高流量湿化氧疗的临床应用研究进展

  综上所述，HFNC具有减少无效腔、提高肺膨胀的压力、改善呼气末正压、对患者鼻腔损伤小、简单易操作等特点，对患者呼吸系统产生正向生理效应，可用于COVID‑19、COPD、急性心衰等多种疾病的治疗及围麻醉期的呼吸管理，逐步推动了临床氧疗技术的革新。

  1987年，美国研发了最高流量能够达到20 L/min的氧疗加温湿化装置。国内经鼻高流量湿化氧疗（humidified high flow nasal cannula, HFNC）的应用大约有5年的历史，其广受关注是在2020年新冠病毒感染（COVID‑19）爆发以后，较多的患者出现低氧血症甚至呼吸衰竭，熟练掌握呼吸机使用和维护的医护人员严重不足。此时介于普通氧疗和呼吸机辅助通气之间的一种新型的氧疗方式——HFNC系统得到了广泛的应用，大量临床使用经验表明患者对其耐受性较好，操作维护简便，成本相比来说较低，对吸入气体可以加温、加湿，最高氧浓度可达100%，且能产生轻微正压。目前，HFNC已被大范围的使用在各类原因引发的呼吸功能不全及围手术期麻醉中，临床应用科室涵盖了儿科、胸外科、呼吸内科等，并取得了显著的成效。但存在因对HFNC与其他氧疗方式（特别是传统呼吸机辅助通气）差别认识不足、临床适应证把握不当而造成延误治疗的情况。为此，本文从HFNC生理学效应出发，对近几年来HFNC在不同人群临床治疗及围手术期应用进展做进一步阐述，以期为临床合理使用HFNC提供更多参考。

  HFNC是一种新型无创性氧疗技术，利用电动涡轮机驱动将加温、加湿的空气与氧气的混合气体形成高速气流输送给患者，主要特征为高流量、FiO2控制精准、湿化、加温等。从生理学效应分析，HFNC可通过高流量氧气对患者生理解剖无效腔进行冲刷，以此产生气道正压，提升患者呼气末肺部容积，增加肺部残气量，氧流量最高可达80 L/min，明显高于呼吸衰竭患者本身的吸气峰流量，故能保证患者FiO2始终恒定。而HFNC具备的加温、湿化作用，则可以让患者的气道黏膜上皮得到更优秀的保护，逐步提升其黏膜纤毛本身的清理效能，对呼吸道内分泌物进行相对有效稀释，让患者的气道终始维持湿润与通畅，增强患者舒适度与耐受度。

  在2020年COVID‑19疫情防控期间，无创呼吸支持在中重度急性低氧性呼吸衰竭的治疗中发挥了核心作用。因其具有输送高浓度湿化氧气、提高通气效率、易耐受、易使用等优势而广受欢迎，其提供的呼吸支持能更充分地匹配患者的呼吸流量需求、减少吸气阻力并降低机械通气相关肺损伤的发生风险，非常适合于ICU患者。同时HFNC的加温、加湿作用有助于维持气道分泌物的流动性，提高黏膜纤毛清除力，这对黏液过度分泌的COVID‑19患者可产生积极影响。2020年，美国重症医学会和欧洲危重病医学会联合制定的指南建议：充分的氧疗对于COVID‑19及低氧性呼吸衰竭患者而言非常必要，可优先选择HFNC替代传统常规吸氧；与无创正压通气（noninvasive positive pressure ventilation, NIPPV）相比，HFNC在有效性、安全性、舒适感等方面有较强优势。2020年中华医学会呼吸病学分会呼吸治疗学从实用性出发，发布了《新冠病毒肺炎患者经鼻高流量氧疗使用管理专家共识》，考虑到重型和危重型COVID‑19进展迅速，临床在使用HFNC时应密切观察病情变化，当患者出现病情恶化或失代偿趋势时，需要及时转换通气方式，以期获得更好的疗效。

  COPD患者常并发Ⅱ型呼吸衰竭，常需无创通气来纠正低氧血症、呼吸性酸中毒，缓解呼吸肌疲劳，然而患者对无创通气的耐受性较差。出于维持呼吸兴奋性的考虑，氧疗方式主要为低流量吸氧。HFNC使用的过程中气体流量与FiO2可以独立设置，能提供高流量、低氧浓度的气体，同时还能产生呼气末正压效应，降低呼吸功，因此HFNC逐渐应用于COPD伴Ⅱ型呼吸衰竭患者的治疗。HFNC通过持续高流量氧气形成涡流，对气道产生冲刷作用，由此减少患者下一呼吸节律中吸入CO2的含量。Bräunlich和Wirtz研究发现，38例pH7.38的COPD急性加重患者应用HFNC后，pH增加0.052，PaCO2降低9.1 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）。然而，当患者合并呼吸肌无力时，由于HFNC不具有NIPPV的通气支持功能，因而首选NIPPV。对于处于稳定期的COPD患者，慢慢的变多的证据说明HFNC可使其获益。Rea等比较了进行HFNC或长期家庭氧疗的100例COPD患者发现，相较于长期家庭氧疗，接受HFNC患者的整体疾病加重发生率更低，初次加重时间明显推迟，患者的生活品质与肺功能改善效果更明显。另一项研究则是以30例COPD合并慢性高碳酸血症的患者为研究对象，研究之后发现，相较长期家庭氧疗，接受HFNC治疗患者的吸呼比、PaCO2及呼吸频率改善更明显，患者潮气量及呼气末肺容积均增加。HFNC的有效性与安全性已被大量研究所证实，但在临床使用的过程中还需注意的是，不是所有患者都适用HFNC，应明确HFNC的适合使用的范围，密切观察患者的病情变化，对于病情加重或HFNC治疗失败的患者应立即更换无创通气或气管插管。

