加强湿化高流量鼻导管通气技术在麻醉科的临床研究与精确应用*

刘志恒, 薛庆生, 于布为△

1深圳市第二人民医院、深圳大学第一附属医院麻醉科(广东深圳 518035)； 2上海交通大学医学院附属瑞金医院麻醉科(上海 210025)

麻醉科医师是急危重症救治的先锋队和主力军。麻醉科医师在全球范围内急慢性疼痛、重症监护、复苏与救助、舒适化治疗等健康服务系统中最大限度地提高麻醉服务的可及性和可负担性[1]。在麻醉科医师掌握的众多技术中，呼吸治疗作为一种治病救命的技术是每天都在应用的基础精细技能。近年来，湿化高流量鼻导管通气(humidified high flow nasal cannula, HHFNC/HFNC； transnasal humidified rapid insufflation ventilatory exchange,THRIVE。本期专题统称HFNC)作为一种新型无创呼吸通气治疗技术在重症领域广受推崇，在围术期的应用也有一些研究。应《广东医学》编辑部邀请，我们组织国内麻醉学界对此专题感兴趣的同道，围绕HFNC在麻醉与围术期的临床研究和精确应用进行探讨。

1 HFNC概述

HFNC设备结构简洁，由氧源和高流量发生器(可合称空氧混合器)、加湿加热系统、气体输送管道及可佩戴HFNC装置的鼻导管等部分组成。HFNC的优势在于加温加湿气体、提供准确的吸入氧浓度、减少鼻咽部死腔、产生气道正压、提高呼气末肺容量、降低气道阻力、减少呼吸做功、改善氧合指数等[2]。

HFNC提供加温加湿恒定的氧流量，吸入氧的浓度不会受到患者的呼吸频率、吸气流速、呼吸形态等因素的影响，为患者提供精确稳定的吸氧浓度，有利于快速改善患者氧合状态，而应用该方法时要注意的是在重症患者与普通围术期患者、镇静状态下与非镇静状态下是不同的，不能一概而论。因此，本期专题着重讨论HFNC在围术期的精确应用，笔者认为十分必要而迫切。

2 HFNC手术室内麻醉中的研究和应用

HFNC在急慢性呼吸衰竭患者的应用，重症医学领域已经有足够讨论，本文不再赘述。在围术期的研究和应用目前多集中于围术期低氧血症的呼吸治疗、麻醉诱导气管插管前预充氧、日间手术麻醉供氧、喉部手术或共用气道手术中、PACU拔除气管导管后的序贯氧疗以及门诊内镜诊疗麻醉中的呼吸支持等方面，HFNC提供了一项新的选择，这也正是当下麻醉科医师应该进一步深入应用研究的内容。

2.1 HFNC预充氧对于麻醉诱导气管插管前氧合效能的影响 健康成人呼吸空气时呼吸暂停时限(停止呼吸到SpO2<90%)为1～2 min，采用预充氧可延长呼吸暂停时限至8 min。近年多项随机对照研究比较应用HFNC和传统面罩给氧用于快速序贯诱导过程中的相关结局，多数结果认为使用HFNC均有不同程度呼吸暂停时限的延长，然而这些研究同时也发现，在患者的氧分压及呼吸系统并发症发生率等数据上，HFNC未能体现出一致的优越性[3-4]。本期刊登的潘传龙等[5]关于HFNC在轻至中度烧伤患者植皮手术中应用的随机对照研究结果表明，使用HFNC可以有效降低低氧血症发生风险，改善患者氧合能力，降低二氧化碳(CO2)潴留风险；罗南博等[6]关于HFNC提高强直性脊柱炎患者全麻诱导氧合的前瞻性单臂临床研究结果表明，在预计困难气道的强直性脊柱炎患者进行无肌松药全麻慢诱导插管前使用HFNC预充氧，有助于减少低氧血症发生率，并提高患者满意度，该研究的多因素COX回归分析显示体质指数(BMI)与患者诱导期间低氧血症显著相关。在肥胖人群将HFNC应用于麻醉诱导期氧合，利用其插管期间可以不间断供氧的优势，可延长呼吸暂停时限、提高最低脉搏氧饱和度，从而有助于完成气管插管[7]。左明章教授将HFNC和传统面罩通气技术用于老年患者麻醉诱导，证实HFNC能够延长无呼吸功能障碍的老年患者诱导期间的无呼吸时限，但是对于诱导期动脉血氧分压和CO2分压及不良反应等与传统面罩通气相比均差异无统计学意义[3]。清醒的健康志愿者人群是研究麻醉诱导预充给氧效果的普适对象。有学者对健康志愿者进行随机对照交叉研究，比较面罩紧闭吸氧和HFNC预给氧两种方法对呼气末氧分数(ETO2)的影响，结果3 min预充氧后能维持ETO2>90%的比例在面罩吸氧组和HFNC组分别为54%和4%；6 min后ETO2>90%的比例分别为96%和46%，从而得出结论——单独以HFNC预给氧是一种不可靠的预充氧方式[8]。另一机构研究面罩吸氧与HFNC预充氧方式对人体氧合与CO2排出的影响，结果发现口腔闭合者HFNC给氧效能和面罩通气相当，而张口则会严重影响HFNC的给氧效能[9]。

