高流量氧療在COPD合并高碳酸血癥呼吸衰竭患者的應用進展

劉雅楠 薄建萍

山西醫(yī)科大學第二醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學科,太原 030000

幾十年來,常規(guī)氧療和無創(chuàng)通氣一直被認為是急性或慢性呼吸衰竭的一線治療方法[1-2]。但常規(guī)氧療通過傳統(tǒng)的鼻導管或面罩只能提供低流量的氧氣,而吸入的氣體因加熱和濕化不足,隨著流量的增加往往會給患者帶來不適[1]。ERS關于COPD長期家庭無創(chuàng)通氣治療指南建議無創(chuàng)通氣可用于慢性穩(wěn)定型高碳酸血癥的COPD患者[2],也有證據表明無創(chuàng)通氣可以改善急性高碳酸血癥患者的預后[3]。然而,盡管無創(chuàng)通氣很有效,但由于各種不良反應,如幽閉恐懼癥、眼睛刺激、胃脹、呼吸同步困難和壓瘡等,耐受性往往很差[4]。到目前為止,對于不能耐受無創(chuàng)通氣的患者,還沒有確定的替代治療方法。經鼻高流量氧療(highflow nasal cannula oxygen therapy,HFNC)是一項新興技術,旨在以最佳的溫度和濕化程度在高流量下(高達60 L/min)提供氧氣,并且具有良好的耐受性[5]。雖然它的益處已被證明主要用于治療急性低氧性呼吸衰竭患者[5],但最近有研究表明,HFNC也適用于高碳酸血癥患者,并建議作為不能耐受無創(chuàng)通氣患者的一種可能的替代方案[6]。越來越多的研究集中在這方面。本文回顧整理了近幾年HFNC在COPD合并高碳酸血癥患者中應用的文獻資料,綜述如下。

1 生理效應

HFNC通過多種不同的生理效應發(fā)揮作用,一些已經進行了廣泛的研究,其他的仍然不清楚。

幾種可能的生理效應如下:(1)上氣道CO2的沖刷作用:鼻腔高流量(高達60 L/min)的氣體通過對上氣道CO2的沖刷作用減少死腔通氣量,促進CO2清除,降低PaCO2水平[7];(2)減少呼吸功:高流速的氣體使患者吸氣時上氣道壓高于大氣壓,這顯著減弱了與鼻咽相關的吸氣阻力[8],此外,溫暖潮濕的氣體會抑制鼻肺支氣管黏膜收縮器的反應,防止寒冷和干燥空氣可能引發(fā)的氣道阻力增加[9],從而減少患者呼吸做功;(3)產生呼氣末正壓(positive end-expiratory pressure,PEEP):患者呼氣時對傳入氣體的流動施加了呼氣阻力,產生適度的PEEP,有效抵消了固有的PEEP[10];(4)提供更穩(wěn)定的吸入氧濃度(fraction of inspired oxygen,FiO2):從生理上講,吸氣流量隨每次呼吸而變化,FiO2也是如此,并錯誤的認為,患者吸入的氧全部由氧療裝置提供,相反,如果是呼吸窘迫的患者,其吸氣流量將超過傳統(tǒng)設備提供的氧流量,因為此類患者往往合并嚴重的低氧血癥,而在這種情況下面罩吸氧比鼻導管吸氧應用更多,那么患者的高呼吸頻率和高吸氣流量將產生室內空氣進入面罩的卷吸,這將會使吸入的氧氣被進一步稀釋,從而導致FiO2降低。而HFNC給氧時,流量高且恒定,克服了上述氧氣被進一步稀釋的問題,允許患者吸入恒定的FiO2[11];(5)氣道加溫和濕化:HFNC設備具有集成的有源加熱加濕器,可將溫暖濕化的氣體輸送到氣道,盡管隨著呼吸模式的改變和不同設備的使用,在不同的流量水平上可能會發(fā)生微小的變化,但在37℃的最佳溫度下及20～60 ml/min的流量范圍內,可以實現100.0%的加濕并保持恒定[12],而且經調節(jié)的氣體通過加熱回路,在大氣溫度較低時可以避免結露[13];(6)提高肺黏膜纖毛清除率:吸入干燥寒冷的空氣可能會增加氣道阻力,使黏液變厚,氣道分泌物難以清除[14],適當的加溫和濕化能夠改善氣道黏膜表面的纖毛運動,利于分泌物的清除,減少肺不張的形成,從而改善通氣/血流比例和氧合[15]。目前,關于HFNC對黏液分泌的影響相關數據還很缺乏,值得進一步研究。

