劉曉英 隋永芹 吳萌萌 房寧寧 高健 王伯麗 楊芳杰

氧氣治療是對各種原因引起的低氧血癥患者常規(guī)和必不可少的治療手段,在糾正缺氧、緩解呼吸困難、保護重要器官、促進疾病康復等方面具有重要作用[1-4]。特別是近幾年,隨著新冠肺炎疫情的暴發(fā),經鼻高流量氧療由于其獨特的生理學優(yōu)勢和舒適性已經成為臨床一線的氧療方式,特別是在新冠肺炎重型和危重型患者的治療過程中,HFNC 同樣發(fā)揮了重要作用[5-7],我們通過對HFNC的結構介紹、生理效應以及應用進展進行綜述,希望能夠為患者呼吸支持方式的選擇提供更多的臨床證據(jù)。

1 經鼻高流量氧療的結構介紹及生理效應

1.1 經鼻高流量氧療的結構介紹 經鼻高流量氧療是指:通過無需密封的鼻導管(或氣切導管)將相對精確氧濃度的空氧混合氣體輸送給患者的一種氧療方式,設備構成主要有:空氧混合裝置、加熱濕化器、高流量鼻塞以及高流量加熱管路[4,5]。

1.2 經鼻高流量氧療的生理效應

1.2.1 輸送相對精確的吸入氧濃度:正常成人每次吸氣的氣體峰流速為40～60 L/min,而傳統(tǒng)的氧療方式提供的氧氣流量遠遠低于患者的吸氣峰流速[8,9],此外,由于傳統(tǒng)的氧療方式容易受到患者吸氣時間、吸呼比、潮氣量、分鐘通氣量等的影響,進而導致吸氧濃度不準確,無法達到臨床預計的效果[10,11]。HFNC提供的氣體流量能夠達到60 L/min,這遠高于患者的實際吸氣峰流量[12],所以當HFNC提供的吸氣峰流量大于患者本身的吸氣峰流量時,患者無需再吸入過多的空氣,患者的吸入氧濃度相對精確[13]。Ritchie等[14]的研究表明,當受試者的吸氣峰流量小于HFNC所能提供的峰流量時,無論受試者吸氣流速怎么改變,HFNC都能提供穩(wěn)定的吸入氧濃度,當受試者的吸氣峰流量大于所能提供的峰流量時,HFNC 也會受到伴隨吸入空氣的干擾,不能達到所設置的氧濃度。而且發(fā)現(xiàn),閉口式吸氧時,提供的氣道正壓跟流速呈正比。

1.2.2 改善氣道黏液纖毛轉運系統(tǒng)功能,提供良好的溫濕化環(huán)境:氣道的黏液纖毛轉運系統(tǒng)是氣道廓清的三大機制之一,而良好的纖毛轉運系統(tǒng)依托于良好的溫濕化環(huán)境[15],人類肺泡中的等溫飽和界面需要的溫濕度是37℃、100%的相對濕度[16],而HFNC完全能夠在上氣道提供。所以,隨著等溫飽和界面的上移,患者的溫濕化得到改善,黏液纖毛轉運系統(tǒng)的清理能力得到增強[17]。Hasani等[18]通過高分辨CT掃描確診了14例支氣管擴張的患者,要求患者采用HFNC氧療3 h,連續(xù)6 d,通過放射性氣溶膠技術來測量肺部的沉積率來判斷患者的黏液纖毛轉運系統(tǒng)的功能;結果是患者的黏液纖毛轉運系統(tǒng)功能得到明顯改善,咳嗽次數(shù)減少,且肺功能參數(shù)也趨向于改善。

