高流量氧療應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD的生理機(jī)制及研究進(jìn)展

劉靜 蔣幼凡

重慶醫(yī)科大學(xué)附屬第二醫(yī)院呼吸內(nèi)科400010

COPD 是一種嚴(yán)重威脅人類健康的呼吸系統(tǒng)疾病。其患病率高[1],且在我國的患病率呈逐年上升趨勢；其病死率較高,已成為我國部分地區(qū)引起死亡的第三大病因[2]。全球疾病負(fù)擔(dān)研究預(yù)計(jì)2020年COPD 將位居全球疾病死亡原因的第三位。其特征為不完全可逆的氣流受限,呈進(jìn)行性發(fā)展,肺功能不斷下降,病程中常伴隨急性加重及呼吸衰竭,嚴(yán)重影響患者的生活質(zhì)量[3]。COPD 患者通常伴氧合下降和通氣功能障礙,并且是其死亡的重要原因。改善氧合和通氣可降低病死率、住院率,改善患者生活質(zhì)量。目前,穩(wěn)定期COPD 合并呼吸衰竭患者的給氧策略主要是長期家庭氧療(long-term oxygen therapy,LTOT)和無創(chuàng)通氣。但各有其局限性。LTOT 包括鼻導(dǎo)管、面罩和文丘里面罩等吸氧方式。鼻導(dǎo)管吸氧具有經(jīng)濟(jì)、方便、易于操作等特點(diǎn),但當(dāng)氧流量較大時(shí),未經(jīng)充分加熱和濕化的氣體將會(huì)造成鼻腔黏膜干燥、出血等情況。面罩吸氧雖能提供較高的氧濃度,但因舒適性欠佳,易造成患者耐受性差[4]。無創(chuàng)通氣可能導(dǎo)致面部皮膚損傷、眼睛刺激、幽閉感、胃脹氣、誤吸和排痰困難等并發(fā)癥,并且影響進(jìn)食和交流,患者耐受性較差,臨床應(yīng)用受限[5]。近期,加溫加濕高流量經(jīng)鼻導(dǎo)管氧氣治療(heated and humidified high flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC)作為一種新型的穩(wěn)定期COPD 人群可選擇的呼吸支持方式,受到了越來越多的關(guān)注。

現(xiàn)就HFNC應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD 中的生理學(xué)機(jī)制及研究進(jìn)展予以綜述。

1 HFNC裝置

HFNC裝置由空氧混合器、主動(dòng)加溫加濕器、單回路加熱管和大口徑鼻導(dǎo)管組成,能夠提供充分加溫加濕的空氧混合氣體,吸入氧氣分?jǐn)?shù)可以設(shè)定為0.21至1.0,最高流量可達(dá)60 L/min[6]。因此,HFNC實(shí)施的簡單性和患者自身的舒適性,及其生理學(xué)效應(yīng),使HFNC 在穩(wěn)定期COPD患者在家中或康復(fù)期間的應(yīng)用成為可能。

2 HFNC的生理學(xué)效應(yīng)

2.1 減少解剖死腔和清除CO2HFNC 提供的氣體流量超過人體自身呼吸所產(chǎn)生的流量,高流量氣體沖刷上氣道,能將在呼氣末時(shí)遺留鼻咽部的CO2沖洗干凈,從而減少生理無效腔,促進(jìn)肺泡內(nèi)O2和CO2的交換,減少CO2的重吸收,從而清除CO2。Braunlich等[7]的研究表明,HFNC能有效降低穩(wěn)定期COPD 患者的PaCO2,其重要機(jī)制就是沖刷氣道和減少生理無效腔。

2.2 提供恒定的吸入氧濃度 傳統(tǒng)氧療裝置提供的氧流量達(dá)不到患者自身呼吸的吸氣峰流量,所以患者在吸入氧氣的同時(shí)將吸入部分空氣,導(dǎo)致實(shí)際的氧濃度不穩(wěn)定。Ritchie等[8]觀察到,當(dāng)輸送的高流量氣體超過患者主動(dòng)吸氣的最大吸氣流速時(shí),吸入氧濃度的實(shí)際值接近理論值。而高流量吸氧可以提供高達(dá)60 L/min的氣體流量,遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于患者的自發(fā)氣體流量,因此能提供恒定的吸入氧濃度。

2.3 良好的加溫加濕 傳統(tǒng)氧療提供的氣體干燥未經(jīng)加熱,可引起口鼻干燥、面部不適、眼部不適、鼻眼外傷、胃腸脹氣、誤吸等。而HFNC能提供與人體溫度相近、相對(duì)濕度100%、更為穩(wěn)定的氣體,保護(hù)患者氣道黏膜纖毛功能,減輕患者不適感,從而提高患者對(duì)治療的依從性[9]。此外,通過HFNC 溫濕化后的氣體能促進(jìn)氣道黏膜表面的纖毛運(yùn)動(dòng),有利于分泌物的清除,還能減少患者的呼吸做功,降低患者的代謝率,增強(qiáng)肺的順應(yīng)性,有利于減輕或緩解病情[10]。

