ARDS 患者应用经鼻高流量湿化氧疗治疗的研究现状

田雅洁，方国强，徐思成通信作者)

(新疆医科大学第一附属医院，新疆 乌鲁木齐 830000)

0 引言

急性呼吸窘迫综合征(ARDS)是肺毛细血管通透性增高导致的渗出性肺水肿。急性期主要表现为弥漫性肺泡水肿，出血，透明膜形成及炎症细胞聚集。ARDS 缺氧的主要原因是肺间质水肿及肺毛细血管微血栓形成导致的通气/血流比例失调。早期高浓度氧疗可保证氧饱和度的快速上升，纠正缺氧，并可减少呼吸机相关性肺损伤(ventilator associated lung injury)。经鼻高流量湿化氧疗(HFNC)可以提供恒定温度，相对100%湿度的高流量气体，且能在鼻咽部产生一定的气道正压，类似呼气末正压效应，从而减少鼻咽部解剖无效腔，减少二氧化碳的重吸收，提高患者的血氧饱和度水平，在一定程度上减少患者气管插管及拔管后再插管率。结合以上优势，HFNC 近年来在临床上被广泛推广使用。

1 HFNC 的特点及作用机制

经鼻高流量湿化氧疗(HFNC)是一种能够在高流量(可高达60 升/分钟)下通过鼻导管输送加温和增湿氧气的设备，该设备主要包括空氧混合装置、湿化治疗仪、流量鼻塞以及连接呼吸管路。其临床治疗的重要机制是可为鼻部提供加热且较为湿润的高流量氧气，从而进行持续的上气道冲洗，减少鼻咽部的无效腔，并可产生较低水平的气道正压(PEEP 效应)，降低吸气阻力的同时增加呼气阻力[1]，从而改善氧合。HFNC较NIPPV 提供较低的跨肺压(TPP)，潜在地比NIPPV 导致更少的VILI[2]，这也使接受HFNC 的低氧血症患者的插管率低于接受NIPPV 或标准氧疗的患者。

2 HFNC 的作用原理

HFNC 能有效迅速的改善氧合的原理包括以下5 个方面：2.1 在临床治疗过程中，非侵入性呼吸支持模式的临床有效标准是患者可恢复有效的自主呼吸。而高碳酸血症或可能继发于高碳酸血症的呼吸困难，是进展为侵入性通气支持模式的最常见原因。若能在一定程度上减少无创正压通气治疗时潴留的CO2，许多患者就可以避免有创机械通气带来的潜在肺损伤[3]。HFNC 可快速提供大量含氧气体冲刷鼻咽部生理死腔，减少气道总死腔，提高肺泡通气占总分钟通气的比例，有助于促进肺泡内O2 和CO2 的交换，减少CO2 的潴留，降低高碳酸血症的发生，从而在一定程度上减少气管插管率及拔管后再插管率。

2.2 HFNC 输送高流量的气体达到或超过患者主动吸气的最大吸气流速，吸气阻力明显下降，经治疗I:E 比值降低[4]，患者在吸气时不需要用力吸气也不需要对吸入气体进行加温加湿，从而有效减低呼吸做功。同时，HFNC 不会受到患者呼吸频率、吸气流速等因素影响，可为患者提供精确稳定的吸氧浓度，有利于使HFNC 在ARDS 患者的个体化治疗方面发挥更佳疗效。

2.3 HFNC 提供的气体流速可有效降低患者用力吸气时增大的鼻咽腔表面积产生的气体自身的摩擦阻力，有助于维持甚至改善气道黏液纤毛转运系统功能[5,6]。与普通氧疗相比，使用HFNC 可以明显降低患者鼻、口、咽喉的干燥评分，有助于稀释痰液和增加排痰，修复和维持上呼吸道上皮的细胞和纤毛的结构和功能，提高患者的上气道清除能力，降低下呼吸道发生感染的机率。且HFNC 支持气体交换的压力低于常规机械通气(CMV)，并可实现实时恒定的氧浓度，与吸入压力峰值较低的CMV 相比，减小了呼吸道的代谢功，更有利于气道保护，肺和全身炎症的生物标志物均有所下降[7]。