1.2.3 產生呼氣末正壓,改善呼吸形式:正常成人在呼氣末會有一定的功能殘氣量用于支撐氣道和防止肺泡塌陷,而氣管切開的患者由于聲門無法閉合導致功能殘氣量的喪失,容易引起肺泡塌陷、肺不張等并發(fā)癥[19,20]。Groves等[21]證實HFNC隨著患者吸氣流量的增加,呼氣和吸氣口咽部壓力也隨著增加,而產生壓力的因素主要依賴于患者的吸氣流量和是否是張口呼吸,壓力在閉口呼吸時最大。Braunlich等[22]學者研究表明,與自主呼吸相比,HFNC能夠增加患者的咽部壓力,降低呼吸頻率,增加潮氣量和分鐘通氣量。

1.2.4 持續(xù)沖刷鼻咽部死腔,增加肺泡通氣量:臨床常常把只參與氣體運輸不參與氣體交換的氣道叫做死腔,解剖死腔存在于終末細支氣管以上的氣道,容積大約為150 ml左右,而上氣道的死腔主要包括鼻咽喉三部分,容積為50 ml[23],解剖死腔不僅降低了通氣效率,降低了肺泡通氣量(分鐘通氣量-死腔通氣量),導致上氣道二氧化碳的重復吸收。Frizzola等[25]學者證實:HFNC隨著氣體流量的增加,沖刷的二氧化碳也越多,肺泡通氣量越高。

2 HFNC在特殊成人疾病患者中的應用

2.1 HFNC在外科手術(以心臟手術為代表)患者中的應用進展 心臟手術后肺部并發(fā)癥比較常見,因為成人患者心臟手術常常選擇全麻的手術方式,需要氣管插管機械通氣,當撤機拔除氣管插管后胸腔恢復負壓通氣狀態(tài),回心血量增加,導致心臟前負荷增加,此時適當增加呼氣末正壓進行氧療能夠一定程度改善心臟功能,同時有益于維持足夠的肺泡通氣及氧合。HFNC用于心臟外科術后患者的研究不多,此類患者發(fā)生急性呼吸衰竭的原因是多方面的,其療效尚需大規(guī)模隨機對照研究來證實[26]。Corley等[27]證實呼氣末的肺容積和功能殘氣量增加,特別是BMI較高的肥胖患者或者不能忍受無創(chuàng)通氣的患者可能更受益于HFNC。

2.2 HFNC在急性呼吸衰竭(ARF)患者中的應用 急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome,ARDS),臨床主要表現(xiàn)為持續(xù)性低氧血癥、呼吸窘迫及ARF,是臨床最常見的急性呼吸衰竭疾病之一[28]。其中呼吸支持是其核心治療方式之一。 近年來,呼吸支持治療手段越來越多樣化,治療理念也取得長足進步,特別是經鼻高流量的臨床應用,也使得ARDS的呼吸支持方式有了更多元化的選擇[29]。 Messika等[30]結果顯示:60%的接受HFNC氧療的ARDS患者避免了氣管插管,而40%接受氣管插管的患者他們擁有更高的簡化急性生理學評分Ⅱ(SAPS Ⅱ;46 vs 29,P=0.001),治療過程中發(fā)生器官衰竭(76% vs 26%,P=0.002),血流動力學不穩(wěn)定(50% vs 7%,P=0.002),所以較高的SAPS評分被確定為患者治療失敗的重要預測因素。在輕癥ARDS患者中也意味著可以將HFNC作為ARDS治療的常規(guī)呼吸支持方式。結論是:HFNC可被視為ARDS的一線氧療方法首先進行嘗試,但需嚴密觀察氧合效果,適時調整氧療策略。

2.3 HFNC加長期氧療對慢性呼吸衰竭(以COPD為代表)居家患者的遠期療效 靜息嚴重低氧血癥的慢性阻塞性肺疾病患者最理想的是接受≥15 h/d的長期氧療,能夠改善患者的生存率,但預期壽命實際上是有限的,因為COPD患者往往伴隨很多的并發(fā)癥[31,32]。早前的大量研究已提示經鼻高流量氧療能夠使罹患COPD的患者從中獲益,包括延長其距首次急性發(fā)作的時間、改善FEV1等[33,34]。Storgaard等[35]就慢性阻塞性肺疾病患者使用HFNC聯(lián)合LOTO的長期療效進行觀察,結果顯示HFNC組的患者AECOPD發(fā)作次數(shù)、入院次數(shù)更低,并且能改善患者的癥狀,減少并發(fā)癥。

