经鼻高流量湿化氧疗治疗AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭的效果观察

叶郑福 甘玉燕

【关键词】 慢性阻塞性肺疾病 呼吸衰竭 经鼻高流量湿化氧疗 无创通气

[Abstract] Objective： To investigate the clinical effect of high-flow nasal cannula oxygen therapy （HFNC） in the treatment of acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease with type Ⅱ respiratory failure. Method： A total of 57 patients with acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease combined with type Ⅱ respiratory failure were divided into HFNC group （n=27） and non-invasive ventilation （NIV） group （n=30） according to different treatment methods. HFNC group was treated with HFNC in addition to conventional treatment， and NIV group was treated with non-invasive BiPAP ventilation in addition to conventional treatment. PaO2， oxygenation index， PaCO2， pH， respiratory rate and heart rate were compared between the two groups after treatment. Hospital days， ICU admission rate， endotracheal intubation rate and 90 d mortality were compared between the two groups. The ratios of pneumothorax after treatment and bronchoscopic sputum aspiration were compared between the two groups. Result： Comparisons in both groups， there were no significant differences in pH， PaO2， oxygenation index and PaCO2 before and after treatment （P>0.05）; after treatment， the respiratory rate and heart rate were lower than those before treatment， with statistical significance （P<0.05）. Comparison between the two groups， there were no statistically significant differences in physiological indexes and blood gas analysis before and after treatment （P>0.05）. There were no statistical significances in hospital days， ICU admission rate， endotracheal intubation rate and 90 d mortality in the two groups （P>0.05）. The ratio of bronchoscopic aspiration in HFNC group was 66.7% （18/27）， and that in non-invasive ventilation group was 63.3% （19/30）， there was no significant difference between the two groups （P>0.05）. There were no cases of complicated pneumothorax in HFNC group during the study period， and the incidence of pneumothorax in NIV group was 3.3% （1/30）， there was no significant difference between the two groups （P>0.05）. Conclusion： The efficacy of HFNC in the treatment of acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease with type Ⅱ respiratory failure is not significantly different from that of non-invasive BiPAP ventilation， which could be used as an alternative strategy for patients who cannot tolerate NIV or with contraindications to NIV.

[Key words] Chronic obstructive pulmonary disease Respiratory failure High-flow nasal cannula Non-invasive ventilation

First-author’s address： Ningde Municipal Hospital of Ningde Normal University， Ningde 352100， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2021.26.008

慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD，简称慢阻肺）以不同严重程度的反复发作为特征，以呼吸道症状急性加重为特征。呼吸衰竭常在慢阻肺急性加重期（AECOPD）发生，出现低氧血症和/或高碳酸血症，严重时危及生命[1]。经鼻高流量湿化氧疗（high-flow nasal cannula oxygen therapy，HFNC）作为一种新型的呼吸支持技术越来越受重视[2]。HFNC已广泛应用于低氧性呼吸衰竭，疗效确切，但在治疗高碳酸血症性呼吸衰竭方面证据有限。中国专家共识建议对于慢阻肺稳定期患者，存在长期氧疗指征时可以尝试应用HFNC，用于改善运动耐力和生活质量，但无针对AECOPD的应用建议[3];对于意识清楚的急性低氧血症合并高碳酸血症患者，可在密切监测下尝试HFNC，若1 h后病情加重，建议立即更换为无创通气（non-invasive ventilation，NIV）或气管插管有创通气（IMV），不建议作为常规一线治疗手段。Oto等[4]认为HFNC可用于无高碳酸血症的急性严重低氧血症呼吸衰竭。一项多中心回顾性研究显示：HFNC在治疗急性呼吸衰竭方面，对肺炎或非高碳酸血症患者比NIV更有效，但对心源性肺水肿或高碳酸血症患者无效[5]。在心源性肺水肿和高碳酸血症患者中，与NIV相比，HFNC与治疗失败的风险增加相关。2019年在法国西北部的一项评价ICU医生使用HFNC临床实践研究显示，33%ICU医生认为高碳酸血症性急性呼吸衰竭是一个良好的指征，但只有2%的人预计HFNC能成功[6]。由于传统氧疗的局限性，部分患者需要机械通气。AECOPD住院患者，如出现急性呼吸衰竭或者慢性呼吸衰竭急性加重，ERS/ATS AECOPD管理指南强烈推荐使用NIV，但证据级别为低质量证据，上述指南所引用两项系统性回顾（共包含21项试验）当中的许多试验排除了下列情况之一的患者：不能合作、不能保护气道或清除分泌物;严重受损的意识;面部畸形;高误吸风险;或者最近食管狭窄等，可见NIV存在禁忌证及弊端，临床工作中部分患者因不能耐受无创通气或存在无创通气禁忌证而无法行无创通气，临床应用存在限制[7]。至今还没有一种广泛认可的替代治疗方案。本研究探讨HFNC是否能成为AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者不能耐受或存在NIV禁忌证时的替代策略。