2.4 HFNC 经主动型加温加湿装置进行温湿化( 温度31～37℃，相对湿度100%，吸气流速一般在40-60L/min 左右)，将外界干冷气体有效的加温加湿达到人体最适温度湿度，促进气道黏膜的纤毛运动，快速有效排出气道分泌物，并可大大节约正常人上气道本身对外界干冷气体进行温湿化所需消耗的热量[8,10]。HFNC 加温加湿的优势是无创正压通气及普通面罩给氧无法比拟的，在无创正压通气的间歇期行持续气道加温湿化，可以维持气道黏膜纤毛的正常功能，稀释痰液，促进气道分泌物排出[9]。

2.5 HFNC 可提供低水平的持续气道正压，减低呼吸做功。临床使用 HFNC 时，部分患者主观感觉在呼气时有阻力，其原因在于 HFNC 流量较大，在呼气相时与呼出气流相对，产生了较小的正压效果，即微正压。HFNC 的微正压与无创正压通气( CPAP) 存在一定区别，CPAP 的正压效果作用于呼吸全过程， 而HFNC 的 微正压主要产生于呼气相。Groves 等[11]将 HFNC 应用于健康志愿者，测量志愿者呼吸过程中咽部气道压力，结果显示在呼吸过程中，咽部气道压力随流量增加而增大，当 HFNC 流量为 60 L/min 时，咽部压力最高可达8. 7 cmH2O。这种类似 PEEP 的压力带来的直接好处就是可以使功能残气量增加，对肺泡的膨胀和复张有积极作用，这对于需长期卧床的ICU 患者可能尤为有帮助[12-13]。

3 ARDS 患者应用HFNC 治疗的优势

3.1 HFNC 可能降低ARDS 患者的拔管后再插管率[14]

气管插管的ARDS 患者在成功撤离呼吸机并拔出气管插管后的一段时间，因呼吸功能尚未完全恢复，需序贯其他氧疗方式以改善患者呼吸困难。HFNC 理论上能够达到与无创正压通气(non-invasive positive pressure ventilation，NIPPV)类似的气道正压效应，并且佩戴方便，舒适度较高，患者易于耐受。已有研究[15]发现，HFNC 与患者舒适评分、拔管后2 天内氧合改善、3 天内呼吸支持需求减少相关。Rittayamai 等人的随机交叉研究显示,HFNC 会改善呼吸困难，降低呼吸频率和心率，患者主观舒适度高及耐受力好。Brotfain 等人也得出类似的结论,HFNC 可降低再插管率。虽然目前的证据倾向于支持拔管患者使用HFNC 作为常规氧疗的替代或部分替代，但对于有再插管高风险的患者，序贯策应优于补救策略。

另有研究[16,17]报告了HFNC 治疗后氧饱和度和呼吸速率的改善(与HFNC 启动前相比)情况。在其中两项研究中，氧饱和度分别从89%上升到95%，在另一项研究中从92%上升到97%，呼吸频率在一项研究中从每分钟31 次降至25 次，在另一项研究中从每分钟28 次降至25 次(P＜0.01)。报告这一结果的两项研究中，HFNC 氧疗有较低的并发症，患者氧合、舒适、呼吸困难评分和呼吸模式均有改善，显示与常规氧疗相比插管率略低。Rafael Fernandez 在一项多变量logistic回归分析研究中[18]发现HFNC 对拔管后呼吸衰竭具有保护作用，可以预防非高碳酸血症患者拔管失败的高风险。综上，ARDS 患者拔管后序贯HFNC 可快速改善氧合、减轻二氧化碳潴留，疗效并不亚于NIPPV。

