經(jīng)鼻高流量氧療治療急性呼吸衰竭的研究進展

孫金英，劉睿超，王瀟，王若利，李樂，岳紅梅

(1.蘭州大學第一臨床醫(yī)學院，蘭州 730000； 2.蘭州大學第一醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科，蘭州 730000)

經(jīng)鼻高流量氧療(high-flow nasal cannula oxygen therapy，HFNC)最初用于新生兒患者，近10年來，HFNC已被用于治療成人患者[1]。HFNC能夠減少生理無效腔、改善通氣及氣體交換、增加呼氣末容積、減少呼吸做功，同時還可濕化氣道、促進痰液清除，通過改善患者對呼吸支持的耐受性[2]，實現(xiàn)氣體流量與氧氣濃度的單獨調(diào)節(jié)，使患者吸入的氧濃度更加穩(wěn)定。目前HFNC被廣泛用于各種原因所致的急性呼吸衰竭，包括低氧血癥性呼吸衰竭[3]、急性高碳酸血癥性呼吸衰竭[4]、慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease，AECOPD)伴高碳酸血癥[5]、間質(zhì)性肺炎急性加重[6]以及拔管后呼吸衰竭[7]等。除一般的支持治療外，有效的氧療是急性呼吸衰竭患者的最重要治療方式。氧療方式一般包括傳統(tǒng)氧療、無創(chuàng)通氣和有創(chuàng)通氣。但傳統(tǒng)氧療、無創(chuàng)通氣和有創(chuàng)通氣均存在較多缺點，療效并不顯著。作為一種新型的呼吸支持技術(shù)，HFNC有可能成為傳統(tǒng)氧療和無創(chuàng)通氣的替代方式[8]，但仍需進一步臨床研究的論證?，F(xiàn)就HFNC治療急性呼吸衰竭的研究進展予以綜述。

1 HFNC的作用機制

1.1沖刷解剖無效腔效應(yīng) 鼻、口腔及咽部的解剖無效腔不能進行氣體交換，但每次呼吸時氣體可殘留于此，形成一定程度的呼吸阻力。HFNC的高流量氣體可通過沖刷鼻咽部的解剖無效腔增加二氧化碳(carbon dioxide，CO2)的清除，減少CO2重吸入，改善肺泡通氣。閉口呼吸時，鼻咽部壓力增高，HFNC通過增加吸氧流量降低吸氣時鼻咽部的阻力[9]，從而增加CO2清除，提高肺泡內(nèi)氧濃度，促進肺泡內(nèi)氣體交換；而在張口呼吸時，解剖無效腔可能更大，呼氣時高流量氣體完全充盈鼻腔[10]，有利于沖刷解剖無效腔，從而增加CO2的清除，減少CO2重吸入，降低動脈血二氧化碳分壓(arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)。PaCO2會隨著HFNC氧流量的增加而降低，而通過單尖頭套管輸送氧氣有利于增加CO2的清除[11]，減少CO2潴留和重吸收，起到改善氧合的作用。隨著解剖無效腔的減少，呼吸做功和呼吸頻率均降低，呼吸困難得到緩解。HFNC良好的沖刷死腔效應(yīng)對于治療急性呼吸衰竭，尤其是高碳酸血癥性呼吸衰竭的優(yōu)勢顯著。

1.2呼氣末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)效應(yīng) HFNC高流量輸送氣體的方式可產(chǎn)生一定的PEEP效應(yīng)。PEEP效應(yīng)可產(chǎn)生肺擴張壓，使肺泡復(fù)張[9]，防止肺泡塌陷和閉塞；還可使肺泡內(nèi)壓力和容積保持穩(wěn)定，降低跨肺壓，增加呼氣末肺容積[12]，減少肺不張的發(fā)生。HFNC可通過PEEP效應(yīng)對上氣道產(chǎn)生正壓力，擴張鼻咽部，降低吸氣時鼻咽部阻力，減少呼吸做功，改善肺泡通氣；HFNC還可通過降低呼氣峰流速，增加呼氣末肺容積，改善肺順應(yīng)性[13-14]，減少呼吸做功。同時，HFNC產(chǎn)生的PEEP效應(yīng)還能夠增強氧合，改善患者的運動功能[15]。HFNC具有單獨調(diào)節(jié)氣體流量和氧氣濃度的特點，可通過調(diào)節(jié)氧氣流量促進氣體交換，而PEEP效應(yīng)通過提供更穩(wěn)定的吸氧濃度使肺泡氧合更充分，促進氣體在肺內(nèi)分布的均一性。同時，穩(wěn)定的吸氧濃度又能維持一定的PEEP效應(yīng)，兩者相輔相成。通過雙尖頭套管輸送氧氣對氧合的影響較大[11]，氧合越充分，患者的缺氧癥狀越輕，越有利于身體健康的恢復(fù)。

