高流量鼻导管氧疗在高海拔性低氧血症中的应用

2023-01-02刘晓雪钱传云

昆明医科大学学报 2022年12期

刘晓雪，杨莉，钱传云

（昆明医科大学第一附属医院急救医学部，云南昆明 650032）

随着我国对青藏高原地区旅游资源的开发，航运及青藏铁路的开通，旅游者得以通过便捷的交通进入青藏高原地区进行旅游。随着旅游者数目逐年增多，急性高原病的发生率也随之逐年上升。

氧疗是就地抢救急性高原病的主要治疗手段。低动脉血氧饱和度与急性高原病的发生密切相关[1]，任何能够提高SaO2的方法均能预防及治疗急性高原病。高压氧舱治疗可增加吸入氧分压，有助于改善气体交换，可模拟海拔高度的下降，13.8 kPa 压力的高压氧舱大致相当于2 000 m 的海拔降幅。Kasic JF 等[2]比较了高压氧舱与4 L/min面罩给氧对改善AMS 患者氧合、缓解症状方面的疗效：治疗2 h 后，面罩给氧组与高压氧舱组AMS 症状及氧合均有该善，但高压氧舱组并未显示出明显的优势。

高流量鼻导管氧疗（high-flow nasal cannula therapy，HFNC）是一项新兴的供氧技术。可以提供更高的氧流量（在婴幼儿氧流量可达8 L/min，在成人可达60 L/min）及吸入氧流量，同时也可以为患者提供低水平的正压通气，氧疗效果较传统的鼻导管及面罩给氧更为显著，已被成功应用于许多临床疾病的治疗，尤其在急性呼吸衰竭中取得了确切的临床疗效。目前没有关高流量鼻导管氧疗设备治疗急性高原病的报道，因此笔者设想：观察从昆明（海拔约1 891 m）进入拉萨（海拔约3 650 m）的30 名志愿者在使用HFNC 前后，指端脉搏血氧饱和度（SpO2）、呼吸频率（RR）、心率（HR）、血压（BP）的变化，探讨HFNC 在高海拔（≥2 500 m）地区有效改善人体摄氧的可能性，从而为HFNC 用于急性高原病的治疗寻找证据。

1 资料与方法

1.1 受试者

选取从昆明乘飞机进入拉萨的30 名健康志愿者为测试对象，其中男14 例，女16 例，年龄（31.9±5.5）岁，最小年龄24 岁，最大年龄38 岁，体重（59.0±11.3）Kg 。

1.2 试验方法

志愿者到达拉萨24 h 后测指脉血氧饱和度，SpO2＜ 90%纳入观察。实验开始时测量每位志愿者平静呼吸空气下的指端脉搏血氧饱和度（SpO2）、呼吸频率（RR）、心率（HR）、血压（BP）。使用高流量鼻导管给氧设备，以10 L/min 开始HFNC 辅助患者吸入空气，逐渐增加气流量，每增加1 次气体流量稳定10 min 后重复测量并记录上述各项指标。在20 L/min、30 L/min、40 L/min时记录统计数据。见图1。

图1 试验实施流程Fig. 1 Flow of Research

1.3 实验仪器

使用指夹式脉搏血氧仪（ChoiceMMed）实时检测指端的脉搏血氧饱和度，其传感器夹在受试者的食指上。使用高流量湿化治疗仪（fisher &paykel healthcare airvo 2）。

1.4 统计学处理

采用SPSS 26.0 统计学软件包进行统计学分析，正态分布计量资料以均数±标准差表示，正态分布计量资料不同氧流量的组间比较采用重复测量的方差分析，两两比较采用LSD-t 检验，P＜ 0.05 表示差异有统计学意义。

2 结果

HFNC 在高原环境下运行期间，未出现明显故障，随着流量增加，设备对气体加温及加湿稳定，给氧浓度也未出现明显波动。温度、吸入氧浓度（FiO2）的比较，经重复测量的方差分析，治疗前、10 L/min、20 L/min、30 L/min、40 L/m 流量下：温度，吸氧浓度差异均无统计学意义（P＞0.05），见表1。

表1 不同氧流量下温度和吸入氧浓度比较（）Tab.1 Comparison of temperature and oxygen concentration under different oxygen flow（）

