知识更新 | 高流量鼻导管氧合技术在ICU成年患者中的应用

编译：刘凡凡    审校：胡  胜

西安市人民医院航天院区麻醉与围术期医学中心

文献来源：Papazian L,Corley A, Hess D, et al. Use of high-flow nasal cannula oxygenation in ICU adults: a narrative review[J]. Intensive Care Med, 2016, 42(9): 1336-1349. DOI:10.1007/s00134-016-4277-8. PMID: 26969671.  

摘要

氧疗技术包括低流量、中等流量和高流量三种方式。由于呼吸衰竭病人往往伴随呼吸流量的增高，因此在中低流量氧疗的情况下，患者的吸入氧浓度（FiO₂）受限，并且存在吸入气体加温加湿不足的缺陷，这造成了危重病人的不适感，临床治疗效果欠佳。近十年来，高流量鼻导管氧合（HFNCO）技术的治疗效果已经得到了广泛验证，其氧气流速可以高达60 L/min，这将大大改善患者的呼吸困难，并降低患者的插管率及死亡率。HFNCO的作用机制复杂，氧气流速的提高仅是其机制之一。该综述概述了HFNCO在ICU患者及其他潜在领域应用的最新进展，旨在为临床医生提供具有循证医学证据的临床实践指南。近期研究发现HFNCO可以改善缺氧性急性呼吸衰竭患者的预后。在其他方面的研究仍需要更多证据支持。如对于需要插管的患者，HFNCO可以提高插管患者的预充氧效果，也可以在拔管后使用。除此之外，它还可以用于肥胖病人、阻止需要做支气管镜检查的缺氧患者呼吸进一步恶化及雾化治疗。然而，HFNCO在很多领域的应用仍然存在争议，其标准化的实施方法、对比性研究及临床结果尚需进一步研究。

关键词：高流量鼻导管氧合，氧疗，急性呼吸衰竭，支气管镜，气雾剂，无创通气

背景

氧疗是缺氧患者的一线治疗手段。低流量设备如鼻导管、非重复吸入型面罩和呼吸球囊面罩，其氧气流速最高可达15 L/min，FiO₂随着设备性能的差异、设定的呼吸流量及患者实际的吸入流量峰值而变化^[1]。传统的中等流量设备如空气稀释面罩（Venturi面罩）等，氧气以喷射状进入面罩，空气从面罩侧孔卷吸进入面罩，因输送氧的喷嘴有一定的口径，因此空气与氧气混合后可形成固定比率，然而，如果患者呼吸流量较高，从面罩侧边卷吸进入面罩的空气将会增多，导致氧气被稀释，FiO₂降低。这两种传统的输氧设备除FiO₂受限影响疗效外，高流量下吸入气体加温加湿不足的问题也造成了患者的不适感，降低了其接受度^{[2, 3]}。

20年前，Dewan和Bell首次在慢性阻塞性肺疾病患者中用常规鼻导管实现了高流量氧疗^[4]。在过去的20年间，使用鼻导管以高流量为患者提供加温加湿氧气的设备已经成功替代中低流量氧疗设备逐步走向成熟。HFNCO所提供的氧气流速可高达60 L/min。该装置的示意图如图1 所示，气源（由空氧混合器、呼吸机或涡轮流量发生器提供）内的气体通过一个可移动的加湿器后，再经加温呼吸回路连接到鼻导管输送给患者，FiO₂可根据流量进行调节。近期研究显示HFNCO可以提高患者的舒适度及氧合，并改善患者预后^[5-7]。本文主要概述了HFNCO在ICU患者及其他潜在领域应用的最新进展。

HFNCO的原理及机制

表1总结了HFNCO的主要作用机制。HFNCO疗法可以使FiO₂呈现流量依赖性，FiO₂会随着流量的增加而增加^[7]。氧流量在15-45 L/min变化时，FiO₂可以随之从60%升高至90%^[8]。HFNCO可以提供高于自主呼吸需求的FiO₂，因此可以避免普通鼻导管及面罩带来的空气稀释。由于Venturi面罩可以提供远高于患者吸气时的最高流量，因此在所有的氧疗设备中，仅有该面罩可以其最大流量提供稳定的FiO₂，而不受患者呼吸频率的限制^[9]。由于使用HFNCO的患者吸入与呼出气体流量相近，因此FiO₂也可以维持相对稳定。但是，流量必须根据患者呼吸衰竭的严重程度及吸气需求进行设定。

