经鼻高流量氧疗在慢性阻塞性肺疾病患者中的应用进展

方泽葵 廖倩暖 陈树冰 于化鹏

南方医科大学珠江医院呼吸与危重症医学科,广州 510280

近年来,经鼻高流量氧疗 （high-flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC）作为一种新型的呼吸支持工具,因其独特的优势在临床的应用越来越多。其可提供相对恒定的吸入氧浓度 （fractional inspired oxygen concentration,FiO2）（21.0%～100.0%）、高流量 （高达80 L/min）的加热和加湿气体,此外,通过鼻塞进行氧疗可显著改善患者的舒适度,减轻黏膜干燥的症状。HFNC的设备很简单,主要包括空氧混合器、湿化治疗仪、高流量鼻塞以及连接呼吸管路。基于已发表的HFNC 临床规范应用专家共识,其对轻、中度Ⅰ型呼吸衰竭患者有明确的疗效,但在COPD 合并呼吸衰竭患者中的临床经验仍有限。本文回顾整理了近年来HFNC在COPD 患者中应用的文献资料,就HFNC在COPD 患者中的应用提出切实可行的建议。

1 HFNC氧疗的临床性能

1.1 高流速与恒定的FiO2带有流量计的空氧混合器是流量发生器中最常见的一种类型,FiO2的设置范围为21.0%～100.0%,调节精度可达1.0%,从而能快速有效地改善患者的氧合。流量的选择范围为2～80 L/min,能满足更多的临床需求,其中高流量的气体冲刷解剖死腔中二氧化碳的效果更佳。另外,由于患者吸气流量与输出流量相差不大,FiO2相对恒定,并且通过减少氧气的损失和最大限度地减少环境空气夹带,FiO2值更加稳定和可靠[1]。值得注意的是,流量发生器会产生噪声,且噪声会随着流量的增加而增加[2]。研究表明[3],噪声是导致ICU患者睡眠障碍和失眠的主要原因之一。然而,与空氧混合器相比,流量发生器的另一种类型——空气夹带系统的噪音水平要高得多。

1.2 充分的湿化温化作用 干燥的气体会对呼吸系统产生各种不利的影响,如黏膜纤毛功能障碍、上皮损伤、黏液堵塞、黏膜溃疡和肺损伤[4]。在流量超过60 L/min之前,其加湿性能可为患者提供合适的相对湿度的气体[5]。高精度温湿度控制系统可提供人体核心体温 （37 ℃）以及100.0%相对湿度 （44 mg/L）的气体,使黏液纤毛清理功能处于最佳状态,保持痰液流动并排出气道,降低呼吸系统感染的风险。然而,对于急性呼吸衰竭的患者,吸入气体的温度可能会影响其舒适度。研究表明,在相同的流量下,将温度降低至31 ℃时,患者的舒适度比37 ℃时更佳[6]。

2 HFNC氧疗在COPD患者中的临床应用

COPD 与香烟烟雾或其他有毒颗粒物对肺部的刺激所引起的异常慢性炎症有关,表现为持续的气流受限,出现呼吸困难、咳嗽和排痰等症状。小气道病变是COPD 的一个重要特征[7]。在病理状态下＜2 mm 小气道的阻力可增加4～40倍,加上肺气肿的形成,最终引起肺过度充气,通气功能失代偿导致缺氧和二氧化碳潴留。弥散功能减退和通气/血流比例失调是除通气功能障碍外导致低氧血症的重要原因。此外,黏液高分泌和黏液纤毛清除功能障碍进一步加重气流受限。COPD 患者强调全程管理,按病程可分为急性加重期与稳定期,本文根据HFNC在COPD 不同病程的应用进展进行探讨。

2.1 稳定期患者 患者处于稳定期时,咳嗽、咳痰、气促等症状稳定或症状轻微。但从病理生理方面来看,小气道纤维化和狭窄、肺泡弹性回缩力降低和维持小气道开放的肺泡支持结构的破坏已经引起小气道不可逆的阻塞[8]。在通气功能失代偿时,氧疗是非药物治疗中常见的治疗手段。而长期家庭氧疗 （long-term oxygen therapy,LTOT）是COPD 静息性低氧血症患者的主要治疗方法,一般经鼻导管吸氧,氧流量为1.0～2.0 L/min,吸氧持续时间＞15 h/d。LTOT 已被证明可以提高严重静息性低氧血症患者的存活率,并改善COPD 患者的认知功能和情绪状态[9]。但此法会刺激鼻腔黏膜,使鼻腔分泌物结痂,易造成鼻导管堵塞。

