經鼻高流量氧療臨床麻醉應用的研究進展

汪婉玲，王曉亮

(南京醫科大學附屬南京醫院(南京市第一醫院)麻醉科，南京 210006)

臨床常使用經鼻塞、鼻導管以及面罩吸氧等方法為患者供氧。其中經鼻導管吸氧，最大流速為15 L/min，且較難達到較高的吸入氧濃度，加之吸入氣體加溫濕化不足，易造成鼻黏膜干燥以及前額竇疼痛[1]。面罩吸氧是麻醉領域最常用的供氧方式，與鼻導管相比其能提供較高的吸入氧濃度，但存在吸入氧濃度不固定、加溫濕化不足等問題，且患者常有拘束閉塞的不適感，一旦通氣不足易造成呼吸性酸中毒。經鼻高流量氧療(high-flow nasal oxygen therapy，HFNO)是一種新興的呼吸治療方法，可通過鼻塞導管直接將加溫加濕的空氧混合高流量氣體輸送給患者，其因能有效改善氧合，防止肺泡塌陷，減少肺不張，已被廣泛應用于低氧血癥和呼吸衰竭患者的治療[2-4]。在臨床麻醉領域中，HFNO不僅可以提高患者預充氧水平，增加氧合，延長安全窒息時間[5-6]；同時對患者的術后康復也有一定的應用價值。然而，不同患者HFNO的療效不同。現就HFNO在臨床麻醉領域中的應用進展予以綜述，以為HFNO在臨床中的應用提供參考。

1 HFNO概述

HFNO裝置由空氧混合器、加熱濕化器組成，通過不同型號的鼻塞式輸氧導管連接到患者。HFNO經鼻導管給予加溫(31～37 ℃)、加濕的恒定高濃度(21%～100%)氧氣，氣流最高可達70 L/min[7]。其可通過連續高流量氣體吸入，減少鼻咽解剖無效腔及反復吸入高濃度二氧化碳和低濃度氧氣，增加肺泡通氣[8]；且在高流量下產生低水平的氣道壓力，可在一定程度上防止肺不張[9-10]，HFNO產生的氣道壓力水平與氣體流量大小和患者是否開口密切相關。HFNO通過加溫加濕的設備，提供舒適氣流，保持氣道通暢濕潤，保護氣道黏膜，可有效預防肺部感染等并發癥的發生[8]。同時HFNO是一個開放系統，提高了患者舒適度。HFNO可用于臨床患者氧療，但對于存在嚴重鼻塞、大量鼻出血、近期鼻外傷、近期鼻外科手術、顱內壓明顯升高、顱底骨折等患者可能相對禁忌。

2 HFNO在臨床麻醉圍插管期中的應用

HFNO因能提高氧合水平，延長窒息氧合時間等特點在臨床麻醉圍插管期應用廣泛，如全身麻醉圍插管期的應用、快速序貫誘導圍插管期的應用、保留自主呼吸氣管內插管期的應用。

2.1全身麻醉圍插管期的應用

2.1.1預充氧期 對于全身麻醉手術患者，預充氧是全身麻醉誘導前的重要步驟，其目的是將肺內氮氣完全去除而增加機體的氧儲備，延長可耐受窒息時間。預充氧的效果與氣管內插管過程的安全性相關。最經典的方法為通過面罩吸入高濃度氧進行預充氧2～3 min，可以維持窒息插管期動脈血氧飽和度>90%的時間為10 min[11]。HFNO在全身麻醉預充氧期的應用效果與面罩相當。彭俊等[5]對80例非困難氣道病例的研究表明，在全身麻醉預充氧期，HFNO組的動脈血氧分壓(arterial partial pressure of oxygen，PaO2)、動脈血氧飽和度(arterial oxygen saturation，SaO2)與面罩組相當，提示HFNO在全身麻醉預充氧中的有效性。Pillai等[12]對HFNO預充氧和面罩預充氧的效果進行了比較，發現兩組患者的呼氣末氧濃度相似，但與閉口時相比，張口時HFNO預充氧的呼氣末氧濃度降低，表明HFNO在閉口時使用效果更好，表明HFNO在某些需要張口呼吸的患者(如呼吸窘迫患者)中應用受限[13]。但HFNO在一些特殊患者預充氧期的應用有其特殊性。如在病態肥胖患者中行腹腔鏡胃減容術預充氧3 min后，盡管與持續氣道正壓通氣組和面罩組相比，HFNO組PaO2更高，但隨著預充氧時間延長至7 min，患者的PaO2明顯下降[6]；而在孕產婦中使用HFNO預充氧的效果較標準面罩預充氧更差[14]。因此在特殊患者中應用HFNO時設置預充氧的最佳參數(如預充氧時間、呼吸模式或口腔狀態)以及HFNO達到效果的標準及舒適性仍有待進一步研究。