基于已有报道的HFNCO的临床获益，我们可以推测其另外两个作用机制。首先，HFNCO可以提供最佳条件的吸入气体，经加温加湿过的空氧混合气体更贴近于正常生理条件^[2,8]。其次，HFNCO可进行高流量（>30 L/min）供氧。HFNCO可产生流量依赖性的气道正压^[8,10]。当流量为35 L/min时，经鼻咽导管测得的气道压为1.2±0.8 cmH₂O，当流量至50 L/min时，张口呼吸状态下气道压可升高至2.7±1.0 cmH₂O，闭口呼吸时更达3.3±1.0 cmH₂O^[11,12]。但也有一项研究显示在流量45 L/min闭口呼吸下，HFNCO仅产生低于2.5 cmH₂O的气道压力^[8]。这种差异可能主要是由于测压部位不同所造成的^[8]，当选用气管内作为测压部位时，较鼻咽部更接近于设备的远端^[11]，患者张口呼吸时气道压力则会降低^[8,13]。由于急性呼吸衰竭的患者常常用口呼吸而不是鼻，因此当HFNCO用于该类危重病人时，这种差异就应该得到重视。另有研究显示，心脏术后的患者应用HFNCO时会造成呼气末肺阻力的增加，使得肺总量和功能残气量增加^[14]。与低流量氧疗相比，BMI大的肥胖型心脏术后患者应用HFNCO时，呼气末肺总量（EELV）出现了显著性增高^[14]。这种效应可能是由于HFNCO产生了气道正压，从而使得肺泡充盈，减少了呼气末肺泡的塌陷而实现的。报道中提及的使用HFNCO后PaO₂/FiO₂的升高也可归因于此。解剖死腔中CO₂的清除有助于降低呼吸频率，改善呼吸困难^[15]。此外，呼气末肺阻力的增加也与体位有关。Riera等^[16]的研究显示健康人群在仰卧位使用HFNCO后可以显著改善胸腹部的呼气末阻力，而在俯卧位时，由于胸腹部及背部呼气末阻力分布相对均匀，HFNCO并无明显改善效果。但是与俯卧位相比，在仰卧位或半卧位时，非插管病人更为舒适。尽管HFNCO产生的气道正压比较小^[8,11,12]，但是它可以部分抵消患者固有的PEEP，从而减少呼吸做功，提高患者的舒适度^[17]。

持续排出上气道中的CO₂、减少死腔量是HFNCO的另一个优势^[6,18]。它可以增加肺泡通气量^[4]，但是当HFNCO所提供的流速达到完全清除鼻咽部解剖死腔的阈值时，该效应也就达到了一个平台，而不能无限增加。

呼吸电感体积描记法显示，较普通面罩，HFNCO可以提高胸腹运动的同步性，而且在维持总流量不变的情况下可以降低呼吸频率，即降低了分钟通气量，因此HFNCO是一项较传统氧疗方法更为有效的技术^[19]。与传统的低流量氧疗设备相比，HFNCO可以提高气体交换效率，降低呼吸频率^[7,14,19,20]，增加舒适度，而且比面罩给氧更少发生移位和氧气流失，也更为安全^[6]。

最后，HFNCO的独特之处还在于其操作简单^[21]，患者容易接受，舒适度高^{[5-7,20,22-24]}，实用性强，这些优点是包括无创通气^[5,22,25]在内的传统氧疗方式不可比拟的。