1.3加溫加濕作用 當呼吸道黏膜干燥時，黏液變厚、纖毛功能受損，導致氣道分泌物難以清除。而HFNC的加溫加濕作用可溫潤、濕化氣道，避免寒冷、干燥的氣體損傷氣道，降低出血風險；還可降低黏液的黏附性，增強黏液的流動性，提高黏液纖毛系統(tǒng)分泌物清除的能力，而黏液纖毛系統(tǒng)對濕度極其敏感，HFNC可通過加溫加濕作用，維持黏液纖毛系統(tǒng)的防御功能，有效清除分泌物，降低呼吸道感染的風險[16]。而且在HFNC期間患者可進食、說話，故易于接受。因此，HFNC可改善患者的耐受性，增加患者的舒適度[10]，進而增加患者的依從性，改善療效[17]。當HFNC設(shè)定的氧流量低于患者吸氣流量時，患者可能吸入濕度較小的大氣氣體，影響加濕效果[10]。另外，加溫加濕作用也可能間接影響氧合，只有設(shè)定最佳的溫度、氧流量才能達到較好的加濕效果，并間接增強氧合。與傳統(tǒng)氧療方式相比，HFNC的加溫加濕作用使患者避免了干燥、寒冷的醫(yī)用氣體，避免了患者對氧療的不耐受，減輕了患者氧療時的不適感，使患者在氧療期間獲益。

2 HFNC治療急性呼吸衰竭的應(yīng)用現(xiàn)狀

2.1低氧血癥性呼吸衰竭 在HFNC的臨床應(yīng)用中，低氧血癥性呼吸衰竭的患者獲益較多。對于低氧血癥性呼吸衰竭和高碳酸性呼吸衰竭患者，與標準氧療相比，HFNC均能改善患者的氧合狀態(tài)，增加肺泡通氣，降低氣道阻力，減少呼吸頻率，且加溫加濕氣體可提高患者的舒適度，減少呼吸做功[18]。HFNC雖不能降低急性低氧血癥患者的插管率，但可提高患者的生存率[19]。Besnier等[20]調(diào)查顯示，所有重癥監(jiān)護病房(intensive care unit，ICU)醫(yī)師均認為，低氧血癥性急性呼吸衰竭是HFNC的良好適應(yīng)證，而肺炎是導致低氧血癥性急性呼吸衰竭發(fā)生的首要病因。有研究表明，HFNC可改善肺栓塞引起的呼吸衰竭患者的氧合狀態(tài)和呼吸頻率，但仍需要前瞻性臨床試驗進一步評估HFNC的有效性和安全性[21]。

基于HFNC的生理作用，HFNC對慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)的穩(wěn)定期和急性高碳酸血癥均有潛在的治療作用，但仍需大型、前瞻性、隨機臨床研究加以證實。HFNC允許自主呼吸，可通過自主呼吸時產(chǎn)生的PEEP提高肺泡內(nèi)的氧濃度，且患者依從性良好，不需要呼吸機的專門護理，顯著縮短了AECOPD患者的住院時間[22]。與常規(guī)氧療(包括鼻導管吸氧、面罩吸氧)和無創(chuàng)通氣相比，HFNC期間患者的舒適度更佳，包括新發(fā)的急性呼吸衰竭和拔管后呼吸衰竭患者。另外，HFNC也可降低低氧血癥性呼吸衰竭患者的插管率。一項薈萃分析表明，對于急性低氧血癥性呼吸衰竭患者，在不影響病死率的情況下，HFNC可降低氣管插管率[23]。Hou等[24]研究發(fā)現(xiàn)，HFNC的療效優(yōu)于普通氧療，表明HFNC可能是治療輕度低氧血癥的較好選擇，可用于鼻導管或面罩吸氧不能緩解的低氧血癥；同時，HFNC可顯著緩解呼吸困難癥狀，改善氧合，減少無創(chuàng)機械通氣的使用，降低拔管后輕度低氧血癥患者二次氣管插管的發(fā)生率。

