经鼻高流量氧疗临床麻醉应用的研究进展

汪婉玲，王晓亮

(南京医科大学附属南京医院(南京市第一医院)麻醉科，南京 210006)

临床常使用经鼻塞、鼻导管以及面罩吸氧等方法为患者供氧。其中经鼻导管吸氧，最大流速为15 L/min，且较难达到较高的吸入氧浓度，加之吸入气体加温湿化不足，易造成鼻黏膜干燥以及前额窦疼痛[1]。面罩吸氧是麻醉领域最常用的供氧方式，与鼻导管相比其能提供较高的吸入氧浓度，但存在吸入氧浓度不固定、加温湿化不足等问题，且患者常有拘束闭塞的不适感，一旦通气不足易造成呼吸性酸中毒。经鼻高流量氧疗(high-flow nasal oxygen therapy，HFNO)是一种新兴的呼吸治疗方法，可通过鼻塞导管直接将加温加湿的空氧混合高流量气体输送给患者，其因能有效改善氧合，防止肺泡塌陷，减少肺不张，已被广泛应用于低氧血症和呼吸衰竭患者的治疗[2-4]。在临床麻醉领域中，HFNO不仅可以提高患者预充氧水平，增加氧合，延长安全窒息时间[5-6]；同时对患者的术后康复也有一定的应用价值。然而，不同患者HFNO的疗效不同。现就HFNO在临床麻醉领域中的应用进展予以综述，以为HFNO在临床中的应用提供参考。

1 HFNO概述

HFNO装置由空氧混合器、加热湿化器组成，通过不同型号的鼻塞式输氧导管连接到患者。HFNO经鼻导管给予加温(31～37 ℃)、加湿的恒定高浓度(21%～100%)氧气，气流最高可达70 L/min[7]。其可通过连续高流量气体吸入，减少鼻咽解剖无效腔及反复吸入高浓度二氧化碳和低浓度氧气，增加肺泡通气[8]；且在高流量下产生低水平的气道压力，可在一定程度上防止肺不张[9-10]，HFNO产生的气道压力水平与气体流量大小和患者是否开口密切相关。HFNO通过加温加湿的设备，提供舒适气流，保持气道通畅湿润，保护气道黏膜，可有效预防肺部感染等并发症的发生[8]。同时HFNO是一个开放系统，提高了患者舒适度。HFNO可用于临床患者氧疗，但对于存在严重鼻塞、大量鼻出血、近期鼻外伤、近期鼻外科手术、颅内压明显升高、颅底骨折等患者可能相对禁忌。

2 HFNO在临床麻醉围插管期中的应用

HFNO因能提高氧合水平，延长窒息氧合时间等特点在临床麻醉围插管期应用广泛，如全身麻醉围插管期的应用、快速序贯诱导围插管期的应用、保留自主呼吸气管内插管期的应用。

2.1全身麻醉围插管期的应用

2.1.1预充氧期 对于全身麻醉手术患者，预充氧是全身麻醉诱导前的重要步骤，其目的是将肺内氮气完全去除而增加机体的氧储备，延长可耐受窒息时间。预充氧的效果与气管内插管过程的安全性相关。最经典的方法为通过面罩吸入高浓度氧进行预充氧2～3 min，可以维持窒息插管期动脉血氧饱和度>90%的时间为10 min[11]。HFNO在全身麻醉预充氧期的应用效果与面罩相当。彭俊等[5]对80例非困难气道病例的研究表明，在全身麻醉预充氧期，HFNO组的动脉血氧分压(arterial partial pressure of oxygen，PaO2)、动脉血氧饱和度(arterial oxygen saturation，SaO2)与面罩组相当，提示HFNO在全身麻醉预充氧中的有效性。Pillai等[12]对HFNO预充氧和面罩预充氧的效果进行了比较，发现两组患者的呼气末氧浓度相似，但与闭口时相比，张口时HFNO预充氧的呼气末氧浓度降低，表明HFNO在闭口时使用效果更好，表明HFNO在某些需要张口呼吸的患者(如呼吸窘迫患者)中应用受限[13]。但HFNO在一些特殊患者预充氧期的应用有其特殊性。如在病态肥胖患者中行腹腔镜胃减容术预充氧3 min后，尽管与持续气道正压通气组和面罩组相比，HFNO组PaO2更高，但随着预充氧时间延长至7 min，患者的PaO2明显下降[6]；而在孕产妇中使用HFNO预充氧的效果较标准面罩预充氧更差[14]。因此在特殊患者中应用HFNO时设置预充氧的最佳参数(如预充氧时间、呼吸模式或口腔状态)以及HFNO达到效果的标准及舒适性仍有待进一步研究。