HFNCO在急性呼吸衰竭中的应用

急性呼吸衰竭（ARF）是ICU住院病人最主要的病因之一。表2详细介绍了HFNCO在ARF病人中应用的研究。由于样本量有限且缺乏对照组，这些研究缺少插管率及死亡率等临床结局的探讨，尽管如此，它们仍然为FLORALL等^[22]大型多中心的随机对照试验提供了研究基础。ICU病人使用HFNCO的主要指征是缺氧性ARF，大多是由细菌或病毒所引起的社区获得性肺炎而导致的^{[7,20,22,24,26]}。最近的一项研究^[24]显示危重的ARDS病人应用HFNCO的失败率达到了40%，主要表现在需要进行插管，无独有偶，在 FLORALI研究中，严重低氧血症（PaO₂/FiO₂≤200 mmHg ）组应用HFNCO的失败率也达到了35%^[22]，因此，是否严重的低氧血症是HFNCO应用的限制条件，这值得我们深思。一些观察性研究发现尽管存在上述提及的失败率，但许多患者的症状也得到了改善，这表明HFNCO可以避免部分患者插管，然而至今仍没有确切的证据证明这一点。因此，FLORALI研究的意义是极为重要的^[22]。与无创通气相比，缺氧性AFR患者应用HFNCO的死亡率更低，因此HFNCO应该作为该类患者的一线治疗手段^[22]。无创通气的应用可能延迟插管而造成死亡率上升^[27]，这一点在HFNCO也同样值得关注^[28]，近期的一项文献就指出如果在HFNCO应用后24-48h内对符合插管标准的患者进行插管，患者的结局可能会改变^[5,22,24,29]。当患者呼吸时出现辅助呼吸肌支持^[7]、呼吸频率增快^[5,7]以及胸腹运动不同步时，我们应该预见到应用HFNCO的效果不佳，此时就应选择进行插管。研究显示除呼吸系统疾病本身外，其他任一器官的衰竭如血流动力学不稳定等都将加大失败的风险^[24,26]。

现有证据显示HFNCO在ARF的治疗中起着举足轻重的作用，它独特的优势使它可以广泛地应用于患者住院的整个期间。然而，其改善ARF预后的确切性仍需要进一步的研究论证。

HFNCO在免疫功能不全患者中的应用

合并有免疫功能不全的缺氧性ARF患者的死亡率是显著升高的，该类病人的呼吸管理重在避免插管和有创机械通气。目前已有5个研究证实了HFNCO在该类患者中应用的安全性。在一项单中心回顾性研究中，Lee等^[30]选取了合并有恶性血液系统肿瘤的ARF患者45人，证实了应用HFNCO是安全的。在该项研究中，研究者充分应用了HFNCO的优势，通过高达45-50 L/min的流速提供足够的FiO₂以确保患者的动脉氧饱和度高于90%，结果其中15名（33%）患者在不插管的情况下成功康复，他们的死亡率比插管组更低，其中治疗失败者多患有细菌性肺炎^[30]。在另一项ICU外的研究中，Epstein等^[31]选取了183名合并有实体瘤的ARF患者进行研究，其中72%的患者使用了HFNCO，这些患者中，41%症状得到改善，44%病情趋于稳定，只有15%病情出现恶化。另一项随机对照试验中，30名合并有晚期肿瘤和持续性呼吸困难的患者被随机分为HFNCO组和无创通气组，分别进行2h的氧疗，在干预措施开始前及结束后分别记录呼吸困难程度（VAS和改良Borg指数）、生命体征及不良反应，结果发现，HFNCO及无创通气均显著改善了患者的呼吸困难症状，两种方法间没有显著性差异，仅HFNCO组的氧饱和度显著性提高，此外，两种方法均有降低呼吸频率的趋势，但无统计学意义，两种方法均未产生明显的不良反应^[32]。Roca等^[33]经研究37名危重肺移植患者指出，HFNCO的应用是安全且适宜的，应用HFNCO后患者机械通气的风险降低了29.8%，其中有3名患者避免了插管。另有一项研究涉及50名非插管的缺氧性肺损伤患者，他们大多合并有免疫功能不全，HFNCO的应用改善了其氧合并降低了呼吸频率^[34]。此外，也有一些研究分析了合并有免疫功能不全患者应用HFNCO的生存获益。在178名合并有ARF的肿瘤患者中（O₂>9 L/min），76（43%）名患者接受了无创通气和HFNCO治疗，74（42%）名患者接受无创通气和标准氧疗方法，还有20（11%）名患者仅用了HFNCO，8名患者单用了标准氧疗方法。结果发现联合应用HFNCO和无创通气组的死亡率为37%，较对照组的52%显著性降低（P=0.04），而且HFNCO联合无创通气可以提高患者28天生存率^[35]。这一结果与FLORALL的实验结果大相径庭，在FLORALL的研究中认为HFNCO具有更大的生存获益，而HFNCO联合无创通气将增加患者28天死亡率^[22]。iVNIctus研究项目^[36]主要是研究374名合并有ARF的免疫功能不足患者早期应用无创通气的获益，在该项研究中，141（38%）名患者接受了HFNCO治疗，其他患者则进行标准氧疗或无创通气，他们应用ICU获取的变量建立了一个可调整的倾向性分数，结果显示与无创通气和标准氧疗相比，免疫功能不足患者应用HFNCO的插管率和28天死亡率并没有显著性差异。

