高流量氧疗在有创机械通气撤机的研究进展

田 强，赵雪利，刘拴虎，刘 阳 (.华北理工大学研究生院，河北 唐山 063000；.唐山市工人医院 重症医学一科，河北 唐山 063000)

高流量氧疗是一种通过鼻塞提供可调控且相对恒定氧浓度(21%～100%)、温度(31～37 ℃)和湿度的高流量(8～80 L/min)吸入气体的氧疗方式[1]，低流量氧疗装置(鼻导管、储氧面罩等)输送的气体未经湿化或者湿化不充分，气体进入呼吸道后患者产生额窦疼痛及鼻黏膜干燥甚至出血等不适感；作为高流量吸氧装置，文丘里面罩可以提供较高的流量，但无法在较高的流量同时提供较高的氧浓度[2]。面罩吸氧因舒适感差、部分患者会有幽闭感、容易造成腹胀、漏气、二氧化碳潴留等并发症，患者依从性差。高流量氧疗因其生理学优势最早用于新生儿及儿童患者，现在成人中逐步开展。然而高流量氧疗在成人有创机械通气撤机中的作用尚未完全明确，本文就国内外高流量氧疗在成人有创机械通气撤机方面的研究进展进行总结，为科研和临床工作提供依据。

1 高流量氧疗的含义及作用机制

高流量氧疗是一种新型呼吸支持技术，主要由空氧混合装置、湿化治疗仪、高流量鼻塞以及连接呼吸管路组成[3]。高流量氧疗通过空氧混合器把空气和氧气按照一定比例混合来维持恒定的氧浓度，最高氧浓度可达100%。高流量氧疗鼻导管比普通鼻导管管径粗，因为气体流量 = 流速×πr 2，即鼻导管管径每增加一倍，气体流量增加至四倍，所以高流量氧疗最高可达80 L/min的流量[4]。高流量的优势可以从以下三个方面进行理解：①提供稳定精确的氧浓度：当装置提供的流量低于患者吸气流量时，空气便会混入降低吸入氧浓度[5]。高流量氧疗通过增加流量来维持精确的氧浓度。②降低解剖无效腔和每分通气量：高流量冲刷患者呼气末残留在鼻腔、口腔及咽部的解剖无效腔气体，每分通气量=潮气量+解剖无效腔气量×呼吸频率，解剖无效腔气量下降，每分通气量减少，可明显减少患者下一次吸气时吸入的CO2的含量[6]。③产生呼吸末正压：高流量氧疗通过输送高流速气体，在呼气时产生咽部正压，提供一定水平的呼气末正压(PEEP)来维持肺泡开放，减少肺泡塌陷从而改善氧合[7]。湿化治疗仪使气体的温度及湿度更符合人体生理情况，具体优势从以下四个方面进行阐述：①有利于患者排痰，干冷气体影响呼吸道黏液纤毛系统清除功能，不利于稀释痰液和排痰[8]；②提高患者的舒适度；③降低感染发生率，气体在管路中凝聚是感染发生原因之一，通过加热降低气体在管路的凝聚；④减少患者的呼吸做功，人体提供能量对吸入气体加温湿化，使得吸入气体达到人类生理需求状态，高流量氧疗的加热湿化减少了患者的能量消耗和代谢[9]。高流量氧疗装置没有无创通气面罩的压迫，提高了患者的舒适度及依从性。高流量氧疗因其生理学优势在新冠肺炎的治疗中发挥重大作用，改善新冠肺炎患者的低氧血症并降低其呼吸功[10]。