1 资料与方法

1.1 一般资料 选择2018年11月-2020年12月宁德师范学院附属宁德市医院呼吸与危重症医学科收治的AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者57例。纳入标准：（1）符合AECOPD诊断标准[1];（2）动脉血气分析证实Ⅱ型呼吸衰竭：PaO2<60 mmHg或氧合指数<300 mmHg，PaCO2>50 mmHg;（3）动脉血pH值≤7.35，或严重呼吸困难合并临床症状，提示呼吸肌疲劳：呼吸功增加、辅助呼吸肌呼吸、胸腹矛盾运动或者肋间隙肌群收缩，或虽然持续传统氧疗，但仍然有低氧血症。排除标准：（1）入院时情况危重需立即气管插管有创通气（呼吸或心脏骤停，威胁生命的低氧血症;（2）严重的精神障碍需要镇静剂控制;（3）大量吸入或持续呕吐;（4）严重的血流动力学不稳定、对液体疗法和血管活性药物无反应;（5）精神分裂症等精神异常及其他原因不能配合。将患者根据治疗方法不同分为HFNC组（n=27）和NIV组（n=30）。本研究方案得到医院伦理委员会批准及患者或受托人的知情同意。

1.2 方法 HFNC组在常规治疗（糖皮质激素抗炎、解痉、化痰、抗感染等）基础上持续应用HFNC治疗，方案为：HUMID-BM迈思HiFent高流量呼吸湿化治疗仪（购自中国沈阳迈思医疗科技有限公司），气流量40 L/min，氧浓度35%，气流温度31～37 ℃，据患者病情调整气流量、吸氧浓度及气流温度，预定疗程7 d。对照组在常规治疗基础上持续应用BiPAP无创通气，仪器为飞利浦BiPAP C-Series无创呼吸机（购自美国伟康公司），模式S/T，IPAP 8～14 cmH2O，EPAP 4～8 cmH2O，氧浓度为41%，备用呼吸频率为12次/min，据患者病情调整参数，维持SpO2 88%～92%，预定疗程7 d。终点：患者临床症状减轻，气流量降至20 L/min，吸入气氧分压（FiO2）<30%，随后撤机，好转出院;病情恶化需气管插管有创通气;或死亡。

1.3 观察指标 抽取桡动脉或股动脉血液1～2 mL，使用Roche cobas b 221血气分析仪（购自美国罗氏公司）测定两组患者PaO2、氧合指数、PaCO2及pH值。经胸部体检计算两组呼吸频率及心率。记录两组患者住院天数，计算入住ICU率、气管插管率及90 d病死率，计算支气管镜吸痰比例及治疗后并发气胸比例。

1.4 统计学处理 应用SPSS 24.0（美国微软公司）统计学软件分析数据，计量资料用（x±s）表示，符合正态分布的组间比较采用独立样本t检验，组内比较采用配对t检验;计数资料以例数（%）表示，采用皮尔逊字2检驗。以P<0.05表示差异有统计学意义。

2 结果

2.1 两组基线资料比较 两组基线资料比较，差异均无统计学意义（P>0.05），具有可比性，见表1。

2.2 两组治疗前后生理指标及血气分析比较 组间比较，两组治疗前后的生理指标及血气分析比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;组内比较，两组治疗前后的pH、PaO2、氧合指数、PaCO2比较，差异均无统计学意义（P>0.05）;组内比较，两组治疗后的呼吸频率和心率均低于治疗前，差异均有统计学意义（P<0.05）。见表2。

2.3 两组住院天数、入住ICU率、气管插管率、90 d死亡率比较 两组住院天数、入住ICU率、气管插管率与90 d死亡率比较，差异均无统计学意义（P>0.05），见表3。

3 讨论

有文献报告HFNC对AECOPD患者的临床疗效不尽一致，在HFNC对动脉血气的影响方面，2018年一项前瞻性观察性研究共入组92例AECOPD患者，HFNC组与NIV组对比，两组治疗6、24 h后pH值、PaO2、PaCO2等血气指标无显著差异[8]。2019年Pisani等[9]在一项系统性综述中分析了HFNC在治疗AECOPD方面，与NIV对比，HFNC可维持PaCO2在原水平，而氧合会有轻微的恶化。Lee等[10]研究显示，经面罩低流量氧疗的急性高碳酸血症性呼吸衰竭患者使用HFNC可使PaCO2显著下降，相应的pH值也升至正常。本研究结果显示，AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者使用HFNC治疗后，PaO2和氧合指数升高，PaCO2下降，但治療前后差异均无统计学意义（P>0.05），而pH值维持不变;对比HFNC组与NIV组，HFNC的疗效与NIV相仿。