2.2急性高碳酸血癥性呼吸衰竭 在臨床工作中，急性高碳酸血癥性呼吸衰竭也較常見，嚴重時可出現(xiàn)各個系統(tǒng)臟器功能嚴重障礙，甚至衰竭。高碳酸血癥主要與通氣不足導致的CO2潴留有關(guān)，因此降低CO2濃度對于急性高碳酸血癥性呼吸衰竭患者尤為重要。Yuste等[25]通過對HFNC治療中度急性高碳酸血癥性呼吸衰竭患者進行有效性、安全性的前瞻性研究發(fā)現(xiàn)，HFNC治療后的前1 h HFNC患者靜脈血氣的pH值由(7.28±0.18)上升至(7.31±0.18)，而患者的插管率為10%，住院病死率為6.6%。Kim等[26]研究顯示，對于急性高碳酸血癥性呼吸衰竭患者，在充足的吸入氧濃度維持正常的動脈血氧分壓水平情況下，HFNC治療可顯著降低PaCO2，但仍需進一步大規(guī)模隨機對照試驗評估這種療法在臨床環(huán)境中的確切療效。當無創(chuàng)通氣失敗時，HFNC可作為一種補救治療措施，甚至可作為一種非侵入性通氣治療的替代方式[27]。另有研究發(fā)現(xiàn)，HFNC可降低各種原因?qū)е碌募毙愿咛妓嵫Y性呼吸衰竭患者的PaCO2[28]。因此，對于急性高碳酸血癥性呼吸衰竭患者，HFNC是一種可行的氧療方式。

2.3AECOPD伴高碳酸血癥 COPD是一種以持續(xù)存在的呼吸系統(tǒng)癥狀和氣流受限為特征的疾病，是呼吸系統(tǒng)常見病。COPD是世界范圍內(nèi)的第三大死亡原因[29]，而AECOPD是患者需要住院治療的主要原因。在英國，AECOPD患者顯著增加，許多需要住院治療[30]。在住院AECOPD患者中，約20%發(fā)生急性高碳酸血癥性呼吸衰竭，且與病死率上升相關(guān)[31]。AECOPD伴高碳酸血癥患者入院后，無創(chuàng)通氣>24 h患者的病死率高于無創(chuàng)通氣<3 h患者[32]，表明無創(chuàng)通氣治療時間越長，AECOPD伴高碳酸血癥患者的病死率越高。Steriade等[33]研究表明，住院時間與住院病死率相關(guān)，而住院病死率與無創(chuàng)通氣時間具有相關(guān)性。既往相關(guān)數(shù)據(jù)證實，住院時間是AECOPD患者住院后6個月內(nèi)死亡的預(yù)測變量[34]。近年Sun等[35]的一項觀察性研究顯示，HFNC組在開始使用HFNC 24 h內(nèi)進行的氣道護理干預(yù)次數(shù)顯著少于無創(chuàng)通氣組，而與無創(chuàng)通氣組相比，HFNC組在開始使用HFNC 24 h內(nèi)的持續(xù)治療時間更長；無創(chuàng)通氣組鼻面部皮膚破損的發(fā)生率顯著高于HFNC組；兩組治療后24 h的呼吸頻率、PaCO2、氧合指數(shù)以及呼吸支持時間、ICU住院時間或總住院時間比較差異均無統(tǒng)計學意義；無創(chuàng)通氣組的不耐受率顯著高于HFNC組，兩組在呼吸窘迫、低氧血癥和CO2潴留方面比較差異均無統(tǒng)計學意義。Lee等[36]研究表明，對于重度AECOPD伴中度高碳酸血癥性急性呼吸衰竭的患者，HFNC與無創(chuàng)通氣治療的插管率及30 d病死率比較差異無統(tǒng)計學意義。Rittayamai等[37]通過觀察伴有高碳酸血癥的AECOPD患者不同流量HFNC時的呼吸頻率發(fā)現(xiàn)，患者在30、40、50 L/min HFNC流速時的呼吸頻率均顯著低于10 L/min HFNC流速時的呼吸頻率；當流量為30～50 L/min時，HFNC組與無創(chuàng)通氣組的呼吸頻率比較差異無統(tǒng)計學意義；在吸氧濃度恒定的情況下，與10 L/min流量HFNC患者相比，更高流量HFNC患者的血氧飽和度顯著升高；與無創(chuàng)通氣相比，50 L/min流量HFNC患者的血氧飽和度也顯著升高。以上結(jié)果表明，較高流速HFNC可降低患者的呼吸頻率，改善氧合，而30 L/min的HFNC可能是AECOPD伴高碳酸血癥患者的最佳治療方案。在臨床中，可根據(jù)AECOPD伴輕度或中度高碳酸血癥患者的病情，積極使用HFNC治療。