以上所有的研究和结果都说明HFNCO应用于免疫功能不足患者是适宜且安全的，至少与无创通气和标准氧疗的效果一致，同时研究者们也表示，在未来生存获益的相关研究中将扩大研究人群，不仅仅局限于缺氧性ARF患者，也将扩展到免疫功能不足的患者。

HFNCO在插管前的应用（表3）

气管内插管是ICU的一种常规操作，尤其是急性呼吸衰竭的病人^[37]。气管内插管会增加患者并发症的发生，并可能造成死亡率上升，约30%的患者在插管后会有不良预后，据报道，最常见的并发症（26%）是严重低氧血症，即血氧饱和度低于80%，在缺氧性疾病的患者中尤为显著^[38]。气管内插管前的预充氧是延长窒息时间的关键步骤。通常我们会使用高流量氧气面罩进行氧合，然而，在ICU，尤其是严重的急性呼吸衰竭的病人，由于患者病情不稳定，发生低氧血症的概率大大增加，预充氧的效果也会大打折扣^[39]。尽管有些研究认为无创通气可以有效进行预充氧，但这仍然缺乏大型多中心随机对照试验进行佐证^[40]。其次，在喉镜检查时无创通气必须中断，因此限制了其在插管过程中的应用。最近有一项关于插管前预充氧方法的单中心研究，比较了非重复吸入球囊面罩和HFNCO的不同，该研究中共包含101名插管患者，严重缺氧患者除外，为保证患者安全，使用HFNCO方法预充氧插管期间SpO₂的中位数最低值设置为100%（95-100%），面罩组设置为94%（83-98.5%）（P<0.0001）。结果发现，低氧血症（SpO₂<80%）的发生率在面罩组为14%，而HFNCO组则可降低至2%（P=0.03）^[41]。然而，这一结果在随后的一项针对严重低氧血症患者的随机对照试验中并没有得到进一步的验证，在这项研究中，试验组及对照组设置同前，HFNCO组共纳入62人，高流量储氧面罩组共纳入57人^[42]。导致这一现象的原因可能是插管原因的不同，另外插管时低氧血症的严重性也会影响试验结果。最近有一项研究^[43]评估了HFNCO氧合方法在喉镜检查中的效果，该项研究共纳入150名危重病人，应用HFNCO 法进行窒息氧合时动脉血氧饱和度中位数最低值为92%，而无氧合组为90%（P=0.16），氧饱和度<90%或80%或下降>3%的发生率无显著性差异。总体来看，HFNCO在插管期间预充氧的效果评估仍是不明确的，因此，我们仍需要更大样本量的研究来提高结果的可信度和准确度，明确ICU患者应用无创通气和HFNCO的优劣，这对于严重低氧患者尤为重要。

