经鼻高流量氧气湿化技术的应用进展

孙丽，包明

(1.内蒙古包钢医院呼吸与危重症医学科，内蒙古 包头 014010； 2.包头市第四医院人事科，内蒙古 包头 014030)

合并呼吸衰竭是危重症患者转入重症监护室接受治疗的主要原因之一，在转入重症监护室后常给予患者氧疗，以改善患者机体缺氧状态和呼吸衰竭症状[1]。面罩吸氧及鼻导管吸氧均是临床常用的主要呼吸支持氧疗方法，这两种吸氧方法均采用传统气泡式湿化瓶湿化并给氧，提供给患者的湿化不充分、氧气干冷、氧浓度不准确，且这种给氧方式不便于患者进食、饮水，带来的拘束闭塞感常常会影响患者治疗配合度，且患者耐受性不佳，实际应用受限[2-3]。经鼻高流量氧气湿化(high-flow nasal cannula，HFNC)治疗是近年来发展起来并逐渐被广泛应用的新型呼吸支持治疗方法，HFNC治疗具有无创性，在降低患者呼吸频率、改善呼吸窘迫及氧合等方面均有较高的应用价值[4-5]。HFNC治疗可以通过空氧混合器为患者提供个体所需的合适的氧浓度，所供应的氧流量可高达70 L/min，同时提供给患者37 ℃ 100%相对湿度的气体，这种合理且安全的氧气湿化治疗不仅适用于成人患者，在部分新生儿与儿童中也有应用，均可获得良好效果[6-7]。即使HFNC疗效确切，依然不能忽视其局限，为确保治疗的有效性与安全性，在治疗前还应排查患者的禁忌证与适应证，只有确保患者符合HFNC适应证后才能实施治疗[8]。现就HFNC治疗的作用原理及临床应用进展予以综述。

1 HFNC治疗的作用原理

国内HFNC治疗的历史只有10年左右，目前已经在前期仿制国外HFNC治疗的基础上进行了某些结构的创新与应用，在短期内已经逐渐形成了自身独有的特色，如能够精确调控氧浓度、精确控制温度、使用免消毒管道等[9-10]。根据HFNC治疗的结构特点，其组成可分为3大部分，即气体空氧混合、气体加温湿化和气体输送[11]。HFNC治疗仪使用高流量鼻塞将仪器与患者连接，鼻塞的尖端是斜面型出口，亲和性好，质地柔软，患者治疗期间较舒适，接受度好[12-13]。HFNC在实际使用中，主要通过高流量鼻塞持续为患者提供可调控且氧浓度恒定(21%～100%)、温度恒定(31～37 ℃)的气体，这种气体吸入可以很好地改善患者呼吸衰竭相关症状，该技术用于各类需要呼吸支持治疗患者的主要原理包括呼气末正压效应、生理无效腔冲刷、完整黏液纤毛清除功能维持、促上气道阻力与呼吸功降低等，在重症监护病房有较高的应用价值[14-15]。

1.1呼气末正压效应 HFNC治疗可以通过为患者输送高流速气体，帮助患者维持合理水平范围内的呼气末正压，以维持肺泡的开放，有利于呼气末肺泡复张与气血交换[16]。Corley等[17]使用电阻抗扫描的方法测定心脏手术后患者的肺容积生理学改变，结果显示，HFNC治疗能够增加患者呼气末肺容积，提示HFNC的实施可以通过高流量带来呼气末正压效应，帮助肺复张。研究发现，HFNC治疗期间流量每增长10 L/min，患者咽腔内的呼气末正压将增加0.049～0.098 kPa[18]。该结果也证实了HFNC治疗所带来的较理想的呼气末正压效应价值，但需要注意的是，因HFNC治疗期间允许大气存在，且对漏气量无限制，此时若患者张口呼吸，必然会影响呼气末正压水平，造成呼气末正压水平不稳定，从而对治疗效果产生影响[19]。因此，在治疗期间或治疗实施前，应告知患者尽量避免张口呼吸，并指导患者HFNC治疗期间正确的呼吸方式，以确保治疗的安全性及有效性。

1.2生理无效腔冲刷效应 HFNC治疗可以为需要呼吸支持治疗的患者提供可调节的、恒定的空氧混合高流速气体，将患者呼气末残留在口腔、鼻腔及咽部等解剖学上无效腔内的气体进行冲刷，能够减少患者在下一个呼吸节律中所吸入的二氧化碳含量[20]。关于这一冲刷效应，Möller等[21]用81mKr气体检测HFNC治疗对10例健康入选者(鼻咽部)和3例气管切开需要呼吸支持治疗患者的二氧化碳清除率，结果显示，HFNC治疗有一定的二氧化碳冲刷效应，但这一效应与HFNC治疗设定的气体流速及佩戴的时间等显著相关。可见，经鼻改流量氧气湿化治疗的这一生理无效腔冲刷效应并非对全部患者有效，患者HFNC治疗佩戴时间较短或气体流速不合理均可能对冲刷效果造成影响，在临床实际应用中应高度重视。

