高流量氧療在有創機械通氣撤機的研究進展

田 強，趙雪利，劉拴虎，劉 陽 (.華北理工大學研究生院，河北 唐山 063000；.唐山市工人醫院 重癥醫學一科，河北 唐山 063000)

高流量氧療是一種通過鼻塞提供可調控且相對恒定氧濃度(21%～100%)、溫度(31～37 ℃)和濕度的高流量(8～80 L/min)吸入氣體的氧療方式[1]，低流量氧療裝置(鼻導管、儲氧面罩等)輸送的氣體未經濕化或者濕化不充分，氣體進入呼吸道后患者產生額竇疼痛及鼻黏膜干燥甚至出血等不適感；作為高流量吸氧裝置，文丘里面罩可以提供較高的流量，但無法在較高的流量同時提供較高的氧濃度[2]。面罩吸氧因舒適感差、部分患者會有幽閉感、容易造成腹脹、漏氣、二氧化碳潴留等并發癥，患者依從性差。高流量氧療因其生理學優勢最早用于新生兒及兒童患者，現在成人中逐步開展。然而高流量氧療在成人有創機械通氣撤機中的作用尚未完全明確，本文就國內外高流量氧療在成人有創機械通氣撤機方面的研究進展進行總結，為科研和臨床工作提供依據。

1 高流量氧療的含義及作用機制

高流量氧療是一種新型呼吸支持技術，主要由空氧混合裝置、濕化治療儀、高流量鼻塞以及連接呼吸管路組成[3]。高流量氧療通過空氧混合器把空氣和氧氣按照一定比例混合來維持恒定的氧濃度，最高氧濃度可達100%。高流量氧療鼻導管比普通鼻導管管徑粗，因為氣體流量 = 流速×πr 2，即鼻導管管徑每增加一倍，氣體流量增加至四倍，所以高流量氧療最高可達80 L/min的流量[4]。高流量的優勢可以從以下三個方面進行理解：①提供穩定精確的氧濃度：當裝置提供的流量低于患者吸氣流量時，空氣便會混入降低吸入氧濃度[5]。高流量氧療通過增加流量來維持精確的氧濃度。②降低解剖無效腔和每分通氣量：高流量沖刷患者呼氣末殘留在鼻腔、口腔及咽部的解剖無效腔氣體，每分通氣量=潮氣量+解剖無效腔氣量×呼吸頻率，解剖無效腔氣量下降，每分通氣量減少，可明顯減少患者下一次吸氣時吸入的CO2的含量[6]。③產生呼吸末正壓：高流量氧療通過輸送高流速氣體，在呼氣時產生咽部正壓，提供一定水平的呼氣末正壓(PEEP)來維持肺泡開放，減少肺泡塌陷從而改善氧合[7]。濕化治療儀使氣體的溫度及濕度更符合人體生理情況，具體優勢從以下四個方面進行闡述：①有利于患者排痰，干冷氣體影響呼吸道黏液纖毛系統清除功能，不利于稀釋痰液和排痰[8]；②提高患者的舒適度；③降低感染發生率，氣體在管路中凝聚是感染發生原因之一，通過加熱降低氣體在管路的凝聚；④減少患者的呼吸做功，人體提供能量對吸入氣體加溫濕化，使得吸入氣體達到人類生理需求狀態，高流量氧療的加熱濕化減少了患者的能量消耗和代謝[9]。高流量氧療裝置沒有無創通氣面罩的壓迫，提高了患者的舒適度及依從性。高流量氧療因其生理學優勢在新冠肺炎的治療中發揮重大作用，改善新冠肺炎患者的低氧血癥并降低其呼吸功[10]。