2 臨床應用現狀

2.1 慢性阻塞性肺疾病急性加重(acute exacerbations of chronic obstructive pulmonary disease,AECOPD) 無創(chuàng)通氣正越來越多地用于治療COPD加重所致的急性呼吸衰竭住院患者。目前已經證明無創(chuàng)通氣能夠改善急性呼吸性酸中毒,降低呼吸頻率,減少插管率和住院時間[3]。然而,很多患者不能耐受無創(chuàng)通氣,容易導致氣管插管和有創(chuàng)機械通氣[16]。由于HFNC更容易被患者耐受并能夠改善氣體交換,一些研究已經提供了在無創(chuàng)通氣不可行的情況下HFNC是否可作為一種有價值的替代方案的相關證據。自2014年的一份案例描述了1例不能耐受無創(chuàng)通氣治療的急性高碳酸血癥患者成功接受HFNC治療以來[17],相關研究的數量越來越多。2016年Pavlov等[18]報道了4例存在無創(chuàng)通氣禁忌證的嚴重呼吸衰竭患者,用高流量(55 L/min)HFNC搶救成功(調整FiO2使周圍血氧飽和度維持在90%),其中有2例在4 h內獲得了完全的臨床和實驗室反應。一項更大規(guī)模的研究進一步證實了這些結果,38例不耐受無創(chuàng)通氣的中度至重度高碳酸血癥[p H≤7.38,PaCO2>45 mm Hg(1 mm Hg=0.133 k Pa)]AECOPD患者,當使用HFNC后p H和PaCO2顯著改善[19]。也有研究對120例住院COPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者進行了回顧性分析[20],按隨機數表法分為HFNC組與無創(chuàng)通氣組,各60例,結果表明2組入院時的Sp O2、PaO2、PaCO2、呼吸頻率、心率、動脈血p H值的差異均無統(tǒng)計學意義(P值均>0.05),治療2 h和3 d后,HFNC組的Sp O2、PaO2、動脈血p H值均高于同期無創(chuàng)通氣組,PaCO2、呼吸頻率與心率均低于同期無創(chuàng)通氣組(P值均<0.05)。HFNC組通氣時間、ICU住院時間、總住院時間與氣道護理干預次數均低于無創(chuàng)通氣組(P值均<0.05)。Lee等[21]進行了一項前瞻性研究,比較了HFNC與無創(chuàng)通氣治療AECOPD合并中度高碳酸血癥患者的療效,結果顯示HFNC組與無創(chuàng)通氣組的30 d病死率和30 d氣管插管率無明顯差異,其他終點,如p H、PaO2和PaCO2水平以及中位治療時間在2組間差異均無統(tǒng)計學意義。一項隨機交叉生理學研究對膈肌功能進行了超聲評估[22],該研究包括30例已接受無創(chuàng)通氣治療超過24 h的AECOPD合并高碳酸血癥患者,每例患者在中斷無創(chuàng)通氣后均依次接受5次30 min試驗,其中第1次、第3次和第5次再次使用無創(chuàng)通氣30 min(使用配備無創(chuàng)通氣空氣泄漏補償軟件的ICU呼吸機和PB840的全臉面罩),第2次和第4次隨機使用常規(guī)氧療或HFNC 30 min(使用密封的、不透明的編號信封根據計算機生成的隨機序列隨機進行),將FiO2設定為維持周圍Sp O2在90.0%～94.0%,并在整個研究期間保持不變,在HFNC過程中,流量和溫度分別設置為50 L/min和37℃,并選擇鼻管堵塞患者的鼻孔約2/3,每次試驗結束時通過超聲檢查確定膈肌移位和增厚分數(diaphragmatic muscle thickening fraction,DTF),結果顯示在無創(chuàng)通氣中斷時,無論給氧方式如何,PaCO2和膈肌位移均保持不變,但在常規(guī)氧療過程中DTF顯著增加,HFNC試驗期間保持不變,這意味著HFNC能夠減少呼吸功。Longhini等[22]強調HFNC的另一個可能作用是在無創(chuàng)通氣中斷期間能夠讓患者在不惡化肺力學的情況下休息、進食和交流。盡管在得出結論之前還需要更多高質量的研究,但上述發(fā)現在一定程度上支持了HFNC作為輕中度COPD患者使用無創(chuàng)通氣治療的替代方案。值得注意是,目前關于重度高碳酸血癥的研究相對較少,而HFNC在改善重度高碳酸血癥患者的臨床和氣體交換參數方面可能有效,期望未來有更多的研究。

