ARDS 患者應用經鼻高流量濕化氧療治療的研究現狀

田雅潔，方國強，徐思成通信作者)

(新疆醫科大學第一附屬醫院，新疆 烏魯木齊 830000)

0 引言

急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)是肺毛細血管通透性增高導致的滲出性肺水腫。急性期主要表現為彌漫性肺泡水腫，出血，透明膜形成及炎癥細胞聚集。ARDS 缺氧的主要原因是肺間質水腫及肺毛細血管微血栓形成導致的通氣/血流比例失調。早期高濃度氧療可保證氧飽和度的快速上升，糾正缺氧，并可減少呼吸機相關性肺損傷(ventilator associated lung injury)。經鼻高流量濕化氧療(HFNC)可以提供恒定溫度，相對100%濕度的高流量氣體，且能在鼻咽部產生一定的氣道正壓，類似呼氣末正壓效應，從而減少鼻咽部解剖無效腔，減少二氧化碳的重吸收，提高患者的血氧飽和度水平，在一定程度上減少患者氣管插管及拔管后再插管率。結合以上優勢，HFNC 近年來在臨床上被廣泛推廣使用。

1 HFNC 的特點及作用機制

經鼻高流量濕化氧療(HFNC)是一種能夠在高流量(可高達60 升/分鐘)下通過鼻導管輸送加溫和增濕氧氣的設備，該設備主要包括空氧混合裝置、濕化治療儀、流量鼻塞以及連接呼吸管路。其臨床治療的重要機制是可為鼻部提供加熱且較為濕潤的高流量氧氣，從而進行持續的上氣道沖洗，減少鼻咽部的無效腔，并可產生較低水平的氣道正壓(PEEP 效應)，降低吸氣阻力的同時增加呼氣阻力[1]，從而改善氧合。HFNC較NIPPV 提供較低的跨肺壓(TPP)，潛在地比NIPPV 導致更少的VILI[2]，這也使接受HFNC 的低氧血癥患者的插管率低于接受NIPPV 或標準氧療的患者。

2 HFNC 的作用原理

HFNC 能有效迅速的改善氧合的原理包括以下5 個方面：2.1 在臨床治療過程中，非侵入性呼吸支持模式的臨床有效標準是患者可恢復有效的自主呼吸。而高碳酸血癥或可能繼發于高碳酸血癥的呼吸困難，是進展為侵入性通氣支持模式的最常見原因。若能在一定程度上減少無創正壓通氣治療時潴留的CO2，許多患者就可以避免有創機械通氣帶來的潛在肺損傷[3]。HFNC 可快速提供大量含氧氣體沖刷鼻咽部生理死腔，減少氣道總死腔，提高肺泡通氣占總分鐘通氣的比例，有助于促進肺泡內O2 和CO2 的交換，減少CO2 的潴留，降低高碳酸血癥的發生，從而在一定程度上減少氣管插管率及拔管后再插管率。

2.2 HFNC 輸送高流量的氣體達到或超過患者主動吸氣的最大吸氣流速，吸氣阻力明顯下降，經治療I:E 比值降低[4]，患者在吸氣時不需要用力吸氣也不需要對吸入氣體進行加溫加濕，從而有效減低呼吸做功。同時，HFNC 不會受到患者呼吸頻率、吸氣流速等因素影響，可為患者提供精確穩定的吸氧濃度，有利于使HFNC 在ARDS 患者的個體化治療方面發揮更佳療效。

2.3 HFNC 提供的氣體流速可有效降低患者用力吸氣時增大的鼻咽腔表面積產生的氣體自身的摩擦阻力，有助于維持甚至改善氣道黏液纖毛轉運系統功能[5,6]。與普通氧療相比，使用HFNC 可以明顯降低患者鼻、口、咽喉的干燥評分，有助于稀釋痰液和增加排痰，修復和維持上呼吸道上皮的細胞和纖毛的結構和功能，提高患者的上氣道清除能力，降低下呼吸道發生感染的機率。且HFNC 支持氣體交換的壓力低于常規機械通氣(CMV)，并可實現實時恒定的氧濃度，與吸入壓力峰值較低的CMV 相比，減小了呼吸道的代謝功，更有利于氣道保護，肺和全身炎癥的生物標志物均有所下降[7]。

