经鼻高流量氧疗在临床中的应用研究进展▲

莫丽勤 曾云云 秦宗泉 陆威达 蓝丹秀

(广西医科大学第一附属医院心胸外科重症监护室，广西南宁市 530021)

【提要】 经鼻高流量氧疗(HFNC)是一种新型无创呼吸支持方式，其可产生冲刷效应、呼气末正压效应及加温加湿气体等良好效果。目前，HFNC越来越多地应用于我国成人急性呼吸衰竭、呼吸道有创操作、拔管后氧疗等。然而，临床上HFNC的使用方式及针对不同患者的疗效不一。正确地把握HFNC在呼吸生理效应中的特点和最佳使用条件，总结其针对不同患者的临床经验，可以为HFNC及时、正确地应用于临床提供参考。

经鼻高流量氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy，HFNC)是一种新型无创的呼吸支持方式，其由空氧混合装置、加热加湿器和鼻塞系统组成，可提供恒定的氧流量(2～60 L/min)及浓度(21%～100%)，产生低水平的呼气末正压(positive end-expiratory pressure，PEEP)，进而冲刷鼻咽部生理无效腔，加热和湿化管道空气，保护呼吸道黏膜，极大地提高患者的舒适度和耐受性。目前，HFNC越来越多地应用于我国成人急性呼吸衰竭、呼吸道有创操作、拔管后氧疗等。多项研究均表明HFNC治疗效果优于传统氧疗和无创正压通气(non-invasive positive ventilation，NIPV)[1-3]。目前关于HFNC的部分研究结论尚有争议，故对HFNC在呼吸生理效应中的特点和最佳使用条件及其针对不同患者的临床效果进行梳理阐述，为HFNC能及时、正确地应用于临床提供参考。

1 HFNC的呼吸生理效应

1.1 冲刷效应 冲刷效应是指呼吸道解剖无效腔内的气体受到外来气体的冲刷而排出的现象。其原理是基于高速气流对鼻咽部以及肺泡无效腔的冲击，可以促进CO2排出并抑制其再吸收，从而降低动脉血二氧化碳分压(partial pressure of carbon dioxide in artery，PaCO2)。既往研究[4-5]表明，HFNC的冲刷效应与氧流量呈正相关，即氧流量越高冲刷效应越明显，PaCO2在一定范围内下降越多。然而，Onodera等[6]研究表明HFNC在不同状态的肺-口模型所产生的冲刷效应不一致，冲刷效应与氧流量不呈正相关，而是由肺的生理状态、口咽开闭及氧流量共同决定。该研究通过模拟不同的肺-口模型发现，在正常肺-开口模型中，当HFNC的氧流量为10 L/min时，可将声门下呼气末二氧化碳分压(partial pressure of end-tidal carbon dioxide，PETCO2)降低至30 mmHg，随后增加HFNC的流量亦未能进一步降低声门下PETCO2；在阻塞性肺-开口模型中，所有部位PETCO2降低的趋势与正常肺-开口模型相似；在限制性肺-开口模型中，当HFNC的氧流量为20 L/min时，声门下PETCO2可降低至25 mmHg，然而，随着HFNC流量的增加，声门下PETCO2未再进一步降低；对于正常肺-闭口模型，60 L/min的氧流量才能使声门下 PETCO2降至30 mmHg，其他部位PETCO2降低则需要40 L/min的氧流量。据此，在临床工作中可根据患者病情选择合适的氧流量，同时可以考虑让患者开口来辅助改善氧合作用。

1.2 PEEP效应 HFNC通过恒定的高速气流在整个呼吸周期内形成气道压，呼吸道的鼻咽部以及肺泡可产生一个类似于PEEP的作用。既往研究[7]表明，HFNC的“类PEEP效应”不能产生稳定的气道正压，临床效果弱于NIPV。为此，Okuda等[8]通过设置恒定流速及压力的方法来探讨HFNC的生理机制。该研究发现，在恒定流速下，呼气末食管压在一定范围内呈氧流量依赖性，并与潮气量呈正相关；在恒定压力下，HFNC没有引起呼气道阻力的任何变化，只引起肺弹性阻力和惯性阻力的流速依赖性增加，导致呼气末肺容积增加，从而验证了HFNC的PEEP效应。此外，Onodera等[6]研究表明，正常肺-口模型中，在闭口状态下相同氧流量产生的PEEP远高于开口状态；在相同氧流量下，正常肺-开口模型产生的PEEP基本与阻塞性肺-开口模型及限制性肺-开口模型一致，均明显低于正常肺-闭口模型。 因此，HFNC产生的PEEP效应由氧流量、开闭口状态、肺生理功能共同决定。临床上常见的导致呼吸衰竭的慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)、急性呼吸窘迫综合征及间质性肺疾病等应根据通气或氧合支持的需要，设置不同的氧流量或开闭口状态。

