经鼻高流量呼吸治疗在呼吸功能不全患者中的应用

孙雁，于立新

(天津市第一中心医院，天津 300192)



经鼻高流量呼吸治疗在呼吸功能不全患者中的应用

孙雁，于立新

(天津市第一中心医院，天津 300192)

摘要：经鼻高流量呼吸治疗(NHF)是近十年发展起来的无创氧疗系统，最近5年在我国也得到推广与应用。NHF以其高流量的气体输送，精准的氧浓度调节，以及适宜人体的加温加湿功能，能够迅速改善氧饱和度，减少呼吸做功，减轻干冷气体诱发的支气管痉挛，促进气道分泌物的排出。NHF在小儿及成人急性呼吸道疾病的治疗，心胸、腹部外科术后呼吸功能的恢复，不插管患者呼吸功能的维持方面发挥了重要的作用，减少了应用有创通气的时间和几率。

关键词：经鼻高流量呼吸治疗；呼吸功能不全；气管插管；经鼻持续气道正压通气

氧疗是呼吸道疾病治疗过程中的重要环节，10%~20%的呼吸功能不全患者需行机械通气支持。机械通气分为有创通气和无创通气。有创通气指行气管插管或气管切开后给予呼吸机辅助呼吸。无创通气是经面罩、鼻罩或鼻导管连接呼吸机进行通气支持。机械通气可以改善通气及换气功能，可以缓解呼吸肌疲劳，减少呼吸功，在呼吸衰竭的治疗中具有举足轻重的作用，但是也会导致呼吸机相关肺损伤、气道损伤、呼吸机相关肺炎等并发症，导致患者住院时间延长，治疗费用增加；而且由于治疗过程舒适度差，通常需要进行镇静镇痛治疗，导致患者意识状态的改变、呼吸抑制、药物依赖等不良反应。经鼻高流量呼吸治疗(NHF)是近十年发展起来的无创氧疗系统，由于能有效迅速地改善氧合，加温湿化功能使其具有良好的舒适性及耐受性，在呼吸治疗领域得到越来越多的应用。本文就NHF系统的构成、原理、应用等作一综述。

1仪器设备

Optiflow经鼻高流量呼吸治疗系统目前仅由新西兰Fisher-Paykel公司研制生产。装置主要由可精确调节氧流量、氧浓度的空氧混合器及Fisher-Paykel专业温化湿化器组成(见图1)。空氧混合器连接空气、氧气源，通过Fisher-Paykel RT202专用的呼吸通路及鼻导管，即可实现NHF治疗。可以输送湿度95%~100%，温度33~43 ℃的气体，根据患者呼吸功能调节参数，可使吸入氧浓度(Fi02)达到30%~100%，输送的空氧混合气体流量可达到成人60 L/min，儿童30 L/min，新生儿8 L/min。2013年，全球第一款湿化器/涡轮系统合为一体的仪器，AIRVO呼吸湿化治疗仪面世。相对于以往的Optiflow系统，AIRVO呼吸湿化治疗仪不仅具备加温湿化功能，而且实现了温湿度、流量、氧浓度的精准调节，可实时显示温度、氧浓度、流量，同时具有独特的内部消毒功能。

