氦氧混合氣在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用*

馬 娟 綜述，史 源 審校

(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院兒科，重慶 400042)

?

·綜 述· doi:10.3969/j.issn.1671-8348.2016.30.037

氦氧混合氣在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用*

馬 娟 綜述，史 源△審校

(第三軍醫(yī)大學(xué)大坪醫(yī)院兒科，重慶 400042)

氦氧混合氣；新生兒；呼吸系統(tǒng)疾病

氦氧混合氣(helium oxygen mixture，Heliox)具有降低氣道壓、促進(jìn)氧氣向肺泡彌散及二氧化碳排除的優(yōu)點(diǎn)，可減少機(jī)械通氣并發(fā)癥并縮短呼吸機(jī)上機(jī)時(shí)間。近年，Heliox逐漸被應(yīng)用于新生兒呼吸系統(tǒng)疾病，針對(duì)臨床上治療部分新生兒呼吸窘迫綜合征(NRDS)、重癥新生兒胎糞吸入綜合征(MAS)、新生兒持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓(PPHN)等疾病。這些疾病病情危重，治療困難，病死率極高。而Heliox的引入可能為上述疾病提供新的治療方法，相信具有潛在而巨大的臨床價(jià)值。現(xiàn)對(duì)Heliox在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用予以下介紹。

1 Heliox的理化性質(zhì)

氦氣(He)是相對(duì)密度最小的惰性氣體，無(wú)色無(wú)味且基本不參加化學(xué)反應(yīng)，穩(wěn)定性極高很方便保存，且在所有元素中熔點(diǎn)和沸點(diǎn)最低。因氦氣密度極小，具有較高的導(dǎo)熱性可以方便患者較快地將體內(nèi)熱量傳導(dǎo)出去而降低體溫，所以當(dāng)氦氣包繞整個(gè)機(jī)體時(shí)就會(huì)發(fā)生熱丟失，從而降低機(jī)體新陳代謝[1]；此外，氦氣無(wú)生物學(xué)效應(yīng)，穩(wěn)定性極高，不會(huì)和生物膜及機(jī)體組織中的其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)。呼吸道阻力大小與以下幾個(gè)因素有關(guān)：呼吸道口徑、呼吸道的暢通情況、氣流速度、是否存在黏液阻礙等[2-3]。一般來(lái)說(shuō)，在其他因素確定情況下低密度和(或)高黏滯度氣體在運(yùn)動(dòng)時(shí)受到的阻力更小，由于氦氣恰好滿足了這一要求，滿足雷諾公式：r=P·D·Vel/ix的原理，因此其在呼吸道中流動(dòng)時(shí)受到的阻力很小，可以顯著降低呼吸道阻力，并提高肺的通氣效果[4]。目前，應(yīng)用的Heliox均為混合流，當(dāng)混合流的氣體密度越低則雷諾數(shù)越小，故氣道阻力也越小[5]。由表1則可以看出，Heliox中氦氣含量越高，其密度越低，運(yùn)動(dòng)黏性系數(shù)越高，相對(duì)流速越高，故證明格雷厄姆定律在平衡體系中占據(jù)優(yōu)勢(shì)。