近年来,HFNC主要应用在危急重症护理中,治疗轻中度急性缺氧衰竭和呼吸机脱机的患者[10]。然而,越来越多的证据表明HFNC可使患有慢性呼吸系统疾病的患者获益。气流诱导的气道压力增加、气体的充分湿化及适当的温化有利于患者排痰并防止感染。气道增加的压力可能会抵消COPD 患者的内在呼气末正压,从而减少呼吸功。其次,通过持续的高流量,上呼吸道中呼出的空气不断被低二氧化碳水平的新鲜空气取代,从而减少二氧化碳再吸入[6]。HFNC的生理效应,再加上它的简单性和舒适性,使HFNC成为了家庭长期使用的理想选择。

2018年Storgaard 等[11]进行了一项为期12 个月的研究,比较了200 例COPD 合并慢性低氧性呼吸衰竭患者（使用LTOT 时间≥3个月）每日采用HFNC 或LTOT 的远期疗效。结果显示,二者的全因病死率没有差别,且HFNC可减少COPD 低氧衰竭患者的急性发作、住院时间和症状。Fraser等[12]评估了30例长期接受LTOT 的男性COPD 患者对HFNC的短期生理反应,要求患者接受第一次随机治疗 （LTOT 或HFNC）20 min,随后进行20 min的LTOT 冲洗期,最后交叉接受第二次治疗 （LTOT 或HFNC）20 min。结果显示,患者在接受HFNC 时,经皮氧气分压、经皮二氧化碳分压、呼吸频率和吸/呼比值明显降低。近期Storgaard等[13]又探讨了COPD 患者使用家庭HFNC 的体验。所有患者都使用了LTOT 和HFNC,HFNC主要作为夜间补充治疗。通过集中在4个主题上的半结构化访谈收集数据,最后确定了患者坚持HFNC 的6个重要原因：呼吸做功减少、症状减少、睡眠质量改善、日常生活活动增加、安全使用感和科技使用感。另外有研究表明,HFNC可以改善重度COPD 患者的呼吸机能[14]。在肺康复计划中,HFNC 可以使给定的高强度负荷持续更长的时间,但症状却更少。

目前家用高流量湿化仪已在我国兴起,其通过提供高流量、精确氧浓度以及加温湿化的空氧混合气体,为患者进行有效的呼吸治疗。然而,由于目前家用高流量湿化仪价格较高,故尚未在临床广泛使用。

2.2 慢性高碳酸血症COPD 患者 无创通气是治疗COPD继发高碳酸血症呼吸衰竭的主要方法,然而患者对无创通气的耐受性较差。Pisani等[15]比较了标准氧疗、无创通气和HFNC 在稳定性高碳酸血症COPD 患者中的生理学改变。研究发现HFNC 和无创通气虽然不同程度地改善了呼吸模式、降低吸气努力及降低PaCO2,但两者差异无统计学意义。这提示,未来对稳定性高碳酸血症患者的研究中,可对家庭性HFNC 与无创通气的有效性做进一步的比较,或许能发现两者的不同之处。一项多中心研究比较了HFNC与无创通气对COPD 慢性高碳酸血症患者的疗效[16]。研究发现2 组PaCO2水平均较基线下降,其PaCO2变化差值为¯1.4 mm Hg （95%CI：¯3.1～0.4,P＝0.12）（1 mm Hg＝0.133 kPa）,表明对于不耐受或排斥无创通气的COPD 稳定期慢性高碳酸血症患者,可选择HFNC替代无创通气以降低PaCO2和改善生活质量。但Mc Kinstry等[17]通过对24 例稳定的高碳酸血症COPD 患者进行HFNC （45 L/min）和无创通气 [15/4 cm H2O（1 cm H2O＝0.098 kPa）]治疗,发现无创通气治疗后患者经皮二氧化碳分压下降幅度明显大于HFNC。值得注意的是,相较于无创通气,患者对HFNC 的耐受性更好。因此,对于一些高碳酸血症呼吸衰竭的COPD 患者而言,HFNC不失为一个良好的治疗选择。

Weinreich[18]对32例稳定性高碳酸血症COPD 患者进行HFNC/LTOT 和单纯LTOT 治疗的比较,发现HFNC/LTOT 治疗未能改善动脉血氧分压、呼吸困难、肺活量、6分钟步行距离或体力活动。但6周的HFNC 治疗改善了患者健康相关生活质量,降低了高碳酸血症水平。2016 年Bräunlich等[19]对54 例高碳酸血症COPD 患者在使用HFNC之前和之后2 h进行了毛细血管血气分析。研究发现随着流量增加,高碳酸血症水平降低、呼吸困难症状改善、快速浅呼吸指数下降。近期Bräunlich 等[20]研究进一步证实HFNC治疗稳定期高碳酸血症COPD 患者能有效降低PaCO2。这种效应与平均气道压的增加无关,而与渗漏和气流的增加有关,提示气道冲洗和减少功能性死腔是HFNC治疗的重要机制。