2.1.2窒息氧合期 全身麻醉誘導后，通常使用面罩間斷正壓通氣進行氧合，但行氣管內插管時需移除面罩，導致患者面臨缺氧危險。一旦氣管內插管時間延長或面罩通氣困難，則會增加低氧血癥的發生風險。而HFNO在氣管內插管過程中可以繼續供氧，不中斷供氧，呼吸暫停時氧合依然存在，可降低低氧血癥的發生率。研究發現，與面罩組相比，窒息插管期HFNO組的PaO2僅輕度下降，提示HFNO能夠減輕窒息插管期缺氧程度，提高全身麻醉期間氣管內插管的安全性[5]。由于HFNO可持續給氧，對于困難氣道患者需要進行多次氣管插管嘗試時，持續使用HFNO可能有助于防止SaO2降低，這可能有助于維持危重患者的氧合[15]。Patel和Nouraei[16]對25例已預料困難氣道患者接受全身麻醉氣管內插管時，采用HFNO進行供氧直至建立安全氣道，結果發現盡管平均窒息時間長達17 min，但未有患者出現脈搏血氧飽和度(pulse oxygen saturation，SpO2)<90%，且窒息后平均呼氣末二氧化碳分壓為7.8 kPa，呼氣末二氧化碳分壓的增加速率為0.15 kPa/min，未發生由于二氧化碳蓄積導致的心律失常以及其他并發癥。然而，也有研究顯示，雖然預充氧5 min后HFNO組PaO2明顯高于面罩組，但實施全身麻醉誘導后，HFNO組PaO2明顯下降，而面罩組PaO2下降不明顯，提示與面罩通氣相比，HFNO應用于患者自主呼吸時能保證更高的PaO2，而窒息氧合期維持高PaO2的效果較差[17]，因此患者發生氣管內插管困難或失敗時嚴重缺氧的可能性增加。由于肥胖患者的生理變化，常合并困難氣道，且對于缺氧的耐受性差。一項對40例體質指數(body mass index，BMI)≥40 kg/m2患者的隨機對照研究發現，使用HFNO的安全窒息時間顯著長于使用面罩的患者，且圍插管期最低的SpO2也高于使用面罩[18]。因此病態肥胖手術患者可考慮使用HFNO，但關于HFNO應用于肥胖患者尚未統一，仍需大樣本量研究驗證。

2.2快速序貫誘導圍插管期的應用 急診飽胃患者全身麻醉誘導時，如何在短時間內增加患者氧儲備，提高圍插管期安全性是目前臨床面臨的重要問題。Mir等[19]對急診全身麻醉手術患者采用快速序貫誘導方法進行研究發現，使用HFNO和面罩預充氧的PaO2、SaO2、pH比較差異無統計學意義，但由于HFNO組窒息期可持續供氧，可耐受窒息時間較面罩組顯著延長，提示HFNO在急診全身麻醉患者供氧中的安全性。另一項對119例急性低氧性呼吸衰竭患者采用快速序貫誘導行氣管內插管的研究發現，使用氧流量為15 L/min的面罩或60 L/min的HFNO進行供氧，兩組患者的最低氧飽和度及氣管內插管期間嚴重低氧血癥(SpO2<80%)發生率比較差異無統計學意義，提示在低氧血癥呼吸衰竭患者進行氣管內插管期間HFNO的通氣作用與面罩相當[20]。

2.3保留自主呼吸氣管內插管期的應用 目前臨床對于已預料的困難氣道，可采用鎮靜鎮痛下保留自主呼吸清醒纖維支氣管鏡插管(awake fibre-optic intubation，AFOI)，但在操作過程中若麻醉偏淺，患者舒適感降低，則難以耐受；若麻醉偏深，患者易出現呼吸抑制，則氧合難以維持。因此，在操作過程中維持患者氧合尤為關鍵。目前，在AFOI操作中常使用面罩、經鼻導管低流量通氣等方法。研究發現，健康志愿者使用2～4 L/min低流量鼻導管吸氧進行AFOI，SaO2<80%的發生率為1.5%，SaO2<90%的發生率為3%～14.3%[21]。而有學者在對50例預計困難氣道患者行AFOI操作時使用HFNO未出現SaO2降低或缺氧的情況，且所有患者的SaO2均高于基礎值[22]。這提示HFNO在AFOI過程中能提高氧合，優化插管條件，且由于使用的是鼻塞導管，插管過程中經鼻持續通氣，提高了插管的安全性。