2.4間質(zhì)性肺炎急性加重 HFNC是間質(zhì)性肺炎急性加重的一種可行性選擇。HFNC患者與未HFNC患者并發(fā)癥發(fā)生率的比較差異無統(tǒng)計學意義，但HFNC患者的住院病死率顯著低于未HFNC患者[38]。Ito等[38]首次證實了HFNC在間質(zhì)性肺炎急性加重治療中的效果，且首次發(fā)現(xiàn)了患者在HFNC治療過程中出現(xiàn)的譫妄癥狀，使用HFNC前間質(zhì)性肺炎急性加重患者譫妄的發(fā)生率為30.2%，而使用HFNC后間質(zhì)性肺炎急性加重患者譫妄的發(fā)生率為18.6%。由此可見，HFNC可降低治療過程中間質(zhì)性肺炎急性加重患者的譫妄發(fā)生風險。HFNC可改善患者的治療舒適度以及對呼吸支持的耐受性，因此除標準氧療和有創(chuàng)機械通氣外，HFNC為無創(chuàng)通氣不耐受患者的搶救治療措施。Koyauchi等[39]研究發(fā)現(xiàn)，HFNC與無創(chuàng)通氣在改善間質(zhì)性肺炎急性加重患者的生存率方面比較差異無統(tǒng)計學意義，使用HFNC患者的耐受性優(yōu)于無創(chuàng)通氣。另有研究顯示，HFNC后第24小時的氧合指數(shù)是HFNC治療成功的顯著預(yù)測因子[40]。然而，目前仍缺乏大量的證據(jù)支持HFNC在間質(zhì)性肺炎急性加重中的療效。但HFNC的生理效應(yīng)證據(jù)表明，HFNC可能有益于間質(zhì)性肺炎急性加重的治療[41]。HFNC能夠提升患者氧療的舒適度、增強呼吸支持耐受性，未來可應(yīng)用于間質(zhì)性肺炎急性加重的患者。

2.5拔管后呼吸衰竭 目前，HFNC越來越多地應(yīng)用于拔管后呼吸衰竭的患者。一項關(guān)于拔管后呼吸衰竭患者的HFNC與常規(guī)氧療對比的薈萃分析表明，HFNC可顯著降低拔管后呼吸衰竭的發(fā)生率和呼吸頻率，增加動脈血氧分壓；但兩組再插管率、住院時間、舒適度評分、PaCO2、ICU以及住院病死率比較差異無統(tǒng)計學意義[42]。與常規(guī)氧療相比，HFNC顯著降低了拔管后外科成人患者的再插管率和呼吸支持升級率，但兩者的術(shù)后肺部并發(fā)癥發(fā)生率或病死率比較差異無統(tǒng)計學意義[43]。既往研究表明，在有呼吸衰竭風險的心胸外科手術(shù)患者中，HFNC的療效并不低于雙水平氣道正壓通氣，行HFNC治療患者中，治療失敗率為21.0%(87/414)，行雙水平氣道正壓通氣的患者中，治療失敗率為21.9%(91/416)(絕對差異為0.9%，95%CI-4.9%～6.6%，P=0.003)，與間歇性雙水平氣道正壓通氣相比，HFNC不會導致更高的治療失敗率[44]。因此，HFNC是COPD伴高碳酸血癥患者有創(chuàng)通氣后替代無創(chuàng)通氣的一種潛在治療方法，可以改善分泌物的清除以及患者舒適度，但仍需進一步評估患者的呼吸困難程度。