机械通气是一项挽救呼吸衰竭患者的重要生命支持手段，危重患者拔管失败和再插管的发生率约为10% ～ 30%，导致机械通气患者撤机后死亡率高[11]。无创正压通气(NPPV)是指无需建立气管插管或气管切开等人工气道的方式将患者与呼吸机相连接的正压辅助通气模式，包括双水平正压通气(BiPAP)和持续气道正压通气(CPAP)等通气模式[12]。在过去的十年中，无创正压通气被广泛用于预防高危患者拔管失败[13]。高流量氧疗和无创正压通气在流量可控、氧浓度可调、维持一定水平的PEEP、减少死腔、改善肺泡通气等方面存在诸多相似点[14]。21 世纪初高流量氧疗开始应用于临床治疗，2001年Screenan等人首次提出应用高流量氧疗治疗新生儿呼吸窘迫[15]。Ritchie等[16]观察了健康志愿者吸入气流量与气道压力的关系，发现在一定范围内气道压力随着吸入气流量的增加而增加，提示高流量所产生的气道正压有助于疾病的恢复。Riera Jordi等[17]研究了健康成年人高流量氧疗和体位对呼吸末肺阻抗的变化，发现无论是俯卧位还是仰卧位，高流量氧疗使呼吸末肺阻抗增加。Parke等[18]研究了高流量氧疗对健康志愿者气道压力和呼气末肺阻抗的影响，发现在一定范围内随着流量增加和呼吸频率降低，呼气末肺阻抗线性增加，提示高流量氧疗可以作为持续气道正压通气的替代方案。研究[19]显示拔管后应用高流量氧疗可以减少呼吸衰竭的发生，其效果不亚于无创呼吸机。本文综述了高流量氧疗在有创机械通气撤机方面的相关研究，以期指导高流量氧疗在此类患者中的临床应用。

2 高流量氧疗辅助有创机械通气患者撤机

2.1危重症患者撤机：台北医科大学[20]选取了重症监护病房拔管后左室射血分数<50%的心力衰竭(心衰)患者，发现高流量氧疗组和无创正压通气组在72 h内治疗失败率和再插管率方面无显著差异。李凤等人[21]选取急诊监护室(EICU)急性心衰患者，发现高流量氧疗组改善了PaO2和氧合指数，降低了脱机后患者的呼吸频率。Critical Care[22]选取96例有创机械通气的COPD患者，研究发现对于因高碳酸血症而插管的COPD患者，高流量氧疗在预防拔管失败和再插管等方面并不劣于无创通气(NIV)。郑州大学第二附属医院急诊科[23]选取90例机械通气拔管后患者，研究发现高流量氧疗组氧合指数、PaO2高于文丘里面罩吸氧组；PaCO2、血乳酸、ScvO2变化率低于文丘里面罩吸氧组。Arnaud等人[24]多中心随机对照试验发现，针对存在拔管失败高风险的机械通气患者中，拔管后立即使用高流量氧疗联合无创通气比单独使用高流量氧疗降低了再插管的风险。然而存在不一样的研究结果，Jun Yeun Cho等人[25]发现对于ICU高危再插管患者，高流量氧疗没有优于传统氧疗。四川大学Meta分析[26]发现，与传统氧疗相比，高流量氧疗的再插管率更低(P=0.003)；与无创正压通气相比，高流量氧疗与无创正压通气的再插管率相同(P=0.38)。

高流量氧疗在有创机械通气辅助撤机方面不亚于传统氧疗和无创正压通气治疗，与无创通气相比，高流量氧疗更舒适，耐受性更好，高流量氧疗相关的气道护理干预次数和鼻面部皮肤破损发生率均显著降低，所以高流量氧疗是一种降低再插管率的无创正压通气替代方案，建议有创机械通气患者拔管后预防性使用高流量氧疗。针对不同病因导致的急性低氧性呼吸衰竭患者，因为纳入人群不同，在再插管率、有创机械通气时间、呼吸频率、氧合指数、ICU住院时间、ICU 90 d病死率等方面研究结果略有差异；高流量氧疗联合无创正压通气治疗辅助有创机械通气患者撤机是否是最优的选择，有待于大规模、多中心、随机对照研究进一步证实，减少有创机械通气时间和降低再插管率。

