成人围术期湿化高流量鼻导管通气的临床应用进展

田学愎, 田玉科

华中科技大学同济医学院附属同济医院麻醉科(湖北武汉 430030)

湿化高流量鼻导管通气(humidified high flow nasal cannula，HFNC)是通过特定的装置，将一定氧浓度、加温、加湿的高流量空氧混合气体经鼻导管输送给患者的无创给氧方式，以达到纠正低氧血症的氧疗方法。因其能模拟人体气道加温湿化功能，故患者舒适性及依从性极大提高，临床上应用越来越广泛。HFNC最早用于新生儿，作为儿科重症监护病房替代持续正压通气和经鼻导管给氧的氧疗方式：因为持续正压通气容易出现漏气、腹胀、鼻损伤、气胸等并发症[1]，鼻导管吸氧有吸入氧浓度不固定等缺陷，HFNC兼顾了面罩和普通鼻塞的优点，在小儿无创氧疗中得到了肯定，近几年来随着多项临床研究的开展，已经成为成人轻中度急性呼吸衰竭患者无创给氧的一种选择[2]，欧洲重症医学会提名的网络“胸内压专家工作组”已经发表了成人HFNC临床专家指南[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也于2019年发表了《成人经鼻高流量湿化氧疗临床规范应用专家共识》[4]，其在围术期的应用也有部分证据和潜在的应用前景，因此本文阐述HFNC在围术期的应用。

1 HFNC的组成

HFNC硬件系统通常由空氧混合器、加温加湿系统、气体输送管道三部分构成。空氧混合器的作用是将空气和氧气按预设氧浓度进行混合；加温加湿系统的作用是输出恒温(37℃左右)、恒湿(100%相对湿度)、恒氧浓度(21%～100%范围)的高流量气体，输出流量最高可达60 L/min；气体的输送管道包含特殊的鼻塞系统，鼻塞系统主体为一段配有舒适可调头带的防气透水螺旋管，尖部常采用柔软且高弹的热塑性弹性体材质，能有效减少冷凝水的产生和管路打折，设计带有一定的弧度，提高患者的舒适度及依从性。

2 HFNC作用机制及优点

HFNC有高流量、恒定氧浓度、加温加湿的特点，能产生冲刷解剖死腔、PEEP效应等生理作用，作为新型无创给氧的措施，相对其他无创呼吸支持具有如下优点：(1)加温加湿气体：因为干冷的气体消耗气道黏膜的热量和水分，导致气道黏膜干燥，影响黏膜纤毛的清除能力，并可能产生气道炎症反应[5]，而HFNC能够为患者提供加温加湿气体，改善黏液纤毛功能[6]，促进分泌物清除，能减少肺不张形成[7-8]等。(2)提供准确的吸入氧浓度：因其提供的是远远超过分钟通气量的的新鲜气流量，患者无需吸入额外的空气，因此能够保证吸入氧浓度的恒定[9-10]，这一点明显优于面罩和传统鼻导管给氧。(3)减少鼻咽部死腔：呼出气及鼻咽部气体能被持续的高流量新鲜气流冲刷掉，改变了咽部无效腔，减少CO2的重吸收，从而提高患者PaO2、降低PaCO2，这对死腔量相对较大的儿童尤为重要[11-12]。(4)产生气道正压：持续高流量新鲜气体输入能对气道产生一定正压，且与流量大小有关，60 L/min的流量时咽部压力最高可达8.7 cmH2O[13]，因此能增加呼气末肺容积。当然HFNC所产生的气道压力并不恒定，受到鼻腔解剖结构、鼻插管尺寸等因素的影响较大[14-15]。(5)减少呼吸做功：一方面HFNC能产生一定的气道正压，减少呼气末气道塌陷，另一方面因为高流量可以减少与鼻咽相关的吸气阻力，从而降低呼吸功[16-17]。

3 HFNC缺点

与HFNC直接相关的不良事件并不常见。有病例报道HFNC引起气胸和纵隔气肿[18]，可能与流量过大导致患者气道压过高有关，另外HFNC使用可能会导致鼻出血[3]。需要注意的是HFNC不能替代或支持呼吸肌的功能，不能改善患者肺通气功能，虽然有个别病例报道，但是理论上不适宜应用于Ⅱ型呼吸衰竭患者[19]。