1.3完整黏液纤毛清除系统功能的维持 采用传统的未湿化、未温化的气体为患者进行呼吸支持治疗会产生诸多不良反应，传统氧气面罩的使用吸入的气体为干冷气体，会给患者带来面部不适、眼睛刺激、胃胀气、口腔干燥、鼻外伤、眼外伤等不良反应，安全性较差[22]。而HFNC治疗的开展为患者提供了湿化、温化后的气体，可以保证患者对气体的耐受性，确保黏液纤毛系统正常功能得以维持[23]。Chanques等[24]进行了一项与HFNC治疗相关的研究，共纳入30例患者，结果显示，使用HFNC治疗的患者经加湿、加温的方式给予呼吸支持，在治疗期间基本未发生干燥的情况，但另一组未采用HFNC治疗的患者，呼吸支持使用的泡沫加湿器所提供的湿度较差，患者治疗期间有强烈的不适感。表明呼吸支持期间，相较于干燥的气体，湿化气体的吸入更利于体外呼吸道上皮细胞生理结构与功能完整的维持。这一结论在Chidekel等[25]的研究中也得到了证实。另外，HFNC治疗使用的气体加湿系统还会对机体氧合产生影响，加湿系统主动工作带来的湿化气体吸入可以改善患者黏液纤毛系统功能，加速黏液分泌，进一步降低患者呼吸支持期间肺不张的发生风险，改善患者氧合状态，达到治疗的目的[26]。

1.4降低上气道阻力及呼吸功 鼻咽腔的侧壁可以通过提供相对大的表面积与吸入的气体接触，从而对吸入的气体进行温化、湿化等处理[27]。但需要注意的是，鼻咽腔与气体内部及气体本身均会产生摩擦，这种摩擦力会对气流产生不同程度的阻力，该阻力在总气道阻力中的占比约为50%；此外，鼻咽腔的缩小与扩大也会导致阻力大小的改变[28]。HFNC治疗的实施可以为患者提供较高的气体流量，这种高流量的气体吸入符合甚至超过患者自身所需吸气峰流量，且同样也是经过特殊处理后的湿化、温化气体，这种湿化、温化后气体的吸入可以减少鼻咽部在吸气运动时的扩张以及自主气体加湿、加温，对于降低吸气时自行处理气体带来的吸气阻力升高有重要的应用价值，有效避免了这一吸气阻力需要的呼吸功，因此呼吸功也随之减少[29-30]。

1.5肺泡复张 HFNC系统在实际使用时鼻塞主要经鼻置入，在鼻前部开口，气体在鼻咽部的解剖无效腔内储备，产生一定鼻腔压力，同时在气体传递的过程中会对气体产生正压，以确保相对稳定的呼气末正压的维持，确保呼气期间可以有足够张力使肺泡维持开放状态，以减少肺不张的发生[31]。由于HFNC系统的使用，即使是患者已经出现了肺不张的情况，气道内正压也能为肺复张提供足够压力，利于患者在吸气时肺泡的重新开放[32]。HFNC还能够增加呼气末肺阻抗和气道压力，且呼气末肺内容积与肺阻抗呈显著的线性关系；另外，体质指数高的患者获益更大[33]。因此，HFNC的使用能够改善患者氧合，对减少患者呼吸频率有一定作用。

2 HFNC治疗的临床应用

2.1急性呼吸衰竭 急性呼吸衰竭是指各类原因引起的肺通气与换气功能障碍，导致机体无法进行正常且有效的气体交换，诱导缺氧后伴或不伴二氧化碳潴留而引起的一系列代谢及生理功能紊乱的临床综合征[34]。支气管炎症、肺气肿、重度肺结核、呼吸窘迫综合征、肺炎、手术创伤、脑血管病变、中毒等疾病均可导致急性呼吸衰竭的发生。对于急性呼吸衰竭的患者，保证呼吸道的通畅度、提供给机体合理运转的有效通气量极为关键。HFNC治疗是一种主要的呼吸支持治疗方式，可以为患者提供有效的通气量[35]。Sztrymf等[36]的研究中纳入了20例急性血氧过低导致急性呼吸衰竭的患者，在给予15 L/min的普通面罩吸氧呼吸支持治疗后，患者的平均呼吸频率在28次/min左右浮动，平均血氧分压为93.5%；在使用传统的面罩吸氧效果不佳后，为患者更换了HFNC呼吸支持治疗，结果显示，患者的呼吸频率降低，且降低至平均24.5次/min，而动脉氧分压升高至98.5%，由此可见HFNC治疗可纠正急性呼吸衰竭患者呼吸频率与动脉氧分压；另外，该研究还发现，经HFNC治疗的耐受时间平均为25.5 h，最长可耐受156 h，研究中有6例患者最终接受插管，其他患者均未接受插管，避免了插管带来的损伤，表明HFNC的使用在减少急性呼吸衰竭患者插管率方面具有重要的价值。但有研究发现，HFNC治疗用于重度呼吸衰竭患者的呼吸支持在改善插管率方面并未显示出较面罩的优势，这可能与患者的呼吸衰竭程度有关[37]。提示HFNC治疗更适合轻度或中度呼吸衰竭患者的呼吸支持，其他严重呼吸衰竭的患者还需结合血氧等情况考虑是否直接插管，避免错过最佳救治时间而影响治疗。

