經鼻高流量呼吸治療在呼吸功能不全患者中的應用

孫雁，于立新

(天津市第一中心醫院，天津 300192)

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經鼻高流量呼吸治療在呼吸功能不全患者中的應用

孫雁，于立新

(天津市第一中心醫院，天津 300192)

摘要：經鼻高流量呼吸治療(NHF)是近十年發展起來的無創氧療系統，最近5年在我國也得到推廣與應用。NHF以其高流量的氣體輸送，精準的氧濃度調節，以及適宜人體的加溫加濕功能，能夠迅速改善氧飽和度，減少呼吸做功，減輕干冷氣體誘發的支氣管痙攣，促進氣道分泌物的排出。NHF在小兒及成人急性呼吸道疾病的治療，心胸、腹部外科術后呼吸功能的恢復，不插管患者呼吸功能的維持方面發揮了重要的作用，減少了應用有創通氣的時間和幾率。

關鍵詞：經鼻高流量呼吸治療；呼吸功能不全；氣管插管；經鼻持續氣道正壓通氣

氧療是呼吸道疾病治療過程中的重要環節，10%~20%的呼吸功能不全患者需行機械通氣支持。機械通氣分為有創通氣和無創通氣。有創通氣指行氣管插管或氣管切開后給予呼吸機輔助呼吸。無創通氣是經面罩、鼻罩或鼻導管連接呼吸機進行通氣支持。機械通氣可以改善通氣及換氣功能，可以緩解呼吸肌疲勞，減少呼吸功，在呼吸衰竭的治療中具有舉足輕重的作用，但是也會導致呼吸機相關肺損傷、氣道損傷、呼吸機相關肺炎等并發癥，導致患者住院時間延長，治療費用增加；而且由于治療過程舒適度差，通常需要進行鎮靜鎮痛治療，導致患者意識狀態的改變、呼吸抑制、藥物依賴等不良反應。經鼻高流量呼吸治療(NHF)是近十年發展起來的無創氧療系統，由于能有效迅速地改善氧合，加溫濕化功能使其具有良好的舒適性及耐受性，在呼吸治療領域得到越來越多的應用。本文就NHF系統的構成、原理、應用等作一綜述。

1儀器設備

Optiflow經鼻高流量呼吸治療系統目前僅由新西蘭Fisher-Paykel公司研制生產。裝置主要由可精確調節氧流量、氧濃度的空氧混合器及Fisher-Paykel專業溫化濕化器組成(見圖1)。空氧混合器連接空氣、氧氣源，通過Fisher-Paykel RT202專用的呼吸通路及鼻導管，即可實現NHF治療。可以輸送濕度95%~100%，溫度33~43 ℃的氣體，根據患者呼吸功能調節參數，可使吸入氧濃度(Fi02)達到30%~100%，輸送的空氧混合氣體流量可達到成人60 L/min，兒童30 L/min，新生兒8 L/min。2013年，全球第一款濕化器/渦輪系統合為一體的儀器，AIRVO呼吸濕化治療儀面世。相對于以往的Optiflow系統，AIRVO呼吸濕化治療儀不僅具備加溫濕化功能，而且實現了溫濕度、流量、氧濃度的精準調節，可實時顯示溫度、氧濃度、流量，同時具有獨特的內部消毒功能。