  Roca等在对10例患有纽约心脏协会Ⅲ级心衰患者进行连续间隔研究中发现，在前负荷和后负荷升高的急性心衰患者中，HFNC通过降低前负荷和后负荷来增加心排血量并能减少肺内分流。Ko等对69例因肺水肿使用常规氧疗和HFNC的心衰患者开展了一项随机对照试验，对比患者呼吸率、SpO2、乳酸水平和动脉血气参数，结果显示，与常规疗法相比，HFNC组上述所有参数均有改善。

  HFNC在急性呼吸衰竭、呼吸道感染和阻塞性气道疾病中的应用已被广泛研究，但其在心源性肺水肿患者中的应用研究很少。回顾过去10年内发表的与之相类似的文章，发现在此类患者中使用HFNC进行初始治疗能改善氧合和呼吸频率，并且并发症或危及到生命的不良事件最少。就心源性肺水肿患者的初始氧疗而言，HFNC有几率会成为无创正压通气的替代方案，但仍需进行更大规模的前瞻性研究来评估和制定指南。需注意的是，如果HFNC治疗后动脉血气参数没有改善，需立即开始有创通气。

  预充氧是指患者在麻醉诱导前自主呼吸状态下，持续吸入纯氧数分钟可使功能残气量中氧气/氮气的比例升高，增加氧储备，显著延长呼吸暂停至出现低氧血症的时间。HFNC产生的高流量气体在逐渐变细的呼吸道中形成许多小涡流，把近端呼吸道内的新鲜气体输送至终末的呼吸道，以此来实现充分的给氧去氮，改善患者氧合状态，延长患者可耐受窒息时间，降低插管期间低氧血症发生率，为预充氧提供了一种新方式。然而，目前预充氧的操作方法和维持的时间尚无统一标准。临床常用的面罩预充氧方法有吸入纯氧3~5 min或在30~60 s内进行4~8次深度呼吸。在一项对全身麻醉下行急诊手术的患者插管前使用HFNC与面罩进行预充氧3 min的研究中发现，两组PaO2、SpO2差异无统计学意义，但HFNC组患者可耐受窒息时间较面罩组显著延长。另有学者在ICU患者中使用HFNC和面罩进行预充氧4 min，虽未记录窒息安全时间，但结果显示，HFNC组发生低氧血症（SpO295%）的人数少于面罩组，同时插管相关不良事件也较少。一项评估HFNC在老年患者全麻气管插管诱导期安全性的研究表明，预充氧5 min HFNC组窒息安全时间显著长于面罩组。目前关于不同预充氧时间对HFNC进行预充氧情况下的窒息安全时间是否有影响尚无研究，这可成为未来研究的一个方向。

  正是由于具有快速改善氧合状态的优势，HFNC常用于支气管镜检查，非常适合于需要诊断性支气管镜检查的急性呼吸衰竭患者。Wang等对诊断性支气管镜检查患者进行的一项随机对照研究之后发现，相对于常规鼻导管氧疗组，HFNC组支气管镜检查时间明显缩短，低氧血症（SpO290%）发生率降低，维持的时间缩短。此外，常规鼻导管氧疗组有102例患者中止手术，而HFNC组只有39例患者。由此可见，HFNC用于支气管镜检查时，不仅能改善氧合状态，还能缩短检查时间，提高患者的舒适度与安全性。

  胸腔镜手术患者术后低氧血症、肺不张的发生率较高，术后常给予经鼻低流量吸氧预防术后低氧血症，但这样的形式的吸入气体量仅10 L/min，且无法对FiO2进行精确调控，而HFNC可以为患者输送60~80 L/min加温、湿化的高流量氧气，由此产生更高的呼吸末正压，并对FiO2进行精准调控，可有实际效果的减少患者的生理解剖无效腔。目前已有研究证实，胸腔镜手术后早期短时间使用HFNC能增加单肺通气胸腔镜手术后患者的PaO2，有利于提高患者缺氧耐受性，对患者康复无不良影响。

  肥胖（BMI≥30 kg/m2）是影响插管操作和通气相关主要并发症发生率和病死率的重要危险因素。肥胖患者围手术期易出现低氧血症，20多年来，无创通气被认为是肥胖患者术后急性呼吸衰竭的一线治疗方法。欧洲危重病医学会关于HFNC的临床实践指南推荐肥胖患者术后使用HFNC。一项关于心胸外科手术肥胖患者的研究发现，无创通气并不优于HFNC，无创通气组和HFNC组的治疗失败率分别为15%、13%。这项研究不仅对比了通气方式，还考虑了患者对治疗效果的影响，根据结果得出，无创策略应首先优化，采用仰卧位或坐位；俯卧位是重度肥胖的急性呼吸窘迫综合征病人治疗时的选择。这也给临床医师提供了新思路——使用HFNC时不仅要根据患者自身情况选择正真适合的流量、FiO2，更要选择合适的，以获得最佳的临床效果。

