Ewer, Andrew

Gregory, Anna

Singh, Anju

English

University of Birmingham Research Portal

  University of BirminghamIs high-concentration oxygen therapy more effectivethan targeted oxygen therapy in neonatal non-tension pneumothorax?Gregory, Anna ; Ewer, Andrew; Singh, AnjuLicense:None: All rights reservedDocument VersionPeer reviewed versionCitation for published version (Harvard):Gregory, A, Ewer, A & Singh, A 2018, 'Is high-concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygentherapy in neonatal non-tension pneumothorax?', Archives of Disease in Childhood.Link to publication on Research at Birmingham portalPublisher Rights Statement:Checked for eligibility 28/11/2018This is an author accepted version of an article pubished in Archives of Disease in Childhood.http://dx.doi.org/10.1136/archdischild-2018-315659General rightsUnless a licence is specified above, all rights (including copyright and moral rights) in this document are retained by the authors and/or thecopyright holders. The express permission of the copyright holder must be obtained for any use of this material other than for purposespermitted by law.•	Users may freely distribute the URL that is used to identify this publication.•	Users may download and/or print one copy of the publication from the University of Birmingham research portal for the purpose of privatestudy or non-commercial research.•	User may use extracts from the document in line with the concept of ‘fair dealing’ under the Copyright, Designs and Patents Act 1988 (?)•	Users may not further distribute the material nor use it for the purposes of commercial gain.Where a licence is displayed above, please note the terms and conditions of the licence govern your use of this document.When citing, please reference the published version.Take down policyWhile the University of Birmingham exercises care and attention in making items available there are rare occasions when an item has beenuploaded in error or has been deemed to be commercially or otherwise sensitive.If you believe that this is the case for this document, please contact UBIRA@lists.bham.ac.uk providing details and we will remove access tothe work immediately and investigate.Download date: 01. Mar. 2020Is high‐concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygen therapy  in neonatal non‐tension pneumothorax? Anna Gregory,1 Andrew Keith Ewer,1,2 Anju Singh.1 *  1. Neonatal Unit, Birmingham Women’s and Children’s NHS Foundation Trust, Edgbaston, Birmingham, B15 2TG. UK. 2. Institute of Metabolism and Systems Research, University of Birmingham, B15 2TT. UK. *Corresponding Author: Dr Anju Singh, Neonatal Unit, Birmingham Women’s and Children’s NHS Foundation Trust, Edgbaston, Birmingham, B15 2TG Email: anjusingh@nhs.net     Key Words: Neonatal pneumothorax, oxygen therapy Word Count: 742      Clinical scenario A term new born is admitted to the neonatal unit with positive pulse oximetry screen1 and tachypnoea. The respiratory rate  is 70 breaths per minute but there are no other signs of respiratory distress.   The pre‐ductal pulse oximeter oxygen saturations (SpO2) are 91% and post‐ductal SpO2 are 90% in room air. The baby  is  commenced on  low‐flow oxygen  at 0.05  litres/min, which  improves both pre‐ductal  and post‐ductal  SpO2  to 95%.  Following  this,  the baby undergoes  a  chest  radiograph which  reveals  a  left sided pneumothorax with no significant lung collapse or mediastinal shift. As this is an incidental finding and the baby shows no clinical or radiological signs of tension pneumothorax, you question the need to treat with higher concentration oxygen therapy as has previously been routine practice. Structured clinical question In term and late preterm neonates (≥34 weeks) with spontaneous pneumothorax (SP) without clinical or radiological  signs  of  tension  (patient),  is  high  concentration  oxygen  therapy  (intervention)  more effective than oxygen titrated to maintain targeted SpO2  (comparison) for resolution/  improvement of clinical symptoms (outcome)? Search A literature search on Medline took place on 15th March 2018 using the following terms: exp“INFANT/NEWBORN”/, OR (neonate* OR newborn* OR neonatal OR babies OR baby OR infant*), AND exp PNEUMOTHORAX/, OR (pneumothorax OR pneumothoracis OR pnumothoraces), AND exp”CONSERVATIVE TREATMENT”/, (conservative ADJ (management OR therapy OR treatment)). This returned 33 results. There were only 2 studies in neonatal population (Table 1) that looked at high concentration oxygen therapy versus targeted oxygen therapy or room air 2, 3. Commentary Spontaneous pneumothorax is a common air leak syndrome with incidence of 0.05‐2% in all live births4‐5. Management of neonatal pneumothorax is dependent on severity of signs and symptoms, air leak size and evidence of  lung collapse and/or mediastinal shift on chest radiographs. For pneumothoraces that show  no  evidence  of  cardiorespiratory  instability  or  chest  radiograph  suggesting  tension,  invasive procedures such as needle thoracocentesis and/ or chest drain placement are not routinely performed2, 5.  There  are  a  range  of  conservative  management  practices  to  manage  neonates  with  non‐tension pneumothorax which may  include; observation only, oxygen therapy to maintain targeted SpO2,   non‐invasive  respiratory  support, or  the use of 100%  inspired oxygen  for  ‘nitrogen washout’6,  7. Nitrogen washout  is  thought  to  help with  resolution  of  pneumothorax  by  increasing  the  nitrogen  absorption gradient  from  the  extra‐pulmonary  space.  