2.1.2窒息氧合期 全身麻醉诱导后，通常使用面罩间断正压通气进行氧合，但行气管内插管时需移除面罩，导致患者面临缺氧危险。一旦气管内插管时间延长或面罩通气困难，则会增加低氧血症的发生风险。而HFNO在气管内插管过程中可以继续供氧，不中断供氧，呼吸暂停时氧合依然存在，可降低低氧血症的发生率。研究发现，与面罩组相比，窒息插管期HFNO组的PaO2仅轻度下降，提示HFNO能够减轻窒息插管期缺氧程度，提高全身麻醉期间气管内插管的安全性[5]。由于HFNO可持续给氧，对于困难气道患者需要进行多次气管插管尝试时，持续使用HFNO可能有助于防止SaO2降低，这可能有助于维持危重患者的氧合[15]。Patel和Nouraei[16]对25例已预料困难气道患者接受全身麻醉气管内插管时，采用HFNO进行供氧直至建立安全气道，结果发现尽管平均窒息时间长达17 min，但未有患者出现脉搏血氧饱和度(pulse oxygen saturation，SpO2)<90%，且窒息后平均呼气末二氧化碳分压为7.8 kPa，呼气末二氧化碳分压的增加速率为0.15 kPa/min，未发生由于二氧化碳蓄积导致的心律失常以及其他并发症。然而，也有研究显示，虽然预充氧5 min后HFNO组PaO2明显高于面罩组，但实施全身麻醉诱导后，HFNO组PaO2明显下降，而面罩组PaO2下降不明显，提示与面罩通气相比，HFNO应用于患者自主呼吸时能保证更高的PaO2，而窒息氧合期维持高PaO2的效果较差[17]，因此患者发生气管内插管困难或失败时严重缺氧的可能性增加。由于肥胖患者的生理变化，常合并困难气道，且对于缺氧的耐受性差。一项对40例体质指数(body mass index，BMI)≥40 kg/m2患者的随机对照研究发现，使用HFNO的安全窒息时间显著长于使用面罩的患者，且围插管期最低的SpO2也高于使用面罩[18]。因此病态肥胖手术患者可考虑使用HFNO，但关于HFNO应用于肥胖患者尚未统一，仍需大样本量研究验证。

2.2快速序贯诱导围插管期的应用 急诊饱胃患者全身麻醉诱导时，如何在短时间内增加患者氧储备，提高围插管期安全性是目前临床面临的重要问题。Mir等[19]对急诊全身麻醉手术患者采用快速序贯诱导方法进行研究发现，使用HFNO和面罩预充氧的PaO2、SaO2、pH比较差异无统计学意义，但由于HFNO组窒息期可持续供氧，可耐受窒息时间较面罩组显著延长，提示HFNO在急诊全身麻醉患者供氧中的安全性。另一项对119例急性低氧性呼吸衰竭患者采用快速序贯诱导行气管内插管的研究发现，使用氧流量为15 L/min的面罩或60 L/min的HFNO进行供氧，两组患者的最低氧饱和度及气管内插管期间严重低氧血症(SpO2<80%)发生率比较差异无统计学意义，提示在低氧血症呼吸衰竭患者进行气管内插管期间HFNO的通气作用与面罩相当[20]。

2.3保留自主呼吸气管内插管期的应用 目前临床对于已预料的困难气道，可采用镇静镇痛下保留自主呼吸清醒纤维支气管镜插管(awake fibre-optic intubation，AFOI)，但在操作过程中若麻醉偏浅，患者舒适感降低，则难以耐受；若麻醉偏深，患者易出现呼吸抑制，则氧合难以维持。因此，在操作过程中维持患者氧合尤为关键。目前，在AFOI操作中常使用面罩、经鼻导管低流量通气等方法。研究发现，健康志愿者使用2～4 L/min低流量鼻导管吸氧进行AFOI，SaO2<80%的发生率为1.5%，SaO2<90%的发生率为3%～14.3%[21]。而有学者在对50例预计困难气道患者行AFOI操作时使用HFNO未出现SaO2降低或缺氧的情况，且所有患者的SaO2均高于基础值[22]。这提示HFNO在AFOI过程中能提高氧合，优化插管条件，且由于使用的是鼻塞导管，插管过程中经鼻持续通气，提高了插管的安全性。