4 HFNC的实施及注意事项

临床使用HFNC时主要需要调节流量、FiO2等参数。对于成人，在2016年之前很少有学者关注HFNC启动和撤离的标准，多为常识性和经验性使用。对于流量设置，成人一般从35～40 L/min开始，使用过程中根据患者的呼吸形式、耐受情况及氧合状态监测结果等进行调节(5～10 L/min每档)。对于需要改善氧合的低氧血症患者，一般先调节流量，直到患者能耐受的最大流量后再调节FiO2，以维持目标氧合状态(目标值视具体情况而定)。当HFNC的使用流量低于20 L/min或FiO2低于50%时，可以考虑试验性撤离HFNC。在2016年Roca等[20]采用SpO2/FiO2与呼吸频率比值(ROX指数)来判断转为机械通气的指标，结果认为HFNC 12 h时转机械通气的ROX指数临界点为4.88，提示HFNC治疗12 h后ROX指数>4.88，HFNC治疗成功。在这项研究发表后，作者用更大的样本量来验证他们的结论，发现预测在ROX指数会随着HFNC治疗时间增加：HFNC治疗2、6和12 h后ROX预测HFNC成功的临界值分别为：2.85、3.47和3.85，这表明，ROX指数较低或随着时间推移ROX指数变化不大的患者可能需要更早更频繁的干预[21]。关于停用HFNC的标准，Rodriguez等[22]在一项回顾性研究认为FIO=0.4或ROX≥9.2可以作为停用HFNC的依据。需要注意的是ROX指数受HFNC气流的影响，Mauri等[23]研究发现当气体流量从30 L/min增加到60 L/min时，70%的ROX指数增加，而其余受试者的ROX指数没有变化或降低，未来的临床研究需要在ROX指数的指导下进行精心设计的治疗算法。

HFNC实施过程中需要特别注意的是：(1)使用前应该明确告知患者使用目的及过程，取得患者配合；(2)选适当型号的鼻塞(一般小于鼻孔内径50%)和松紧适宜的头带；(3)使用过程中严密监测生命体征、呼吸运动形式及血气分析的变化，及时调整参数或改变治疗策略；(4)需要监测气道分泌物状态，必要时吸痰，防止痰堵窒息的发生；(5)密切监控机器和管道的工作状态，尤其要及时处理各种报警信息，严禁故障机器工作。

围术期HFNC实施的禁忌证：HFNC属于声门上给氧方式，需要患者有自主呼吸，并不能替代机械通气，因此患者存在自主呼吸障碍或者通气功能障碍，是使用HFNC的绝对禁忌证，另外如果临床上有特殊情况如患者无法配合、需肺隔离、反流误吸风险等情形也是使用HFNC的禁忌证。

5 围术期HFNC的应用

5.1 围术期急性呼吸衰竭(acute respiratory failure，ARF) 围术期多因素可导致急性呼吸衰竭的发生。(1)气道因素：气道损伤、分泌物、急性会厌炎、喉水肿、喉痉挛等；(2)肺损伤：如肺水肿、误吸、炎症反应等造成换气功能失代偿；(3)中枢性呼衰：围术期发生于麻醉药、镇痛药、镇静药等的逾量或蓄积，或颅内病变如出血、炎症、占位、创伤等导致呼吸中枢严重抑制；(4)呼吸肌麻痹和胸廓活动严重受限:肌肉松弛药的(残留)作用、重症肌无力、多发性肋骨骨折、膈肌抬高等。HFNC可改善低氧血症患者的氧合和避免插管方面优于传统氧疗，与无创通气效果相当[24-27]。2019年Rochwerg等[28]发表了一篇系统综述和荟萃分析，包括9项随机对照试验，共2 093例受试者，与常规氧气治疗组相比，HFNC治疗组的插管风险更低，但是住院死亡率、ICU住院时间和住院时间之间没有差异。Shen等[29]指出受试者的基线是影响异质性的一个重要因素，他们的结果表明PaO2/FiO2>200 mmHg的受试者，尤其是拔管后的受试者，从HFNC中获益最大。目前虽然缺乏专门针对围术期呼吸衰竭HFNC治疗的直接证据，但是基于急性呼吸衰竭的机制，仅需无创氧疗的患者，HFNC应当是一个不错的选择。