欧洲重症医学会的 PLUG专家组(Pleural Pressure Working Group)在2020年底发布了成人HFNC临床专家指南。在围插管期HFNC的应用方面，专家组提出的综合评价是：与传统面罩给氧相比，HFNC对窒息氧合时间、插管后PaO2与PaCO2并无明显改善；并且分为ICU组和全麻插管组做亚组分析以后，上述结论没有变化[10]。Wong等[7]对病态肥胖患者麻醉诱导进行了一项随机对照临床研究发现，相对于常规面罩吸氧，HFNC可以延长“安全窒息时限”，有效维持SpO2。因此，HFNC相较面罩通气预充氧能否改善麻醉诱导阶段患者氧合仍存在相互矛盾的研究结果，提议麻醉科医师在此领域进行更深入、更有说服力的临床研究。

2.2 HFNC用于术后气管导管拔除后的呼吸支持 全身麻醉后患者肺功能的恢复是术后康复的重要内容，围术期合理的氧疗措施可以加速术后肺功能的恢复。近期的Meta分析提示，全麻手术后应用HFNC，在缩短住院时间、降低再插管率和术后需要呼吸支持率方面，相对于传统氧疗更具优势，但在术后并发症和病死率上两者并无差异[11-12]。值得一提的是，《JAMA》杂志发表了两项多中心研究，分别对比了HFNC和双水平气道正压通气以及无创机械通气在术后氧疗中对患者预后的影响，结果发现HFNC在再插管率和拔管后呼吸衰竭发生率方面均不逊于传统氧疗措施[13-14]。然而，另一项法国多中心研究(OPERA)中发现在接受腹部大型手术患者中，拔管后早期预防性应用HFNC与标准氧疗相比并没有改善肺部预后[15]。本刊一项多中心前瞻性研究观察胸腔镜手术拔管后早期应用HFNC的效果，相较于传统经鼻低流量氧疗组，发现HFNC组除术后1 h PaO2明显提高以外，研究指标如患者术后1 h低氧血症发生率、VAS评分、呼吸不适评分、术后肺部并发症情况等均无明显差异[16]。

有研究发现在气管导管拔除后即刻应用HFNC可降低病态肥胖患者减重术后低氧血症及肺不张的发生率[17]。Cochrane数据库研究提示，与标准鼻导管吸氧相比，HFNC能降低再插管率，而与无创正压通气(NIPPV)比较，HFNC在术后再插管率方面并无明显优势[18]。

欧洲重症医学会PLUG专家组发布的成人HFNC临床专家指南中指出：相对于传统氧疗，在合并呼吸衰竭、低氧血症的重症患者拔管后推荐应用HFNC；对气管插管超过24 h并有再插管高危特征的重症患者，有条件地推荐HFNC方法；对正常拔管后过渡到NIPPV的患者，专家组建议继续使用NIPPV，不建议将HFNC作为常规预防性应用。这份指南还指出，虽然现有证据表明，术后应用HFNC可显著降低再插管率和加强呼吸支持使用率，然而，专家组根据再插管发生率较低的事实，以及HFNC减少加强呼吸支持使用率的证据不够连续、不够精确的评估，决定调低这一结果的信度[10]。笔者对上述判断及其产生的过程，持欣赏态度。结合欧洲重症医学科隶属于麻醉科的普遍事实，笔者认为欧洲麻醉学界同道以其学科覆盖齐全、从业人士知识面广等优势，赢得话语权，值得国内同道思考和借鉴。