3 HFNO在临床麻醉领域中的其他应用

HFNO作为一种新的无创通气技术，具有改善氧合状态、减少呼吸做功、产生低水平呼气末正压等优点在临床麻醉领域的其他方面也体现出显著优势。

3.1全身麻醉拔管后氧疗期的应用 全身麻醉拔除气管导管后，患者可能因为本身的病理生理因素、手术因素、麻醉因素出现低氧血症，常使用面罩或无创通气模式以避免再次气管内插管。而HFNO也能提供较好的氧合效果。有学者对110例胸腔镜下行肺叶切除术后患者进行研究发现，拔管后72 h，使用常规氧疗低氧血症的发生率是HFNO的2倍，且HFNO患者的PaO2、PaO2/吸入氧浓度明显升高，呼吸频率、再插管发生率和需要进行无创通气的发生率均降低。虽然两者的肺炎和肺不张发生率相似，但是不良反应(如咽痛、鼻痛)发生率高于常规氧疗[23]。这表明全身麻醉拔管后使用HFNO进行氧疗能有效改善氧合，降低低氧血症的发生率。但有研究表明在再次插管的低危拔管患者中，与常规氧疗相比，使用HFNO可降低72 h内再次插管的风险[24]；而在再次插管的高危拔管患者中，与常规氧疗相比，HFNO并没有降低72 h内再次插管的风险[25]。因此，HFNO对于不同风险拔管患者的应用效果可能存在差异。在接受腹部外科手术的患者中，与标准氧疗相比，拔管后早期预防性应用HFNO并不能改善患者肺部预后[26]。但由于目前研究数据有限，仍需进一步研究验证。

3.2上呼吸道手术麻醉中的应用 上呼吸道手术是典型的共享气道外科手术，此类手术需要确保满意的手术气道视野以及足够的麻醉深度、氧合通气和气道保护。而HFNO是一种安全有效的氧合和通气技术，避免了其他通气方法在显微喉部手术中的缺点[27]。一项研究中，17例声门下狭窄患者在全身麻醉下使用HFNO进行内镜球囊扩张术，平均窒息时间为18 min，结果显示，单独使用HFNO方法完成手术的成功率为94%[28]。这表明HFNO不仅能够延长窒息氧合时间，而且因不需要插管，能够提供较好的手术视野，减少气道创伤，但因其未保证安全气道，患者仍有反流误吸胃容物的发生风险。另有研究发现，在较短时间的喉部手术中使用HFNO，窒息氧合时间可达30 min[29]。尽管HFNO能将呼吸暂停时间延长到一定程度，但高碳酸血症和由此导致的酸血症仍是HFNO长期使用的关键限制因素。因此决定停止使用HFNO的因素可能是患者二氧化碳的增加，而不是缺氧，所以有必要经皮或动脉监测二氧化碳。有学者对29例行咽喉手术肥胖患者应用HFNO进行研究发现，有7例患者需要进行插管支持，2例患者需要术后入院观察；且该研究提出，肥胖患者(BMI>30 kg/m2)行咽喉手术耐受HFNO的可能性较小，应谨慎使用[30]。目前，HFNO在需要进行共享气道管理手术中的应用仍存在争议，需要更严格的证据来明确这一方法的有效性。

3.3纤维支气管镜检查期的应用 纤维支气管镜检查技术是气管、支气管和肺部疾病最重要的检查和治疗手段之一。而在全身麻醉下进行支气管镜检查与某些风险相关，包括低氧血症、呼吸功增加、上呼吸道的塌陷和呼气末容积减小。一项对40例低氧性呼吸衰竭患者进行纤维支气管检查的研究发现，无创通气检查中、检查后的氧合效果均优于HFNO。但与无创通气相比，在HFNO下进行支气管镜检查的患者耐受性更好[31]。截至目前，在低症患者中进行支气管镜检查，未发现HFNO优于无创通气，且使用HFNO成本更高。但HFNO在临床应用中更具舒适性，更易被患者接受。