1.3 舒适度与通气温度和氧流量的相关性 临床上成人使用HFNC的参数是初始氧流量为30 L/min，温度为37 ℃，湿度为100%，吸入氧气浓度(fractional concentration of inspired oxygen, FiO2)则设为达到目标血氧分压(blood partial pressure of oxygen，PaO2)的最低值，然后再根据患者的病情和耐受程度上调氧流量。目前，关于HFNC最佳使用方式的研究报道较少。Mauri等[9]通过比较患者在不同通气温度和氧流量的HFNC治疗中的舒适体验发现，在一般呼吸衰竭患者中，当HFNC氧流量分别设定为30 L/min和60 L/min时，患者在31 ℃时的舒适度均明显高于37 ℃时(均P<0.05)，而同等温度下较高的氧流量与舒适度无关。在FiO2≥45%的重症患者中，较低的温度(31 ℃)和较高的氧流量(60 L/min)均可提高患者舒适度(均P<0.05)。原因可能为高流量供氧可迅速提高重症患者的血氧饱和度(saturation of blood oxygen，SpO2)，减轻呼吸肌疲劳，缓解呼吸困难的不适感。其次，低湿度气体导致气道上皮细胞功能缺陷，增加炎症反应风险，而湿化气体有助于提高细胞活力，减轻气道上皮炎症。充分湿化的气体既可防止黏膜干燥，稀释并促进痰液的排出，在一定程度上也可改善患者的舒适度和耐受性[10-11]。

1.4 氧浓度恒定 传统鼻导管提供的氧流量最高为15 L/min，这远低于患者的实际吸气峰流量，不足的氧流量会被同时吸入的空气补充，因此吸入氧浓度不稳定。面罩吸氧能提供较恒定的氧浓度，也可用于张口呼吸的患者，但对患者的进食、饮水等带来不便，甚至有呕吐、误吸的风险。HFNC可提供高达60 L/min的混合气体流量，在正常情况下远远大于呼吸衰竭患者的吸气峰流量，可维持吸入浓度的恒定。然而，有研究报道[12]，当患者的吸气峰流量大于所能提供的氧流量时，HFNC也会受到伴随吸入空气的干扰，不能达到所设置的氧浓度。

2 HFNC的临床应用

2.1 伴有高碳酸血症的呼吸衰竭 目前，HFNC用于低氧性呼吸衰竭，可提高患者PaO2和氧合指数，并改善呼吸频率、心率和呼吸困难。同时，HFNC可用于伴有高碳酸血症的呼吸衰竭患者。研究发现HFNC用于COPD稳定期患者，可减少其急性发作频率，改善通气状况并降低PaCO2[5，13-15]。 Kim等[16]通过回顾性分析33例伴有高碳酸血症的急性呼吸衰竭患者，发现入院时PaCO2为(55.0±12.2) mmHg，常规氧疗后反而增加约(1.0±7.7)mmHg。但是，经过HFNC治疗后FiO2达到(0.5±0.2)，氧流量为(41.1±7.1)L/min，使用时间为(3.6±4.1)d，PaCO2在1 h和24 h内分别下降(4.2±5.5)mmHg和(3.7±10.8)mmHg。因此， HFNC还可用于伴有高碳酸血症的急性呼吸衰竭患者。

2.2 插管前HFNC的预吸氧应用 高达20%～25%的危重症患者在气管插管期间发生SpO2严重降低。与标准氧气疗法相比[17]，使用氧流量为60 L/min的HFNC预氧合时SpO2较高，插管期间患者SpO2严重低于80%的发生率较低(2%vs. 14%，P=0.03)。一项对40名ICU患者的随机对照试验[18]结果显示，在麻醉诱导后呼吸暂停期间，标准氧气组SpO2明显低于HFNC组。然而，在未经严格筛选的150名插管患者的研究[19]中发现，标准氧合组发生低SpO2的比率为25%，HFNC组为16%，两组之间无明显差异(P=0.22)。在另一项包括119名低氧血症患者的研究[20]中发现，当HFNC氧流量设定为60 L/min时，与标准氧气疗法相比，插管期间两种方法的最低SpO2差异没有统计学意义。研究[21]表明，与单独NIPV相比，HFNC联合NIPV在低氧血症患者预氧合期间似乎更有益，而另一项研究[22]却认为，NIPV和HFNC的预氧合没有明显差异。因此，HFNC是否有助于减少呼吸衰竭患者插管时的严重低氧血症仍有待进一步研究。