2 Heliox在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用

2.1 NRDS NRDS是一種常見(jiàn)的患兒在初出生后表現(xiàn)出的呼吸系統(tǒng)疾病，其主要癥狀為呻吟、呼吸障礙、發(fā)紺等，在嚴(yán)重情況下會(huì)導(dǎo)致呼吸衰竭并直接引發(fā)死亡[6-7]。NRDS病因很復(fù)雜，主要是肺表面活性物質(zhì)(PS)缺乏而導(dǎo)致肺的通氣效率低下。常頻機(jī)械通氣[8]、高頻振蕩通氣[9-10]、體外膜肺生命支持技術(shù)，一氧化氮(NO)療法等均有一定局限性。Heliox的引入為NRDS患兒提供新的治療方法，具有巨大的潛在臨床應(yīng)用價(jià)值。Heliox低密度的物理特性使其在患NRDS新生兒的狹窄呼吸道中彌散速度較空氧混合氣體更快，且減少氣體湍流，促進(jìn)患兒氧氣彌散，同時(shí)降低其呼吸道阻力，Heliox可改善肺通氣及肺換氣，故可改善新生兒呼吸系統(tǒng)癥狀；Heliox吸入治療具有增大呼氣流速及每分通氣量，從而減輕呼吸功耗，改善肺順應(yīng)性等諸多優(yōu)點(diǎn)，在NRDS的治療中引入Heliox具有良好的發(fā)展前景。Szczapa等[11]應(yīng)用Heliox治療患NRDS并行呼吸機(jī)支持治療的早產(chǎn)兒，發(fā)現(xiàn)Heliox安全可靠，既可增加氧合，又可降低吸氧濃度。有研究者針對(duì)NRDS早產(chǎn)兒，試驗(yàn)組吸入Heliox(70∶30)，3 h后更換氣源為30%空氧混合氣直至撤除經(jīng)鼻間歇正壓通氣(NIPPV)；對(duì)照組使用30%空氧混合氣直至撤除NIPPV；在研究開(kāi)始前(0 h)和開(kāi)始后1、2及3 h測(cè)定經(jīng)皮氧分壓及經(jīng)皮二氧化碳分壓，于研究開(kāi)始前(0 h)和開(kāi)始后3 h留取血標(biāo)本測(cè)定白細(xì)胞介素-6(IL-6)和心肌損傷標(biāo)志物(肌酸激酶、肌酸激酶同工酶)水平，3 h時(shí)點(diǎn)留取血標(biāo)本測(cè)定炎性因子(丙二醛、髓過(guò)氧化物酶、腫瘤壞死因子、誘導(dǎo)型一氧化氮合酶)水平，于患兒撤除NIPPV后記錄其呼吸機(jī)使用時(shí)間，該試驗(yàn)結(jié)果提示Heliox吸入聯(lián)合NIPPV可提高NRDS早產(chǎn)兒的二氧化碳(CO2)清除率，縮短其NIPPV使用時(shí)間，且安全性較好[12-14]。Colnaghi等[15]對(duì)28～32周的早產(chǎn)兒使用持續(xù)正壓通氣吸入Heliox后發(fā)現(xiàn)，試驗(yàn)組患兒機(jī)械通氣的風(fēng)險(xiǎn)從對(duì)照組的45．8%降至14．8% 。雖然以上研究表明Heliox在NRDS中的療效顯著，但Heliox的治療效果仍需大樣本隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)的進(jìn)一步證實(shí)。

表1 Heliox物理特性

2.2 MAS MAS是新生兒常見(jiàn)的呼吸系統(tǒng)疾病，由胎兒吸入混有胎糞的羊水引發(fā)化學(xué)性炎癥與肺泡機(jī)械性阻塞引起，臨床表現(xiàn)主要是缺氧、酸中毒，此外還會(huì)同時(shí)導(dǎo)致多臟器的功能損傷，在嚴(yán)重情況下很容易導(dǎo)致死亡[16]。應(yīng)用PS、NO吸入療法、機(jī)械通氣治療是MAS的主要治療手段，但對(duì)于重癥MAS患兒臨床治療困難，病死率仍較高。而Heliox吸入技術(shù)是此方面一種有效的治療技術(shù)，實(shí)際使用經(jīng)驗(yàn)表明其效果良好，具有廣闊的臨床應(yīng)用價(jià)值。氦氣在體內(nèi)外均可發(fā)揮其生物學(xué)效應(yīng)，并且不會(huì)和體內(nèi)組織發(fā)生反應(yīng)，可以有效保護(hù)心臟、大腦，避免其因?yàn)槿毖鴵p傷，減少炎性反應(yīng)，可進(jìn)一步減輕MAS引起的化學(xué)性炎性反應(yīng)[17]。有研究者使用Heliox來(lái)治療患MAS的早產(chǎn)兒引起的呼吸衰竭，結(jié)果顯示吸入Heliox可使吸入氧體積分?jǐn)?shù)降低，肺泡-動(dòng)脈間氧分壓梯度降低，二者的差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[18]。Heliox低密度的物理特性使其在狹窄的呼吸道中彌散速度較空氧混合氣更快，可減少氣體湍流，促進(jìn)患兒氧氣彌散，同時(shí)降低其呼吸道阻力。Heliox具有改善肺通氣及肺換氣的作用，可進(jìn)一步減輕MAS引起的肺泡機(jī)械性阻塞；但迄今為止，國(guó)內(nèi)外通過(guò)機(jī)械通氣聯(lián)合吸入Heliox治療重癥新生兒MAS的研究較少，且局限的研究?jī)H限于小樣本。