所有志愿者使用在使用HFNC 前均出现不同程度的血氧饱和度下降，而呼吸频率、心率、血压未表现出明显异常。使用HFNC 后，志愿者氧合明显改善（P＜ 0.05），呼吸频率下降（P＜ 0.05），但心率、血压没有明显改变，进一步行LSD-t 两两比较：当流量达到30 L/min、40 L/min 后SpO2升高及呼吸频率下降呈现明显差异（P＜ 0.05）。其余生命征（收缩压，舒张压、平均动脉压、心率）差异均无统计学意义（P＞ 0.05），见表2。

表2 治疗前及不同吸氧流量下的氧饱和度、血压、呼吸频率、心率（）Tab.2 Oxygen saturation，blood pressure，respiratory rate，heart rate before treatment and under different oxygen inhalation flow（）

*P ＜ 0.05。

3 讨论

急性高原病有3 种形式：急性高原反应（acute mountain sickness，AMS ）AMS，高原脑水肿（high altitude cerebral edema，HACE）及高原肺水肿（high altitude pulmonary edema，HAPE）。一般认为，AMS 的发生是低氧环境引起的。然而，有研究表明，高原的低压环境更容易引起AMS。Roach 等[3]发现较常压低氧环境，低压低氧环境AMS 的发生率更高。高海拔性低氧血症的发生机制：气态物质分子的间隔是很大的，压强增大的情况下，气体被压缩，分子之间的间隔小，分子密集；在压强减小的情况下，气体分子就分散。因此，随着海拔上升，大气压力下降，导致空气中氧分子间隔变大，空气变得稀薄，相同体积的空气中氧含量随之减少。导致人类在高海拔地区吸入同等体积的空气时，吸入的氧气量减少，形成高海拔性缺氧[3]。由于从低海拔地区快速进入海拔高度≥2 500 m 的高原后，人体快速进入低压低氧环境，机体就有发生急性高原疾病的可能[4]。

高流量鼻导管氧疗（high-flow nasal cannula therapy，HFNC）是一项新兴的供氧技术，它通过鼻导管提供充分加温（37 ℃）加湿（H2O：44 mg/L）的空气/氧气混合物，可精确地调节吸入氧浓度（21%～100%）。常被用于患有严重呼吸疾病的患者，尤其在急性呼吸衰竭的患者中。人体的吸气峰流速可达30～120 L/min，而传统鼻导管氧疗的氧流量最高仅能达到15 L/min，这意味着氧流量与患者吸气流速极度不匹配。在这种情况下，患者实际吸入氧气量低于目标值。HFNC 可以提供更高的氧流量（在婴幼儿氧流量可达8 L/min，在成人可达60 L/min）及吸入氧浓度[5]，氧疗效果较传统的鼻导管及面罩给氧更为显著。且与无创机械通气相比，HFNC 更为简便，舒适度更好。

HFNC 的作用机制：（1）通过高流速的气体将上气道内CO2冲刷出去，避免CO2的重复吸入，从而减少解剖死腔；（2）产生低水平的流量依赖性气道正压，即PEEP（3～5 cm H2O）。增加了呼气末肺容积[6]。Yu Onodera 等[7]通过3D 打印技术建立气道模型证实了HFNC 对气道的冲刷作用及其产生的呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）效应以及冲刷作用的强弱、PEEP 的大小与氧流量之间的关系；（3）呼气末肺容积的增加及低水平的PEEP 引起静脉回心血量减少，减低心脏前负荷[8]；（4）降低呼吸频率[9]；（5）改善呼吸参数（降低呼吸功、增加肺顺应性）[10]；（6）良好的加温加湿作用，有利于黏膜的保护及分泌物的清除，降低肺不张的风险及改善氧和。

HFNC 最早被应用于儿科，作为新生儿呼吸窘迫综合症、早产儿呼吸暂停以及预防拔管后急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome，ARDS）的一线治疗。某些学者甚至建议将HFNC 作为新生儿持续气道内正压通气（continuous positive airway pressure，CPAP）的替代治疗。目前，HFNC 在成人中的应用也越来越广泛，被用于急性低氧性呼吸衰竭[11-13]、急性肺水肿[14-15]、慢性阻塞性肺疾病[16-17]、慢性心衰[8]、手术拔管后的患者的序惯性治疗[18-19]等方面。一项纳入3 881 例急性呼吸衰竭患者的Meta 分析提示：相对于传统氧疗，HFNC 降低了急性呼吸衰竭患者的气管插管率，并可达到与无创正压通气（noninvasive positive pressure ventilation，NIPPV）类似的临床疗效[11]。相关研究显示：HFNC 可以改善肺水肿患者的动脉血氧分压及氧饱和度，降低肺动脉压[14-15]，但HFNC 应用于肺水肿治疗的报道较少，有待进一步的研究提供其在肺水肿治疗方面更充分的临床依据。