3.4消化内镜诊疗期的应用 随着内镜诊治技术的发展，普通内镜操作因可以引起恶心呕吐等不适症状，故无痛内镜技术的应用逐渐增多。然而，任何麻醉方法均会引起呼吸的动力和效率下降，对于保留自主呼吸的患者，在深度镇静状态下能否维持足够的通气是麻醉医师应该关注的问题。对丙泊酚镇静下的患者接受胃镜检查时，使用HFNO能降低缺氧发生率，减少缺氧相关不良事件，且患者耐受性更佳[32]。陈一丽[33]对54例接受结、直肠内镜黏膜下剥离术患者使用HFNO和传统鼻导管吸氧的效果进行比较发现，使用HFNO时患者在整个手术操作过程中能维持生命体征平稳，且在术中、术后的血气分析、SpO2结果、术后不良反应发生率及术后满意度等方面均明显优于传统鼻导管。另一项回顾性研究表明，对镇静下进行超声内镜或内镜下逆行胰胆管造影术的患者使用HFNO不仅可改善氧合，还可减少全身麻醉的使用[34]，表明HFNO的使用有可能改变内镜检查的麻醉方法，且具有在深度镇静下改善自主呼吸患者通气的潜在作用。然而，Riccio等[35]研究发现，对于在丙泊酚镇静下进行结肠镜检查的病态肥胖患者，在相似的氧浓度水平下，HFNO组与低流量鼻导管吸氧组在预防SaO2降低方面差异无统计学意义，表明使用HFNO与常规鼻导管吸氧在内镜检查中作用相当。但基于当前研究病例较少，其在无痛胃肠镜及其他内镜检查(妇科宫腔镜等)中是否能达到较好效果仍需进一步探讨。

3.5心导管手术麻醉中的应用 经导管主动脉瓣置换术通常在局部麻醉下进行，术中需要在镇静下使用经食管超声进行检查，因需要较深的镇静深度，故有可能导致呼吸抑制。而在经导管主动脉瓣置换术时使用HFNO，在中深度镇静下进行经食管超声可以减少缺氧和高碳酸血症的发生[36]。在急性心肌梗死患者的氧疗中，与常规氧疗相比，HFNO有助于改善患者发生急性心肌梗死后进行经皮冠状动脉介入术的氧合以及心功能,且不会增加不良后果[37]。有研究发现，镇静下植入心内电子装备，与面罩吸氧相比，HFNO在维持氧合方面未表现明显优势[38]。目前HFNO在心内导管手术麻醉中的应用较少，其运用效果仍需更多研究进一步论证。

4 HFNO的并发症

在应用HFNO时，需要关注其可能引起的高碳酸血症和酸中毒以及产生的气道正压发生胃内胀气的风险。

4.1二氧化碳蓄积 HFNO有一定的冲刷作用，通过持续高流量的氧气吸入，会产生从大气道到小气道的一连串涡流，通过气体混合和无效腔冲洗，能够减少患者在下一个呼吸节律中所吸入的二氧化碳含量[16]。由于这种冲刷效应，尽管HFNO窒息通气时的动脉血二氧化碳分压(arterial partial pressure of carbon dioxide，PaCO2)明显高于面罩窒息通气，但由于气管内插管后最高PaCO2值约为65 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，仍在安全范围内，可以接受HFNO进行窒息通气时的PaCO2升高。且使用不同流速的HFNO，二氧化碳的增加速率有明显差异。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，呼气末二氧化碳分压以0.12～0.17 kPa/min的速率增加[16]，这表明吸气流速增加时二氧化碳的最大清除效率增加。使用面罩通气时，可以通过监测呼气末二氧化碳浓度判断早期二氧化碳的升高和气道阻塞的发生，而HFNO不能通过此方法实现早期监测，故需采用经皮二氧化碳监测降低这一风险。

4.2胃胀气 HFNO能够产生气道正压，理论上HFNO会引起胃胀气的发生，但目前甚至在病态肥胖患者中也没有发现严重的并发症，如胃内容物反流或误吸入肺等[6]。这可能与食管下端括约肌的屏障作用有关，食管下端括约肌是食管下端和胃连接处一高压区域，其压力为17.5～40.7 cmH2O(1 cmH2O=0.098 kPa)。研究显示，随着氧流量的增加，HFNO在主气管、主支气管和咽部的平均压力均有不同程度的增加，但产生的压力始终低于10 cmH2O，远低于食管下端括约肌压力[39]。HFNO实质上是一个开放系统，其产生的咽部压力受口腔是否闭合、鼻导管大小、氧流量等共同影响。但目前关于麻醉期间使用HFNO发生胃内胀气的风险仍有待阐明。

5 小 结

HFNO因高流量、提供稳定高浓度氧气、加温湿化等优点在临床麻醉中的应用逐渐增多。目前HFNO在全身麻醉围插管期供氧方面的安全性和有效性已被证实，同时其在AFOI、气管导管拔管后氧疗、内镜麻醉等方面也体现出较好优势。尽管有越来越多的证据支持HFNO的使用，但目前报道的临床试验数据仍不足，且结果相互矛盾，应通过更大规模的临床试验探索其在临床麻醉应用方面的适应证、禁忌证以及合适的使用方案，同时也要观察其可能产生的不良反应和存在的风险。