圖1　Optiflow經鼻高流量呼吸治療系統

2原理

NHF的機理包括以下5個方面：①NHF提供的大量新鮮的含氧氣體持續沖刷口鼻咽部解剖無效腔，能減小無效腔，使鼻腔成為新鮮、富氧氣體的儲氣室，減少二氧化碳(CO2)的重吸入，迅速改善氧飽和度，促進肺泡內O2和CO2的交換；②NHF輸送高流量的氣體達到或超過患者主動吸氣的最大吸氣流速，使分鐘通氣量增加，吸氣阻力明顯下降，有效減少呼吸做功；多項研究證明，NHF能夠顯著減少呼吸頻率、心率、改善呼吸困難評分，增加脈搏血氧飽和度及舒適度[1,2]；③NHF將外界干冷氣體有效地加溫加濕，達到人體最適溫度濕度，可減輕冷空氣對呼吸道的刺激以及誘發支氣管痙攣的幾率；加濕后痰液稀釋，氣道黏膜上的纖毛運動活躍，使氣道分泌物能更好地排出；④NHF的加溫濕化可節約機體對外界氣體進行加溫濕化所需消耗的熱量，良好的溫濕度可以恢復及重建氣道自然平衡，保持氣道通暢，為氣體交換提供保障。⑤NHF可提供低水平的持續氣道正壓，增加呼氣末肺容積，減輕肺不張。研究證明，NHF對新生兒能產生2~5 cmH2O的PEEP[3~6]，對兒童能產生(4.00±1.99)cmH2O的PEEP[7]。Groves等[8]對成人住院志愿者的研究發現，進行NHF時，呼氣時咽部壓力的產生與氣體流速正相關，而且閉口狀態產生的氣道壓力高于張口狀態。在氣體流速60 L/min時，張口狀態呼氣咽部壓力平均為2.7 cmH2O，閉口狀態為7.4 cmH2O。Ritchie等[9]對成人健康志愿者的研究發現，在氣體流速50 L/min時，咽部氣道壓力可達7.1 cmH2O。

3臨床應用

3.1用于呼吸功能不全患者由于小兒鼻腔相對短小，喉部長而狹窄，黏膜柔嫩，血管豐富，易發生炎癥腫脹，氣道梗阻。小兒肺組織發育不完善，彈力組織發育差，血管豐富，肺泡數量較少，使其含血量相對多而含氣量少，易于感染，引起間質性肺炎、肺不張及肺氣腫等；加上兒童呼吸道的非特異性及特異性免疫功能均較差，故兒童易患呼吸道感染，且呼吸道管理比成人困難。NHF自誕生以來，就廣泛應用于新生兒呼吸窘迫綜合征(NRDS)、早產缺氧、肺炎、支氣管炎、哮喘等呼吸功能不全的治療。10年來關于兒科患者應用NHF的研究不斷增多。麻省醫學中心自2007年1月開始在兒科ICU中應用NHF，并在2008年7月制定出麻省大學兒科的NHF應用指南。麻省大學的Wing等[11]對848例入住兒科ICU的急性呼吸功能不全患兒進行回顧性研究，病因包括哮喘、支氣管炎、肺炎、喉炎及肺水腫、肺出血等呼吸道疾病，患者分為未應用NHF組、制定指南前應用NHF組、制定指南后應用NHF組。通過比較三組間的氣管插管率、ICU滯留時間、病死率、應用NHF的治療成功率、不同疾病的氣管插管率等指標，發現在應用NHF前后患者的病死率、ICU滯留時間無明顯差異，但是制定指南后應用NHF組比未應用NHF組的氣管插管率減少了83%，在病房開始應用NHF的患者插管率為7.6%，而從ICU開始應用NHF的患者插管率為18.1%，提示應早期應用NHF可減少氣管插管率和機械通氣幾率。澳大利亞梅特醫療中心的Schibler等[12]對兒科ICU的298例接受NHF的患兒進行回顧性研究，發現其中167例(56%)診斷病毒性肺炎的患兒應用NHF后，病毒性肺炎患兒的氣管插管率從2005年的37%降至2009年的7%，尚未發現應用NHF的不良事件。

美國馬里蘭大學醫學院研究了NHF對急性呼吸不全患者的影響，包括211例成年患者和120例兒童患者，其中59.7%的患者有低氧血癥，23.6%的患者有氣短和呼吸急促，13.1%的患者有通氣量減低和高碳酸血癥，共有221例患者(66.8%)通過此項治療避免了有創機械通氣。一項來自西班牙的小樣本(n=30)研究顯示，因H1N1流感導致急性呼吸衰竭收入ICU的成年患者，10例未經NHF治療直接氣管插管，其中2例死亡，病死率20%，另外20例行NHF治療，其中9例經治療好轉，成功率45%，11例經治療無效后氣管插管，其中3例死亡，病死率27.3%。兩組氣管插管的患者相比，病死率無明顯差異[13]，說明應用NHF治療失敗后延遲氣管插管與患者的病死率無明顯相關。研究發現，呼吸頻率高于30次/min可能是一個需要NHF的提示。但是，NHF應用于成人的大樣本研究不多，還需要進一步大樣本隨機對照研究。

