经鼻高流量氧疗治疗呼吸系统疾病失败危险因素的研究进展

宁 林，姚 杨，彭伊梦，曹晓梅，康凤尔，王胜昱

（西安医学院第一附属医院呼吸与危重症医学科，陕西 西安 710077）

经鼻高流量氧疗（high-flow nasal cannula oxygen therapy，HFNC）在临床治疗中得到了广泛应用[1-3]，相较于以往的氧疗方法，该法不仅有降低鼻咽阻力、冲洗鼻咽死腔、在咽部产生正压、加湿气道等自身的优点，而且有显著的临床效果[4，5]。目前，HFNC 作为一种新的氧疗方式，用于纠正临床呼吸衰竭患者氧合，改善患者的通气。然而，HFNC 虽然在一定程度上可以避免机械通气，但也可能延迟气管插管时机，影响患者预后，因此早期识别HFNC 失败的高危因素，可以避免延迟插管及不良结局的产生。本文现就有关HFNC 失败的研究进行综述，以期为临床预防HFNC 失败提供帮助。

1 危险因素

1.1 呼吸频率 镇坷等[6]研究发现，呼吸频率（RR）是预测HFNC 治疗颅脑疾病伴急性低氧性呼吸衰竭（AHRF）患者转为机械通气的重要指标。Delbove A等[7]研究纳入46 例COVID-19 相关急性呼吸窘迫综合征（ARDS）患者，分别给予患者未使用插管、仅接受HFNC 治疗、使用HFNC-插管等方法，发现仅接受HFNC 的患者没有死亡，表明HFNC 对COVID-19 引起的ARDS 有效。同时，研究结果也发现，入院时RR＞35 次/min 是影响HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。由于患者病情严重，HFNC 提供的气道正压不能满足患者需要，呼吸频率不能改善，患者进而需要张口呼吸满足需求，但张口呼吸漏气较多，导致气道压力降低，不能通过减少呼吸做功减少通气效果，因此不能有效降低二氧化碳分压（PaCO2），最终造成HFNC 治疗失败。综上，RR＞35 次/min 是HFNC 治疗失败的独立危险因素。

1.2 二氧化碳分压、酸碱值 研究表明[8]，HFNC 对鼻咽死腔具有冲刷作用，可缓解二氧化碳潴留。Li XY等[9]研究了HFNC 治疗慢性阻塞性肺疾病（COPD）合并AHRF 的效果，结果发现PaCO2＞59 mmHg 是治疗失败的独立危险因素。究其原因，HFNC 是一种高浓度氧的治疗模式，可提供给患者相对恒定的吸氧浓度（21%～100%）[10]。在Ⅱ型呼吸衰竭治疗中，不同氧浓度会减弱低氧对呼吸中枢的兴奋作用，从而抑制患者呼吸中枢，进一步加重呼吸衰竭[11]。此外，随着COPD 反复发作，部分患者肺组织弹性减退，肺部处于过度充气状态，使通气功能发生障碍，导致二氧化碳潴留，最终造成慢性高碳酸血症[12]。由于此类患者对二氧化碳潴留有一定程度的耐受并且气道阻力更重，因此HFNC 并不能提供清除体内二氧化碳所需的呼吸功支持，最终造成治疗失败。由于二氧化碳分压（PaCO2）与酸碱度（pH 值）相互影响，在急性呼吸衰竭中，PaCO2增高，肾脏尚未代偿，导致pH降低。有研究也证明了pH 值≤7.30 是HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的独立危险因素[13，14]。综上，PaCO2＞59 mmHg、pH 值≤7.30 是HFNC 治疗失败的危险因素。

1.3 动脉血二氧化碳分压/动脉血氧分压 动脉血氧分压（PaO2）的高低，主要取决于吸入气体的氧分压和外呼吸的功能状态。在一项有关HFNC 治疗急性呼吸功能不全患儿早期失败高危因素的回顾性研究中[15]，经多因素Logistic回归分析显示动脉血二氧化碳分压/动脉血氧分压（PaCO2/PaO2）＞0.64 是HFNC 早期失败的独立危险因素。由于PaCO2/PaO2正常范围为0.35～0.56，因此，PaCO2/PaO2高于正常范围表明PaO2偏低或PaCO2偏高。PaO2低于正常值可能导致通气功能障碍，出现呼吸急促，严重可导致呼吸窘迫，当机体无法代偿时，将进一步加重缺氧及二氧化碳潴留导致呼吸衰竭。此外，已有研究得出PaCO2＞59 mmHg 是HFNC 治疗失败的独立危险因素[9]。因此，PaO2偏低或PaCO2偏高均可导致HFNC 治疗呼吸系统疾病失败。综上，PaCO2/PaO2＞0.64 是HFNC 治疗失败的危险因素。