2.6其他相關(guān)應(yīng)用 HFNC可應(yīng)用于急性心力衰竭導致的呼吸衰竭。在急性心力衰竭患者中，與插管組相比，HFNC組在改善血氧飽和度和住院臨床結(jié)局方面效果相近，HFNC可作為急性心力衰竭患者氧療的初始選擇[45]。Vourc′h等[46]發(fā)現(xiàn)，在心臟手術(shù)后，HFNC在預(yù)防呼吸衰竭方面優(yōu)于無創(chuàng)通氣，尤其在術(shù)后1 h和術(shù)后24 h HFNC的療效(氧合指數(shù))最為顯著；與無創(chuàng)通氣相比，HFNC可改善氧合，防止再次插管，減輕鼻黏膜干燥，提高患者的舒適度，但HFNC與無創(chuàng)通氣均未縮短ICU住院時間。近年的一項薈萃分析顯示，HFNC可降低毛細支氣管炎患兒的治療失敗率[47]。有研究報道，HFNC是一種用于治療一氧化碳中毒、降低碳氧血紅蛋白半衰期的簡單、安全、有效的方法，可能是有效氧療的替代方法[48]。Kim等[49]的研究也證實，HFNC對輕度一氧化碳中毒有治療作用。

3 HFNC與輔助治療

在一些輔助治療方面，HFNC也起到了一定作用。Li等[50]通過體外研究發(fā)現(xiàn)，成人可通過HFNC經(jīng)鼻霧化吸入氣溶膠藥物，且HFNC設(shè)定的氣體流量與患者吸氣流量的比值被作為患者吸入藥物劑量的獨立預(yù)測因子。吸入氣體流量和加溫加濕與吸入氣溶膠的量呈負相關(guān)[51]，即高流速稀釋氣溶膠，使到達肺內(nèi)的劑量減少。另外，HFNC對患者預(yù)充氧也有積極作用。預(yù)充氧的主要目的是延長安全呼吸暫停的時間，從而避免插管過程中血氧飽和度低于88%[52]。Gleason等[53]的薈萃分析顯示，與傳統(tǒng)氧療相比，所有使用HFNC進行快速順序插管患者的氧飽和度均可達到100%，且可防止去氧飽和。Lucangelo等[54]對行支氣管鏡檢查患者進行了HFNC與面罩吸氧的對比研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，HFNC 60 L/min為行支氣管鏡檢查的患者提供了更有利的氧支持。隨后的研究也支持HFNC作為支氣管鏡檢查的氧支持[55]。通過預(yù)充氧及鼻霧化吸入適量藥物可能為患者提供更有利的氧支持。

4 局限性

HFNC是一個開放的系統(tǒng)，可能不利于潮氣量和肺通氣量[10]。在一定范圍內(nèi)，HFNC的氧流量越高，氧合越充分，但較高氧流量可能會造成患者鼻黏膜破損，甚至鼻出血、口干等不適感，還會出現(xiàn)面部皮膚破損、胃腸脹氣、呼吸機相關(guān)肺炎等并發(fā)癥；此外，HFNC應(yīng)用時機或撤機時機的掌握不當還會造成氣管插管延遲[56]，甚至發(fā)生嚴重不良事件。因此，在臨床應(yīng)用過程中，應(yīng)注意避免各種不良事件的發(fā)生，并采取積極應(yīng)對措施。

5 小 結(jié)

HFNC在治療各種病因?qū)е碌募毙缘脱跹Y性呼吸衰竭方面具有顯著優(yōu)勢，對急性高碳酸血癥呼吸衰竭也有一定的療效，但對于病死率等結(jié)局指標的影響仍需臨床研究驗證。另外，HFNC對輔助治療也有較好的臨床效果?？傊琀FNC治療急性呼吸衰竭的臨床效果優(yōu)于傳統(tǒng)氧療，且耐受性和舒適度均較好，不僅有濕化氣道作用，還可實現(xiàn)氣體流量與氧氣濃度的單獨調(diào)節(jié)。HFNC可能優(yōu)于無創(chuàng)通氣，并可成為無創(chuàng)通氣治療失敗后的非侵入性通氣支持替代方式。但未來仍需大量、前瞻性、隨機試驗來探究HFNC臨床應(yīng)用的長期效果。