加強濕化高流量鼻導管通氣技術在麻醉科的臨床研究與精確應用*

劉志恒, 薛慶生, 于布為△

1深圳市第二人民醫院、深圳大學第一附屬醫院麻醉科(廣東深圳 518035)； 2上海交通大學醫學院附屬瑞金醫院麻醉科(上海 210025)

麻醉科醫師是急危重癥救治的先鋒隊和主力軍。麻醉科醫師在全球范圍內急慢性疼痛、重癥監護、復蘇與救助、舒適化治療等健康服務系統中最大限度地提高麻醉服務的可及性和可負擔性[1]。在麻醉科醫師掌握的眾多技術中，呼吸治療作為一種治病救命的技術是每天都在應用的基礎精細技能。近年來，濕化高流量鼻導管通氣(humidified high flow nasal cannula, HHFNC/HFNC； transnasal humidified rapid insufflation ventilatory exchange,THRIVE。本期專題統稱HFNC)作為一種新型無創呼吸通氣治療技術在重癥領域廣受推崇，在圍術期的應用也有一些研究。應《廣東醫學》編輯部邀請，我們組織國內麻醉學界對此專題感興趣的同道，圍繞HFNC在麻醉與圍術期的臨床研究和精確應用進行探討。

1 HFNC概述

HFNC設備結構簡潔，由氧源和高流量發生器(可合稱空氧混合器)、加濕加熱系統、氣體輸送管道及可佩戴HFNC裝置的鼻導管等部分組成。HFNC的優勢在于加溫加濕氣體、提供準確的吸入氧濃度、減少鼻咽部死腔、產生氣道正壓、提高呼氣末肺容量、降低氣道阻力、減少呼吸做功、改善氧合指數等[2]。

HFNC提供加溫加濕恒定的氧流量，吸入氧的濃度不會受到患者的呼吸頻率、吸氣流速、呼吸形態等因素的影響，為患者提供精確穩定的吸氧濃度，有利于快速改善患者氧合狀態，而應用該方法時要注意的是在重癥患者與普通圍術期患者、鎮靜狀態下與非鎮靜狀態下是不同的，不能一概而論。因此，本期專題著重討論HFNC在圍術期的精確應用，筆者認為十分必要而迫切。

2 HFNC手術室內麻醉中的研究和應用

HFNC在急慢性呼吸衰竭患者的應用，重癥醫學領域已經有足夠討論，本文不再贅述。在圍術期的研究和應用目前多集中于圍術期低氧血癥的呼吸治療、麻醉誘導氣管插管前預充氧、日間手術麻醉供氧、喉部手術或共用氣道手術中、PACU拔除氣管導管后的序貫氧療以及門診內鏡診療麻醉中的呼吸支持等方面，HFNC提供了一項新的選擇，這也正是當下麻醉科醫師應該進一步深入應用研究的內容。

2.1 HFNC預充氧對于麻醉誘導氣管插管前氧合效能的影響 健康成人呼吸空氣時呼吸暫停時限(停止呼吸到SpO2<90%)為1～2 min，采用預充氧可延長呼吸暫停時限至8 min。近年多項隨機對照研究比較應用HFNC和傳統面罩給氧用于快速序貫誘導過程中的相關結局，多數結果認為使用HFNC均有不同程度呼吸暫停時限的延長，然而這些研究同時也發現，在患者的氧分壓及呼吸系統并發癥發生率等數據上，HFNC未能體現出一致的優越性[3-4]。本期刊登的潘傳龍等[5]關于HFNC在輕至中度燒傷患者植皮手術中應用的隨機對照研究結果表明，使用HFNC可以有效降低低氧血癥發生風險，改善患者氧合能力，降低二氧化碳(CO2)潴留風險；羅南博等[6]關于HFNC提高強直性脊柱炎患者全麻誘導氧合的前瞻性單臂臨床研究結果表明，在預計困難氣道的強直性脊柱炎患者進行無肌松藥全麻慢誘導插管前使用HFNC預充氧，有助于減少低氧血癥發生率，并提高患者滿意度，該研究的多因素COX回歸分析顯示體質指數(BMI)與患者誘導期間低氧血癥顯著相關。在肥胖人群將HFNC應用于麻醉誘導期氧合，利用其插管期間可以不間斷供氧的優勢，可延長呼吸暫停時限、提高最低脈搏氧飽和度，從而有助于完成氣管插管[7]。左明章教授將HFNC和傳統面罩通氣技術用于老年患者麻醉誘導，證實HFNC能夠延長無呼吸功能障礙的老年患者誘導期間的無呼吸時限，但是對于誘導期動脈血氧分壓和CO2分壓及不良反應等與傳統面罩通氣相比均差異無統計學意義[3]。清醒的健康志愿者人群是研究麻醉誘導預充給氧效果的普適對象。有學者對健康志愿者進行隨機對照交叉研究，比較面罩緊閉吸氧和HFNC預給氧兩種方法對呼氣末氧分數(ETO2)的影響，結果3 min預充氧后能維持ETO2>90%的比例在面罩吸氧組和HFNC組分別為54%和4%；6 min后ETO2>90%的比例分別為96%和46%，從而得出結論——單獨以HFNC預給氧是一種不可靠的預充氧方式[8]。另一機構研究面罩吸氧與HFNC預充氧方式對人體氧合與CO2排出的影響，結果發現口腔閉合者HFNC給氧效能和面罩通氣相當，而張口則會嚴重影響HFNC的給氧效能[9]。