2.2 穩(wěn)定期COPD患者 穩(wěn)定期COPD患者的治療包括藥物治療、長期家庭氧療和無創(chuàng)通氣治療,它們被用來控制癥狀、減少疾病惡化、改善生活質量和延長生存時間[23]。與無創(chuàng)通氣相比,HFNC擁有更有效的通氣和呼吸模式,且耐受性更好[24]。Fraser等[6]的一項研究報道稱,在有長期氧療指征的穩(wěn)定期COPD伴輕度高碳酸血癥患者中,與長期家庭氧療(2～4 L/min)相比,短期(20 min)使用30 L/min的HFNC可以改善氧合,并略微降低PaCO2。在更嚴重的高碳酸血癥(PaCO256 mm Hg)穩(wěn)定期患者中,以30 L/min的HFNC治療2 h或無創(chuàng)通氣治療2 h可同等程度降低PaCO2[25]。在2個短期交叉隨機試驗中,HFNC治療6周與常規(guī)氧療或無創(chuàng)通氣治療6周相比,HFNC在改善CO2潴留和生活質量方面優(yōu)于常規(guī)氧療治療[26],而在改善CO2潴留方面不遜于無創(chuàng)通氣。最近,Bonnevie等[27]進行了有關HFNC在穩(wěn)定期COPD患者中應用的meta分析,包括6項交叉隨機試驗,其中HFNC短期治療一致發(fā)現,PaCO2水平下降了約3 mm Hg,而PaO2沒有任何變化,長期治療后也觀察到類似結果[28]。當然,這一發(fā)現的臨床意義仍然不清楚,還需要更多的長期研究來評估臨床結果。除此之外,HFNC似乎對COPD患者的運動能力產生了有益的影響。有研究顯示,與常規(guī)氧療相比應用HFNC(吸氧濃度均為20 L/min)的COPD患者在無重物自行車上鍛煉的時間更長,呼吸困難更少,氧合更高。

2.3 作為AECOPD患者有創(chuàng)機械通氣序貫治療的選擇AECOPD合并呼吸衰竭患者有創(chuàng)機械通氣后,為減少呼吸機相關性肺炎的發(fā)生,目前常以肺部感染控制窗為切換點實施有創(chuàng)與無創(chuàng)序貫機械通氣策略[29]。但無創(chuàng)通氣治療存在一些不良反應,如面部皮膚壓瘡、口鼻咽干燥、誤吸、排痰障礙等,部分患者可能還會出現恐懼、抵制無創(chuàng)呼吸機的情況,耐受性較差[4]。

Jing等[30]發(fā)表了一項隨機對照試驗,招募了42例COPD患者,他們在拔管時均有高碳酸血癥(PaCO2>45 mm Hg),無創(chuàng)通氣初始吸氣壓開始于10～12 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa),呼氣壓開始于4～5 cm H2O,HFNC加濕器溫度設置為37℃,均維持血氧飽和度(脈搏血氧儀)為88.0%～92.0%,使用時間至少8 h/d,結果示拔管后3 h,無創(chuàng)通氣組p H值低于HFNC組,拔管后24 h,無創(chuàng)通氣組平均動脈壓和p H值低于HFNC組,拔管后48 h差異無統(tǒng)計學意義。除此之外,在HFNC組中,患者舒適度更好,拔管后48 h內需要支氣管鏡檢查處理分泌物的患者較少[30]。有研究表明,在接受有創(chuàng)通氣治療的COPD合并嚴重高碳酸血癥呼吸衰竭患者中,與無創(chuàng)通氣相比拔管后使用HFNC不會增加治療失敗率并且具有更好的耐受性和舒適性。這表明HFNC可作為AECOPD患者有創(chuàng)機械通氣序貫治療的選擇。但由于樣本量小,支持HFNC的證據相對薄弱,未來的研究需要更大的樣本量才能產生更確鑿的證據。

3 總結

HFNC是一項很有前途的技術,在高流量下輸送加熱和濕化的氧氣對氣道和呼吸功能有許多積極的影響。此外,該設備使用舒適的鼻插管,對大多數患者都有極好的耐受性。從目前的研究看,對于AECOPD合并輕中度高碳酸血癥患者來說HFNC似乎可作為無創(chuàng)通氣治療的替代方案。合并重度高碳酸血癥的研究尚少,對于穩(wěn)定期COPD合并高碳酸血癥患者HFNC也有一定程度降低PaCO2的作用,但仍然需要更大規(guī)模的干預性研究來探索HFNC在COPD患者急性和慢性高碳酸血癥呼吸衰竭中的應用。除此之外,HFNC可作為AECOPD合并呼吸衰竭患者有創(chuàng)通氣后一種可能的治療方法,但證據相對薄弱,嚴重COPD患者在運動過程中使用HFNC似乎是有益的,但證據仍然存在爭議,值得進行更多的研究。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突