图1　Optiflow经鼻高流量呼吸治疗系统

2原理

NHF的机理包括以下5个方面：①NHF提供的大量新鲜的含氧气体持续冲刷口鼻咽部解剖无效腔，能减小无效腔，使鼻腔成为新鲜、富氧气体的储气室，减少二氧化碳(CO2)的重吸入，迅速改善氧饱和度，促进肺泡内O2和CO2的交换；②NHF输送高流量的气体达到或超过患者主动吸气的最大吸气流速，使分钟通气量增加，吸气阻力明显下降，有效减少呼吸做功；多项研究证明，NHF能够显著减少呼吸频率、心率、改善呼吸困难评分，增加脉搏血氧饱和度及舒适度[1,2]；③NHF将外界干冷气体有效地加温加湿，达到人体最适温度湿度，可减轻冷空气对呼吸道的刺激以及诱发支气管痉挛的几率；加湿后痰液稀释，气道黏膜上的纤毛运动活跃，使气道分泌物能更好地排出；④NHF的加温湿化可节约机体对外界气体进行加温湿化所需消耗的热量，良好的温湿度可以恢复及重建气道自然平衡，保持气道通畅，为气体交换提供保障。⑤NHF可提供低水平的持续气道正压，增加呼气末肺容积，减轻肺不张。研究证明，NHF对新生儿能产生2~5 cmH2O的PEEP[3~6]，对儿童能产生(4.00±1.99)cmH2O的PEEP[7]。Groves等[8]对成人住院志愿者的研究发现，进行NHF时，呼气时咽部压力的产生与气体流速正相关，而且闭口状态产生的气道压力高于张口状态。在气体流速60 L/min时，张口状态呼气咽部压力平均为2.7 cmH2O，闭口状态为7.4 cmH2O。Ritchie等[9]对成人健康志愿者的研究发现，在气体流速50 L/min时，咽部气道压力可达7.1 cmH2O。

3临床应用

3.1用于呼吸功能不全患者由于小儿鼻腔相对短小，喉部长而狭窄，黏膜柔嫩，血管丰富，易发生炎症肿胀，气道梗阻。小儿肺组织发育不完善，弹力组织发育差，血管丰富，肺泡数量较少，使其含血量相对多而含气量少，易于感染，引起间质性肺炎、肺不张及肺气肿等；加上儿童呼吸道的非特异性及特异性免疫功能均较差，故儿童易患呼吸道感染，且呼吸道管理比成人困难。NHF自诞生以来，就广泛应用于新生儿呼吸窘迫综合征(NRDS)、早产缺氧、肺炎、支气管炎、哮喘等呼吸功能不全的治疗。10年来关于儿科患者应用NHF的研究不断增多。麻省医学中心自2007年1月开始在儿科ICU中应用NHF，并在2008年7月制定出麻省大学儿科的NHF应用指南。麻省大学的Wing等[11]对848例入住儿科ICU的急性呼吸功能不全患儿进行回顾性研究，病因包括哮喘、支气管炎、肺炎、喉炎及肺水肿、肺出血等呼吸道疾病，患者分为未应用NHF组、制定指南前应用NHF组、制定指南后应用NHF组。通过比较三组间的气管插管率、ICU滞留时间、病死率、应用NHF的治疗成功率、不同疾病的气管插管率等指标，发现在应用NHF前后患者的病死率、ICU滞留时间无明显差异，但是制定指南后应用NHF组比未应用NHF组的气管插管率减少了83%，在病房开始应用NHF的患者插管率为7.6%，而从ICU开始应用NHF的患者插管率为18.1%，提示应早期应用NHF可减少气管插管率和机械通气几率。澳大利亚梅特医疗中心的Schibler等[12]对儿科ICU的298例接受NHF的患儿进行回顾性研究，发现其中167例(56%)诊断病毒性肺炎的患儿应用NHF后，病毒性肺炎患儿的气管插管率从2005年的37%降至2009年的7%，尚未发现应用NHF的不良事件。

美国马里兰大学医学院研究了NHF对急性呼吸不全患者的影响，包括211例成年患者和120例儿童患者，其中59.7%的患者有低氧血症，23.6%的患者有气短和呼吸急促，13.1%的患者有通气量减低和高碳酸血症，共有221例患者(66.8%)通过此项治疗避免了有创机械通气。一项来自西班牙的小样本(n=30)研究显示，因H1N1流感导致急性呼吸衰竭收入ICU的成年患者，10例未经NHF治疗直接气管插管，其中2例死亡，病死率20%，另外20例行NHF治疗，其中9例经治疗好转，成功率45%，11例经治疗无效后气管插管，其中3例死亡，病死率27.3%。两组气管插管的患者相比，病死率无明显差异[13]，说明应用NHF治疗失败后延迟气管插管与患者的病死率无明显相关。研究发现，呼吸频率高于30次/min可能是一个需要NHF的提示。但是，NHF应用于成人的大样本研究不多，还需要进一步大样本随机对照研究。