3 HFNO在臨床麻醉領域中的其他應用

HFNO作為一種新的無創通氣技術，具有改善氧合狀態、減少呼吸做功、產生低水平呼氣末正壓等優點在臨床麻醉領域的其他方面也體現出顯著優勢。

3.1全身麻醉拔管后氧療期的應用 全身麻醉拔除氣管導管后，患者可能因為本身的病理生理因素、手術因素、麻醉因素出現低氧血癥，常使用面罩或無創通氣模式以避免再次氣管內插管。而HFNO也能提供較好的氧合效果。有學者對110例胸腔鏡下行肺葉切除術后患者進行研究發現，拔管后72 h，使用常規氧療低氧血癥的發生率是HFNO的2倍，且HFNO患者的PaO2、PaO2/吸入氧濃度明顯升高，呼吸頻率、再插管發生率和需要進行無創通氣的發生率均降低。雖然兩者的肺炎和肺不張發生率相似，但是不良反應(如咽痛、鼻痛)發生率高于常規氧療[23]。這表明全身麻醉拔管后使用HFNO進行氧療能有效改善氧合，降低低氧血癥的發生率。但有研究表明在再次插管的低危拔管患者中，與常規氧療相比，使用HFNO可降低72 h內再次插管的風險[24]；而在再次插管的高危拔管患者中，與常規氧療相比，HFNO并沒有降低72 h內再次插管的風險[25]。因此，HFNO對于不同風險拔管患者的應用效果可能存在差異。在接受腹部外科手術的患者中，與標準氧療相比，拔管后早期預防性應用HFNO并不能改善患者肺部預后[26]。但由于目前研究數據有限，仍需進一步研究驗證。

3.2上呼吸道手術麻醉中的應用 上呼吸道手術是典型的共享氣道外科手術，此類手術需要確保滿意的手術氣道視野以及足夠的麻醉深度、氧合通氣和氣道保護。而HFNO是一種安全有效的氧合和通氣技術，避免了其他通氣方法在顯微喉部手術中的缺點[27]。一項研究中，17例聲門下狹窄患者在全身麻醉下使用HFNO進行內鏡球囊擴張術，平均窒息時間為18 min，結果顯示，單獨使用HFNO方法完成手術的成功率為94%[28]。這表明HFNO不僅能夠延長窒息氧合時間，而且因不需要插管，能夠提供較好的手術視野，減少氣道創傷，但因其未保證安全氣道，患者仍有反流誤吸胃容物的發生風險。另有研究發現，在較短時間的喉部手術中使用HFNO，窒息氧合時間可達30 min[29]。盡管HFNO能將呼吸暫停時間延長到一定程度，但高碳酸血癥和由此導致的酸血癥仍是HFNO長期使用的關鍵限制因素。因此決定停止使用HFNO的因素可能是患者二氧化碳的增加，而不是缺氧，所以有必要經皮或動脈監測二氧化碳。有學者對29例行咽喉手術肥胖患者應用HFNO進行研究發現，有7例患者需要進行插管支持，2例患者需要術后入院觀察；且該研究提出，肥胖患者(BMI>30 kg/m2)行咽喉手術耐受HFNO的可能性較小，應謹慎使用[30]。目前，HFNO在需要進行共享氣道管理手術中的應用仍存在爭議，需要更嚴格的證據來明確這一方法的有效性。

3.3纖維支氣管鏡檢查期的應用 纖維支氣管鏡檢查技術是氣管、支氣管和肺部疾病最重要的檢查和治療手段之一。而在全身麻醉下進行支氣管鏡檢查與某些風險相關，包括低氧血癥、呼吸功增加、上呼吸道的塌陷和呼氣末容積減小。一項對40例低氧性呼吸衰竭患者進行纖維支氣管檢查的研究發現，無創通氣檢查中、檢查后的氧合效果均優于HFNO。但與無創通氣相比，在HFNO下進行支氣管鏡檢查的患者耐受性更好[31]。截至目前，在低癥患者中進行支氣管鏡檢查，未發現HFNO優于無創通氣，且使用HFNO成本更高。但HFNO在臨床應用中更具舒適性，更易被患者接受。