HFNCO在拔管期的应用（表3）

ICU的应用

麻醉拔管后肺不张的发生率很高，即使是既往没有肺部疾病的患者，拔管后肺不张也可能持续24-48小时之久^[44]，因此拔管后氧疗是十分必要的，可以降低氧合不全的并发症。由于HFNCO独特的氧合特性，它逐渐受到医生的追捧，被广泛应用于治疗拔管后肺不张以及提高氧合^[45]。目前几乎没有关于HFNCO在拔管期应用的相关文献数据。拔管后HFNCO的应用较非重复吸入型面罩可以降低呼吸困难的发生率、呼吸频率及心率^[46]。然而，一项小型的随机交叉设计研究对比了拔管后高流量鼻导管和面罩应用的效果，结果发现两者间气体交换效率、呼吸频率和血流动力学指标均无显著性差异^[47]。Brotfain等^[48]选取了67名危重病人进行了回顾性分析，比较了拔管后HFNCO和非重复吸入型面罩应用的临床效果，以氧合指数作为比较指标，作者发现HFNCO法可以获得更好的氧合水平，而PaCO₂、呼吸频率、平均动脉压和心率在两组间未见显著性差异，此外，HFNCO组患者自主呼吸的维持天数也更高（4.14±2.2 vs 3.0±2.0），二次插管率更低（2.9 vs 18.2%）。最近一项随机对照试验比较了轻度缺氧（拔管前即刻PaO₂/FiO₂≤300）状态下Venturi面罩和HFNCO两种方法的氧合效果，Venturi面罩组有52人，HFNCO组为53人，结果显示HFNCO法可以更好地提高氧合，并且降低PaCO₂水平和呼吸频率，这表明应用HFNCO法后上呼吸道的死腔量降低了。HFNCO的应用避免了插管，提高了患者12小时内的舒适度，也降低了患者24小时内气道干燥的程度，这样就可以减少医生的操作，也降低了低氧的发生率。更重要的是，HFNCO法较Venturi面罩法拔管后呼吸衰竭需要进行通气支持的发生率显著性降低（7.5 vs 34.6%），包括无创通气（3.8 vs 15.4%）及二次插管（3.8 vs 21.2%）的频率均降低^[23]。但此研究的主要目的并不是突出HFNCO法在脱机过程中较Venturi面罩的优越性，因此，该研究的研究人员又设计了一项多中心随机对照研究来评估是否HFNCO法比Venturi面罩法可以提高拔管成功率。旨在评估HFNCO在拔管期应用效果的多中心随机对照研究目前尚未见报道，关于患者获益大小及应用时机的选择还需要进一步研究，或许以上的随机对照试验的结果有望为我们提供理想的答案。

术后应用

低氧血症是术后常见的并发症之一，在心胸外科术后的发生率更是高达52%^[49]。低氧血症的首选治疗方案是低流量氧疗，若效果不佳，则升级至高流量无创通气^[50]，但是在心胸外科术后，无创通气的失败率约为20%，此时就需进行二次插管^{[51, 52]}。一项单中心随机对照试验表明，对肺切除术后表现为急性呼吸衰竭的病人应用无创通气后，插管率可从50%降低至20.8%，死亡率也随之下降^{[51, 53]}。对行肺部切除术的COPD患者，其术后急性呼吸衰竭的发病率并没有上升，但术后使用无创通气作为一种预防性的措施可降低机械通气的使用率^[54]。心脏手术后无创通气的预防性应用可以提高氧合，降低肺部并发症的发生率^[55]。HFNCO在术后的应用目前几乎没有文献报道。研究表明，心脏手术的病人应用HFNCO法较普通氧疗法并没有明显提高氧合，但可以降低患者对氧疗强度的需求，PaCO₂水平也略低^[56]。BMI≥30 kg/m²的心脏术后患者拔管时应用HFNCO，其呼吸功能并不能得到明显的改善^[57]。最近，一项涉及830名患者的多中心随机对照试验显示持续应用HFNCO较间断无创通气的应用不会增加不良临床事件的发生率（风险差异=0.86%，95%置信区间为4.9-6.6），两组间呼吸困难及舒适指数也无显著性差异。两组间氧合指数均有增加，但HFNCO升高程度略低，另外，HFNCO组PaCO₂水平和呼吸频率下降的速度更快。对于不良反应，无创通气组24小时后皮肤破损的发生率更高^[58]。经后期分析后^[59]，作者认为与HFNCO法相比，预防性应用无创通气造成高危患者的拔管失败率更高（12.6 vs 5.7%）。对于大多数术后患者来说，HFNCO似乎是比无创通气更优的一种氧疗方式^[58]，对于中重度高二氧化碳血症的患者，无创通气无疑仍是最好的选择。无论是HFNCO法还是无创通气法，严密的监测都是必不可少的，无创通气及HFNCO造成的插管延迟可能会造成严重的不良后果^[28,60]。