此外，由于NHF能够提供精准的氧供，增加了一定的呼气末正压和通气量，减少肺不张的发生，减少呼吸功。故还经常用于脱离呼吸机与拔除气管插管之间的过渡，以及拔除气管插管之后的呼吸支持治疗以预防拔管失败。除了应用于急性呼吸功能不全外，慢性呼吸道疾病也可以经NHF治疗获益。如哮喘、慢性阻塞性肺疾病(COPD)，但使用前应仔细评估，流量不宜过大，应避免氧浓度过高对呼吸中枢的抑制，对于病情稳定的无高碳酸血症的COPD患者，研究认为，NHF能有效的改善氧饱和度及运动能力[14]。

3.2用于外科手术后患者外科手术后患者由于围手术期麻醉肌松药、镇静镇痛药物的应用，术后通常有轻度的呼吸抑制及呼吸肌力的减退；术后患者手术区域，特别是胸腹部的疼痛，常常造成患者限制呼吸；胸腹腔的积液、胃肠道手术后胃潴留、胃肠胀气、膈肌抬高、腹压增加，均导致患者通气功能障碍；心肺手术后心脏功能不全、心输出量降低造成脏器低灌注，肺部手术后组织缺损等因素，影响通气及换气功能，诱发低氧血症。Rachael等[15]对60例心脏、血管、胸科手术后出现Ⅰ型呼吸功能衰竭的患者行NHF治疗，治疗后患者氧饱和度明显升高，与高流量面罩吸氧相比，转为有创机械通气的比率更低。NHF更为舒适、容易耐受，不影响进食和语言交流；NHF经鼻导管较经面罩更易于产生呼气末正压，有利于气体交换，减小无效腔。胸腹部手术后患者应用NHF后，随着通气和氧合的改善，其呼吸频率明显降低，可减轻胸腹腔不协调运动，避免腹胀加重导致的腹高压症以及腹腔脏器功能损害。

3.3用于呼吸衰竭不行气管插管患者疾病终末期，病情无法逆转，并且具有不插管或无复苏意愿的患者，常常由于出现呼吸衰竭转入监护病房，仅仅为了实施无创机械通气。这不仅耗费了医疗资源，也与患者真实的治疗目标相悖。梅奥医学中心的Steve等[16]对50例出现Ⅰ型呼吸功能衰竭的无插管患者进行NHF治疗，患者平均年龄73岁(27~96岁)，平均治疗时间30 h(2~144 h)，治疗起始的平均FiO2为0.67(0.30~1.0)，平均吸气流量42.6 L/min(30~60 L/min)，结果发现研究对象的血氧饱和度从89.1%升高至94.7%(P<0.001)，呼吸频率从30.6次/min下降至24.7次/min(P<0.01)，仅有9例患者(18%)需要进行无创呼吸机治疗，而其余的82%的患者仍可维持NHF治疗。因此，对于大多数出现Ⅰ型呼吸功能衰竭的无插管意愿患者，NHF治疗不仅可以提供足够的供氧，还可以替代无创机械通气，有利于患者脱离ICU治疗。另外NHF治疗简便易行，具备氧气源的普通病房、养老机构均可以实施，不需要转入ICU治疗。