2.3 HFNC在常见呼吸衰竭患者中的应用 Frat等[1]报告310例包括肺炎、COPD等急性呼吸衰竭患者的随机多中心试验结果，与标准氧疗或NIPV相比，HFNC增加了患者无创机械通气的天数，插管率显著低于其他两组患者(P=0.009)。另外，针对COPD患者，分别采用HFNC和传统氧疗法治疗时，发现HFNC组平均每位患者每年的COPD急性发作次数较低(3.12次vs. 4.95次)，分别使用HFNC治疗12个月和1个月后，平均每位患者每年的模拟住院次数分别为0.79次和1.39次，这远低于传统氧疗组。使用HFNC治疗3个月后改善了呼吸困难量表评分，并在6个月和12个月时改善了圣乔治呼吸问卷评分、PaCO2和6 min步行测试结果[15]。在心源性肺水肿的应用上，也有多个研究[23-25]报道了HFNC的有效性，但由于入组患者样本量小且为非多中心随机对照试验，故目前还尚未形成统一的意见，仍需对HFNC在该疾病中的应用进一步探讨。

2.4 HFNC在气管拔管后的应用 成人患者在拔除气管插管后，从有创机械通气切换到自主呼吸，由于气道正压突然消失，小气道和肺泡失去压力支持，易发生气道塌陷和肺不张等。因此，在拔除气管插管后往往需要进行氧疗以维持足够的肺泡通气及氧合作用。Hernández等[26]的一项随机试验研究表明，与传统氧疗相比，HFNC可降低拔管患者再插管率(4.9%vs. 12.2%，P=0.004)及呼吸衰竭率(8.3%vs. 14.4%，P=0.03)。与气管插管拔管后使用文丘里面罩吸氧相比[27]，拔管后HFNC组患者的氧合指数更高，且使用NIPV或再次气管插管率更低。一项Meta分析[28]汇总了8项共2 936例患者的结果发现，HFNC再插管率低于传统氧疗(P=0.003)，HFNC与NIPV比较没有显著差异(P=0.38)。然而，Fernandez等[29]对155例高危非高碳酸血症患者进行了多中心随机对照试验，发现HFNC与常规氧疗相比，再插管率差异无统计学意义(11%vs. 16%，P=0.5)。因此，目前的主流观点认为在拔管后的患者中，HFNC与传统疗法相比可降低再插管率，但是能否替代NIPV尚需进一步研究。

2.5 HFNC在其他疾病中的应用 鉴于HFNC的呼吸生理机制及良好的舒适性和耐受性，临床上正在推广HFNC的应用。HFNC在行纤支镜下肺泡灌洗时可有效改善患者氧合，减轻其呼吸困难等不适感，且可提高患者术中和术后PaO2，效果优于NIPV[30-31]。此外，HFNC可改善呼吸睡眠暂停综合征患者的临床症状和生活质量，可缓解终末期低氧血症呼吸衰竭患者的呼吸窘迫症状，且不妨碍患者的咳嗽与交流[32]。

3 展 望

HFNC作为一种新的氧疗方式，能有效改善氧合，减少临床上患者使用有创及无创机械通气的概率，并通过加温、湿化装置使气体达到人体适宜的温湿度，提高患者的舒适度和耐受性，与传统氧疗方式相比有明显优势，与NIPV相比也有一定的优势。然而，目前仍有一些重要问题亟待解决，例如HFNC的使用指征，HFNC开始、停止以及升级治疗的时机及标准等。其次，使用HFNC的禁忌证仍不明确，有些观点认为如果患者面部损伤或者畸形，存在意识障碍甚至呼吸停止，或有血流动力学不稳定、气道阻塞、肺内大量痰液积聚等时，不适于应用HFNC。

目前，在主流观点中针对成年人呼吸衰竭患者，HFNC已成为一种新颖、有效的方式，但尚需进一步开展多中心随机对照试验研究，总结出科学有效的临床经验，使更多的患者获益。