2.4 HFNC在心臟疾病(以心源性肺水腫為代表)患者中的應用 HFNC通過提供外源性PEEP、可調節(jié)的FiO2改善心功能與缺氧。Onlak Makdee等[36]學者在泰國曼谷的Siriraj 醫(yī)院開展了一項開放的隨機對照研究,結果顯示,HFNC治療組的呼吸頻率更低。說明對于心源性肺水腫患者來說,HFNC能夠改善患者的呼吸形式,降低呼吸頻率,改善呼吸困難。

2.5 HFNC在氣管切開患者中的的應用 McNamara等[37]學者一項研究結果證實:當使用時間>20 h,與濕熱交換器相比,呼吸濕化器可以改善呼吸做功。而當使用時間長達10周,呼吸濕化器可降低臨床不良事件的發(fā)生率。

2.6 HFNC在慢性呼吸衰竭穩(wěn)定期(以高碳酸血癥性COPD為例)患者中的應用 越來越多的臨床證據(jù)支持將HFNC用于慢性阻塞性肺疾病急性加重患者[38,39]。然而,因罹患慢性阻塞性肺疾病伴慢性高碳酸血癥性呼吸衰竭的患者,家庭使用HFNC治療是否能獲益尚不清楚[40]。日本研究者Kazuma Nagata等[41]通過一項交叉試驗。結果顯示:HFNC氧療不僅提升健康相關的生活質量評分,更能改善穩(wěn)定期高碳酸血癥性COPD患者的高碳酸血癥。

2.7 HFNC在新型冠狀病毒呼吸支持中的應用 《新型冠狀病毒肺炎診療方案(試行第七版)》已將高流量鼻導管氧療作為重型、危重型病例的必要的呼吸支持手段之一,當患者接受標準氧療后呼吸窘迫和低氧血癥無法緩解時,可考慮使用高流量鼻導管氧療[42-44]。但如果短時間內1～2 h,患者癥狀沒有改善或者繼續(xù)惡化,應當盡早進行有創(chuàng)通氣。而且在撤機拔管后,可以序貫無創(chuàng)通氣或者高流量氧療。王超平等[45]做的一項臨床研究結果表明HFNC與無創(chuàng)通氣(NIV)均能有效改善新冠肺炎所致ARDS患者呼吸與循環(huán)參數(shù),而HFNC具有更好的舒適性與耐受性,能減少相關并發(fā)癥的發(fā)生。趙志伶等[46]的一項回顧性研究也表明:與HFNC相比,NIV并不能顯著降低新冠肺炎合并ARDS患者的插管率和病死率,但能夠顯著提高新冠肺炎患者的S/F比值[利用S/F比值代替氧合指數(shù)(PaO2/FiO2)診斷ARDS]。

2.8 HFNC相對于傳統(tǒng)氧療在患者急診患者住院前的應用 劉奇等[47]從搜索PubMed,Cochrane圖書館,Ovid和Embase數(shù)據(jù)庫,選取相關的隨機對照試驗,比較HFNC和氧氣療法(COT)在急診科中對呼吸困難患者的住院率、插管率和醫(yī)院死亡率的影響,最終篩選出4項研究。HFNC與需要更高級通氣的發(fā)生率較低相關,HFNC減少了呼吸困難的發(fā)生率,降低了呼吸困難的量表評分,并降低了患者的呼吸頻率。但是沒有足夠的證據(jù)顯示對HFNC的患者氧合作用和醫(yī)院死亡率有顯著影響。所以對于住院前呼吸困難和低氧血癥的患者,HFNC的短期作用不可否認。與COT相比,HFNC降低了需要更高級通氣和重新呼吸困難的風險。在明確診斷呼吸困難之前,HFNC可能被認為是住院前的一線治療。