2.2外科术后患者撤机：上海交通大学[27]选取肺叶切除术后中、高危肺部并发症患者，研究发现胸腔镜肺叶切除术患者拔管后应用高流量氧疗可降低再插管风险，改善患者的氧合状态，减少医疗费用。Wataru-Tatsuishi等人[28]发现与传统氧疗相比，非体外循环冠状动脉搭桥术后患者采用高流量氧疗可缩短氧疗时间，减少总供氧量，改善术后肺不张。南京大学医学院附属鼓楼医院研究[29]发现急性脑创伤术后患者应用高流量氧疗，呼吸机相关肺炎发生率明显下降，EICU滞留时间明显缩短；28 d病死率较无创机械通气下降。然而存在不同的研究结果，Rita Gaspari等人[30]发现与传统氧疗相比，在肝移植患者中早期应用高流量氧疗并不能降低拔管后低氧血症的发生率，也不能降低免疫功能低下等高危人群脱机失败的发生率、28 d死亡率和缩短ICU住院时间。苏州大学附属第一医院研究[31]发现高流量氧疗不能解决肥胖术后患者肺通气不足以及睡眠呼吸暂停综合征导致的上呼吸道梗阻问题。

术后患者常在脱机36～48 h发生急性呼吸衰竭，如肺部感染和肺不张等，需要再插管缓解症状[32]，所以术后患者脱机后预防性应用高流量氧疗在一定程度上缓解患者的氧合障碍，邱海波等人[33]指出术后患者出现急性低氧性呼吸衰竭很可能成为高流量氧疗的首选指征。研究提示高流量氧疗可用于预防术后患者呼吸衰竭，但是高流量氧疗治疗术后急性呼吸衰竭的作用机制尚不清楚。目前术后使用高流量氧疗主要集中在心胸腹部手术和颅脑术后患者，对于其他有呼吸衰竭风险的手术人群(耳鼻喉或血管外科)术后使用高流量氧疗的效果仍不清楚，有待于进一步明确术后使用高流量氧疗的适应人群和适应证。

2.3困难脱机患者撤机：Amanda Corley等人[34]研究发现经气管切开高流量氧疗可改善患者氧合指数，增加平均气道压。Daniele Natalini等人[35]研究发现氧流量为50 L/min时明显改善患者氧合并降低呼吸频率，增加呼气压力和呼气末肺容积。徐培峰等人[36]研究发现经气切口高流量氧疗可以降低重型颅脑损伤患者呼吸频率、呼气末二氧化碳分压及动脉血二氧化碳分压，改善患者的氧合。Chieko Mitaka等人[37]发现对于限制性通气障碍患者，经气管切开高流量氧疗可以减少呼吸功，增加潮气量，有利于气管切开困难脱机患者脱机。然而存在不同研究结果，Tania Stripoli等人[38]选取研究发现高流量氧疗不能改善患者的呼吸功、呼吸频率和气体交换。此实验为非随机的小样本量交叉研究，没有单盲或者双盲试验，没有测量潮气量、气道压力等呼吸参数，有待于进一步研究。

经气管切开高流量氧疗装置提供了准确的吸入氧浓度，改善了气管切开患者脱机期间的氧合状态。徐培峰等人[36]小样本研究发现经气切口高流量氧疗并不产生PEEP效应，甚至呼气末肺容积有下降的趋势。经气切口高流量氧疗是否产生PEEP效应以及是否有利于困难脱机患者撤机，有待于进一步大规模、随机对照研究评估ICU住院天数、住院费用等指标，缩短困难脱机患者的脱机时间，降低有创机械通气并发症的发生率。

3 讨论

《2020临床实践指南：经鼻高流量氧疗作为成人呼吸支持策略的作用》[39]强烈推荐血氧过低的呼吸衰竭患者使用高流量氧疗(中等质量证据)；拔管后患者推荐使用高流量氧疗(中等质量证据),建议心外或胸外科术后或肥胖高风险病人使用高流量氧疗(中等质量证据)；对于插管超过24 h且具有任何拔管失败高风险特征的患者，建议使用高流量氧疗，而不是传统氧疗(中等质量证据)。高流量氧疗作为一项新型呼吸支持技术，因其耐受性高、改善患者氧合、成本低等优势逐步应用于成人有创机械通气撤机。针对某些有创机械通气患者，建议拔管后一线预防性应用高流量氧疗，也有新出现的证据支持高流量氧疗辅助困难脱机患者顺利撤机。高流量氧疗在有创机械通气辅助撤机的适用范围以及存在拔管失败风险人群中最有可能受益的人群，有待于临床工作者进一步探究，将高流量氧疗的临床优势最大化。