2.4 HFNC 經主動型加溫加濕裝置進行溫濕化( 溫度31～37℃，相對濕度100%，吸氣流速一般在40-60L/min 左右)，將外界干冷氣體有效的加溫加濕達到人體最適溫度濕度，促進氣道黏膜的纖毛運動，快速有效排出氣道分泌物，并可大大節約正常人上氣道本身對外界干冷氣體進行溫濕化所需消耗的熱量[8,10]。HFNC 加溫加濕的優勢是無創正壓通氣及普通面罩給氧無法比擬的，在無創正壓通氣的間歇期行持續氣道加溫濕化，可以維持氣道黏膜纖毛的正常功能，稀釋痰液，促進氣道分泌物排出[9]。

2.5 HFNC 可提供低水平的持續氣道正壓，減低呼吸做功。臨床使用 HFNC 時，部分患者主觀感覺在呼氣時有阻力，其原因在于 HFNC 流量較大，在呼氣相時與呼出氣流相對，產生了較小的正壓效果，即微正壓。HFNC 的微正壓與無創正壓通氣( CPAP) 存在一定區別，CPAP 的正壓效果作用于呼吸全過程， 而HFNC 的 微正壓主要產生于呼氣相。Groves 等[11]將 HFNC 應用于健康志愿者，測量志愿者呼吸過程中咽部氣道壓力，結果顯示在呼吸過程中，咽部氣道壓力隨流量增加而增大，當 HFNC 流量為 60 L/min 時，咽部壓力最高可達8. 7 cmH2O。這種類似 PEEP 的壓力帶來的直接好處就是可以使功能殘氣量增加，對肺泡的膨脹和復張有積極作用，這對于需長期臥床的ICU 患者可能尤為有幫助[12-13]。

3 ARDS 患者應用HFNC 治療的優勢

3.1 HFNC 可能降低ARDS 患者的拔管后再插管率[14]

氣管插管的ARDS 患者在成功撤離呼吸機并拔出氣管插管后的一段時間，因呼吸功能尚未完全恢復，需序貫其他氧療方式以改善患者呼吸困難。HFNC 理論上能夠達到與無創正壓通氣(non-invasive positive pressure ventilation，NIPPV)類似的氣道正壓效應，并且佩戴方便，舒適度較高，患者易于耐受。已有研究[15]發現，HFNC 與患者舒適評分、拔管后2 天內氧合改善、3 天內呼吸支持需求減少相關。Rittayamai 等人的隨機交叉研究顯示,HFNC 會改善呼吸困難，降低呼吸頻率和心率，患者主觀舒適度高及耐受力好。Brotfain 等人也得出類似的結論,HFNC 可降低再插管率。雖然目前的證據傾向于支持拔管患者使用HFNC 作為常規氧療的替代或部分替代，但對于有再插管高風險的患者，序貫策應優于補救策略。

另有研究[16,17]報告了HFNC 治療后氧飽和度和呼吸速率的改善(與HFNC 啟動前相比)情況。在其中兩項研究中，氧飽和度分別從89%上升到95%，在另一項研究中從92%上升到97%，呼吸頻率在一項研究中從每分鐘31 次降至25 次，在另一項研究中從每分鐘28 次降至25 次(P＜0.01)。報告這一結果的兩項研究中，HFNC 氧療有較低的并發癥，患者氧合、舒適、呼吸困難評分和呼吸模式均有改善，顯示與常規氧療相比插管率略低。Rafael Fernandez 在一項多變量logistic回歸分析研究中[18]發現HFNC 對拔管后呼吸衰竭具有保護作用，可以預防非高碳酸血癥患者拔管失敗的高風險。綜上，ARDS 患者拔管后序貫HFNC 可快速改善氧合、減輕二氧化碳潴留，療效并不亞于NIPPV。