2.9 經鼻高流量氧療在免疫功能低下的ARF患者中的應用 童朝暉等[48],研究顯示,與傳統(tǒng)氧氣療法相比,HFNC的插管率較低,還發(fā)現(xiàn)HFNC不會增加院內獲得性感染的風險。然而與其他非侵入性操作相比,HFNC在ICU病死率,院內病死率和90 d病死率方面無差異。研究結果表明,與傳統(tǒng)氧療相比,HFNC的插管率更低,相較于NIV而言,HFNC可能是NIV的可行替代方案,他們的插管率沒有顯著差異。

2.10 經鼻高流量氧療在呼吸機撤機期間低氧血癥患者中的應用 與傳統(tǒng)氧療相比,經鼻高流量氧療可以為患者提供更高的氣流和更高的溫度和濕度。由于其良好的耐受性,已經越來越受到臨床關注。多項高質量研究表明,HFNC對低氧血癥患者或術后患者的治療效果不遜于NIV[49]。劉濤濤等[50]從重癥監(jiān)護醫(yī)學信息數(shù)據(jù)庫 IV (MIMIC-IV)中篩選了機械通氣撤機的低氧血癥成年患者。根據(jù)拔管后是否接受HFNC或NIV,將患者分為治療組或對照組,治療組在拔管后接受連續(xù)或間歇HFNC,對照組在拔管后接受連續(xù)或間歇NIV。進行傾向評分匹配(PSM)后,比較2組的28 d死亡率和28 d再插管率。共篩選524 520份病歷,納入801例機械通氣撤機時出現(xiàn)中重度低氧血癥的患者(100 mm Hg0.05)。結論表明:HFNC的治療效果并不遜色于NIV,即使是對脫離呼吸機時氧合指數(shù)為160～ 180 mm Hg的患者。

2.11 經鼻高流量氧療在麻醉術后低氧血癥患者中的應用 低氧血癥是患者麻醉術后恢復期間的常見并發(fā)癥,可引起肺部感染、呼吸衰竭等并發(fā)癥。因此,降低麻醉術后低氧血癥的發(fā)生率是臨床重點關注的問題。Li等[51]做的一項前瞻性隨機對照試驗結論是HFNC可改善老年患者氧分壓及呼吸功能在氣管內全麻下接受骨科手術。因此,HFNC 可用于預防麻醉術后低氧血癥的發(fā)生。

2.12 HFNC在急危重癥患者氣管插管前預充氧中的應用 目前,在醫(yī)院危重癥醫(yī)學科的患者中,有超過60%的患者需要緊急氣管插管,而為了避免插管過程中發(fā)生低氧血癥、血流動力學不穩(wěn)定、嚴重者甚至出現(xiàn)心臟驟停等并發(fā)癥,有關指南建議在插管前一定要預充氧,而預充氧的關鍵在于設備的選擇,近幾年,經鼻高流量的臨床應用越來越廣泛,特別是在氣管插管患者預充氧的患者中也做了大量的研究。Minguel等[52]開展的一項前瞻性隨機非盲研究,結果顯示插管前應用經鼻高流量預充氧的方式能夠帶來更好的臨床預后和更低的死亡率。在經鼻高流量氧療深入臨床之前,預充氧的方式一般選擇應用無創(chuàng)通氣,但是與使用單獨無創(chuàng)通氣相比,無創(chuàng)聯(lián)合高流量氧療在預充氧中的應用效果研究甚少,Jaber等[53]對照組單獨使用NIV預充氧,結果發(fā)現(xiàn) HFNC組在插管過程中最低SpO2值明顯高于對照組(100% vs 96%,P=0.0029),認為在氣管插管前 NIV聯(lián)合HFNC用于預充氧,可作為一種新的氣管插管前的預充氧策略,可提高患者在插管過程中的安全性。雖然,大量的研究顯示,經鼻高流量氧療在氣管插管患者預充氧中的效果顯著,但是,如何去界定預充氧的時間以及如何避免漏氣和可能帶來的副作用任然給我們帶來了極大的挑戰(zhàn)。