2.2拔管后应用 HFNC治疗多用于血氧过低的呼吸衰竭拔管患者的呼吸支持，除HFNC治疗外，传统的面罩吸氧也有使用，因血氧过低的呼吸衰竭拔管患者多经口呼吸以帮助呼吸窘迫症状缓解，故多给予面罩使用，而非鼻塞。近年来，经鼻改流量氧气湿化治疗被引入国内并广泛使用，更好地缓解了血氧过低呼吸衰竭患者在拔管后的呼吸窘迫症状[38]。Tiruvoipati等[39]研究了危重症患者在拔管后随机使用面罩、吸氧及HFNC治疗的效果，分析并比较了患者的氧合、呼吸频率、舒适度以及呼吸困难指数，结果显示，HFNC治疗带来的获益更大，临床更倾向于给予患者HFNC呼吸支持方式；此外，使用HFNC呼吸支持的患者插管率较其他患者低。由此可见，血氧过低的呼吸衰竭患者在拔管后使用HFNC治疗具有较高价值，尤其在降低插管率方面的应用价值。

2.3急性心力衰竭 通常心力衰竭患者在病情稳定后依然会存在一定程度的血氧偏低、呼吸困难等情况，此时若单纯给予患者普通氧疗，纠正难度大。Carratalá Perales等[40]的研究纳入5例因急性心力衰竭导致的急性肺水肿患者，入院1 d，患者出现顽固低氧情况，考虑为患者使用无创呼吸机辅助通气，并使用HFNC治疗，观察患者的血气指标及相关临床指标，结果发现，患者在HFNC治疗后呼吸困难程度均较治疗前显著缓解，呼吸急促等主要症状均改善，血氧饱和度提高，可见，将HFNC呼吸支持用于因急性心力衰竭导致的呼吸困难及低血氧等患者均可获得理想效果。考虑产生这一结果的原因可能为：HFNC治疗给患者提供了恒定且持续的氧流量；HFNC治疗的实施能够尽可能减少患者呼吸生理无效腔，形成一个直接与流量呈合理比例的呼气末正压，更利于改善患者的氧合[41-42]。因此，建议临床可以考虑用HFNC治疗代替传统氧疗，并将HFNC用于心力衰竭的治疗，同时还可用于因急性心力衰竭导致的急性肺水肿的治疗，以提高临床获益。

3 HFNC治疗的适应证及禁忌证

因各研究结果之间存在差异，目前HFNC治疗的适应证与禁忌证仍无统一标准[43-44]。参照已经发表的与HFNC治疗各类呼吸疾病相关的研究结果可以认为，HFNC治疗较适合轻、中度Ⅰ型呼吸衰竭的治疗[45-46]。针对其他伴重度通气功能障碍的Ⅱ型呼吸衰竭患者，由于HFNC治疗无有效且可靠的通气辅助功能，加之现有的与HFNC治疗Ⅱ型呼吸衰竭相关的研究尚未证实该技术的应用价值，应慎重考虑是否采用HFNC治疗[47]。参照相关共识，HFNC治疗的适应证包括：轻、中度低氧血症患者，经评估患者无紧急的气管插管指征，患者生命体征监测结果显示稳定；轻度通气功能障碍的患者，这类患者虽可以使用HFNC治疗，但仍需谨慎，需要在呼吸支持期间做好更换为正压通气治疗或气管插管等其他呼吸支持治疗的准备；HFNC治疗的禁忌证包括：呼吸、心搏骤停；评估等级为重度的Ⅰ型呼吸衰竭患者；评估等级为中度的呼吸性酸中毒高碳酸血症患者；合并多脏器功能不全的患者[23]。

4 小 结

HFNC治疗在临床上已广泛应用，尤其在重症监护病房与急诊科室中均有较高的应用价值。但这并不意味着HFNC治疗是一种较其他呼吸支持方法更好的方案，只能说明其独特性。在患者符合适应证并排除禁忌证的情况下，HFNC治疗可以是理想的选择。作为一种新的呼吸支持手段，HFNC治疗对轻、中度低氧性呼吸衰竭患者有积极的治疗效果，但关于HFNC治疗的临床使用规范目前尚未统一，仍需进一步开展大量的研究加以验证。此外，HFNC治疗的设备还有待完善与创新，是否需要将该技术与有创呼吸支持等整合，以提高治疗效果也尚需论证。