Predicting the need for supplemental oxygen during airline flight in patients with chronic pulmonary disease: a comparison of predictive equations and altitude simulation

Can Respir J. Jul-Aug 2009;16(4):119-24. doi: 10.1155/2009/371901.

Abstract

Background: Patients with chronic pulmonary diseases are at increased risk of hypoxemia when travelling by air. Screening guidelines, predictive equations based on ground level measurements and altitude simulation laboratory procedures have been recommended for determining risk but have not been rigorously evaluated and compared.

Objectives: To determine the adequacy of screening recommendations that identify patients at risk of hypoxemia at altitude, to evaluate the specificity and sensitivity of published predictive equations, and to analyze other possible predictors of the need for in-flight oxygen.

Methods: The charts of 27 consecutive eligible patients referred for hypoxia altitude simulation testing before flight were reviewed. Patients breathed a fraction of inspired oxygen of 0.15 for 20 min. This patient population was compared with the screening recommendations made by six official bodies and compared the partial pressure of arterial oxygen (PaO(2)) obtained during altitude simulation with the PaO(2) predicted by 16 published predictive equations.

Results: Of the 27 subjects, 25% to 33% who were predicted to maintain adequate oxygenation in flight by the British Thoracic Society, Aerospace Medical Association or American Thoracic Society guidelines became hypoxemic during altitude simulation. The 16 predictive equations were markedly inaccurate in predicting the PaO(2) measured during altitude simulation; only one had a positive predictive value of greater than 30%. Regression analysis identified PaO(2) at ground level (r=0.50; P=0.009), diffusion capacity (r=0.56; P=0.05) and per cent forced expiratory volume in 1 s (r=0.57; P=0.009) as having predictive value for hypoxia at altitude.

Conclusions: Current screening recommendations for determining which patients require formal assessment of oxygen during flight are inadequate. Predictive equations based on sea level variables provide poor estimates of PaO(2) measured during altitude simulation.

HISTORIQUE :: Les patients qui souffrent de maladie pulmonaire chronique sont exposés à un risque accru d’hypoxémie lorsqu’ils prennent l’avion. Des lignes directrices en matière de dépistage, fondées sur des équations prédictives calculées à partir de mesures au sol et d’épreuves de simulation d’altitude en laboratoire, ont été recommandées pour évaluer le risque, mais n’ont pas fait l’objet de vérifications ni de comparaisons rigoureuses.

OBJECTIF :: Déterminer la justesse des recommandations pour le dépistage du risque d’hypoxémie chez ces patients, évaluer la spécificité et la sensibilité des équations prédictives publiées et analyser d’autres facteurs permettant de prédire la nécessité d’administrer de l’oxygène durant le vol.

MÉTHODE :: Les auteurs ont passé en revue les dossiers de 27 patients consécutifs admissibles, adressés pour épreuve de simulation d’hypoxémie en altitude avant une envolée. Les patients ont respiré une fraction d’oxygène inspiré de 0,15 pendant 20 minutes. Cette population de patients a servi de base de comparaison entre les recommandations de six instances officielles relativement au dépistage et a permis de comparer la pression partielle artérielle en oxygène (PaO2) obtenue durant la simulation d’altitude aux prédictions de PaO2 calculées au moyen de 16 équations prédictives publiées.

RÉSULTATS :: Parmi les 27 sujets, de 25 % à 33 % chez qui on avait prédit le maintien d’une oxygénation adéquate en vol selon les lignes directrices de la British Thoracic Society, de l’Aerospace Medical Association ou de l’American Thoracic Society ont développé une hypoxémie durant la simulation d’altitude. Les 16 équations prédictives se sont révélées très imprécises pour ce qui est de prévoir la PaO2 mesurée durant la simulation d’altitude. Une seule a présenté une valeur prédictive positive supérieure à 30 %. L’analyse de régression a permis d’identifier la PaO2 au sol (r = 0,50; P = 0,009), la capacité de diffusion (r = 0,56; P = 0,05) et le pourcentage du volume expiratoire maxime en une seconde (r = 0,57; P = 0,009) comme des éléments dotés d`une valeur prédictive pour ce qui est de prévoir l’hypoxémie en altitude.

CONCLUSION :: Les recommandations actuelles en matière de dépistage des patients susceptibles de nécessiter une évaluation formelle de leurs besoins en oxygène en vol sont inadéquates. Les équations prédictives établies à partir de variables mesurées au niveau de la mer donnent des estimations erronées de la PaO2 mesurée lors de la simulation d’altitude.

Publication types

  • Comparative Study
  • Evaluation Study
  • Research Support, Non-U.S. Gov't

MeSH terms

  • Aerospace Medicine*
  • Aged
  • Aged, 80 and over
  • Aircraft
  • Altitude
  • Female
  • Humans
  • Hypoxia / blood
  • Hypoxia / etiology
  • Hypoxia / prevention & control*
  • Male
  • Mass Screening
  • Middle Aged
  • Models, Biological*
  • Oxygen / administration & dosage
  • Oxygen / blood*
  • Predictive Value of Tests
  • Pulmonary Disease, Chronic Obstructive / blood
  • Pulmonary Disease, Chronic Obstructive / complications*
  • Respiratory Function Tests
  • Retrospective Studies
  • Travel*

Substances

  • Oxygen