4NHF与经鼻持续气道正压通气

经鼻持续气道正压通气(nCPAP)是对有自主呼吸的患者在吸气相和呼气相均提供正压，以保持气道的扩张状态，提高功能残气量，防止肺泡萎陷，减少呼吸功，改善通气血流比值， 从而改善氧合的一项无创机械通气技术。作为无创氧疗方法，NHF与nCPAP均可以通过给予一定的正压通气提高通气量，减少生理死腔，并提供精准的氧供，在临床上都有广泛的应用。一项对英国的44例新生儿病房的调查统计，在34例(77%)使用NHF的病房中，有26例(77%)使用NHF替代nCPAP，24例(71%)在撤离nCPAP后序贯应用NHF，有18例(53%)在拔除气管插管后使用NHF[17]。刘翠青等[18]将82例NRDS的患儿随机分为nCPAP和NHF组，经治疗后两组患儿氧合均明显改善，NHF组腹胀、鼻黏膜损伤、头部塑形发生率及重新插管率均低于nCPAP组，患儿开奶时间早于nCPAP组。河北省新生儿加温湿化高流量鼻导管通气研究协作组[19]将新生儿重症监护病房的255例准备拔除气管插管的患儿随机分为nCPAP和NHF组，两组患儿总的拔管失败率、病死率、支气管肺发育不良发生率差异均无统计学意义；nCPAP组患儿腹胀发生率高于NHF组(P<0.05)。Steve等[16]对50例不插管患者的研究也证实，NHF可以改善Ⅰ型呼吸功能衰竭，并且舒适度及耐受性优于无创机械通气，研究中有82%的患者可应用NHF替代nCPAP。BE de等[20]对20例存在轻中度呼吸功能不全的婴儿进行NHF或nCPAP治疗，应用呼吸诱发体积描记法分析了大约12 000次呼吸的呼吸功，发现不同治疗方式下的呼吸功虽有差异，但是由于患者个体间的差异性，以及结合临床判断、患者的舒适度等情况，未能得出哪种方式更好的结论。目前的研究普遍认为，nCPAP能够提供更确切、更充足的压力支持，更有助于改善功能残气量。而NHF提供高流量的氧气减少二氧化碳的再次吸入，能迅速改善氧合，减轻吸气阻力。NHF对鼻黏膜的损伤较小，耐受性及舒适度优于nCPAP，加温湿化更有利于痰液稀释排出，避免鼻黏膜干燥出血，对进食的影响更小。应根据患者的情况以及需要呼吸支持的水平制定治疗方案，选择合适的氧疗方式，使呼吸治疗达到最大的同步化，减少呼吸功。

5NHF存在的问题

2005年，1项流行病学调查发现，NHF的输氧装置和湿化罐污染是血液和呼吸道样品中发现青枯菌的相关危险因素。早产儿、免疫功能降低患者、肺部肿瘤或囊性纤维化等肺病患者，如果暴露于污染的呼吸装置，感染的易感性增加。因此，2007年，FDA制定了针对NHF感染的应用指南，包括湿化罐仅使用无菌水、单人使用、定期更换、基本装置一旦污染马上更换等措施；制造商也在说明书中强化了无菌技术，包括正确洗手、连接管路时避免污染等措施[21]。技术的更新也不断在提升，最新的AIRVO呼吸湿化治疗仪已经具备了内部消毒功能，进一步降低了感染隐患。

研究显示，应用NHF过程中，会产生持续肺扩张压(CDP)，对于婴儿，CDP与气体流量成正比，与鼻导管内径也相关，张口与闭口时也显著不同，在患者之间或患者本身都有很大的变异性，难以预测，且NHF没有呼吸机的压力阀可以对送气压力进行控制，无法监测及调节，过高或过低的气压可能对患儿产生不良影响[10，22]。

总之，NHF是一种简便易行的氧疗装置，在一般病房均可以实施，能有效改善肺的通气与换气功能，提高氧饱和度，减少有创以及无创机械通气几率，并通过加温湿化装置使气体达到人体最适的温度湿度，更接近生理呼吸，减少对正常呼吸生理过程的干扰。NHF是一项在新生儿救治领域应用较广的技术，但在成人患者，大样本的研究不是很多，虽然NHF治疗已经取得了一些令人满意的结果，但仍有一部分患者需要转为有创机械通气，实施时须密切观察患者对治疗的反应，及时调整治疗方式，避免延误病情。NHF能否降低成人呼吸衰竭患者的气管插管率，以及治疗效果与应用时机的关系，尚需进一步的随机对照研究。

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(收稿日期：2015-10-18)

中图分类号：R563.8

文献标志码：A

文章编号：1002-266X(2016)08-0103-04

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

基金项目：国家高技术研究发展计划资助项目(2012AA021001)。