急性高原病的发生系人体短时间内进入抵押环境，由于吸入氧含量减少造成缺氧，由于HFNC 有一定正压通气作用，通过流量的提升，单位时间内能够为机体提供相对于平静呼吸更多的氧含量，因此对于缓解低压低氧环境氧气摄入障碍起到一定积极作用。由于没有查询到任何HFNC 在高海拔地区使用的文献报道，我们的观察实验首先观察了设备在拉萨地区运转的平稳性。实验证明，HFNC 能够在高海拔地区平稳运转，未出现供气故障，并且加温器也可正常运转。对于在高原地区利用HFNC 进行急性高原病的治疗提供了可行性依据。

人体在平静呼吸下，正常潮气量约400～600 mL，呼吸频率约12～18 次/min，故每分钟通气量约为6～9 L，可以满足人体氧合代谢需要。当机体处于低氧环境，机体通畅会通过增加呼吸功（增加呼吸频率）来获取更多的氧气，同时会出现血氧饱和度下降的情况。笔者的观察实验显示：志愿者到达拉萨后，血氧饱和度均出现不同程度的下降，均值在89%左右，呼吸频率平均17 次/min。当志愿者接受流量为10 L/min 的HFNC 通气时，与使用前相比呼吸频率无明显变化，血氧饱和度也未明显改善，差异无统计学意义（P＞ 0.05）；逐渐把流量调整至20 L/min，呼吸频率平均可下降7 次/min（P＜ 0.05），但氧饱和度未有明显提高（P＞ 0.05）；流量进一步提高到30 L/min 时，和使用HFNC 前相比呼吸频率显著下降，氧饱和度明显改善（P＜ 0.05）；但相较于20 L/min 时，呼吸频率没有明显变化（P＞ 0.05），而氧饱和度有所提升（P＜ 0.05）。笔者逐步把流量提高到40 L/min 时，志愿者呼吸频率、氧饱和度与使用HFNC 前相比，呼吸频率下降，氧饱和度明显改善，但和使用30 L/min 流量的HFNC 时比较，变化不明显，同时志愿者明显感觉呼气受阻及不适，表示不能与设备进行良好配合。由于HFNC 在患者充分配合闭口呼吸的情况下，能够提供低水平的（3～5 cmH2O）PEEP，类似于CPAP 的效果，可以帮助扩张肺泡，改善肺顺应性及氧和；同时在低氧情况下通过提高氧合，舒张肺血管，降低心脏后负荷，从而改善心脏功能。本实验纳入了30 例由昆明进入拉萨旅游的志愿者，记录志愿者的各项生命体征，对比使用高流量湿化治疗仪治疗前后各项指标的变化，实验数据表明，使用HFNC 此次实验中所有志愿者在使用HFNC 进行空气吸入后可以观察到：HFNC 设备在没有提高吸氧浓度的情况下，仅增加吸入空气的流量就增加了机体能够获得的氧气量，明显增加了志愿者SpO2，同时降低呼吸做功（呼吸频率下降），差异均有统计学意义（P＜ 0.05）。

综上所述，笔者认为利用HFNC 在高原地区进行通气时，能够提高机体摄氧能力，同时降低呼吸做功。对于由于低压低氧环境造成的低氧血症以及由此引发的急性高原病有潜在的应用价值。同时我们发现：使用超过30 L/min 气流量虽然可以取得明显的氧合提升，但受试者明显感觉呼气受阻，综合考虑各项指标的改善程度，在高原地区进行HFNC 氧疗，应把流量控制在40 L/min 内，提高机体耐受性。同时，本实验是在未接入氧源的情况下进行，仅通过高流量湿化治疗仪控制空气吸入流量的变化，就可以达到一定的提升氧合的效果。因此，HFNC 在高原某些无法获得氧源的地区，作为高海拔性低氧血症患者的抢救治疗提供了一定的参考价值。

本试验的不足之处主要为：（1）实验数据均系在志愿者中获取，志愿者仅表现出到达高原地区后的低氧血症，志愿者本身并未出现呼吸急促或呼吸困难等AMS 的症状，对于真正发生AMS 的患者是否仍能取得相同效果有待进一步证实；（2）实验为自身对照，HFNC 的疗效是否确切，需要在接入氧源后进行随机对照研究进行进一步证实。