HFNC有多种作用机制，其中最重要的是它能产生气道正压，保持气道开放和复张，纠正通气/血流比例失调，冲刷上呼吸道死腔[11]。HFNC持续输出的恒定速度的高速气流可对抗呼吸气流，形成持续气道正压，有类似持续气道正压通气作用[12]。在COPD患者中形成的气道正压可对抗内源性PEEP，有助于防止小气道陷闭，保持气道通畅和肺泡开放，增加功能残气量，使通气和换气功能改善，可助纠正缺氧和二氧化碳潴留、酸中毒。有学者报告HFNC降低PaCO2的机制被认为是通过减少鼻腔死腔通气实现的。2016年Fricke等[13]报告的病例显示，经COPD患者气管造口帽上的密封孔测量患者呼出气CO2和压力，并监测经皮CO2和潮气量，HFNC（30 L/min混合3 L/min氧气）每隔15 min重复输送，HFNC使用时吸入CO2立即减少，随之经皮/动脉血CO2减少，分钟通气量也减少了700 mL，表明HFNC使死腔通气减少，从而改善肺泡通气。NIV的界面增加了解剖死腔，而HFNC的界面没有增加解剖死腔，另外因为HFNC的输出气流是单向气流，不仅没有二氧化碳重复呼吸，高速气流还可冲刷部分上气道死腔，从而减轻二氧化碳潴留。另外，PaO2、PaCO2、pH值是影响分钟通气量的独立变量，临床发现部分患者对氧流量需求小，只需室内空气即可维持目标动脉血氧分压[14]。HFNC输送氧浓度可在大范围调节（21%～100%），可提供预设的氧浓度并保持相对稳定，部分患者只需经HFNC输送室内空气，可降低因吸入气氧浓度过高导致二氧化碳潴留加重的风险[15]。

在HFNC对生理指标的影响方面，Nilius等[16]研究显示，COPD合并高碳酸血症性呼吸衰竭患者在清醒状态下，经单侧或双侧鼻孔输送20 L/min室内空气和2 L/min氧气的混合气体对比2 L/min低流量氧疗，持续45 min HFNC治疗可降低患者呼吸频率而不使高碳酸血症恶化，该作者认为HFNC可以作为重症COPD患者低流量氧疗预防高碳酸血症性呼吸衰竭的补充，但疗效存在个体差异。Pisani等[9]报告HFNC能改善氧合、减少吸气驱动力和做功，从而降低呼吸失代偿的风险，在HFNC治疗AECOPD方面，与NIV对比，呼吸功减少的程度两者相近。本研究结果显示，HFNC降低患者呼吸频率和心率的作用与NIV相似（P>0.05）。

在本研究中，HFNC组住院天数、入住ICU率、气管插管率、90 d死亡率与NIV相似，HFNC对AECOPD患者的临床转归的影响不劣于NIV。慢阻肺患者每年发生0.5～3.5次的急性加重，COPD急性加重是COPD患者死亡的重要因素[1]，降低COPD患者急性加重率可能是降低死亡风险的原因。2019年一个共纳入6项研究（共339例）的系统性综述和Meta分析显示，对于COPD稳定期患者，HFNC可显著降低急性加重率[17]。2018年一项前瞻性观察性研究显著共入组92例AECOPD患者，HFNC组与NIV组对比，两组30 d死亡率和插管率无差异[8]。2020年一项共纳入7项随机对照试验和一项观察性研究的系统性综述和Meta分析认为低质量的证据表明，与NIV相比，HFNC并不增加AECOPD患者插管和死亡风险[18]，本文研究结果与之相似。得益于HFNC输出稳定的吸入气氧浓度、改善肺通气及换气功能，患者缺氧得以纠正，PaCO2下降，呼吸性酸中毒纠正，缺氧、高碳酸血症及酸中毒的纠正、呼吸功下降使得心率下降，各项病理生理指标改善。本研究结果与文献[2，19]报道相似。

文献[9]报告显示，HFNC的舒适度优于NIV。HFNC通过主动加温加湿可产生一系列生理效应，可保护气道上皮纤毛功能，利于分泌物清除，气道干预次数更少[20]。本研究显示在治疗期间HFNC组支气管镜吸痰次数与NIV组相似，HFNC在这方面并无优势，分析可能原因：临床上对于何时需要支气管镜吸痰及支气管镜吸痰的频率没有公认标准，临床医生的判断和处置存在差异，从而影响结果分析。另外，本研究显示使用HFNC与使用NIV的患者相比，需要支气管镜吸痰的比例及气胸发生率相近。

綜上所述，HFNC治疗慢性阻塞性肺疾病急性加重期合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的临床疗效不劣于NIV，可以作为NIV不耐受或有禁忌证时的替代策略。本研究主要缺点：由于HFNC、NIV及IMV没有标准化的治疗方案，它们的适应证因患者而异，患者入组存在偏倚;虽然是临床实践，但样本量小，可能没有囊括一些具有代表性意义的病例，因而有局限性;是单中心研究，广泛推广治疗方案的可信度不足。本研究结果提示可以进行多中心RCT研究，明确HFNC适用范围。

参考文献

[1]慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）诊治专家组.慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）诊治中国专家共识（2017年更新版）[J].国际呼吸杂志.2017，37（14）：1041-1057.