此外，由于NHF能夠提供精準的氧供，增加了一定的呼氣末正壓和通氣量，減少肺不張的發生，減少呼吸功。故還經常用于脫離呼吸機與拔除氣管插管之間的過渡，以及拔除氣管插管之后的呼吸支持治療以預防拔管失敗。除了應用于急性呼吸功能不全外，慢性呼吸道疾病也可以經NHF治療獲益。如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)，但使用前應仔細評估，流量不宜過大，應避免氧濃度過高對呼吸中樞的抑制，對于病情穩定的無高碳酸血癥的COPD患者，研究認為，NHF能有效的改善氧飽和度及運動能力[14]。

3.2用于外科手術后患者外科手術后患者由于圍手術期麻醉肌松藥、鎮靜鎮痛藥物的應用，術后通常有輕度的呼吸抑制及呼吸肌力的減退；術后患者手術區域，特別是胸腹部的疼痛，常常造成患者限制呼吸；胸腹腔的積液、胃腸道手術后胃潴留、胃腸脹氣、膈肌抬高、腹壓增加，均導致患者通氣功能障礙；心肺手術后心臟功能不全、心輸出量降低造成臟器低灌注，肺部手術后組織缺損等因素，影響通氣及換氣功能，誘發低氧血癥。Rachael等[15]對60例心臟、血管、胸科手術后出現Ⅰ型呼吸功能衰竭的患者行NHF治療，治療后患者氧飽和度明顯升高，與高流量面罩吸氧相比，轉為有創機械通氣的比率更低。NHF更為舒適、容易耐受，不影響進食和語言交流；NHF經鼻導管較經面罩更易于產生呼氣末正壓，有利于氣體交換，減小無效腔。胸腹部手術后患者應用NHF后，隨著通氣和氧合的改善，其呼吸頻率明顯降低，可減輕胸腹腔不協調運動，避免腹脹加重導致的腹高壓癥以及腹腔臟器功能損害。

3.3用于呼吸衰竭不行氣管插管患者疾病終末期，病情無法逆轉，并且具有不插管或無復蘇意愿的患者，常常由于出現呼吸衰竭轉入監護病房，僅僅為了實施無創機械通氣。這不僅耗費了醫療資源，也與患者真實的治療目標相悖。梅奧醫學中心的Steve等[16]對50例出現Ⅰ型呼吸功能衰竭的無插管患者進行NHF治療，患者平均年齡73歲(27~96歲)，平均治療時間30 h(2~144 h)，治療起始的平均FiO2為0.67(0.30~1.0)，平均吸氣流量42.6 L/min(30~60 L/min)，結果發現研究對象的血氧飽和度從89.1%升高至94.7%(P<0.001)，呼吸頻率從30.6次/min下降至24.7次/min(P<0.01)，僅有9例患者(18%)需要進行無創呼吸機治療，而其余的82%的患者仍可維持NHF治療。因此，對于大多數出現Ⅰ型呼吸功能衰竭的無插管意愿患者，NHF治療不僅可以提供足夠的供氧，還可以替代無創機械通氣，有利于患者脫離ICU治療。另外NHF治療簡便易行，具備氧氣源的普通病房、養老機構均可以實施，不需要轉入ICU治療。

