichino neonatale modificato, usando maschere facciali parzialmente (25mL) e completamente (35mL) gonfiate. Hanno partecipato ventotto persone tra neonatologi/pediatri/anestesisti strutturati o specializzandi formati sulle tecniche di ventilazione neonatale. L’outcome primario era la misura delle forze applicate sui punti chiave della faccia del manichino. Gli outcome secondari includevano la pressione generate all’interno della cuffia della maschera durante la ventilazione, la percentuale di ventilazioni con fuga di aria dalla maschera <25% e le impressioni dei partecipanti. Risultati La pressione generata all’interno della maschera e le forze esercitate sui sensori della faccia del manichino sono maggiori con la maschera parzialmente gonfia. Non ci sono state differenze significative riguardo le perdite d’aria attorno alla maschera né riguardo le impressioni dei professionisti tra i due livelli di cuffiaggio. Conclusioni L’uso di una maschera facciale parzialmente gonfia è associato all’applicazione di forze maggiori sulla faccia e a pressioni maggiori nella cuffia rispetto alla maschera completamente gonfia. L’uso di una maschera facciale parzialmente o totalmente gonfia non comporta differenze significative nelle perdite d’aria attorno alla maschera, né nell’impressione soggettiva dei partecipanti a preferire una maschera rispetto all’altra. Questo risultato potrebbe essere utile nella prevenzione di lesioni da pressione, anche se servono ulteriori studi riguardo le implicazioni sulla probabilità di stimolare il riflesso trigemino-cardiaco. Le implicazioni cliniche richiedono verifiche in studi futuri.