2.4 呼氣末正壓(positive end expiratory pressure,PEEP)效應(yīng) 雖然HFNC 是一種開放式系統(tǒng),但從鼻導(dǎo)管輸入的高流量氣體可以克服呼氣阻力,在鼻咽部產(chǎn)生2～8 cm H2O(1cm H2O=0.098 kPa)的壓力,產(chǎn)生類似PEEP的效應(yīng),以此來對(duì)抗肺泡內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)源性呼氣末正壓,可促進(jìn)肺生理復(fù)張和避免氣道塌陷[11]。HFNC 提供的氣道正壓隨著氣體流速的增加而增加[8,12],但可能與是否存在呼吸漏氣有關(guān)[13],且不管患者口腔閉合與否,均能保持氣道正壓狀態(tài)[14-15]。

3 HFNC在穩(wěn)定期COPD患者中的應(yīng)用

HFNC最初應(yīng)用于新生兒ARDS的治療[16],現(xiàn)逐漸應(yīng)用于成人[6],包括急性低氧血癥呼吸衰竭、COPD 急性加重期、睡眠呼吸暫停、急性心力衰竭等疾病及其他拒絕插管的情況。近來,越來越多的研究將HFNC 應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD 患者中。

Fraser等[17]的一項(xiàng)短期隨機(jī)交叉研究對(duì)30 例穩(wěn)定期COPD 患者進(jìn)行了LTOT(鼻導(dǎo)管低流量吸氧,2～4 L/min)及HFNC(氧流量30 L/min),結(jié)果發(fā)現(xiàn),與LTOT 相比,HFNC降低了PaCO2,增加了呼氣末容積和潮氣量,降低了呼吸頻率。除此之外,有其他研究顯示HFNC應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD 患者可降低呼吸頻率[18],降低PaCO2[8],且具有流量依賴效應(yīng)[19],能提高運(yùn)動(dòng)能力和生活質(zhì)量[20]。以前的觀點(diǎn)認(rèn)為,COPD 合并Ⅱ型呼吸衰竭的患者應(yīng)慎用高流量氧療。近年來,有研究者認(rèn)為,HFNC可作為COPD 合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的氧療方式。Pisani等[21]的研究顯示,HFNC能顯著改善穩(wěn)定期COPD 合并慢性高碳酸血癥型呼吸衰竭(chronic hypercapnic respiratory failure,CHRF)患者的呼吸模式,減少吸氣做功,降低PaCO2。短期使用HFNC對(duì)于穩(wěn)定期COPD 患者的有效性和安全性在Vogelsinger等[22]進(jìn)行的一項(xiàng)研究中得到證實(shí),HFNC可有效糾正COPD 患者呼吸衰竭及高碳酸血癥,且氧氣消耗量比傳統(tǒng)氧療更低。在另一項(xiàng)Braunlich 等[23]的研究中,穩(wěn)定期COPD 合并CHRF 患者先后進(jìn)行6 周的HFNC(氧流量20 L/min)和無創(chuàng)通氣,結(jié)果表明,HFNC能顯著降低PaCO2,且HFNC組和無創(chuàng)通氣組水平差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。這使得HFNC 成為一種穩(wěn)定期COPD合并CHRF患者可選擇的呼吸支持方式,可能代替無創(chuàng)通氣用于不能耐受無創(chuàng)通氣的患者,或與無創(chuàng)通氣聯(lián)合使用,以減少與面罩相關(guān)的不良反應(yīng)。

為進(jìn)一步研究HFNC 在穩(wěn)定期COPD 中的長期療效,Storgaard等[24]將200 例重度COPD 患者隨機(jī)分為LTOT(對(duì)照組)和LTOT 聯(lián)合HFNC 組(實(shí)驗(yàn)組),進(jìn)行了12個(gè)月的治療和隨訪,結(jié)果發(fā)現(xiàn),長期HFNC 治療減少了COPD 患者急性發(fā)作次數(shù),降低了住院率,改善了癥狀。今后,HFNC有望進(jìn)一步應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD 患者的長期管理甚至家庭使用中[25]。

4 小結(jié)

HFNC因其良好的加溫加濕性,準(zhǔn)確的吸氧濃度調(diào)節(jié),能夠減少解剖死腔和清除CO2,產(chǎn)生PEEP效應(yīng)等生理學(xué)特點(diǎn),越來越多地應(yīng)用于成人疾病中。這些生理學(xué)原理使得HFNC同樣適用于COPD 患者甚至穩(wěn)定期COPD 患者,然而,HFNC在這一領(lǐng)域的應(yīng)用仍有限。目前的研究顯示,HFNC應(yīng)用于穩(wěn)定期COPD 患者中可改善呼吸模式,降低PaCO2和呼吸頻率,緩解癥狀及提高生活質(zhì)量,且與傳統(tǒng)氧療及無創(chuàng)通氣相比,具有更好的舒適性和耐受性。還需要更多的多中心、大樣本的臨床研究來探究HFNC 治療穩(wěn)定期COPD 的遠(yuǎn)期效果,形成明確的臨床應(yīng)用指征。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突