HFNCO在特殊条件下的应用

高流量鼻导管雾化

目前，已有一些体外研究将HFNCO用于雾化治疗^[61]。研究表明随着氧气或空氧混合气的流量从3 L/min升至6 L/min^[62]，雾化效率会随之升高，而成人使用HFNCO的流量通常会达到30-50 L/min，因此HFNCO在雾化治疗中的效果是非常可观的。Perry等^[63]人评估了使用装有喷雾装置的HFNCO设备进行沙丁胺醇雾化的效果及其产生雾化液滴的大小。随喷嘴尺寸的不同，其实际平均吸入剂量（占标准剂量的百分比）也随之变化，5、10、20和40 L/min的气流量分别对应着2.5、0.8、0.4和0.2%的吸入剂量。另外，喷雾装置的类型和安装位置、气流量（30、45和60 L/min）、呼吸模式（安静状态或合并有呼吸系统疾病）以及张口或闭口的不同效应已在另一个研究中报道^[64]。喷雾装置放置的最佳位置是在湿化器的前端。使用喷雾装置时，可吸入的量为喷雾装置中总药量的2-10%，过高的流量或张口状态下则会造成雾化效率降低。模拟的呼吸困难并不会降低药物的转运效率。将最高流量为60 L/min的HFNCO设置为45 L/min的平均吸气流量，喷雾装置安装在加湿器前端，这样实际平均吸入剂量为标准剂量的5%。据估计，经喷嘴雾化的平均吸入剂量通常为标准剂量的15%，相当于2.5 mg的标定剂量实际平均吸入剂量为0.375 mg，这一比例比Perry所报道的更高^[63]。HFNCO的优势在于可以实现急性危重哮喘患者支气管扩张剂的持续性吸入。当流量设置为5 L/min时，HFNCO每小时可以实现15mg沙丁胺醇的雾化。根据Perry^[63]的研究结果，经口雾化时可以实现每小时0.375 mg吸入量的精确把控。而根据Reminiac等^[64]的研究，HFNCO在流量达到60 L/min时可以实现0.75 mg/h的吸入量，这比传统的方法效率更高。因此，HFNCO法用于雾化吸入可能较每小时经口雾化的方法更为患者所接受，也更为便捷，但该应用还需临床研究数据的支持。

使用HFNCO用于雾化时气雾剂在嵌压作用下可能进入到周围的环境中而造成浪费，解决这一问题的方法之一是将气雾剂与加温加湿的空气以亚微米级的分散气流喷入左侧或者右侧鼻孔，雾化发生器可以产生这种气流^[65]。如此，混合有加温加湿气体的气雾剂经鼻吸入时其气雾液滴的大小就会变大，另外，HFNCO与加温加湿气体共同使用时也会出现冷凝水的增多的问题，于是具有吸湿作用的赋形剂便应运而生^[65]。当混合有药物和吸湿赋形剂的雾化气流通过具有天然加湿作用的气道时，赋形剂便会增大形成合适大小以便分布于肺内。Longest等^[66]人在体外模拟测试了经鼻导管进行雾化的可行性，他们发现应用鼻导管及强化冷凝技术可以达到80-90%的雾化效果。用亚微米级颗粒和强化冷凝技术输送可以降低分布造成的药物流失。Golshahi等^[65]人在体外模型上使用亚微米级的冷凝雾化可以进行有效的鼻导管吸入。HFNCO法可能实现高剂量的雾化治疗。目前还没有强有力的体外研究证据来证明经HFNCO法进行雾化吸入的可行性。在高流量状态下，药物的雾化传输效率可能降低。强化冷凝技术及湿化赋形剂技术可能有望提高HFNCO雾化治疗的可行性，但仍需更多的临床研究进行证实。