However,  there  is  concerning  evidence  in  literature  of detrimental effects of oxygen therapy secondary to free radical injury8, 9. A retrospective review by Clark et al2 showed that 100% oxygen therapy until resolution of radiological pneumothorax, was no better than targeted oxygen therapy to maintain SpO2 between 92‐95%,  in the treatment of symptomatic small to moderate pneumothoraces, with evidence of respiratory distress but no  signs  of  tension.  In  the  retrospective  review,  the  use  of  100%  oxygen  demonstrated  significant prolonged need for oxygen therapy and time to establish full feeds. These neonates also had longer time to  resolution  of  tachypnoea  and  hospitalisation,  however  this  was  not  statistically  significant.  The authors  stated  that  a  prospective  randomised  control  trial may  not  be  ethical  due  to  the  potential toxicity of 100% oxygen therapy and have recommended the use of oxygen to target accepted oxygen saturations.  The study by Shaireen et al3 included a larger sample size from multiple centres. Overall they showed no statistical difference  in the time of resolution of symptoms and  length of hospital stay of spontaneous non‐tension pneumothorax  for  the  three  treatment  groups  classified  as  receiving high oxygen  (>60% FiO2), moderate oxygen (<60% FiO2) or room air (21%).  The retrospective cohort study showed that the neonates  in the room air group did not have any clinical deterioration and therefore the authors have stated that room air may be as effective as high oxygen in resolution of spontaneous pneumothorax. Through  our  review  of  available  evidence,  there  is  a  lack  of  trials  comparing  different  non‐invasive strategies in non‐tension SP, especially with regards to high oxygen concentration and targeted oxygen therapy. Only two studies specifically answered our clinical question. Overall, there is no evidence in the neonatal  literature to support high concentration oxygen therapy  in term or  late preterm (≥34 weeks) neonates with non‐tension pneumothorax, despite it being used commonly in practice.  Clinical bottom line  High concentration oxygen does not show greater benefit over targeted oxygen therapy to help early resolution of neonatal non‐tension pneumothorax and may potentially be harmful due to free radical damage (Grade D)  Neonates who receive high oxygen therapy may take longer to establish feeds (Grade D)               Table 1: Summary of Evidence    NS = Non‐significant,  S = Significant   Citation  Study group  Study type (level of evidence) Outcome  Key results  Comments Clark et al2 2014 45 babies >35 weeks gestation, with small to moderate spontaneous pneumothoraces (SP) that did not require chest tube drainage and/or ventilatory support ; 100% oxygen therapy, nitrogen washout group (NW)=26 Versus Oxygen treatment with targeted pulse oximetry, conventional group (C) =19 Retrospective cohort study (level 4) Primary Outcomes: Time to resolution of respiratory distress and length of oxygen therapy Secondary Outcomes: time to full feeding and length of hospital stay   NW group versus C group  Time to resolution of tachypnoea:  37 (±27) vs 20 (±26)  hours (NS); Length of oxygen treatment: 21.3 vs 8 hours, P < 0.001 (S);   Time to full feeds: 44.1 ± 25.7 vs 29.5 ± 18.8 hours, P = 0.03 (S);  Length of hospitalization: 4.35 ±1.96 vs 3.53 ± 1.68 (NS) No advantages of 100% oxygen therapy as compared to oxygen saturation targeted therapy in SP   Shaireen et al3 2014 92 term neonates with radiologically confirmed SP treated with; high oxygen concentrations (HO: FiO2 ≥ 60%) =27, moderate oxygen concentrations (MO: FiO2 < 60%)=35, room air (RA: FiO2 = 21%)= 30 Population based retrospective multicentre, cohort study (level 4) Primary Outcome: Time to clinical resolution of SP  Secondary Outcome: Length of hospital stay and treatment failure    The time to resolution of SP between the three groups, median (range 25th‐75th percentile) for HO = 12 hr (8‐27), MO = 12 hr (5‐24) and RA = 11 hr (4‐24), p = 0.5 (NS) Treatment failure: HO: 2, MO:4, RA: 0, p 0.17 (NS) Length of Hospital Stay p 0.54 (NS) Neonates treated with room air did not require supplemental oxygen during  their admission and remained stable  References 1. Mikrou  P,  Singh A,  Ewer AK.  Pulse  oximetry  screening  for  critical  congenital  heart  defects:  a repeat UK national survey. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. Published online 5th August 2017. doi:10.1136/archdischild‐2017‐313378. 2. Clark, S; Saker, F; Schneeberger, M; Park, E; Sutton, D et al. Administration of 100% oxygen does not  hasten  resolution  of  symptomatic  spontaneous  pneumothorax  in  neonates.  Journal  of perinatology: official  journal of the California Perinatal Association; Jul 2014; vol. 34 (no. 7); p. 528‐531. 3. Shaireen, H; Rabi, Y; Metcalfe, A; Kamaluddeen, M; Amin, H; Akierman, A; Lodha, A.  Impact of oxygen  concentration on  time  to  resolution of  spontaneous pneumothorax  in  term  infants: a population‐based cohort study. BMC pediatrics; Aug 2014; vol. 14; p. 208. 4. Chernick V, Avery ME. Spontaneous alveolar rupture at birth. Pediatrics; 1963; 32: 816–824. 5. Smith  J,  Schumacher  RE,  Donn  SM,  Sarkar  S:  Clinical  course  of  symptomatic  spontaneous pneumothorax in term and late preterm newborns: Report from a large cohort. Am J Perinatol; 2011, 28(2):163–168.  6. Ashmore PG. Spontaneous pneumothorax in the newborn. Can Med Assoc J; 1965; 92: 309 –311. 7. Northfield TC. Oxygen therapy for spontaneous pneumothorax. Br Med J; 1971; 4: 86–88. 8. Saugstad OD, Mechanisms of tissue injury by oxygen radicals: implications for neonatal disease. Acta Pediatrica; 1996; 85:1‐4.  9. Shoji H, Koletzko B. Oxidative stress and antioxidant protection in the perinatal period. Curr Opin Clin Nutr Metab Care; 2007 May;10(3):324‐8. 