歐洲重癥醫學會的 PLUG專家組(Pleural Pressure Working Group)在2020年底發布了成人HFNC臨床專家指南。在圍插管期HFNC的應用方面，專家組提出的綜合評價是：與傳統面罩給氧相比，HFNC對窒息氧合時間、插管后PaO2與PaCO2并無明顯改善；并且分為ICU組和全麻插管組做亞組分析以后，上述結論沒有變化[10]。Wong等[7]對病態肥胖患者麻醉誘導進行了一項隨機對照臨床研究發現，相對于常規面罩吸氧，HFNC可以延長“安全窒息時限”，有效維持SpO2。因此，HFNC相較面罩通氣預充氧能否改善麻醉誘導階段患者氧合仍存在相互矛盾的研究結果，提議麻醉科醫師在此領域進行更深入、更有說服力的臨床研究。

2.2 HFNC用于術后氣管導管拔除后的呼吸支持 全身麻醉后患者肺功能的恢復是術后康復的重要內容，圍術期合理的氧療措施可以加速術后肺功能的恢復。近期的Meta分析提示，全麻手術后應用HFNC，在縮短住院時間、降低再插管率和術后需要呼吸支持率方面，相對于傳統氧療更具優勢，但在術后并發癥和病死率上兩者并無差異[11-12]。值得一提的是，《JAMA》雜志發表了兩項多中心研究，分別對比了HFNC和雙水平氣道正壓通氣以及無創機械通氣在術后氧療中對患者預后的影響，結果發現HFNC在再插管率和拔管后呼吸衰竭發生率方面均不遜于傳統氧療措施[13-14]。然而，另一項法國多中心研究(OPERA)中發現在接受腹部大型手術患者中，拔管后早期預防性應用HFNC與標準氧療相比并沒有改善肺部預后[15]。本刊一項多中心前瞻性研究觀察胸腔鏡手術拔管后早期應用HFNC的效果，相較于傳統經鼻低流量氧療組，發現HFNC組除術后1 h PaO2明顯提高以外，研究指標如患者術后1 h低氧血癥發生率、VAS評分、呼吸不適評分、術后肺部并發癥情況等均無明顯差異[16]。

有研究發現在氣管導管拔除后即刻應用HFNC可降低病態肥胖患者減重術后低氧血癥及肺不張的發生率[17]。Cochrane數據庫研究提示，與標準鼻導管吸氧相比，HFNC能降低再插管率，而與無創正壓通氣(NIPPV)比較，HFNC在術后再插管率方面并無明顯優勢[18]。

歐洲重癥醫學會PLUG專家組發布的成人HFNC臨床專家指南中指出：相對于傳統氧療，在合并呼吸衰竭、低氧血癥的重癥患者拔管后推薦應用HFNC；對氣管插管超過24 h并有再插管高危特征的重癥患者，有條件地推薦HFNC方法；對正常拔管后過渡到NIPPV的患者，專家組建議繼續使用NIPPV，不建議將HFNC作為常規預防性應用。這份指南還指出，雖然現有證據表明，術后應用HFNC可顯著降低再插管率和加強呼吸支持使用率，然而，專家組根據再插管發生率較低的事實，以及HFNC減少加強呼吸支持使用率的證據不夠連續、不夠精確的評估，決定調低這一結果的信度[10]。筆者對上述判斷及其產生的過程，持欣賞態度。結合歐洲重癥醫學科隸屬于麻醉科的普遍事實，筆者認為歐洲麻醉學界同道以其學科覆蓋齊全、從業人士知識面廣等優勢，贏得話語權，值得國內同道思考和借鑒。