1.4 氧合指数 氧合指数（OI）是指动脉氧分压（PaO2）除以吸入氧浓度（FiO2）所得到的百分比。研究发现氧合指数是ARDS 评分中最好的预测因子[16]。同样，也有研究证明入院时氧合指数（PaO2/FiO2）＜150 是导致HFNC 治疗COVID-19 相关ARDS 患者失败的危险因素[7]。可能由于吸入氧浓度百分比（FiO2）在一般的医疗供氧机器的供氧浓度可调范围为21%～100%[10]。排除FiO2的影响，PaO2下降到60 mmHg 时，可刺激颈动脉体和主动脉体化学感受器，引起呼吸中枢兴奋、呼吸运动加强、肺通气量增加[17]。严重缺氧时，PaO2过低可直接抑制呼吸中枢，使呼吸运动减弱，肺通气量减少，呼吸节律不齐，造成周期性呼吸甚至呼吸停止，导致中枢性呼吸衰竭。因此，PaO2/FiO2是影响HFNC 治疗失败的危险因素。

1.5 ROX 指数 ROX 指数为氧饱和度（SpO2）与FiO2的比值（SpO2/FiO2）再除以RR。研究表明[18]，ROX 指数可用于评估COVID-19 肺炎患者进展和气管插管的风险，有可能成为临床上的常规参数。Prakash J等[19]研究发现，ROX 指数可用于预测HNFC 治疗COVID-19 患者失败的风险。也有研究表明[20]，在HFNC 治疗肺炎、急性呼吸窘迫综合征、低氧性呼吸衰竭中，ROX 指数评分可以避免延迟插管。同时，在一项HFNC 治疗COVID-19 相关性肺炎的研究中[21]，发现ROX 指数在HFNC 启动后6 h＞5.55，与成功显著相关（P＜0.001）。根据PaO2/FiO2＜150，RR＞35 次/min导致HFNC 治疗ARDS 的失败风险增加[7]可发现，PaO2/FiO2降低，呼吸频率增大使HFNC 治疗失败风险增大。然而，根据SpO2/FiO2可以作为PaO2/FiO2的替代物[22，23]可推断SpO2/FiO2降低，呼吸频率增大也可能导致HFNC 治疗失败风险增大。因此，ROX 指数降低容易导致HFNC 治疗失败风险增加。此外，在一项关于双侧肺炎相关性ARDS 接受HFNC 治疗的研究中[24]，学者发现HFNC 治疗开始后2～6 h测量的ROX 指数＜4.94 与插管风险增加相关（P＜0.05）。研究表明[25]，由COVID-19 肺炎引起的AHRF的患者中，HFNC 起始的前4 h 内ROX＜5.31（P＜0.001）为HFNC 失败的早期预测因子。同样，也有研究证实了低ROX 指数与HFNC 失败显著相关[26]。因此，低ROX 指数是影响HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。

1.6 ROX-HR 指数 ROX-HR 指数被定义为ROX指数与心率（HR）的比值乘以100 的因子。Goh KJ等[27]研究了HFNC 治疗低氧血症性呼吸衰竭和计划拔管后患者的预后，详细记录48 h 内不同时间点的数据，发现HFNC 衰竭患者在记录时间点内ROX-HR 指数均显著降低，心率显著升高，且能更好地区分不同时间点HFNC 治疗成功与失败的患者。此研究也表明纳入心率这一生命体征可以提高识别HFNC 治疗失败的准确性。可能由于心率升高反映交感神经驱动增加及心肺功能失代偿，标志着患者结局更差，因此导致HFNC 治疗失败。还可能由于心率过速反映部分患者心脏储备受损，这是拔管后呼吸衰竭发生的危险因素[27]。已有研究证明[28，29]，心率增加是导致HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。此外，低ROX 指数已被证明可预测HFNC 治疗肺炎、ARDS、AHRF 患者的结局。综上所述，心率的合并增加了ROX 指数预测的准确性，ROX-HR 指数可能是早期预测HFNC 结果的有用工具。

1.7 肺康复 肺康复（pulmonary rehabilitation，PR）在慢性呼吸道疾病患者综合护理中的重要性已被证实性[30]。Tung LF 等[31]研究发现，使用HFNC 的重度AECOPD 住院患者进行肺康复运动训练可以增加运动耐力，减少呼吸困难感觉，并降低全身炎症生物标志物水平。同样，在研究高流量鼻导管对COPD 患者运动时外周肌氧合和血流动力学的影响中，结果显示两组参与者健康相关生活质量的改善都受益于12 次PR 运动训练[32]。因此，肺康复运动训练可影响HFNC 治疗中重度AECOPD 患者的效果。