[2] Bruni A，Garofalo E，Cammarota G，et al.High Flow Through Nasal Cannula in Stable and Exacerbated Chronic Obstructive Pulmonary Disease Patients[J].Rev Recent Clin Trials，2019，14（4）：247-260.

[3]中华医学会呼吸病学分会呼吸危重症医学学组，中国医师协会呼吸医师分会危重症医学工作委员会.成人经鼻高流量湿化氧疗临床规范应用专家共识[J].中华结核和呼吸杂志，2019，42（2）：83-91.

[4] Oto A，Erdoğan S，Boşnak M.Oxygen therapy via high flow nasal cannula in pediatric intensive care unit[J].Turk J Pediatr，2016，58（4）：377-382.

[5] Koga Y，Kaneda K，Fujii N，et al.Comparison of high-flow nasal cannula oxygen therapy and non-invasive ventilation as first-line therapy in respiratory failure： a multicenter retrospective study[J/OL].Acute Med Surg，2020，7（1）：e461.

[6] Besnier E，Hobeika S，Nseir S，et al.High-flow nasal cannula therapy： clinical practice in intensive care units[J].Ann Intensive Care，2019，9（1）：98.

[7] Wedzicha J A，Miravitlles M，Hurst J R，et al.Management of COPD exacerbations： a European Respiratory Society/American Thoracic Society guideline[J].European Respiratory Journal，2017，49（3）：1600791.

[8] Lee M K，Choi J，Park B，et al.High flow nasal cannulae oxygen therapy in acute-moderate hypercapnic respiratory failure[J].Clin Respir J，2018，12（6）：2046-2056.

[9] Pisani L，Astuto M，Prediletto I，et al.High flow through nasal cannula in exacerbated COPD patients： a systematic review[J].Pulmonology，2019，25（6）：348-354.

[10] Lee H W，Choi S M，Lee J，et al.Reduction of PaCO2 by high-flow nasal cannula in acute hypercapnic respiratory failure patients receiving conventional oxygen therapy[J].Acute Crit Care，2019，34（3）：202-211.

[11] Nishimura M.High-flow nasal cannula oxygen therapy in adults[J].J Intensive Care，2015，3（1）：15.

[12] Bräunlich J，Beyer D，Mai D，et al.Effects of nasal high flow on ventilation in volunteers， COPD and idiopathic pulmonary fibrosis patients[J].Respiration，2013，85（4）：319-325.

[13] Fricke K，Tatkov S，Domanski U，et al.Nasal high flow reduces hypercapnia by clearance of anatomical dead space in a COPD patient[J].Respir Med Case Rep，2016，19：115-117.

[14] Vogelsinger H，Halank M，Braun S，et al.Efficacy and safety of nasal high-flow oxygen in COPD patients[J].BMC Pulm Med，2017，17（1）：143.

[15] Okuda M，Kashio M，Tanaka N，et al.Nasal high-flow oxygen therapy system for improving sleep-related hypoventilation in chronic obstructive pulmonary disease： a case report[J].J Med Case Rep，2014，8：341.

[16] Nilius G，Franke K J，Domanski U，et al.Effects of nasal insufflation on arterial gas exchange and breathing pattern in patients with chronic obstructive pulmonary disease and hypercapnic respiratory failure[J].Adv Exp Med Biol，2013，755：27-34.

[17] Bonnevie T，Elkins M，Paumier C，et al.Nasal High Flow for Stable Patients with Chronic Obstructive Pulmonary Disease： A Systematic Review and Meta-Analysis[J].COPD，2019，16（5-6）：368-377.

[18] Yang P L，Yu J Q，Chen H B.High-flow nasal cannula for acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease： A systematic review and meta-analysis[J].Heart Lung，2020，50（2）：252-261.

[19] Velasco Sanz T R，Sánchez de la Ventana A B.High-flow nasal cannula oxygen therapy in critical patients. Prospective study[J].Enferm Intensiva，2014，25（4）：131-136.

[20] Maggiore S M，Idone F A，Vaschetto R，et al.Nasal high-flow versus Venturi mask oxygen therapy after extubation. Effects on oxygenation， comfort， and clinical outcome[J].American Journal of Respiratory & Critical Care Medicine，2014，190（3）：282-288.

（收稿日期：2021-08-09） （本文編辑：张爽）