2.3 HFNC用于喉部手術或共用氣道手術的呼吸管理 呼吸道手術的通氣管理對麻醉科醫師是一個挑戰，較為理想的方法是無管技術，在保證氧合的前提下提供最佳手術視野，避免氣管導管相關的呼吸道損傷。HFNC用于喉部手術(如喉鏡微創術、聲門下狹窄擴張術)或共用氣道手術(如激光消融術)的呼吸管理，是一項創新性的氧合技術。Patel等[19]是第1個報道在氣道手術中使用HFNC的研究者，他們團隊在25例接受下咽或喉氣管手術的成人患者中應用，中位呼吸窒息時間為14 min，最長持續時間為65 min；當HFNC流速為70 L/min時，沒有患者發生去氧飽和狀態(90%

3 HFNC在門診內鏡診療麻醉中的研究和精確應用

近年來，隨著舒適化醫療的開展，各項無痛內鏡、無痛檢查和治療手術越來越多。HFNC在纖維支氣管鏡檢查中的應用，目前僅有散在的小樣本臨床研究。一項隨機對照研究對比HFNC與無創通氣(NIV)用于急性呼吸衰竭患者的纖維支氣管鏡檢查，結果提示無論是在檢查前、中、后，NIV組氧合(PaO2/FiO2)均優于HFNC組，而HFNC的優勢表現為受檢者耐受性較好[22]。另一項納入60例患者的隨機對照研究提示，HFNC(30～70 L/min)相對于普通給氧(10 L/min)在鎮靜下支氣管鏡檢中可減少低氧飽和度(<90%)發生率[23]。

將HFNC應用于消化內鏡檢查可以降低患者低氧血癥及嚴重低氧血癥的風險， HFNC因其具備不占用氣道并能提供較長窒息時間的特點，可為手術室外舒適化醫療的開展提供相對安全的保障，這方面報道已經比較豐富。曾彥茹等[24]關于HFNC在老年肥胖患者行無痛胃鏡檢查的臨床研究結果表明，HFNC用于老年肥胖患者行無痛胃鏡檢查能有效預防操作中血氧飽和度的下降，改善患者氧合狀態，減少呼吸相關不良事件及干預情況，降低上呼吸道梗阻、心律失常、心動過速和嗆咳等不良反應的發生率，縮短胃鏡檢查時間，提高胃鏡操作者的滿意度[24]。但是，胃腸鏡檢查往往是在門診完成，要注意選擇合適的患者和合適的時機，對于清醒患者使用較高流量(>40 L/min)預充氧，可能會出現不適甚至不耐受[25]。尤其需要特別強調的是，在門診內鏡中心進行舒適麻醉無論使用哪種通氣方式，均必須由有資質的麻醉科醫師來實施，細心監測并堅守在患者身旁，否則都將是一場災難。

4 HFNC在新型冠狀病毒肺炎(COVID-19)重癥患者使用的麻醉學思考

自2020年起，隨著COVID-19救治經驗的積累，尤其是我國在救治COVID-19危重癥患者所取得的成功經驗來看，HFNC對于危重癥患者的使用更需要再度思考。

在COVID-19流行早期，各國、各醫療機構對HFNC在COVID-19患者的應用觀點存在較大分歧。英國發布指南(2020年3月27日)，提出HFNC相對于傳統氧療不能提高生存率，卻可能增加病毒污染環境的風險，認為在COVID-19患者“應避免使用HFNC及其同類設備”[26]。當時(2020年3月13日)WHO推薦HFNC僅用于低氧血癥呼吸衰竭的患者，同時列出高碳酸血癥、血流動力學不穩定、多器官衰竭和精神狀態異常等不適合使用HFNC的情況[27]。而同一時期(2020年3月25日公布)“拯救膿毒癥組織”卻推薦在急性呼吸衰竭的患者應用HFNC，而不是傳統氧療或其他無創輔助呼吸方式[28]。隨著全球COVID-19病例的增加，關于HFNC用于COVID-19患者的研究逐步深入。一項模擬研究發現，相對于非重復呼吸面罩，即使在60 L/min流量下，HFNC產生的<1 μm氣溶膠的擴散距離也更具優勢，但此研究未模擬患者咳嗽時氣溶膠(氣溶膠直徑0.1～100 μm)的擴散情況[29]。也有建議在使用HFNC時加用外科面罩，可顯著減少氣溶膠和水滴向環境空氣的擴散[30]。較長時間應用HFNC的舒適性和可耐受性是其明顯的優勢，而在提高氧合效率和降低氣管插管率方面沒有統一結論。2020年11月《Chest》雜志刊登關于COVID-19患者無創通氣方式的綜述特別強調[31]，在COVID-19患者應用HFNC最大的風險不是該方法本身，而在于可能忽視對患者的密切監護，并且指出預警HFNC治療失敗的指征包括：(1)呼吸急迫和持續心率加快；(2)氧流量和FiO2增加不能提高氧合；(3)呼吸不協調；(4)精神狀態和血流動力學的惡化。此外，高流量氧療長時間應用，濕化問題尤其重要，否則可能發生肺部滲出物干結造成肺不張，以至達不到良好的通氣氧合效應。