2.3 HFNC用于喉部手术或共用气道手术的呼吸管理 呼吸道手术的通气管理对麻醉科医师是一个挑战，较为理想的方法是无管技术，在保证氧合的前提下提供最佳手术视野，避免气管导管相关的呼吸道损伤。HFNC用于喉部手术(如喉镜微创术、声门下狭窄扩张术)或共用气道手术(如激光消融术)的呼吸管理，是一项创新性的氧合技术。Patel等[19]是第1个报道在气道手术中使用HFNC的研究者，他们团队在25例接受下咽或喉气管手术的成人患者中应用，中位呼吸窒息时间为14 min，最长持续时间为65 min；当HFNC流速为70 L/min时，没有患者发生去氧饱和状态(90%

3 HFNC在门诊内镜诊疗麻醉中的研究和精确应用

近年来，随着舒适化医疗的开展，各项无痛内镜、无痛检查和治疗手术越来越多。HFNC在纤维支气管镜检查中的应用，目前仅有散在的小样本临床研究。一项随机对照研究对比HFNC与无创通气(NIV)用于急性呼吸衰竭患者的纤维支气管镜检查，结果提示无论是在检查前、中、后，NIV组氧合(PaO2/FiO2)均优于HFNC组，而HFNC的优势表现为受检者耐受性较好[22]。另一项纳入60例患者的随机对照研究提示，HFNC(30～70 L/min)相对于普通给氧(10 L/min)在镇静下支气管镜检中可减少低氧饱和度(<90%)发生率[23]。

将HFNC应用于消化内镜检查可以降低患者低氧血症及严重低氧血症的风险， HFNC因其具备不占用气道并能提供较长窒息时间的特点，可为手术室外舒适化医疗的开展提供相对安全的保障，这方面报道已经比较丰富。曾彦茹等[24]关于HFNC在老年肥胖患者行无痛胃镜检查的临床研究结果表明，HFNC用于老年肥胖患者行无痛胃镜检查能有效预防操作中血氧饱和度的下降，改善患者氧合状态，减少呼吸相关不良事件及干预情况，降低上呼吸道梗阻、心律失常、心动过速和呛咳等不良反应的发生率，缩短胃镜检查时间，提高胃镜操作者的满意度[24]。但是，胃肠镜检查往往是在门诊完成，要注意选择合适的患者和合适的时机，对于清醒患者使用较高流量(>40 L/min)预充氧，可能会出现不适甚至不耐受[25]。尤其需要特别强调的是，在门诊内镜中心进行舒适麻醉无论使用哪种通气方式，均必须由有资质的麻醉科医师来实施，细心监测并坚守在患者身旁，否则都将是一场灾难。

4 HFNC在新型冠状病毒肺炎(COVID-19)重症患者使用的麻醉学思考

自2020年起，随着COVID-19救治经验的积累，尤其是我国在救治COVID-19危重症患者所取得的成功经验来看，HFNC对于危重症患者的使用更需要再度思考。

在COVID-19流行早期，各国、各医疗机构对HFNC在COVID-19患者的应用观点存在较大分歧。英国发布指南(2020年3月27日)，提出HFNC相对于传统氧疗不能提高生存率，却可能增加病毒污染环境的风险，认为在COVID-19患者“应避免使用HFNC及其同类设备”[26]。当时(2020年3月13日)WHO推荐HFNC仅用于低氧血症呼吸衰竭的患者，同时列出高碳酸血症、血流动力学不稳定、多器官衰竭和精神状态异常等不适合使用HFNC的情况[27]。而同一时期(2020年3月25日公布)“拯救脓毒症组织”却推荐在急性呼吸衰竭的患者应用HFNC，而不是传统氧疗或其他无创辅助呼吸方式[28]。随着全球COVID-19病例的增加，关于HFNC用于COVID-19患者的研究逐步深入。一项模拟研究发现，相对于非重复呼吸面罩，即使在60 L/min流量下，HFNC产生的<1 μm气溶胶的扩散距离也更具优势，但此研究未模拟患者咳嗽时气溶胶(气溶胶直径0.1～100 μm)的扩散情况[29]。也有建议在使用HFNC时加用外科面罩，可显著减少气溶胶和水滴向环境空气的扩散[30]。较长时间应用HFNC的舒适性和可耐受性是其明显的优势，而在提高氧合效率和降低气管插管率方面没有统一结论。2020年11月《Chest》杂志刊登关于COVID-19患者无创通气方式的综述特别强调[31]，在COVID-19患者应用HFNC最大的风险不是该方法本身，而在于可能忽视对患者的密切监护，并且指出预警HFNC治疗失败的指征包括：(1)呼吸急迫和持续心率加快；(2)氧流量和FiO2增加不能提高氧合；(3)呼吸不协调；(4)精神状态和血流动力学的恶化。此外，高流量氧疗长时间应用，湿化问题尤其重要，否则可能发生肺部渗出物干结造成肺不张，以至达不到良好的通气氧合效应。