4NHF與經鼻持續氣道正壓通氣

經鼻持續氣道正壓通氣(nCPAP)是對有自主呼吸的患者在吸氣相和呼氣相均提供正壓，以保持氣道的擴張狀態，提高功能殘氣量，防止肺泡萎陷，減少呼吸功，改善通氣血流比值， 從而改善氧合的一項無創機械通氣技術。作為無創氧療方法，NHF與nCPAP均可以通過給予一定的正壓通氣提高通氣量，減少生理死腔，并提供精準的氧供，在臨床上都有廣泛的應用。一項對英國的44例新生兒病房的調查統計，在34例(77%)使用NHF的病房中，有26例(77%)使用NHF替代nCPAP，24例(71%)在撤離nCPAP后序貫應用NHF，有18例(53%)在拔除氣管插管后使用NHF[17]。劉翠青等[18]將82例NRDS的患兒隨機分為nCPAP和NHF組，經治療后兩組患兒氧合均明顯改善，NHF組腹脹、鼻黏膜損傷、頭部塑形發生率及重新插管率均低于nCPAP組，患兒開奶時間早于nCPAP組。河北省新生兒加溫濕化高流量鼻導管通氣研究協作組[19]將新生兒重癥監護病房的255例準備拔除氣管插管的患兒隨機分為nCPAP和NHF組，兩組患兒總的拔管失敗率、病死率、支氣管肺發育不良發生率差異均無統計學意義；nCPAP組患兒腹脹發生率高于NHF組(P<0.05)。Steve等[16]對50例不插管患者的研究也證實，NHF可以改善Ⅰ型呼吸功能衰竭，并且舒適度及耐受性優于無創機械通氣，研究中有82%的患者可應用NHF替代nCPAP。BE de等[20]對20例存在輕中度呼吸功能不全的嬰兒進行NHF或nCPAP治療，應用呼吸誘發體積描記法分析了大約12 000次呼吸的呼吸功，發現不同治療方式下的呼吸功雖有差異，但是由于患者個體間的差異性，以及結合臨床判斷、患者的舒適度等情況，未能得出哪種方式更好的結論。目前的研究普遍認為，nCPAP能夠提供更確切、更充足的壓力支持，更有助于改善功能殘氣量。而NHF提供高流量的氧氣減少二氧化碳的再次吸入，能迅速改善氧合，減輕吸氣阻力。NHF對鼻黏膜的損傷較小，耐受性及舒適度優于nCPAP，加溫濕化更有利于痰液稀釋排出，避免鼻黏膜干燥出血，對進食的影響更小。應根據患者的情況以及需要呼吸支持的水平制定治療方案，選擇合適的氧療方式，使呼吸治療達到最大的同步化，減少呼吸功。

5NHF存在的問題

2005年，1項流行病學調查發現，NHF的輸氧裝置和濕化罐污染是血液和呼吸道樣品中發現青枯菌的相關危險因素。早產兒、免疫功能降低患者、肺部腫瘤或囊性纖維化等肺病患者，如果暴露于污染的呼吸裝置，感染的易感性增加。因此，2007年，FDA制定了針對NHF感染的應用指南，包括濕化罐僅使用無菌水、單人使用、定期更換、基本裝置一旦污染馬上更換等措施；制造商也在說明書中強化了無菌技術，包括正確洗手、連接管路時避免污染等措施[21]。技術的更新也不斷在提升，最新的AIRVO呼吸濕化治療儀已經具備了內部消毒功能，進一步降低了感染隱患。

研究顯示，應用NHF過程中，會產生持續肺擴張壓(CDP)，對于嬰兒，CDP與氣體流量成正比，與鼻導管內徑也相關，張口與閉口時也顯著不同，在患者之間或患者本身都有很大的變異性，難以預測，且NHF沒有呼吸機的壓力閥可以對送氣壓力進行控制，無法監測及調節，過高或過低的氣壓可能對患兒產生不良影響[10，22]。

總之，NHF是一種簡便易行的氧療裝置，在一般病房均可以實施，能有效改善肺的通氣與換氣功能，提高氧飽和度，減少有創以及無創機械通氣幾率，并通過加溫濕化裝置使氣體達到人體最適的溫度濕度，更接近生理呼吸，減少對正常呼吸生理過程的干擾。NHF是一項在新生兒救治領域應用較廣的技術，但在成人患者，大樣本的研究不是很多，雖然NHF治療已經取得了一些令人滿意的結果，但仍有一部分患者需要轉為有創機械通氣，實施時須密切觀察患者對治療的反應，及時調整治療方式，避免延誤病情。NHF能否降低成人呼吸衰竭患者的氣管插管率，以及治療效果與應用時機的關系，尚需進一步的隨機對照研究。

參考文獻：

[1] Sztrymf B, Messika J, Bertrand F, et al. Beneficial effects of humidified high flow nasal oxygen in critical care patients: a prospective pilot study[J]. Intensive Care Med, 2011,37(11):1780-1786.

[2] Spentzas T, Minarik M, Patters AB, et al. Children With Respiratory Distress Treated With High-Flow Nasal Cannula[J]. J Intensive Care Med, 2009,24(5):323-328.

[3] Spence KL, Murphy D, Kilian C, et al. High flow nasal cannula as a device to provide continuous positive airway pressure in infants[J]. J Perinatol, 2007,27(12):772-775.

