經(jīng)鼻高流量吸氧在慢性阻塞性肺部疾病急性發(fā)作期中應(yīng)用研究進(jìn)展

潘日虹 尤青海

經(jīng)鼻高流量吸氧(high flow nasal cannula，HFNC)是將加熱、濕化的空氣/氧氣混合氣體通過特定管徑的鼻導(dǎo)管以20L/min至60L/min流速輸送入氣道的一種氧療方式。與傳統(tǒng)氧療裝置相比，HFNC可以提供穩(wěn)定、并且可以調(diào)節(jié)的氧濃度(氧濃度范圍21%～100%)；HFNC可在上氣道產(chǎn)生類似于呼氣末正壓的持續(xù)性氣道正壓(2～8 cmH2O)，且與氣體流速成正比，并隨患者張口或閉口呼吸狀態(tài)而變化[1]；此外，HFNC可在鼻咽部產(chǎn)生CO2沖刷效應(yīng)，從而降低上氣道解剖死腔通氣量，避免上氣道CO2重呼吸[2]。其臨床一直被用于治療低氧性呼吸衰竭和預(yù)防性應(yīng)用于拔管后出現(xiàn)呼吸衰竭及有再插管等高危風(fēng)險患者，但其在慢性阻塞性肺部疾病急性發(fā)作期 (acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)應(yīng)用研究較少。

HFNC用于治療COPD的相關(guān)生理學(xué)機(jī)制

一、產(chǎn)生上氣道呼吸末正壓

采用食道球囊法、電阻抗法和強(qiáng)迫振蕩呼吸檢測技術(shù)對10名健康志愿者進(jìn)行HFNC生理機(jī)制研究[1]發(fā)現(xiàn)流量依賴的呼氣末食道壓力上升，導(dǎo)致呼吸阻抗降低，從而證實HFNC有產(chǎn)生呼吸末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)作用。在給予6～60 L/min氣體流量時，可在肺泡水平形成流量依賴的PEEP[3]。在患者閉口呼吸狀態(tài)下，給予35 L/min流量時可使鼻咽部上氣道產(chǎn)生(2.70±1.04)cmH2O平均壓力；而在50L/min流量時可產(chǎn)生(3.10±1.20)cmH2O平均壓力，但在患者張口呼吸狀態(tài)下，PEEP明顯下降[4]。通過外源性PEEP作用，COPD患者呼吸肌做功減少，延長呼氣時間,從而改善肺泡通氣量。

二、 減少死腔通氣量和CO2重呼吸

M?ller W等[5]在健康志愿者依據(jù)CT掃描而構(gòu)建的上呼吸道模型中觀察到鼻咽腔有流量依賴的示蹤氣體間隙，且在1.0s以內(nèi)鼻咽腔內(nèi)示蹤氣體可完全清除，而每增加1.0 L/min HFNC氣體流量，鼻咽腔的示蹤氣體清除率增加1.8 mL/s，該研究表明HFNC可快速清除上氣道鼻咽腔的氣體，減少上氣道內(nèi)死腔氣體重呼吸。HFNC清除上呼吸道直至延伸到軟腭以下，減少了死腔通氣量和死腔氣體重呼吸，從而增加有效肺泡通氣量，隨著流量增加和治療時間延長，死腔通氣量清除率也明顯增加[2]。COPD患者張口狀態(tài)下呼氣末二氧化碳清除研究中發(fā)現(xiàn)10 L/min 流量HFNC時，即可出現(xiàn)呼氣末二氧化碳分壓下降,表明較低流量的HFNC即可產(chǎn)生上氣道的CO2洗脫效應(yīng)[6]。

三、 改善呼吸節(jié)律、降低呼吸肌做功、增加潮氣量

HFNC可以減少吸氣相的吸氣努力及呼吸肌代謝功，增加潮氣量，改善肺順應(yīng)性。通過監(jiān)測食道壓力變化及食道-壓力容積曲線證實在進(jìn)行HFNC治療時，吸氣努力和呼吸代謝功明顯降低。因為PEEP作用，肺容量改善，肺泡氧合指數(shù)提高，在HFNC治療期間維持穩(wěn)定動脈血PaCO2分壓所需的 min通氣量降低，呼吸頻率降低使呼吸肌做功減少，從而降低氧耗，減少CO2產(chǎn)生，進(jìn)一步降低肺通氣需求。通過測量吸氣相食道壓力和繪制食道壓力-時間容積曲線圖發(fā)現(xiàn)30～40L/min流量HFNC與傳統(tǒng)氧療相比，前者可降低吸氣相食道壓力, 減少呼吸肌做功[7]。一項前瞻性交叉性研究發(fā)現(xiàn)在氧合指數(shù) <300 mmhg急性呼吸衰竭非插管患者[8]，分別給予30、45、60 L/min流量HFNC和非重復(fù)面罩氧療對比，分別測量吸氣相食道壓力與基線的變化值、食道壓力-時間曲線容積、肺總量、呼氣末肺容量等數(shù)據(jù)，分析得出隨著HFNC流速增加，吸氣末食道壓力變化值下降、食道壓力-時間曲線容積減少，而功能殘氣量、肺總量及肺動態(tài)順應(yīng)性較傳統(tǒng)氧療改善。