Is high-concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygen therapy in neonatal non-tension pneumothorax?

  Is high-concentration oxygen therapy more effectivethan targeted oxygen therapy in neonatal non-tension pneumothorax?Gregory, Anna ; Ewer, Andrew; Singh, AnjuLicense:None: All rights reservedDocument VersionPeer reviewed versionCitation for published version (Harvard):Gregory, A, Ewer, A & Singh, A 2018, 'Is high-concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygentherapy in neonatal non-tension pneumothorax?', Archives of Disease in Childhood.Link to publication on Research at Birmingham portalPublisher Rights Statement:Checked for eligibility 28/11/2018This is an author accepted version of an article pubished in Archives of Disease in Childhood.http://dx.doi.org/10.1136/archdischild-2018-315659General rightsUnless a licence is specified above, all rights (including copyright and moral rights) in this document are retained by the authors and/or thecopyright holders. The express permission of the copyright holder must be obtained for any use of this material other than for purposespermitted by law.•	Users may freely distribute the URL that is used to identify this publication.•	Users may download and/or print one copy of the publication from the University of Birmingham research portal for the purpose of privatestudy or non-commercial research.•	User may use extracts from the document in line with the concept of ‘fair dealing’ under the Copyright, Designs and Patents Act 1988 (?)•	Users may not further distribute the material nor use it for the purposes of commercial gain.Where a licence is displayed above, please note the terms and conditions of the licence govern your use of this document.When citing, please reference the published version.Take down policyWhile the University of Birmingham exercises care and attention in making items available there are rare occasions when an item has beenuploaded in error or has been deemed to be commercially or otherwise sensitive.If you believe that this is the case for this document, please contact UBIRA@lists.bham.ac.uk providing details and we will remove access tothe work immediately and investigate.Download date: 01. Feb. 2019Is high‐concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygen therapy  in neonatal non‐tension pneumothorax? Anna Gregory,1 Andrew Keith Ewer,1,2 Anju Singh.1 *  1. Neonatal Unit, Birmingham Women’s and Children’s NHS Foundation Trust, Edgbaston, Birmingham, B15 2TG. UK. 2. Institute of Metabolism and Systems Research, University of Birmingham, B15 2TT. UK. *Corresponding Author: Dr Anju Singh, Neonatal Unit, Birmingham Women’s and Children’s NHS Foundation Trust, Edgbaston, Birmingham, B15 2TG Email: anjusingh@nhs.net     Key Words: Neonatal pneumothorax, oxygen therapy Word Count: 742      Clinical scenario A term new born is admitted to the neonatal unit with positive pulse oximetry screen1 and tachypnoea. The respiratory rate  is 70 breaths per minute but there are no other signs of respiratory distress.   The pre‐ductal pulse oximeter oxygen saturations (SpO2) are 91% and post‐ductal SpO2 are 90% in room air. The baby  is  commenced on  low‐flow oxygen  at 0.05  litres/min, which  improves both pre‐ductal  and post‐ductal  SpO2  to 95%.  Following  this,  the baby undergoes  a  chest  radiograph which  reveals  a  left sided pneumothorax with no significant lung collapse or mediastinal shift. As this is an incidental finding and the baby shows no clinical or radiological signs of tension pneumothorax, you question the need to treat with higher concentration oxygen therapy as has previously been routine practice. Structured clinical question In term and late preterm neonates (≥34 weeks) with spontaneous pneumothorax (SP) without clinical or radiological  signs  of  tension  (patient),  is  high  concentration  oxygen  therapy  (intervention)  more effective than oxygen titrated to