2.3 急性加重期患者 在COPD 的自然病程中,慢性阻塞性肺疾病急性加重 （acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease,AECOPD）是导致COPD预后不良的关键事件。此时,患者黏液高分泌、气道黏液纤毛清除功能障碍,黏液易阻塞气道,加重气流受限。肺过度充气显著增加了呼吸肌尤其是吸气肌的负荷,使呼吸功增加,这些与患者气急加重密切相关。无创通气可降低AECOPD 合并急性呼吸衰竭患者气管插管风险,被推荐为AECOPD首选的非药物治疗方法[21]。然而与无创通气相比,HFNC能让患者方便地进食、交流和与照顾者联系[1]。Doshi等[22]通过对65 例合并高碳酸血症呼吸衰竭的COPD 患者提供HFNC的一种形式高速鼻腔通气或无创正压通气来比较二者提供通气支持的能力。发现高速鼻腔通气可为急性高碳酸血症呼吸衰竭患者提供类似于无创正压通气的通气支持。Rittayamai等[23]的小样本前瞻性研究表明,与10 L/min和20 L/min相比,30 L/min的HFNC短期应用可减少吸气做功,在轻度至中度加重的高碳酸血症COPD患者中,其效果与中等压力支持下的无创通气相似。以同类型患者为研究对象的另一项研究发现,对于COPD急性发作后恢复的患者,HFNC 比无创通气更舒适,并认为如果HFNC不劣于无创通气,HFNC可考虑为无创通气的替代方案来治疗COPD 合并轻中度呼吸性酸中毒患者[24]。Sun等[25]回顾分析了在ICU 接受HFNC 或无创通气治疗的COPD 合并中度高碳酸血症急性呼吸衰竭患者的临床资料,发现2种治疗方式下28 d病死率差异无统计学意义。在治疗的前24 h内,HFNC组的气道护理干预次数明显少于无创通气组,而且器械使用时间明显长于无创通气组 （P值均＜0.05）。无创通气组皮肤破裂的发生更为常见 （20.9%比5.1%,P＜0.05）。一项为期13个月的前瞻性研究表明,HFNC对中度高碳酸血症呼吸衰竭患者的治疗是有效的,因为它有助于使临床和气体交换水平恢复正常,并使需要通气支持的无反应率在接受范围内[26]。2.4 作为AECOPD 患者有创机械通气序贯治疗的选择拔管后呼吸衰竭和重新插管、呼吸机相关性肺炎、病死率、在ICU 时间和较长的住院时间有关[27]。辅助氧疗通常用于预防这些不良事件的发生。近年来,包括无创通气和HFNC在内的高流量氧气系统因其生理益处而被首选[28]。无创通气已被用来替代低流量氧合系统治疗急性呼吸衰竭,此外,因其具有比低流量氧合系统更低的拔管后呼吸衰竭和再插管率,目前被应用于拔管后辅助用氧[29]。与低流量氧合系统相比,高流量氧气系统有助于降低PaCO2,升高PaO2。值得注意的是,与需要密封接口的无创通气相比,HFNC的鼻塞导管更舒适,方便排痰,因此它可以广泛应用于普通患者和危重患者。

Hernández等[30]的大样本随机对照试验中发现,HFNC可以改善低氧血症患者的拔管结果,但HFNC 在COPD 有创通气高碳酸血症患者脱机中的作用尚不清楚。Jing等[31]比较了HFNC 和无创通气对COPD 患者拔管后生命体征和动脉血气的影响。结果发现拔管后3 h,无创通气组p H 值低于HFNC组。拔管后24 h,无创通气组患者的平均动脉压和p H 值均低于HFNC组。拔管后48 h 2组上述指标差异无统计学意义。Di Mussi等[32]对14 例拔管后COPD 患者用HFNC治疗,同时通过面罩交替接受常规低流量氧疗,发现与常规氧疗相比,在拔管后应用HFNC可显著降低神经通气驱动力和呼吸功。HFNC 可以改善全肺和区域的肺通气,但有研究表明其可能会导致一小部分患者发生肺损伤,因此在不同患者之间应谨慎选择流量的高低[33]。

3 小结

由于HFNC 系统操作简单,且患者具有良好的耐受性,危重症患者使用HFNC的情况急剧增加。HFNC 的使用可以更早地启动呼吸支持,且该设备可减少机械通气的必要性或持续时间,但当治疗失败时会因延迟气管插管而增加病死率。对于COPD 患者,在无创通气耐受性较差、痰液引流欠佳、鼻导管吸氧未能维持的情况下,可考虑HFNC联合无创通气交替应用,或作为无创通气的替代方案。根据HFNC临床规范应用专家共识,针对意识清楚的急性低氧血症合并高碳酸血症的AECOPD 患者,若p H＞7.30,可以考虑应用HFNC治疗[34]。值得注意的是,不是所有患者都适用HFNC,在临床工作中要明确适用范围,注意观察患者的病情变化,对于病情加重者应立即更换无创通气或气管插管。

利益冲突所有作者均声明不存在利益冲突