COVID-19早期的病理生理變化主要是肺血管調節機制受損，病毒復制導致的Ⅱ型肺泡上皮細胞脫落、血管內皮細胞損傷，使正常的低氧性肺血管收縮反應減弱[32]。肺毛細血管收縮性痙攣導致肺血管靜水壓升高，大量血漿漏出到肺間質，影像學檢查表現為磨玻璃樣改變[33]。對輕癥患者，包括HFNC在內臨床常用來提高FiO2的辦法能夠奏效，但這些方法僅一定程度提高患者肺內氧含量，并未針對患者病理生理改變進行針對性治療。于布為教授早在2020年2月15日就指出，對重癥COVID-19患者，應在充分鎮靜和肌松下及早進行氣管插管機械通氣，以打斷這個惡性循環[33]；同時指出由麻醉科醫生組成的“插管小分隊”在重癥COVID-19救治中起到扭轉乾坤的重要作用。無獨有偶，《JAMA》雜志在同年4月底刊登的述評(JAMA Insights)也有類似的觀點和分析[34]，文章認為當無創呼吸支持無法降低呼吸驅動力時，就會陷入肺功能持續惡化的惡性循環之中，而早期插管、有效鎮靜及肌肉松弛可以中斷此循環。但早期插管時間點該如何選擇仍有待討論。一項回顧性研究認為實施HFNC 12 h時呼吸頻率-氧合指數(ROX指數)<3.67是需要進行氣管插管的截斷值，但此結論仍需進一步的前瞻性研究證實[35]。

在重癥COVID-19的救治中，把握好氣管插管、機械通氣的時機非常重要，其中早期識別重癥患者、以麻醉科醫生為骨干積極開展有創呼吸操作的“中國經驗”，收到很好治療效果。在2020年3月底國務院新聞辦公室發布會上，國家衛健委馬曉偉主任把麻醉科列為疫情防控中發揮重要作用4個主要學科之一，麻醉科醫師在抗擊COVID-19疫情中的貢獻得到高度肯定。

5 展望

現階段HFNC在麻醉領域的精確應用方面，無論是基礎研究還是臨床研究都不夠充分，在麻醉科應用的規范和指南更是缺乏，應加強對HFNC在圍術期治療效果和不良反應的觀察，嚴謹科學地設計、開展大樣本多中心臨床研究，客觀分析研究數據，以期最后能夠明確HFNC在圍術期使用的適應證和禁忌證、合適的使用時機以及正確的使用流程，促進HFNC在麻醉學科的精確應用。將來，隨著應用領域和規范的確定，HFNC或許可以集成于麻醉呼吸機內部，便于臨床的精確使用和科學監測。另外，在麻醉治療領域，HFNC可能存在廣闊空間，有待于深入研究和探索。本期專題希望通過“述評-專家筆談-專題報道”方式，提醒讀者加深HFNC應用進展的了解，促進舒適化醫療安全進步，促使麻醉服務精準前行。期待時機成熟后組織專家編寫出《中國HFNC臨床應用指南》，以指導臨床規范化應用。

總之，HFNC作為一種新型的無創通氣模式，可為圍術期呼吸治療提供了一項新的選擇。但對普通圍術期患者與重癥患者，尤其是對疫情期間的重危患者, HFNC的應用不能一概而論，其在圍術期的精確使用，尚需要科學的、充足的臨床研究來支撐，麻醉科醫師在此領域大有可為。