maintain targeted SpO2  (comparison) for resolution/  improvement of clinical symptoms (outcome)? Search A literature search on Medline took place on 15th March 2018 using the following terms: exp“INFANT/NEWBORN”/, OR (neonate* OR newborn* OR neonatal OR babies OR baby OR infant*), AND exp PNEUMOTHORAX/, OR (pneumothorax OR pneumothoracis OR pnumothoraces), AND exp”CONSERVATIVE TREATMENT”/, (conservative ADJ (management OR therapy OR treatment)). This returned 33 results. There were only 2 studies in neonatal population (Table 1) that looked at high concentration oxygen therapy versus targeted oxygen therapy or room air 2, 3. Commentary Spontaneous pneumothorax is a common air leak syndrome with incidence of 0.05‐2% in all live births4‐5. Management of neonatal pneumothorax is dependent on severity of signs and symptoms, air leak size and evidence of  lung collapse and/or mediastinal shift on chest radiographs. For pneumothoraces that show  no  evidence  of  cardiorespiratory  instability  or  chest  radiograph  suggesting  tension,  invasive procedures such as needle thoracocentesis and/ or chest drain placement are not routinely performed2, 5.  There  are  a  range  of  conservative  management  practices  to  manage  neonates  with  non‐tension pneumothorax which may  include; observation only, oxygen therapy to maintain targeted SpO2,   non‐invasive  respiratory  support, or  the use of 100%  inspired oxygen  for  ‘nitrogen washout’6,  7. Nitrogen washout  is  thought  to  help with  resolution  of  pneumothorax  by  increasing  the  nitrogen  absorption gradient  from  the  extra‐pulmonary  space.  However,  there  is  concerning  evidence  in  literature  of detrimental effects of oxygen therapy secondary to free radical injury8, 9. A retrospective review by Clark et al2 showed that 100% oxygen therapy until resolution of radiological pneumothorax, was no better than targeted oxygen therapy to maintain SpO2 between 92‐95%,  in the treatment of symptomatic small to moderate pneumothoraces, with evidence of respiratory distress but no  signs  of  tension.  In  the  retrospective  review,  the  use  of  100%  oxygen  demonstrated  significant prolonged need for oxygen therapy and time to establish full feeds. These neonates also had longer time to  resolution  of  tachypnoea  and  hospitalisation,  however  this  was  not  statistically  significant.  The authors  stated  that  a  prospective  randomised  control  trial may  not  be  ethical  due  to  the  potential toxicity of 100% oxygen therapy and have recommended the use of oxygen to target accepted oxygen saturations.  The study by Shaireen et al3 included a larger sample size from multiple centres. Overall they showed no statistical difference  in the time of resolution of symptoms and  length of hospital stay of spontaneous non‐tension pneumothorax  for  the  three  treatment  groups  classified  as  receiving high oxygen  (>60% FiO2), moderate oxygen (<60% FiO2) or room air (21%).  The retrospective cohort study showed that the neonates  in the room air group did not have any clinical deterioration and therefore the authors have stated that room air may be as effective as high oxygen in resolution of spontaneous pneumothorax. Through  our  review  of  available  evidence,  there  is  a  lack  of  trials  comparing  different  non‐invasive strategies in non‐tension SP, especially with regards to high oxygen concentration and targeted oxygen therapy. Only two studies specifically answered our clinical question. Overall, there is no evidence in the neonatal  literature to support high concentration oxygen therapy  in term or  late preterm (≥34 weeks) neonates with non‐tension pneumothorax, despite it being used commonly in practice.  