3 經鼻高流量氧療在兒科中的應用

兒科病房傳統(tǒng)的無創(chuàng)呼吸支持手段主要是經鼻持續(xù)氣道正壓通氣 (CPAP)[54], 往往容易出現(xiàn)漏氣、腹脹、頭面部壓瘡、氣胸、等并發(fā)癥[55]。普通氧療在兒科患者中應用具有吸入氧濃度不精確,濕化不足等弊端。近年來,經鼻高流量氧療作為一種新型的呼吸支持技術,正逐漸被廣泛應用于兒科病房或者兒科重癥監(jiān)護病房[56,57]。Osama Hosheh等[58]研究表明:經鼻高流量氧療在兒科患者中的應用值得臨床推廣。

4 HFNC在新生兒中的應用

經鼻高流量目前在全球的新生兒重癥監(jiān)護室中(NICU)廣泛應用,而各類臨床研究也不斷涌現(xiàn)。近年來的多項隨機對照研究就經鼻高流量作為新生兒無創(chuàng)呼吸支持方案的有效性和安全性進行系統(tǒng)評估,兩項新近的Meta分析確認在拔管后的早產兒中使用經鼻高流量有極有力的臨床證據(jù),與其他的無創(chuàng)通氣方式相比時,具有“非劣效性”或“等同有效性”。2017年,Yodar等[59]共同撰寫了這篇共識,發(fā)表在Journal of Perinatology。旨在確定對NICU應用高流量的認識,包括起始設置、適應證、治療升級、撤離和何時終止高流量等。共識的主要內容有:治療過程需要充分的加溫濕化,避免鼻孔完全堵塞,治療最高流速8 L/min,在增加和減少流速時評估吸入氧濃度及呼吸做功,對≥28周需改善呼吸窘迫的嬰兒而言,經鼻高流量氧療與經鼻無創(chuàng)正壓通氣(CPAP)療效一致,對使用CPAP做無創(chuàng)通氣支持穩(wěn)定期嬰兒,經鼻高流量氧療效果一致,起始流速范圍4～6 L/min,可使用經鼻高流量作為輕度呼吸窘迫的一線治療。而如何進行經鼻高流量的撤機未取得共識,臨床通常為原發(fā)病控制后逐漸降低HFNC參數(shù),如果達到以下標準即可考慮撤離HFNC:當常規(guī)鼻導管吸氧2～3 L/min能維持氧合需要即可停用HFNC。

5 HFNC的撤離

HFNC撤離是在患者原發(fā)病得到控制、呼吸情況好轉時,可考慮逐步降低 HFNC 條件。首先需要評估患者的呼吸循環(huán)情況以及精神狀態(tài)等生命體征,若處于相對穩(wěn)定狀態(tài)可以逐步降低吸氧濃度,當Ⅰ型呼吸衰竭吸氧濃度降到<0.4或Ⅱ型呼吸衰竭吸氧濃度降低到<0.35時,可以逐漸降低氣體流量(每2小時降低 10 L/min),當氣體流量降低到 15～20 L/min 時停用 HFNC,改為鼻塞吸氧。在氣體流量下降過程中應密切監(jiān)測呼吸頻率、SpO2、血氣分析、呼吸運動及患者呼吸困難主訴等,若上述指標惡化,則暫緩降低氣體流量[59,60]。

HFNC作為新的一種呼吸支持技術在臨床得到廣泛應用,與傳統(tǒng)的氧療裝置相比,HFNC在精確的氧濃度、PEEP效應、改善氧合等方面具有明顯優(yōu)勢,對于無創(chuàng)通氣來說,其舒適性和溫濕化要更占優(yōu)勢。但受到患者體位、選擇的鼻塞型號、張口呼吸以及管路冷凝水等因素的影響,高流量氧療的臨床效果并不確切,所以在臨床應用中如何規(guī)范合理使用,明確其適應證,尚需要進一步的研究論證[61]。