3.4消化內鏡診療期的應用 隨著內鏡診治技術的發展，普通內鏡操作因可以引起惡心嘔吐等不適癥狀，故無痛內鏡技術的應用逐漸增多。然而，任何麻醉方法均會引起呼吸的動力和效率下降，對于保留自主呼吸的患者，在深度鎮靜狀態下能否維持足夠的通氣是麻醉醫師應該關注的問題。對丙泊酚鎮靜下的患者接受胃鏡檢查時，使用HFNO能降低缺氧發生率，減少缺氧相關不良事件，且患者耐受性更佳[32]。陳一麗[33]對54例接受結、直腸內鏡黏膜下剝離術患者使用HFNO和傳統鼻導管吸氧的效果進行比較發現，使用HFNO時患者在整個手術操作過程中能維持生命體征平穩，且在術中、術后的血氣分析、SpO2結果、術后不良反應發生率及術后滿意度等方面均明顯優于傳統鼻導管。另一項回顧性研究表明，對鎮靜下進行超聲內鏡或內鏡下逆行胰膽管造影術的患者使用HFNO不僅可改善氧合，還可減少全身麻醉的使用[34]，表明HFNO的使用有可能改變內鏡檢查的麻醉方法，且具有在深度鎮靜下改善自主呼吸患者通氣的潛在作用。然而，Riccio等[35]研究發現，對于在丙泊酚鎮靜下進行結腸鏡檢查的病態肥胖患者，在相似的氧濃度水平下，HFNO組與低流量鼻導管吸氧組在預防SaO2降低方面差異無統計學意義，表明使用HFNO與常規鼻導管吸氧在內鏡檢查中作用相當。但基于當前研究病例較少，其在無痛胃腸鏡及其他內鏡檢查(婦科宮腔鏡等)中是否能達到較好效果仍需進一步探討。

3.5心導管手術麻醉中的應用 經導管主動脈瓣置換術通常在局部麻醉下進行，術中需要在鎮靜下使用經食管超聲進行檢查，因需要較深的鎮靜深度，故有可能導致呼吸抑制。而在經導管主動脈瓣置換術時使用HFNO，在中深度鎮靜下進行經食管超聲可以減少缺氧和高碳酸血癥的發生[36]。在急性心肌梗死患者的氧療中，與常規氧療相比，HFNO有助于改善患者發生急性心肌梗死后進行經皮冠狀動脈介入術的氧合以及心功能,且不會增加不良后果[37]。有研究發現，鎮靜下植入心內電子裝備，與面罩吸氧相比，HFNO在維持氧合方面未表現明顯優勢[38]。目前HFNO在心內導管手術麻醉中的應用較少，其運用效果仍需更多研究進一步論證。

4 HFNO的并發癥

在應用HFNO時，需要關注其可能引起的高碳酸血癥和酸中毒以及產生的氣道正壓發生胃內脹氣的風險。

4.1二氧化碳蓄積 HFNO有一定的沖刷作用，通過持續高流量的氧氣吸入，會產生從大氣道到小氣道的一連串渦流，通過氣體混合和無效腔沖洗，能夠減少患者在下一個呼吸節律中所吸入的二氧化碳含量[16]。由于這種沖刷效應，盡管HFNO窒息通氣時的動脈血二氧化碳分壓(arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)明顯高于面罩窒息通氣，但由于氣管內插管后最高PaCO2值約為65 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，仍在安全范圍內，可以接受HFNO進行窒息通氣時的PaCO2升高。且使用不同流速的HFNO，二氧化碳的增加速率有明顯差異。窒息氧合期使用50 L/min的HFNO，PaCO2以0.39 kPa/min的速率增加[17]；使用70 L/min的HFNO，呼氣末二氧化碳分壓以0.12～0.17 kPa/min的速率增加[16]，這表明吸氣流速增加時二氧化碳的最大清除效率增加。使用面罩通氣時，可以通過監測呼氣末二氧化碳濃度判斷早期二氧化碳的升高和氣道阻塞的發生，而HFNO不能通過此方法實現早期監測，故需采用經皮二氧化碳監測降低這一風險。

4.2胃脹氣 HFNO能夠產生氣道正壓，理論上HFNO會引起胃脹氣的發生，但目前甚至在病態肥胖患者中也沒有發現嚴重的并發癥，如胃內容物反流或誤吸入肺等[6]。這可能與食管下端括約肌的屏障作用有關，食管下端括約肌是食管下端和胃連接處一高壓區域，其壓力為17.5～40.7 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)。研究顯示，隨著氧流量的增加，HFNO在主氣管、主支氣管和咽部的平均壓力均有不同程度的增加，但產生的壓力始終低于10 cmH2O，遠低于食管下端括約肌壓力[39]。HFNO實質上是一個開放系統，其產生的咽部壓力受口腔是否閉合、鼻導管大小、氧流量等共同影響。但目前關于麻醉期間使用HFNO發生胃內脹氣的風險仍有待闡明。

5 小 結

HFNO因高流量、提供穩定高濃度氧氣、加溫濕化等優點在臨床麻醉中的應用逐漸增多。目前HFNO在全身麻醉圍插管期供氧方面的安全性和有效性已被證實，同時其在AFOI、氣管導管拔管后氧療、內鏡麻醉等方面也體現出較好優勢。盡管有越來越多的證據支持HFNO的使用，但目前報道的臨床試驗數據仍不足，且結果相互矛盾，應通過更大規模的臨床試驗探索其在臨床麻醉應用方面的適應證、禁忌證以及合適的使用方案，同時也要觀察其可能產生的不良反應和存在的風險。