Clinical bottom line  High concentration oxygen does not show greater benefit over targeted oxygen therapy to help early resolution of neonatal non‐tension pneumothorax and may potentially be harmful due to free radical damage (Grade D)  Neonates who receive high oxygen therapy may take longer to establish feeds (Grade D)               Table 1: Summary of Evidence    NS = Non‐significant,  S = Significant   Citation  Study group  Study type (level of evidence) Outcome  Key results  Comments Clark et al2 2014 45 babies >35 weeks gestation, with small to moderate spontaneous pneumothoraces (SP) that did not require chest tube drainage and/or ventilatory support ; 100% oxygen therapy, nitrogen washout group (NW)=26 Versus Oxygen treatment with targeted pulse oximetry, conventional group (C) =19 Retrospective cohort study (level 4) Primary Outcomes: Time to resolution of respiratory distress and length of oxygen therapy Secondary Outcomes: time to full feeding and length of hospital stay   NW group versus C group  Time to resolution of tachypnoea:  37 (±27) vs 20 (±26)  hours (NS); Length of oxygen treatment: 21.3 vs 8 hours, P < 0.001 (S);   Time to full feeds: 44.1 ± 25.7 vs 29.5 ± 18.8 hours, P = 0.03 (S);  Length of hospitalization: 4.35 ±1.96 vs 3.53 ± 1.68 (NS) No advantages of 100% oxygen therapy as compared to oxygen saturation targeted therapy in SP   Shaireen et al3 2014 92 term neonates with radiologically confirmed SP treated with; high oxygen concentrations (HO: FiO2 ≥ 60%) =27, moderate oxygen concentrations (MO: FiO2 < 60%)=35, room air (RA: FiO2 = 21%)= 30 Population based retrospective multicentre, cohort study (level 4) Primary Outcome: Time to clinical resolution of SP  Secondary Outcome: Length of hospital stay and treatment failure    The time to resolution of SP between the three groups, median (range 25th‐75th percentile) for HO = 12 hr (8‐27), MO = 12 hr (5‐24) and RA = 11 hr (4‐24), p = 0.5 (NS) Treatment failure: HO: 2, MO:4, RA: 0, p 0.17 (NS) Length of Hospital Stay p 0.54 (NS) Neonates treated with room air did not require supplemental oxygen during  their admission and remained stable  References 1. Mikrou  P,  Singh A,  Ewer AK.  Pulse  oximetry  screening  for  critical  congenital  heart  defects:  a repeat UK national survey. Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed. Published online 5th August 2017. doi:10.1136/archdischild‐2017‐313378. 2. Clark, S; Saker, F; Schneeberger, M; Park, E; Sutton, D et al. Administration of 100% oxygen does not  hasten  resolution  of  symptomatic  spontaneous  pneumothorax  in  neonates.  Journal  of perinatology: official  journal of the California Perinatal Association; Jul 2014; vol. 34 (no. 7); p. 528‐531. 3. Shaireen, H; Rabi, Y; Metcalfe, A; Kamaluddeen, M; Amin, H; Akierman, A; Lodha, A.  Impact of oxygen  concentration on  time  to  resolution of  spontaneous pneumothorax  in  term  infants: a population‐based cohort study. BMC pediatrics; Aug 2014; vol. 14; p. 208. 4. Chernick V, Avery ME. Spontaneous alveolar rupture at birth. Pediatrics; 1963; 32: 816–824. 5. Smith  J,  Schumacher  RE,  Donn  SM,  Sarkar  S:  Clinical  course  of  symptomatic  spontaneous pneumothorax in term and late preterm newborns: Report from a large cohort. Am J Perinatol; 2011, 28(2):163–168.  6. Ashmore PG. Spontaneous pneumothorax in the newborn. Can Med Assoc J; 1965; 92: 309 –311. 7. Northfield TC. Oxygen therapy for spontaneous pneumothorax. Br Med J; 1971; 4: 86–88. 8. Saugstad OD, Mechanisms of tissue injury by oxygen radicals: implications for neonatal disease. Acta Pediatrica; 1996; 85:1‐4.  9. Shoji H, Koletzko B. Oxidative stress and antioxidant protection in the perinatal period. Curr Opin Clin Nutr Metab Care; 2007 May;10(3):324‐8. 

http://pure-oai.bham.ac.uk/ws/files/54756607/Archimedes_Neonatal_Pneumothorax_Hyperoxia_accepted_Oct_2018_Redacted.pdf

Is high-concentration oxygen therapy more effective than targeted oxygen therapy in neonatal non-tension pneumothorax?

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

University of Birmingham Research Portal

University of Birmingham Research Portal