Long-term non-invasive ventilation in patients with chronic obstructive pulmonary disease (COPD): 2021 Canadian Thoracic Society Clinical Practice Guideline update

Abstract

BACKGROUND: Chronic hypercapnic respiratory failure is common in advanced chronic obstructive pulmonary disease (COPD) and it is associated with adverse outcomes such as repeat hospitalization and death. Long-term non-invasive ventilation (NIV) has been used with uncertain efficacy in this condition, but recent clinical trials suggest possible survival benefit and reduced hospitalization under specific circumstances with this therapy.

METHODS: The purpose of this guideline update is to assess current evidence regarding long-term NIV in the treatment of chronic hypercapnic respiratory failure specifically related to advanced COPD. A representative multidisciplinary panel of expert clinicians undertook a formal clinical practice guideline development process. Four key clinical questions were defined according to the Patient/problem, Intervention, Comparison, Outcome (PICO) approach. The panel performed a systematic literature review, assessed and graded the relevant evidence and made evidence-based recommendations.

RESULTS: There is supportive evidence for the use of long-term NIV to improve survival in patients with stable COPD with significant chronic hypercapnic respiratory failure. The use of this therapy may also lead to reduced hospital readmission rates when applied to patients who were recently hospitalized for an acute hypercapnic exacerbation and in whom the elevated partial pressure of carbon dioxide in arterial blood (PaCO₂) persists 2 to 4 weeks after the index hospitalization. Studies demonstrating benefit of long-term NIV targeted very selected patient populations and used very specific methodology, both of which are likely key elements for NIV success.

Although there is no evidence from clinical trials directly comparing high-intensity versus low-intensity NIV, most successful clinical trials have used the former ventilation strategy. Therefore, when opting for long-term NIV in patients with COPD and chronic hypercapnic respiratory failure, we suggest using high-intensity ventilation (sufficient inspiratory pressures to meaningfully reduce PaCO₂). We found no evidence to support the use of volume-assured pressure ventilation over standard pressure preset ventilation, which is currently the preferred mode.

CONCLUSIONS: This 2021 guideline update represents an important shift from the previous recommendation against the use of long-term NIV in most patients with COPD and chronic hypercapnia, toward its suggested use. Based on the reported survival and hospital readmission rate benefits, we suggest long-term NIV in highly selected patients with COPD and chronic hypercapnic respiratory failure along with the use of specific and closely monitored ventilatory strategies.

RÉSUMÉ

CONTEXTE: L’insuffisance respiratoire hypercapnique chronique est courante dans la maladie pulmonaire obstructive chronique (MPOC) avancée et elle est associée à des résultats indésirables tels que des hospitalisations répétées et même la mort. La ventilation non invasive à long terme (VNI) a été utilisée avec une efficacité incertaine pour ce problème de santé, mais des essais cliniques récents indiquent un avantage possible en matière de survie et une hospitalisation réduite dans des circonstances précises avec ce traitement.

MÉTHODES: Le but de cette mise à jour des lignes directrices est d’évaluer les données probantes actuelles concernant la VNI à long terme dans le traitement de l’insuffisance respiratoire hypercapnique chronique spécifiquement liée à la MPOC avancée. Un groupe multidisciplinaire représentatif de cliniciens experts a entrepris un processus d’élaboration de lignes directrices de pratique clinique. Quatre questions cliniques clés ont été définies selon l’approche Patient / problème, Intervention, Comparaison, Résultat (PICO). Le comité a effectué une revue systématique de la littérature, évalué et noté les données probantes pertinentes et formulé des recommandations fondées sur des données probantes.

RÉSULTATS: Il existe des données probantes à l’appui de l’utilisation de la VNI à long terme pour améliorer la survie chez les patients atteints de MPOC stable avec une insuffisance respiratoire hypercapnique chronique significative. L’utilisation de ce traitement peut également conduire à une réduction des taux de réadmission à l’hôpital lorsqu’elle est appliquée à des patients récemment hospitalisés pour une exacerbation hypercapnique aiguë et chez lesquels la pression partielle élevée de dioxyde de carbone dans le sang artériel (PaCO₂) persiste deux à quatre semaines après l’hospitalisation de référence. Les études démontrant les avantages de la VNI à long terme ont ciblé des populations de patients très sélectionnées et ont utilisé une méthodologie très précise, qui sont probablement des éléments clés du succès de la VNI.

Bien qu’il n’y ait aucune donnée probante provenant d’essais cliniques comparant directement la VNI de haute intensité et de faible intensité, la plupart des essais cliniques réussis ont utilisé l’ancienne stratégie de ventilation. Par conséquent, lorsque la VNI à long terme est retenue pour traiter les patients atteints de MPOC et d’insuffisance respiratoire hypercapnique chronique, nous suggérons d’utiliser une ventilation à haute intensité (pressions inspiratoires suffisantes pour réduire significativement la PaCO₂). Nous n’avons trouvé aucune donnée probante pour soutenir l’utilisation de la ventilation à pression à volume garanti par rapport à la ventilation à pression prédéfinie standard, qui est actuellement le mode préféré.

CONCLUSIONS: Cette mise à jour des lignes directrices 2021 représente un changement important par rapport à la recommandation précédente contre l’utilisation de la VNI à long terme chez la plupart des patients atteints de MPOC et d’hypercapnie chronique, vers son utilisation suggérée. Sur la base des avantages rapportés en termes de survie et de taux de réadmission à l’hôpital, nous suggérons une VNI à long terme chez des patients hautement sélectionnés atteints de MPOC et d’insuffisance respiratoire hypercapnique chronique, ainsi que l’utilisation de stratégies ventilatoires particulières et étroitement surveillées.

Keywords:

• COPD
• non-invasive ventilation
• NIV
• home ventilation
• hospitalization
• survival

Acknowledgments

The authors would like to recognize and thank CTS staff (Anne Van Dam), CTS Executive members (Drs. Dina Brooks, Paul Hernandez, Richard Leigh, Mohit Bhutani and John Granton), and CTS CRGC Executive members (Samir Gupta, Sanjay Mehta and David Zielinski) for their input and guidance. We would also like to acknowledge with sincere appreciation our expert reviewers who made valuable contributions to the manuscript: Shawn Aaron, University of Ottawa, Ottawa Hospital Research Institute, Ottawa, Canada; Anita Simonds, National Heart and Lung Institute, Imperial College London, Royal Brompton Hospital, London, England; Amanda Piper, University of Sydney, Woolcock Institute of Medical Research, Sydney, Australia.

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