3.2 在由急性肺損傷導致ARDS 患者中，HFNC 相較NIPPV可更好的改善氧合、提高耐受性。

3.2.1 急性肺損傷(Acute lung injury ALI)是嚴重創傷后的常見并發癥，嚴重創傷常并發肺不張、肺部感染、胸腔積液，表現為肺水腫、肺出血和毛細血管血栓形成。ALI 患者常需要收住ICU，并通過機械通氣來提供PEEP 和較高的氧濃度，進而改善患者氧合指數，預防肺不張，減輕炎癥滲出。HFNC 裝置可以產生溫濕的吸入氣體，減少呼吸系統上皮細胞的損傷[3]，高流量氧療降低呼吸頻率和組織二氧化碳，同時增加潮氣量和呼氣末肺容積，通過降低吸氣阻力和產生呼氣正壓來減少呼吸功。

3.2.2 HFNC 的使用也導致潮氣量(Vt)、呼氣末肺容積(EELV)和I:E 比值的增加，RR 相應降低，MV 無變化。HFNC 降低RR 的能力與呼吸功的減少一致，其機制很可能是HFNC 的氣道正壓效應導致解剖死腔縮小，從而改善了通氣。此外，將吸氣流量需求與HFNC 匹配可克服鼻咽吸氣阻力，從而減少呼吸阻力功，大大提高患者氧合水平[19]。而在無創正壓通氣的過程中，可能會造成患者誤吸、排痰困難、鼻咽腔干燥等風險，加重了患者對治療的不易耐受性。

3.3 HFNC 額外的加溫濕化功能

HFNC 與傳統低流速氧療區別在于，它能提供一個額外的加熱濕化功能。如果沒有加溫加濕，則不能稱之為HFNC。ARDS 患者因長期氣管插管，黏液纖毛系統受損，呼吸道加溫、加濕功能未完全恢復，呼吸道黏膜容易干燥，呼吸道清除異物的能力降低，支氣管分泌物粘稠，痰液不易咳出，容易在氣道內形成痰痂，使阻塞氣道及肺部感染的風險大大增加。HFNC 加熱濕化后可稀釋痰液，從而有利于氣道分泌物的排出；另外，通常HFNC 的濕化溫度為37℃，可將外界干冷的氣體加溫濕化至最接近人體的溫度，減少冷空氣對呼吸道的刺激，從而有效避免支氣管痙攣[20]；同時可補充氣道丟失的熱量與水分，減少氣道干燥度，修復和維持人呼吸道上皮細胞和纖毛的結構和功能，降低下呼吸道感染的發生幾率[21]。

4 HFNC 在臨床治療過程中的常見問題

4.1 盡管在氣管插管拔管后的患者中序貫應用HFNC 可能具有更好的臨床應用前景，但應注意，HFNC 本質是一種 氧療方法，不具備NIPPV 的呼吸支持功能，對于Ⅱ型 呼吸衰竭患者的療效可能有限。與此同時，HFNC 也存在著裝置費用昂貴、濕化系統有潛在微生物定值缺點。

4.2 Messika 等[22]將HFNC 應用于45 例重度低氧性呼吸衰竭(氧合指數均值為137mmHg)，發現其氣管插管率為40%，推測HFNC 的失敗原因與病情危重度高、進行性器官衰竭、血氧飽和度低及較高的呼吸頻率有關。另外，HFNC 在治療重度ARDS 患者的序貫時機方面尚缺乏相關證據支持，應用過程中是否會導致氣管插管延遲還需進一步研究。

5 小結與展望

5.1 在臨床診療過程中，相較NIPPV,HFNC 可向患者有效提供加溫加濕氣體，較少鼻咽部解剖死腔，降低呼吸做功，從而快速提高動脈血氧飽和度及動脈血氧分壓。對于ARDS患者，可縮短序貫治療時間，降低再插管率，減少患者住院時間。再次，HFNC 作為新型的呼吸支持技術，使用相對方便，在臨床中工作中較易開展，對患者不會造成明顯痛苦，患者有較好的耐受性，今后可能成為輕-中度ARDS 患者首選的呼吸支持方式。

5.2 目前針對呼吸衰竭患者使用HFNC 治療報道很多，且大多數結論肯定，但在ARDS，尤其是中重度ARDS 患者中的應用研究相對較少且在治療是否有效方面并無統一結論。在以后的臨床工作中，需要關注HFNC 是否可以常規應用于大多數拔管患者，特別是在呼吸機脫機困難的患者。此外，HFNC 在治療過程中的定時和流量參數的設置以及拔管后序貫治療時機 也需要展開進一步研究。