1.8 B 型脑利钠肽 B 型利钠肽激素（BNP）是受心肌舒张和压力刺激从心室心肌细胞分泌的一种激素，心力衰竭时BNP 的释放增加。卢健聪等[13]研究发现，HFNC 治疗前BNP≥280 ng/L 是HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。可能由于该研究纳入的对象患有呼吸衰竭以及心力衰竭，因而存在多器官功能不全。已有研究证实多器官功能不全是HFNC 失败的危险因素[14]。对于存在多器官功能不全的重症患者而言，口腔很难一直保持关闭，HFNC治疗时很难到达有效的呼气末正压，以及HFNC 的呼气末正压效应较无创通气弱，因此容易导致HFNC 治疗失败。此外，Chang CJ 等[33]研究发现，与无创正压通气相比，HFNC 预防拔管失败的有效性无显著差异；但在发生呼吸衰竭的情况下，患者可能受益于无创正压通气，表明无创通气应用于重型心衰效果较HFNC 好。同样，也有研究表明治疗前高BNP 是HFNC 治疗失败的危险因素[34]。因此，高BNP是HFNC 治疗呼吸衰竭失败的危险因素。

1.9 低蛋白血症 黄国权等[35]将156 例患者根据治疗的成功与否分为观察组和对照组，通过多因素Logistic 回归分析发现，低蛋白血症是影响HFNC 治疗AECOPD 失败的独立危险因素。已有研究表明[36]，低蛋白血症严重程度反映了炎症应激的严重程度，先前存在低白蛋白血症的患者可能增加急性感染性疾病的风险。究其原因，患有低蛋白血症的COPD急性加重患者气道黏膜受到炎症刺激变得水肿，同时痰液容易堵塞气道，导致患者通气功能下降，使患者病情加重。此外，也有研究表明[37]，血浆白蛋白的缺失降低了患儿免疫球蛋白的合成，从而减弱患儿的免疫能力，由于慢阻肺患者免疫功能减弱，降低了肺泡巨噬细胞及中性粒细胞的杀菌能力，导致控制肺部炎症难度增加，因此低蛋白血症可造成HFNC 治疗失败。

1.10 脑血管意外病史 研究表明[35]，脑血管意外病史是影响HFNC 治疗AECOPD 失败的独立危险因素。脑血管意外病史的患者可能因为意识障碍、延髓性麻痹等因素导致咳嗽反射差、吞咽困难，以及有吞咽困难的患者进食后在口腔或咽部将有部分食物残留，可随时发生误吸，引起吸入性肺炎[38]。长期反复，很难控制肺部炎症，因而造成脑血管意外病史患者行HFNC 治疗效果不佳。

1.11 长期使用抗生素 研究显示[35]，长期使用抗生素是影响HFNC 治疗慢阻肺急性加重失败的独立危险因素。由于长期使用抗生素增加了患者感染耐药菌的几率，导致普通的治疗效果差[39]。此外，长期使用抗生素使中性粒细胞中释放的过氧化物酶降低，降低患者抗菌能力，也会造成HFNC 治疗失败。

1.12 APACHEⅡ评分、PRISM 评分 研究表明[15，35]，APACHEⅡ评分≥15 分和PRISM 评分＞4.5 分是影响HFNC 治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。APACHEⅡ评分由急性生理评分、慢性健康评分及年龄组成，PRISM 评分包括收缩压、心率、体温等17个生理参数及26 个生理参数范围，在一定程度都反映患者的危重程度，其中涉及患者的多脏器功能。评分值越高，表明病情越严重，病死率越高。因此APACHEⅡ评分≥15、PRISM 评分≥4.5 是HFNC治疗呼吸系统疾病失败的危险因素。

2 总结

随着呼吸道传染病的逐年上升，以及近两年新冠肺炎问题的日益凸显，高流量吸氧越来越被广泛使用，但在高流量氧疗使用过程中，需要密切关注患者的生理指标。高RR、高PaCO2、低pH、高PaCO2/PaO2、低PaO2/FiO2、低ROX 指数、低ROX-HR 指数、高BNP、高APACHEⅡ评分、长期使用抗生素、脑血管意外史、低蛋白血症等因素与高流量氧疗失败有关，因此应该根据患者不同情况及时调整呼吸模式，以提高患者的生活质量和寿命。