HFNCO在支气管镜检查中的应用

支气管镜检查中会出现短暂的气体交换受限、肺动力学紊乱及各种原因所导致的血流动力学紊乱，例如肺泡通气量的降低、通气/血流比失调的增加、心输出量与氧耗量的增加等^[67]。支气管镜检查时大约会占据气道的10%，这将会造成动脉血氧分压较基础值降低10-30%^[68,69]，因此，伴有低氧血症的患者行支气管镜检查时的风险将大大增加，尤其是肺泡灌洗的患者，会使得气体交换效率显著下降，并增加心血管事件的发生率^[70]。大量随机对照试验表明合并有呼吸衰竭的病人在行支气管镜检查时，持续气道正压及无创通气较传统的吸氧更有利于气体交换^[69,71]。然而，这两种方法的成功依赖于患者对检查的耐受性，如果患者不能有效配合，医生则很难经口置入支气管镜。而HFNCO具有改善急性呼吸衰竭病人氧合的优势，因此从理论上讲，该方法在支气管镜检查中可以避免氧合下降^[72]。Lucangelo等^[73]将进行支气管镜肺泡灌洗的45名患者随机分为三组，Venturi面罩提供的氧流量为40 L/min，HFNCO法根据氧流量的不同又分为40 L/min和60 L/min两组，该研究探索了这三种方法中气体交换效率及心血管指标的差异。作为一个试点研究，评估标准相对保守，满足SpO₂≥90%及不出现呼吸功能和心功能衰竭即可。整个过程按照标准的内镜操作流程进行，使用低剂量的咪达唑仑进行持续镇静。结果发现，氧流量为60 L/min的HFNCO组的PaO₂、氧合指数及SpO₂较另两组更佳，而氧流量为40 L/min的Venturi面罩和HFNCO组之间上述指标未见显著性差异。Simon等^[74]选取了40名氧合指数<165且需要进行支气管镜肺泡灌洗的患者研究了HFNCO应用的效果，他们将这些合并有缺氧性呼吸衰竭的危重病人随机分为无创通气组和HFNCO（氧流量为50 L/min）组，整个过程在ICU丙泊酚镇静状态下完成，其中HFNCO法使用了96 mg丙泊酚，无创通气组使用了74mg，该剂量远远高于Lucangelo等^[73]的研究。该研究中通过脉搏氧饱和度的最低值来反映氧合情况，结果发现支气管镜检查期间及检查后无创通气组的氧合情况均显著高于HFNCO组，但是HFNCO组的20名患者中，仅有一人在检查过程中出现了并发症。

综上所述，目前还没有足够的证据证明缺氧患者支气管镜检查中应用HFNCO 阻止气体交换恶化的安全性，仍需要进一步的研究来评估该方法在支气管镜检查中应用的成功率，以确保患者最大的临床获益。目前一项大型的多中心前瞻性观察试验（NCT02523573）正在进行，以评估合并急性呼吸衰竭的ICU病人行支气管镜肺泡灌洗时HFNCO应用的有效性及患者的耐受性。

HFNCO在肥胖病人中的应用

自20世纪80年代以来，全球肥胖病人已经翻倍，超过了6亿人^[75]。由于功能残气量随BMI的增加呈指数样降低，因此肥胖病人往往伴随着呼吸系统的问题，在压力-容积环上主要表现为顺应性的下降及闭合容量的升高^{[76, 77]}。通气/血流比值失调和低氧会造成通气需求增加，这就意味着需要更高的吸入氧流量^[78]，呼吸负荷的增加会加大上呼吸道的阻力，也更容易造成气道塌陷，这在中心性肥胖患者中尤为常见^[77]。已有报道显示，由于压力而造成的呼吸功的增加会表现为腹部呼吸运动顺应性的下降，会增加呼吸肌的代谢需求，最终导致呼吸肌工作效率下降^[79]。由于HFNCO更接近于生理性呼吸，结合肥胖所致的呼吸功能障碍的病因，我们有理由相信HFNCO对于肥胖病人是有益的。肥胖造成的功能残气量的下降可以被HFNCO产生的持续气道正压所弥补^[14,80]，并且可以增加呼气末肺总量^[14]。因此，压力-容积环中顺应性的改变可以提高呼吸效率，也可以改善通气/血流比值失调的情况。PEEP具有气道支撑作用，也可以降低中心性肥胖患者的气道塌陷。通过持续提供高流量富氧气体，HFNCO法可以减少解剖死腔，增加肺泡通气量，从而提高呼吸效率^[45]。此外，HFNCO可以提供高达60 L/min的氧流量，可以充分满足肥胖患者的氧气需求，呼吸阻力及呼吸功也随之降低^[81]。空气稀释的减少有助于提供更高的FiO₂，这对于病态肥胖患者而言绝对是一大福音。