2.3 PPHN PPHN多見(jiàn)于過(guò)期產(chǎn)兒或足月兒，患兒主要表現(xiàn)為肺循環(huán)阻力增高，右心室負(fù)荷增高，增加氧耗。當(dāng)肺動(dòng)脈壓超過(guò)主動(dòng)脈時(shí)，引起右向左分流，使得大量血液通過(guò)未關(guān)閉的動(dòng)脈導(dǎo)管進(jìn)入主動(dòng)脈，影響全身氧供。長(zhǎng)期作用，右心負(fù)荷增加，室間隔左移，影響左室充盈[19-21]。Heliox的使用將有效改善患兒的氧供。Heliox吸入治療具有增大呼氣流速，減輕呼吸功耗，增加每分通氣量，從而改善肺順應(yīng)性等優(yōu)點(diǎn)，將其應(yīng)用于PPHN患兒中具有良好的發(fā)展前景。部分重度MAS患兒常并發(fā)持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓，發(fā)生右向左分流，使其病情加重。除此之外，重癥患兒因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間吸入高濃度氧及機(jī)械通氣，可導(dǎo)致肺損傷、肺纖維化，甚至支氣管肺發(fā)育不良的發(fā)生。Heliox吸入可顯著改善該患兒的氧合狀況，減輕機(jī)械通氣損傷，可在一定程度上降低持續(xù)性肺動(dòng)脈高壓及支氣管肺發(fā)育不良的發(fā)病率。Heliox彌散速度較較快，可明顯減少氣體湍流，促進(jìn)氧氣彌散，降低氣道阻力，提高氧供，可明顯改善患兒呼吸困難、暈厥、面色青紫等非特異性癥狀[22-24]。

3 Heliox在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用問(wèn)題和展望

據(jù)文獻(xiàn)記載，Heliox應(yīng)用于成人各種呼吸道疾病中雖然已有70多年的歷史，但Heliox在兒童呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用系近幾年才逐漸引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的關(guān)注和研究。Heliox在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用甚少，應(yīng)用問(wèn)題如下：(1)Heliox的制備、貯存及運(yùn)輸過(guò)程中需要使用特殊的設(shè)備，成本較高，這些對(duì)其進(jìn)一步的推廣造成影響。(2)目前，研究報(bào)道缺乏大樣本多中心的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)，大多研究并未實(shí)施雙盲，對(duì)研究結(jié)果而言也存在偏倚。因此，仍需大樣本的隨機(jī)對(duì)照雙盲臨床試驗(yàn)來(lái)進(jìn)一步證實(shí)Heliox的有效性。(3)Heliox通過(guò)何種機(jī)制發(fā)揮作用仍不明確，而且Heliox對(duì)炎性介質(zhì)和心肌損傷有無(wú)保護(hù)作用也需進(jìn)一步研究，且不同的吸入濃度與吸入時(shí)間，以及最佳吸入濃度、吸入時(shí)間的選擇。對(duì)患兒療效有區(qū)別，但是，結(jié)合Heliox安全、特殊的物理生化性質(zhì)，目前，醫(yī)藥公司對(duì)Heliox的制備、貯存及運(yùn)輸技術(shù)的逐漸成熟，也逐漸降低了Heliox的使用成本。Heliox在新生兒呼吸系統(tǒng)疾病中的應(yīng)用已引起國(guó)內(nèi)外學(xué)者的熱點(diǎn)關(guān)注，相信Heliox成為治療新生兒呼吸系統(tǒng)疾病的常規(guī)手段之一已為期不遠(yuǎn)。

[1]Martinon-Torres F,Rodriguez-Nunez A,Martinon-Sanchez JM.Heliox therapy in infants with acute bronchiolitis[J].Pediatrics,2002,109(1):68-73.

[2]Tsai MH.Heliox as the rescue therapy for a neonate with congenital tracheal stenosis,pulmonary artery sling,and intracardiac anomalies[J].Am J Perinatol,2009.26(5):357-360.

[3]Mayordomo-Colunga J,Medina A,Rey C,et al.Helmet-delivered continuous positive airway pressure with heliox in respiratory syncytial virus bronchiolitis[J].Acta Paediatr,2010,99(2):308-311.

[4]Straumanis JP.Heliox therapy[J].Pediatrics,2002,110(4):847-848.

[5]Wigmore T,Stachowski E.A review of the use of heliox in the critically ill[J].Crit Care Resusc,2006,8(1):64-72.