HFNC在AECOPD臨床應(yīng)用

低流量氧療常應(yīng)用于AECOPD治療，通過監(jiān)測血氣分析及經(jīng)皮血氧飽和度，滴定式調(diào)節(jié)吸入氧濃度，維持經(jīng)皮血氧飽和度90%～92%及穩(wěn)定的動脈血氧分壓，糾正低氧血癥，避免氧濃度過高引起二氧化碳潴留。相對于高流量氧療系統(tǒng)(如文丘里面罩)，其不易發(fā)生高碳酸血癥、呼吸性酸中毒。HFNC可以輸出大流量的氣體,甚至在60 L/min氣體流量輸入下，仍可提供精確且穩(wěn)定的FiO2，且不隨著患者的呼吸頻率及吸氣流速的變化而波動。因其可產(chǎn)生上氣道CO2洗脫效應(yīng)，在急性高碳酸血癥呼吸衰竭患者中應(yīng)用HFNC，相比較傳統(tǒng)氧療，較高氣體流量仍可保證充分的吸入氧濃度以維持穩(wěn)定的動脈血PaO2，治療1 h后既可以出現(xiàn)顯著的PaCO2降低，在治療24 h后無差異[9]。Pilcher J等[10]對24例AECOPD患者進(jìn)行HFNC和常規(guī)鼻導(dǎo)管的滴定式氧療，發(fā)現(xiàn)HFNC可以降低經(jīng)皮二氧化碳分壓(PtCO2) [-1.4 mmHg (95% CI: -2.2 to -0.6),P=0.001)]，但在改善經(jīng)皮二氧化碳分壓(PtCO2)的程度上與常規(guī)鼻導(dǎo)管相比無顯著差異。相比常規(guī)氧療，HFNC 可以緩解輕～中度AECOPD患者呼吸肌疲勞、改善動脈血PaO2、使胸悶、氣促、呼吸困難等臨床癥狀較前改善，但對動脈血PaCO2改善無顯著差異[11]。

在對中度AECOPD合并高碳酸血癥的急性呼吸衰竭患者(動脈血pH 7.25～7.35, PaCO2> 50 mmHg)使用HFNC時發(fā)現(xiàn)：與無創(chuàng)機(jī)械通氣(Noninvasive ventilation,NIV)進(jìn)行比較[12-13]，兩種治療方式在治療后2、6、及24h的pH、PaO2、PaCO2等血氣指標(biāo)均有改善，呼吸困難癥狀緩解；在比較30 d再插管率，HFNC組為25.0%，NIV組為27.3%；30 d死亡率HFNC組為15.9%，NIV組為18.2%，其再插管率及死亡率無明顯區(qū)別，但HFNC組中患者的耐受程度及舒適性優(yōu)于NIV組。對于中度AECOPD合并高碳酸血癥的呼吸衰竭患者，HFNC可作為一種非侵襲性的治療方式提供呼吸支持。

HFNC用于AECOPD機(jī)械通氣撤機(jī)拔管后序貫治療：撤機(jī)拔管后給予HFNC可改善氧合，可降低對進(jìn)一步呼吸支持需求,并與更好的舒適度和更低的再插管率相關(guān)[14]。在一項對42例撤機(jī)拔管時伴有持續(xù)高碳酸血癥AECOPD患者給予HFNC和NIV進(jìn)行的隨機(jī)對照實驗研究[15]發(fā)現(xiàn)在拔管3 h后NIV組pH值低于HFNC組(7.42±0.06vs. 7.45±0.05)，拔管24h后NIV組患者平均動脈壓(82.97±9.04vs. 92.06±11.11 mmHg)和pH(7.42±0.05vs. 7.46±0.03)雖然均低于HFNC組，但拔管后48 h無顯著差異。張京臣等[16]研究證實HFNC對AECOPD機(jī)械通氣患者拔管后的動脈血氣指標(biāo)均有明顯改善,但在拔管后48h、72h患者氧合指數(shù)、二氧化碳分壓等動脈血氣指標(biāo)與NIV治療組比較無顯著差異。有學(xué)者認(rèn)為拔管后實施預(yù)防性使用NIV可能會降低再拔管率[17]，但一項對604名包含中至重度的COPD等高危險因素患者的拔管后給予HFNC與NIV治療,觀察對拔管后呼吸衰竭及再插管影響的隨機(jī)臨床試驗[18]中表明：機(jī)械通氣拔管后因出現(xiàn)高碳酸血癥而引起呼吸衰竭的發(fā)生率,HFNC治療組雖然低于NIV治療組，但拔管后預(yù)防性使用HFNC與NIV在對預(yù)防拔管后再插管和拔管后呼吸衰竭的影響上無統(tǒng)計學(xué)差異。因HFNC可以改善患者的舒適度,避免NIV治療中可能因潮氣量過高而加重肺損傷，導(dǎo)致呼吸衰竭加重等因素，故HFNC可能在AECOPD患者機(jī)械通氣拔管后的序貫治療過程中提供優(yōu)勢[19]。

總結(jié)和展望

綜上所述，HFNC可使COPD穩(wěn)定期患者從中獲益，其安全和有效得以證實[20]。但在急性發(fā)作期患者中，相對于傳統(tǒng)氧療方式，短時間應(yīng)用HFNC可以改善動脈血氧合指數(shù)、二氧化碳分壓及緩解高碳酸血癥，使得胸悶，氣促、呼吸困難等臨床癥狀改善，但治療過程中需要嚴(yán)密監(jiān)測患者的意識狀態(tài)、呼吸節(jié)律等臨床體征，動態(tài)監(jiān)測動脈血PaO2、PaCO2及pH值等血氣指標(biāo)，避免因延遲氣管插管和機(jī)械通氣而導(dǎo)致病情惡化,甚至死亡等不良臨床事件發(fā)生。在AECOPD機(jī)械通氣拔管后序貫治療方式選擇上，HFNC和NIV同樣可以改善氧合，降低拔除氣管插管后的再插管率，在治療的舒適性和不良反應(yīng)上HFNC存在優(yōu)勢，但是否可以替代NIV仍有爭議，仍需大樣本、隨機(jī)、對照性研究證實。