  2003年，HFNC在围生期呼吸窘迫综合征患者中取得了较好的疗效，患者接受度和舒适度比使用吸氧面罩更好。一项对32例COVID‑19孕妇进行的单中心实验中，6例（18.7%）在入院第3天肺部炎症较重，使用HFNC改善了血氧状态，HFNC能提供匹配患者的吸气流量、流速，使该高风险患者获得更稳定的氧气浓度。这项技术也有潜在的缺点：孕妇气道没有得到保护，PaCO2升高可能会导致胎儿酸中毒加重，对胎儿造成不利影响。产妇在使用HFNC过程中应密切监测PETCO2或者经皮二氧化碳分压，并维持在30~34 mmHg。

  HFNC最初作为持续气道正压通气（continuous positive airway pressure, CPAP）的替代方案用于早产儿的呼吸支持治疗，与CPAP相比，HFNC能有效预防机械通气早产儿拔管失败、缩短耗氧时间、降低鼻损伤和坏死性小肠结肠炎的发生率。将HFNC用于治疗婴幼儿毛细支气管炎的研究发现，HFNC可提高患儿氧合水平、降低呼吸频率、改善血气参数。越来越多的证据表明，HFNC是一种相对安全、耐受性良好的给患儿输氧的可行方法，然而仍有研究报道患儿应用HFNC发生腹胀、气胸等不良事件。对于有腹部病变的儿童，应慎重使用HFNC。气胸的发生可能与吸入流量过高有关，HFNC在使用较高流量时具有产生高压的风险，尤其是在漏气最少的情况下。目前儿童使用HFNC最大流量的选择尚无统一标准，临床上大多根据体重进行估计，应用较多的是2 L·kg−1·min−1，婴幼儿最大流量不超过10 L/min。考虑到HFNC的最大疗效和并发症，流量调整至关重要，因此，在儿童中使用HFNC时更应该密切监测，进行个体化实施。

  老年人呼吸系统生理性改变、肺泡间质纤维化成分增多、肺顺应性降低，尤其长期吸烟、COPD等导致肺功能退化和肺组织质量下降。HFNC提供的加温、加湿气体使呼吸道纤毛活动良好，帮助呼吸道分泌物有效排出，减少支气管痉挛的发生。另一方面，HFNC也可减少高龄患者吸气做功，降低肺跨血管压力，提高氧合水平。许立倩等研究发现，老年患者麻醉苏醒期使用HFNC安全、有效，可减少气管拔管后缺氧的发生，改善动脉氧分压和氧合。在行内镜下逆行胰胆管造影术的高龄患者中应用HFNC，能为患者提供充分的氧供、改善患者预后、减少气道相关并发症，同时手术操作者满意度更高。先前的研究证实，相较传统氧疗，机械通气后再插管风险较低的患者使用HFNC可降低再插管风险。然而，一项探索拔管后HFNC对再插管高风险老年患者影响的回顾性研究发现，HFNC组与常规氧疗组拔管后48 h内再插管率差异无统计学意义。未来还需更多前瞻性研究来评估HFNC在拔管后再插管高风险老年患者中的临床益处。

  免疫缺陷患者免疫系统受损，导致其免疫反应低于正常状态，此类患者无论是在发病还是治疗过程中，感染风险都可能增加。既往研究表明，在插管和有创通气的情况下，免疫功能低下的呼吸衰竭患者的病死率特别高。在合并免疫抑制的急性肾功能衰竭患者中，HFNC的PaO2改善效果显著优于传统氧疗，与NIPPV相比，虽然二者疗效相当，但HFNC的舒适度与耐受度更好。临床建议将HFNC作为此类患者的首选呼吸治疗方式，HFNC可以降低气管插管的可能性。

  综上所述，HFNC具有减少无效腔、提高肺膨胀的压力、改善呼气末正压、对患者鼻腔损伤小、操作简单等特点，对患者呼吸系统产生正向生理效应，可用于COVID‑19、COPD、急性心衰等多种疾病的治疗及围麻醉期的呼吸管理，进一步推动了临床氧疗技术的革新。HFNC的应用也使肥胖患者、孕妇、儿童、老年人、免疫缺陷患者等特殊人群获益。但不是所有患者均适用HFNC，应掌握HFNC的适应证与禁忌证。为避免HFNC失败和插管延迟，在使用HFNC时应注意选择正真适合的患者并及时应用，且要严密监测患者生命体征及呼吸相关指标。由于该项技术投入临床应用的时间还较短，相关研究还较少，因此，仍需要继续开展更全面的前瞻性研究，进一步明确HFNC对各类疾病的长期疗效与影响，从而为其在临床中的有效应用提供参考。