[6]Szczapa T，Gadzinowski J．Use of heliox in the management of neonates with meconium aspimtion syndrome[J].J Neonatology，2011,100(3)：265-270．

[7]Colnaghi M，PierroM，Migliori C，et al．Nasal continuous positive airway pressure withl heliox in preterm hlfhts witlI repiratory distress syndmme[J].J Pediatrics，2012，129(2)：e333-e338．

[8]陳信.經(jīng)鼻間歇正壓通氣治療新生兒呼吸窘迫綜合征的隨機(jī)對(duì)照研究[J].中國(guó)當(dāng)代兒科雜志,2013,15(9):713-717.

[9]Zeynalov B,Hiroma T,Nakamura T.Effects of heliox as carrier gas on ventilation and oxygenation in an animal model of piston-type HFOV:a crossover experimental study[J].Biomed Eng Online,2010(9):71.

[10]Sanchez Luna M,Santos Gonzalez M,Tendillo Cortijo F.High-frequency oscillatory ventilation combined with volume guarantee in a neonatal animal model of respiratory distress syndrome[J].Crit Care Res Pract,2013(2013):593915.

[11]Szczapa T,Gadzinowski J,Moczko J,et al.Heliox for mechanically ventilated newborns with bronchopulmonary dysplasia[J].Arch Dis Child Fetal Neonatal Ed,2014,99(2):128-133.

[12]Li X,Shi Y.Heliox use in ventilaion of newborns:authors reply[J].Indian Pediatr,2015,52(3):255-256.

[13]Li X,Shen J,Zhao J,et al.Nasal intermittent positive pressure ventilation with heliox in premature infants with respiratory distress syndrome:a randomized controlled trial[J].Indian Pediatr,2014,51(11):900-902.

[14]Li W,Long C,Zhang XH,et al.Nasal intermittent positive pressure ventilation versus nasal continuous positive airway pressure for preterm infants with respiratory distress syndrome:A meta-analysis and up-date[J]．Pediatric Pulmonology，2014，23(2)：655-657.

[15]Colnaghi M,Pierro M,Migliori C,et al.Nasal continuous positive airway pressure with heliox in preterm infants with respiratory distress syndrome[J].Pediatrics,2012,129(2):e333-e338.

[16]Kaapa PO.Meconium aspiration syndrome (MAS) - Where do we go? Research perspectives[J].Early Hum Dev,2009,85(10):627-629.

[17]Szczapa T,Gadzinowski J.Use of heliox in the management of neonates with meconium aspiration syndrome[J].Neonatology,2011,100(3):265-270.

[18]Liu XL,Zhang Q,Ma QJ,et al.Limiting explosible concentration of hydrogen-oxygen-helium mixtures related to the practical operational case[J].J Loss Prevent Proc,2014(29):240-244.

[19]He J,Zhang Y.Generation of reactive oxygen species in helium-oxygen radio-frequency discharges at atmospheric pressure[J].IEEE Trans Plasma Sci,2013,41(10):2979-2986.

[20]Kim S,Yadav MS,Talley JD,et al.Separate effects experiments for air-ingress in helium filled vessel[J].Exp Therm Fluid Sci,2013,49(3):1-13.

[21]Dolmage TE,Evans RA,Brooks D,et al.Breathing helium-hyperoxia and tolerance of partitioned exercise in patients with COPD[J].J Cardiopulm Rehabil Prev,2014,34(1):69-74.

[22]Alshraiedeh NH,Alkawareek MY,Gorman SP,et al.Atmospheric pressure,nonthermal plasma inactivation of MS2 bacteriophage:effect of oxygen concentration on virucidal activity[J].J Appl Microbiol,2013,115(6):1420-1426.

[23]Fuld MK,Halaweish AF,Newell JD,et al.Optimization of dual-energy xenon-computed tomography for quantitative assessment of regional pulmonary ventilation[J].Invest Radiol,2013,48(9):629-637.

[24]Szczapa T,Gadzinowski J.Use of heliox in the management of neonates with meconium aspiration syndrome[J].Neonatology，2011，100(3) ：265-270.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(81100458)。 作者簡(jiǎn)介：馬娟(1984-)，主治醫(yī)師,在讀碩士，主要從事新生兒疾病臨床研究。△

R722

A

1671-8348(2016)30-4288-03

2016-03-25

2016-06-23)