尽管根据HFNCO的工作原理我们可以推断出其在肥胖患者中应用的优势，但相关的研究数据还十分有限。有研究者比较了心脏手术后应用HFNCO和低流量氧疗的效果发现，BMI越高，呼气末肺总量也越高^[14]，当BMI为25 kg/m²时，使用HFNCO法呼气末肺总量可平均提高13.3%，而BMI达到40 kg/m²时，呼气末肺总量将提高24.4%。因此，关于HFNCO在肥胖患者术后肺不张应用中的有效性的研究应运而生^[57]。研究者们选取了155名BMI≥30 kg/m²的心脏术后患者，将他们随机分为HFNCO（50 L/min）和标准氧疗（2-6 L/min）两组，在拔管后应用氧疗至少8小时。研究显示HFNCO并没有改善肺不张、氧合、呼吸频率、呼吸困难，也没有提高治疗的成功率。Heinrich等^[82]选取了33名施行减肥手术的病态肥胖患者，研究了快诱导时三种预氧合方法的效果，分别是HFNCO法（50 L/min，FiO2为1.0）、持续气道正压法（7 cmH₂O，FiO₂为1.0）和面罩法（12 L/min，FiO₂为1.0），以PaO₂为观察指标，结果显示HFNCO法在预氧合及诱导的5-7 min内氧合较另两组显著性增高，因此，作者认为HFNCO在该类人群的预充氧中是适用且安全的。然而，由于缺乏实验数据，因此在HFNCO的有效性确认之前，必须开展针对其在肥胖病人中的临床应用方面的研究。

关于HFNCO相关研究的思考

大量证据表明HFNCO疗法对于合并有呼吸衰竭的成年患者的早期治疗是有效的，然而各领域的研究中仍缺乏权威性的数据，目前，至少有五个点值得我们关注。第一，目前的文献中研究指标存在不同，造成了研究结论的差异性。例如，目前关于低氧血症患者的选择，既包括合并有低氧血症的所有患者，也有合并有低氧血症和呼吸衰竭的患者，还有氧合指数<300的患者，造成了研究对象的不一致。第二，研究指标多是生理性指标如氧合和肺容量等，这些并不能有效反映临床结局，比如减少呼吸窘迫、减少插管或提高生存率等。第三，研究中关于HFNCO的相关参数是不同的，如氧流量、FiO₂、使用时间等，不能排除剂量依赖性的效果。第四，患者使用HFNCO后在氧合、舒适度、插管率和生存率等方面的获益程度各不相同。这就回到了第三点的讨论，即剂量可能影响了效应，此外，各观察指标的评估时间也是不同的。最后，各研究中采用的对照组各有差异，包括低流量氧疗、Venturi面罩和无创通气三种，这一点是结论偏倚性的主要来源，对于急性低氧血症的患者目前到底哪一种方法可以作为对照或者是标准疗法，目前还尚无定论。

以上的讨论强调了在研究中应用插管率和死亡率等临床结局作为研究指标的重要性，而不应选择SpO₂或氧合指数等生理性指标。

HFNCO与无创通气的根本性区别在于，HFNCO系统提供确定的流量而产生的压力是可变的，而无创通气系统是通过可变的流量来提供一定的压力，这阻碍了肺泡的通气。这两种方法的另一个不同之处在于解剖死腔的差异，无创通气会造成解剖死腔的增加，而HFNCO系统会减少解剖死腔。同时，无创通气可以增加肺总量，但HFNCO对这一参数无明显影响。尽管如此，HFNCO法还是帮助患者减少了解剖死腔并改善了肺泡通气。

HFNCO在预防插管失败中扮演着重要的角色，它可能改善低氧性呼吸衰竭患者的临床预后，也可以降低患者发生低氧血症的风险。然而，对拔管及需要避免插管的患者，HFNCO应用的有效性仍需要进一步的研究来证实，当然，我们也必须关注应用HFNCO延迟插管所带来了不良后果^[28]。

总之，HFNCO改善了低氧性急性呼吸衰竭患者的预后。在其他领域应用方面尚需要进一步研究。对于需要进行插管的患者，HFNCO可以改善氧合，也可在拔管后使用。它可以用于肥胖患者，也可以预防低氧患者行支气管镜检查时出现呼吸困难，还可以用于雾化治疗。然而，在这些领域应用的证据还十分有限，我们应确保HFNCO使用流程、对照组及临床结局的标准化以得出更确切的结论。

图 1 高流量鼻导管氧合设备示意图

该图展示了高流量鼻导管氧合设备的基本构造。空氧混合器可以提供21%-100%的FiO₂，流速可高达60 L/min。气体可经一个可移动的加湿器加湿，然后通过加温呼吸回路连接至鼻导管。

参考文献：略

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