3.2 在由急性肺损伤导致ARDS 患者中，HFNC 相较NIPPV可更好的改善氧合、提高耐受性。

3.2.1 急性肺损伤(Acute lung injury ALI)是严重创伤后的常见并发症，严重创伤常并发肺不张、肺部感染、胸腔积液，表现为肺水肿、肺出血和毛细血管血栓形成。ALI 患者常需要收住ICU，并通过机械通气来提供PEEP 和较高的氧浓度，进而改善患者氧合指数，预防肺不张，减轻炎症渗出。HFNC 装置可以产生温湿的吸入气体，减少呼吸系统上皮细胞的损伤[3]，高流量氧疗降低呼吸频率和组织二氧化碳，同时增加潮气量和呼气末肺容积，通过降低吸气阻力和产生呼气正压来减少呼吸功。

3.2.2 HFNC 的使用也导致潮气量(Vt)、呼气末肺容积(EELV)和I:E 比值的增加，RR 相应降低，MV 无变化。HFNC 降低RR 的能力与呼吸功的减少一致，其机制很可能是HFNC 的气道正压效应导致解剖死腔缩小，从而改善了通气。此外，将吸气流量需求与HFNC 匹配可克服鼻咽吸气阻力，从而减少呼吸阻力功，大大提高患者氧合水平[19]。而在无创正压通气的过程中，可能会造成患者误吸、排痰困难、鼻咽腔干燥等风险，加重了患者对治疗的不易耐受性。

3.3 HFNC 额外的加温湿化功能

HFNC 与传统低流速氧疗区别在于，它能提供一个额外的加热湿化功能。如果没有加温加湿，则不能称之为HFNC。ARDS 患者因长期气管插管，黏液纤毛系统受损，呼吸道加温、加湿功能未完全恢复，呼吸道黏膜容易干燥，呼吸道清除异物的能力降低，支气管分泌物粘稠，痰液不易咳出，容易在气道内形成痰痂，使阻塞气道及肺部感染的风险大大增加。HFNC 加热湿化后可稀释痰液，从而有利于气道分泌物的排出；另外，通常HFNC 的湿化温度为37℃，可将外界干冷的气体加温湿化至最接近人体的温度，减少冷空气对呼吸道的刺激，从而有效避免支气管痉挛[20]；同时可补充气道丢失的热量与水分，减少气道干燥度，修复和维持人呼吸道上皮细胞和纤毛的结构和功能，降低下呼吸道感染的发生几率[21]。

4 HFNC 在临床治疗过程中的常见问题

4.1 尽管在气管插管拔管后的患者中序贯应用HFNC 可能具有更好的临床应用前景，但应注意，HFNC 本质是一种 氧疗方法，不具备NIPPV 的呼吸支持功能，对于Ⅱ型 呼吸衰竭患者的疗效可能有限。与此同时，HFNC 也存在着装置费用昂贵、湿化系统有潜在微生物定值缺点。

4.2 Messika 等[22]将HFNC 应用于45 例重度低氧性呼吸衰竭(氧合指数均值为137mmHg)，发现其气管插管率为40%，推测HFNC 的失败原因与病情危重度高、进行性器官衰竭、血氧饱和度低及较高的呼吸频率有关。另外，HFNC 在治疗重度ARDS 患者的序贯时机方面尚缺乏相关证据支持，应用过程中是否会导致气管插管延迟还需进一步研究。

5 小结与展望

5.1 在临床诊疗过程中，相较NIPPV,HFNC 可向患者有效提供加温加湿气体，较少鼻咽部解剖死腔，降低呼吸做功，从而快速提高动脉血氧饱和度及动脉血氧分压。对于ARDS患者，可缩短序贯治疗时间，降低再插管率，减少患者住院时间。再次，HFNC 作为新型的呼吸支持技术，使用相对方便，在临床中工作中较易开展，对患者不会造成明显痛苦，患者有较好的耐受性，今后可能成为轻-中度ARDS 患者首选的呼吸支持方式。

5.2 目前针对呼吸衰竭患者使用HFNC 治疗报道很多，且大多数结论肯定，但在ARDS，尤其是中重度ARDS 患者中的应用研究相对较少且在治疗是否有效方面并无统一结论。在以后的临床工作中，需要关注HFNC 是否可以常规应用于大多数拔管患者，特别是在呼吸机脱机困难的患者。此外，HFNC 在治疗过程中的定时和流量参数的设置以及拔管后序贯治疗时机 也需要展开进一步研究。