由于人类的鼻子和上呼吸道能够对吸入的气体进行加热和湿润,在进入肺泡的过程中,吸入的空气被加热到体温并被水蒸气完全饱和。然而,在低流量供氧时,由于吸入气体的绝对湿度低,病人吸入流量和输送流量之间的差异很大,FIO2不稳定等影响,导致氧疗耐受性差以及效果低于预期。与其他设备相比,HFNC提供的吸入气体流量更高,FIO2更可预测。

HFNC的定义

HFNC是指一种通过高流量鼻塞持续为患者提供可以调控并相对恒定吸氧浓度(21%~100%)、温度(31~37℃)和湿度的高流量(8~80L/min)吸人气体的治疗方式。组件主要包括空氧混合装置、湿化治疗仪、高流量鼻塞以及连接呼吸管路。

缺乏湿化的不利影响

干燥气会对呼吸系统产生各种不良影响。对狗来说,呼吸干燥的空气会导致气管粘膜丧失功能,而在培养的人上皮细胞中,它会导致急性损伤和炎症。在豚鼠中,它引起广泛的纤毛失活,并伴有上皮的脱离或脱落,上皮下血管充血,水肿和细胞浸润性改变。呼吸干燥空气会导致鼻粘膜失水过多,从而降低鼻黏液清除率;高流量的干燥气体会导致气道分泌物浓缩,增加了气管内管阻塞的发生率;同时容易引起鼻腔、口腔的干燥等氧疗的不适感。HFNC作为一个开放的恒流系统,能够提供恒定量的蒸汽以减少通气的不良影响。

HFNC的生理学效应HFNC是一个开放系统,它不促进VT和分钟通气。尽管如此,高流量的充分加热和加湿气体被认为有许多生理效应。如高流量会冲走解剖死腔中的二氧化碳,从而降低呼吸频率,减少呼吸做功。

1 /呼气末正压(PEEP)效应/

HFNC通过输送高流速气体的方式,可以维持一定水平的PEEP,维持肺泡开放,有利于呼气末肺泡复张和气血交换。研究结果显示,HFNC流量每增加10 L/min,患者咽腔PEEP就增加0.5~1cmH2O。流量增加到60 L/min时,闭口的女性受试者咽腔PEEP可达到8.7cmH2O左右,男性为5.4cmH2O;张口呼吸情况下女性为3.1cmH2O,男性为2.6 cmH20左右。

2 /生理死腔冲刷效应/

HFNC通过为患者提供恒定的、可调节的高流速空氧混合气体,冲刷患者呼气末残留在鼻腔、口腔及咽部的解剖无效腔的气体,可明显减少患者下一次吸气时吸人的CO2的含量。

3 /维持黏液纤毛清除系统功能/

HFNC主要关注于提供相对精确的恒温和恒湿的高流量氧疗,因而能够更符合人体生理情况下呼吸道的气体温度及湿度,降低医用干冷气体对上下呼吸道黏液纤毛系统功能和黏膜的影响。与普通氧疗相比,使用HFNC可以明显降低患者鼻、口、咽喉的干燥评分,有助于稀释痰液和排痰,修复和维持人呼吸道上皮细胞和纤毛的结构和功能,提高患者的舒适度,降低下呼吸道感染的发生几率。

4 /降低上气道阻力和呼吸功/

鼻咽腔通过提供较大的表面积对吸人气体进行湿化和温化,但同时吸人气体之间的摩擦会对气流产生明显的阻力。HFNC可以提供满足患者吸气流速需求、恒温恒湿的高流量气体,患者在吸气时不需要用力吸气也不需要对吸人气体进行加温加湿,这样不仅降低吸气阻力,同时避免患者对吸人气体进行温化湿化所需的代谢消耗,减少患者的呼吸做功。

HFNC的临床应用

1 /呼吸衰竭患者/

对于高碳酸血症呼吸衰竭患者,NIV一直是他们呼吸支持的主要方式。但是由于面罩耐受性差,对一些患者来说是不合适的。HFNC通常因更容易耐受用于治疗无法耐受常规NIV的患者的高碳酸血症呼吸衰竭;维持充足的氧合依赖于正确管理FIO2和功能残气量,然而,传统的氧气输送系统,FIO2很难控制且低于预期。对于低氧性呼吸衰竭患者,HFNC能帮助维持稳定的FIO2和优化FRC。

2 /拔管后/

再次插管与在重症监护病房和住院时间较长有关并且会导致更高的死亡率。HFNC可以改善氧合,减少呼吸支持和重新插管的需要。有研究对拔管受试者进行HFNC和高流量面罩输送的比较,两种模式之间的呼吸和血流动力学参数没有差异,但HFNC的耐受性更好。

3 /插管期间/

在ICU中插管通常伴随着严重的并发症。为避免气管插管期间的并发症,可以应用NIV来增强氧合。然而,在喉镜检查期间,必须取下面罩;而鼻导管不干扰喉镜检查,以此HFNC可用于气管插管呼吸支持暂停期的供氧。

4 /急性心力衰竭患者/

各种氧合方法用于治疗急性心力衰竭并发的呼吸衰竭。HFNC是一种很好的补充氧合的替代方法。Carratala Perales等检查了HFNC对患者术后呼吸困难和低氧血症的影响,发现5例患者均出现了临床好转,并成功应用HFNC治疗。Roca等人通过超声心动图检查了纽约心脏协会III级心力衰竭患者吸气期的下腔静脉塌陷,结果表明HFNC减少了下腔静脉的吸气塌陷,提示HFNC对严重心力衰竭患者有支持作用。

5 /睡眠呼吸暂停征/

阻塞性睡眠呼吸暂停综合征可归因于与间歇性低氧血症、神经认知功能障碍和心血管疾病相关的上气道塌陷。尽管CPAP被认为是最有效的治疗方法,但依从性并不理想。 McGinley等人发现,用于OSA的HFNC缓解了儿童上气道阻塞,在儿童和成人中,HFNC降低了觉醒和呼吸暂停低通气指数评分。

小结

与常规氧疗输出的低流量氧气方式相比,HFNC能提供符合或超过患者所需的吸气峰流速,减少了气时空气的稀释作用,使得吸人氧气的浓度不会受到患者的呼吸频率、吸气流速、呼吸形态等因素的影响,为患者提供精确稳定的吸氧浓度,有利于改善患者氧合。HFNC作为新的呼吸支持技术在临床得到广泛应用,对轻中度低氧性呼吸衰竭患者具有积极的治疗效果,但在临床应用中如何规范合理使用,明确其适应范围,尚需要进一步的临床研究。

参考文献

[1]Nishimura M. High-Flow Nasal Cannula Oxygen Therapy in Adults: Physiological Benefits, Indication, Clinical Benefits, and Adverse Effects. Respir Care. 2016 Apr;61(4):529-41. doi: 10.4187/respcare. 04577. PMID: 27016353.

[2]中华医学会呼吸病学分会呼吸危重症医学学组,中国医师协会呼吸医师分会危重症医学工作委员会.成人经鼻高流量湿化氧疗临床规范应用专家共识[J].中华结核和呼吸杂志, 2019,42 (2): 83-91.

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