5.2 气管插管预氧合 对于常规的患者，顺行诱导插管前利用麻醉机-球囊-面罩进行预氧合足够，但是对于危重症患者，气管插管术中可能会因缺氧而引起严重并发症[30]。Miguel-Montanes等[31]在需要气管插管的患者中的研究表明，使用HFNC可以提高气管插管过程中的安全性，采用HFNC进行预氧合比采用非重复吸入式储氧面罩，在气管插管过程中出现严重低氧血症(SpO2≤80%)的概率低。最近的一项荟萃分析也表明，与常规氧气疗法相比，低氧血症成人受试者在插管前使用HFNC预氧可降低插管相关并发症的风险。因此对于已经接受HFNC的患者，指南建议在插管期间继续进行HFNC，但不作为常规，尤其是在顺行诱导的全麻插管，HFNC不能加压给氧，因而不是选项。

5.3 气管插管拔除后的氧疗 临床上患者在拔除气管插管后，往往需要继续氧疗，如使用普通鼻导管或面罩给氧，情况严重者甚至应用无创正压通气。对于重症患者拔管后的氧疗，使用HFNC比非重复吸入式储氧面罩，耐受性更好，且有更高的氧合指数，HFNC降低了拔管后发生呼吸衰竭的风险[32]。对于术后患者，心脏手术后的受试者在拔管后预防性使用HFNC可改善氧合，减少呼吸需要无创通气，这也减少了ICU再入院和住院时间[33-34]，接受减肥手术的肥胖患者，与氧气治疗相比，在拔管后立即使用HFNC可显著改善3 h内的氧合，减少术中肺部并发症住院治疗[35]。然而对于腹部手术的患者拔管后使用HFNC并无获益[36]。对于肺部手术，肺切除和胸腔镜下肺叶切除的结果还不一致[37-38]。对于合并有呼吸系统问题行非呼吸道相关的手术的患者，如目前虽无睡眠呼吸暂停综合征患者围术期HFNC使用获益的临床证据，但是理论上HFNC可以减轻OSAS患者的上气道阻塞症状，明显降低患者低通气指数及觉醒次数[39]，增加慢波睡眠时间，并提高睡眠质量[40]，未来需要加大类似于这类特定人群手术后使用HFNC的研究，并考虑特定类型的手术和结果。

5.4 纤维支气管镜等呼吸道有创操作 目前尚无在镇静下行呼吸道相关检查应用HFNC支持的临床证据。Lucangelo等[41]发现，清醒患者在支气管镜检查操作结束后PaO2、PaO2/FiO2及SpO2方面HFNC组均明显优于文丘里面罩组。Simon等[42]报道，在纤维支气管镜检查中无创通气组患者在进行操作的过程中及操作后PaO2/FiO2优于HFNC组，而HFNC组则具有更好的耐受性，但两组在最终的气管插管率和ICU住院时间上没有差异。

5.5 心功能不全 围术期多种因素可诱发心功能不全，如容量负荷过重、应激、心律失常以及大失血等。Roca等[43]研究发现心力衰竭患者使用HFNC，可逐渐降低心脏的前负荷、减少呼吸频率。Carratalá Perales等[44]发现，对急性心力衰竭引起的急性肺水肿患者，在面罩给氧气存在困难或低氧血症时，使用HFNC可明显改善患者氧合、降低呼吸困难程度。

6 总结

HFNC是一种新型的无创呼吸支持技术，具有多项生理优点如气道湿化、减少上呼吸道死腔、呼气道正压等，在儿科和重症监护病房已经得到了广泛应用，但其在围术期应用的高质量证据尚不多，相关的适应证、禁忌证、停机指证及流量选择等也无统一标准，因此仍需要更多的大样本临床研究来帮助解决其在临床中存在的问题，形成科学合理的治疗方案，促进其在围术期规范化推广应用。