COVID-19早期的病理生理变化主要是肺血管调节机制受损，病毒复制导致的Ⅱ型肺泡上皮细胞脱落、血管内皮细胞损伤，使正常的低氧性肺血管收缩反应减弱[32]。肺毛细血管收缩性痉挛导致肺血管静水压升高，大量血浆漏出到肺间质，影像学检查表现为磨玻璃样改变[33]。对轻症患者，包括HFNC在内临床常用来提高FiO2的办法能够奏效，但这些方法仅一定程度提高患者肺内氧含量，并未针对患者病理生理改变进行针对性治疗。于布为教授早在2020年2月15日就指出，对重症COVID-19患者，应在充分镇静和肌松下及早进行气管插管机械通气，以打断这个恶性循环[33]；同时指出由麻醉科医生组成的“插管小分队”在重症COVID-19救治中起到扭转乾坤的重要作用。无独有偶，《JAMA》杂志在同年4月底刊登的述评(JAMA Insights)也有类似的观点和分析[34]，文章认为当无创呼吸支持无法降低呼吸驱动力时，就会陷入肺功能持续恶化的恶性循环之中，而早期插管、有效镇静及肌肉松弛可以中断此循环。但早期插管时间点该如何选择仍有待讨论。一项回顾性研究认为实施HFNC 12 h时呼吸频率-氧合指数(ROX指数)<3.67是需要进行气管插管的截断值，但此结论仍需进一步的前瞻性研究证实[35]。

在重症COVID-19的救治中，把握好气管插管、机械通气的时机非常重要，其中早期识别重症患者、以麻醉科医生为骨干积极开展有创呼吸操作的“中国经验”，收到很好治疗效果。在2020年3月底国务院新闻办公室发布会上，国家卫健委马晓伟主任把麻醉科列为疫情防控中发挥重要作用4个主要学科之一，麻醉科医师在抗击COVID-19疫情中的贡献得到高度肯定。

5 展望

现阶段HFNC在麻醉领域的精确应用方面，无论是基础研究还是临床研究都不够充分，在麻醉科应用的规范和指南更是缺乏，应加强对HFNC在围术期治疗效果和不良反应的观察，严谨科学地设计、开展大样本多中心临床研究，客观分析研究数据，以期最后能够明确HFNC在围术期使用的适应证和禁忌证、合适的使用时机以及正确的使用流程，促进HFNC在麻醉学科的精确应用。将来，随着应用领域和规范的确定，HFNC或许可以集成于麻醉呼吸机内部，便于临床的精确使用和科学监测。另外，在麻醉治疗领域，HFNC可能存在广阔空间，有待于深入研究和探索。本期专题希望通过“述评-专家笔谈-专题报道”方式，提醒读者加深HFNC应用进展的了解，促进舒适化医疗安全进步，促使麻醉服务精准前行。期待时机成熟后组织专家编写出《中国HFNC临床应用指南》，以指导临床规范化应用。

总之，HFNC作为一种新型的无创通气模式，可为围术期呼吸治疗提供了一项新的选择。但对普通围术期患者与重症患者，尤其是对疫情期间的重危患者, HFNC的应用不能一概而论，其在围术期的精确使用，尚需要科学的、充足的临床研究来支撑，麻醉科医师在此领域大有可为。