[4] Kubicka ZJ, Limauro J, Darnell RA. Heated humidified high-flow nasal cannula therapy: yet another way to deliver continuous positive airway pressure[J]. Pediatrics, 2008,121(1):82-88.

[5] Lampland AL, Plumm B, Meyers PA, et al. Observational study of humidified high flow nasal cannula compared with nasal continuous positive airway pressure[J]. J Pediatr, 2009,154(2):177-182.

[6] Sreenan C, Lemke RP, Hudson-Mason A, et al. High-flow nasal cannulae in the management of apnea of prematurity: a comparison with conventional nasal continuous positive airway pressure[J]. Pediatrics, 2001,107(5):1081-1083.

[7] Spentas T, Minarik M, Patters AB, et al. Children with respiratory distress treated with high-flow nasal cannula[J]. J Intensive Care Med, 2009,24(5):323-328.

[8] Groves N, Tobin A. High flow nasal oxygen generates positive airway pressure in adult volunteers[J]. Aust Crit Care, 2007,20(4):126-131.

[9] Ritchie JE, Williams AB, Gerard C, et al. Evaluation of a humidified nasal high-flow oxygen system, using oxygraphy, capnography and measurement of upper airway pressures[J]. Anaesth Intensive Care, 2011,39(6):1103-1110.

[10] Arora B, Mahajan P, Zidan MA, et al. Nasopharyngeal airway pressures in bronchiolitis patients treated with high-flow nasal cannula oxygen therapy[J]. Pediatric Emergency Care, 2012,28(11):1179-1184.

[11] Wing R, James C, Maranda LS, et al. Use of high-flow nasal cannula support in the emergency department reduces the need for intubation in pediatric acute respiratory insufficiency[J]. Pediatr Emer Care, 2012,28(11):1117-1123.

[12] Schibler A, Pham TM, Dunster KR, et al. Reduced intubation rates for infants after introduction of high-flow nasal prong oxygen delivery[J]. Intensive Care Med, 2011,37(5):847-852.

[13] Rello J, Pérez M, Roca O, et al. High-flow nasal therapy in adults with severe acute respiratory infection-A cohort study in patients with 2009 influenza A/H1N1v[J]. J Crit Care, 2012,27(5): 434-439.

[14] Chatila W, Nugent T, Vance G, et al. The effects of high-flow vs low-flow oxygen on exercise in advanced obstructive airways disease[J]. Chest, 2004,126(4):1108-1115.

[15] Rachael L, Shay P, Michelle L. A Preliminary randomized controlled trial to assess effectiveness of nasal high-flow oxygen in intensive care patients[J]. Respir Care, 2011,56(3):265-270.

[16] Steve G, Steven R, Peter C. High-flow nasal cannula therapy in do-not-intubate patients with hypoxemic respiratory distress[J]. Respir Care, 2013,58(4):597-600.

[17] Ojha S, Gridley E, Dorling J. Use of heated humidified high-flow nasal cannula oxygen in neonates: a UK wide survey[J]. Acta Pediatrica, 2013,102(3):249-253.

[18] 劉翠青,夏耀方,江雨桐,等.加溫濕化高流量經鼻導管正壓通氣治療新生兒呼吸窘迫綜合征[J].中華圍產醫學雜志,2013,16(4):240-243．

[19] 河北省新生兒加溫濕化高流量鼻導管通氣研究協作組.應用加溫濕化高流量鼻導管通氣預防新生兒拔管失敗的臨床研究[J].中華兒科雜志,2014,52(4)：271-276.

[20] BE de J, R Locke, A Mackley, et al. Work of breathing indices in infants with respiratory insufficiency receiving high-flow nasal cannula and nasal continuous positive airway pressure[J]. J Perinatol, 2014,34(1):27-32.

[21] Turnbull B. High-flow humidified oxygen therapy used to alleviate respiratory distress[J]. Br J Nurs, 2008,17(19):1226-1230.

[22] Dani C, Pratesi S, Migliori C, et al. High flow nasal cannula therapy as respiratory support in the preterm infant[J]. Pediatr Pulmonol, 2009,44(7):629-634.

(收稿日期：2015-10-18)

中圖分類號：R563.8

文獻標志碼：A

文章編號：1002-266X(2016)08-0103-04

doi:10.3969/j.issn.1002-266X.2016.08.040

基金項目：國家高技術研究發展計劃資助項目(2012AA021001)。