機械通氣是一項挽救呼吸衰竭患者的重要生命支持手段，危重患者拔管失敗和再插管的發生率約為10% ～ 30%，導致機械通氣患者撤機后死亡率高[11]。無創正壓通氣(NPPV)是指無需建立氣管插管或氣管切開等人工氣道的方式將患者與呼吸機相連接的正壓輔助通氣模式，包括雙水平正壓通氣(BiPAP)和持續氣道正壓通氣(CPAP)等通氣模式[12]。在過去的十年中，無創正壓通氣被廣泛用于預防高危患者拔管失敗[13]。高流量氧療和無創正壓通氣在流量可控、氧濃度可調、維持一定水平的PEEP、減少死腔、改善肺泡通氣等方面存在諸多相似點[14]。21 世紀初高流量氧療開始應用于臨床治療，2001年Screenan等人首次提出應用高流量氧療治療新生兒呼吸窘迫[15]。Ritchie等[16]觀察了健康志愿者吸入氣流量與氣道壓力的關系，發現在一定范圍內氣道壓力隨著吸入氣流量的增加而增加，提示高流量所產生的氣道正壓有助于疾病的恢復。Riera Jordi等[17]研究了健康成年人高流量氧療和體位對呼吸末肺阻抗的變化，發現無論是俯臥位還是仰臥位，高流量氧療使呼吸末肺阻抗增加。Parke等[18]研究了高流量氧療對健康志愿者氣道壓力和呼氣末肺阻抗的影響，發現在一定范圍內隨著流量增加和呼吸頻率降低，呼氣末肺阻抗線性增加，提示高流量氧療可以作為持續氣道正壓通氣的替代方案。研究[19]顯示拔管后應用高流量氧療可以減少呼吸衰竭的發生，其效果不亞于無創呼吸機。本文綜述了高流量氧療在有創機械通氣撤機方面的相關研究，以期指導高流量氧療在此類患者中的臨床應用。

2 高流量氧療輔助有創機械通氣患者撤機

2.1危重癥患者撤機：臺北醫科大學[20]選取了重癥監護病房拔管后左室射血分數<50%的心力衰竭(心衰)患者，發現高流量氧療組和無創正壓通氣組在72 h內治療失敗率和再插管率方面無顯著差異。李鳳等人[21]選取急診監護室(EICU)急性心衰患者，發現高流量氧療組改善了PaO2和氧合指數，降低了脫機后患者的呼吸頻率。Critical Care[22]選取96例有創機械通氣的COPD患者，研究發現對于因高碳酸血癥而插管的COPD患者，高流量氧療在預防拔管失敗和再插管等方面并不劣于無創通氣(NIV)。鄭州大學第二附屬醫院急診科[23]選取90例機械通氣拔管后患者，研究發現高流量氧療組氧合指數、PaO2高于文丘里面罩吸氧組；PaCO2、血乳酸、ScvO2變化率低于文丘里面罩吸氧組。Arnaud等人[24]多中心隨機對照試驗發現，針對存在拔管失敗高風險的機械通氣患者中，拔管后立即使用高流量氧療聯合無創通氣比單獨使用高流量氧療降低了再插管的風險。然而存在不一樣的研究結果，Jun Yeun Cho等人[25]發現對于ICU高危再插管患者，高流量氧療沒有優于傳統氧療。四川大學Meta分析[26]發現，與傳統氧療相比，高流量氧療的再插管率更低(P=0.003)；與無創正壓通氣相比，高流量氧療與無創正壓通氣的再插管率相同(P=0.38)。

高流量氧療在有創機械通氣輔助撤機方面不亞于傳統氧療和無創正壓通氣治療，與無創通氣相比，高流量氧療更舒適，耐受性更好，高流量氧療相關的氣道護理干預次數和鼻面部皮膚破損發生率均顯著降低，所以高流量氧療是一種降低再插管率的無創正壓通氣替代方案，建議有創機械通氣患者拔管后預防性使用高流量氧療。針對不同病因導致的急性低氧性呼吸衰竭患者，因為納入人群不同，在再插管率、有創機械通氣時間、呼吸頻率、氧合指數、ICU住院時間、ICU 90 d病死率等方面研究結果略有差異；高流量氧療聯合無創正壓通氣治療輔助有創機械通氣患者撤機是否是最優的選擇，有待于大規模、多中心、隨機對照研究進一步證實，減少有創機械通氣時間和降低再插管率。

2.2外科術后患者撤機：上海交通大學[27]選取肺葉切除術后中、高危肺部并發癥患者，研究發現胸腔鏡肺葉切除術患者拔管后應用高流量氧療可降低再插管風險，改善患者的氧合狀態，減少醫療費用。Wataru-Tatsuishi等人[28]發現與傳統氧療相比，非體外循環冠狀動脈搭橋術后患者采用高流量氧療可縮短氧療時間，減少總供氧量，改善術后肺不張。南京大學醫學院附屬鼓樓醫院研究[29]發現急性腦創傷術后患者應用高流量氧療，呼吸機相關肺炎發生率明顯下降，EICU滯留時間明顯縮短；28 d病死率較無創機械通氣下降。然而存在不同的研究結果，Rita Gaspari等人[30]發現與傳統氧療相比，在肝移植患者中早期應用高流量氧療并不能降低拔管后低氧血癥的發生率，也不能降低免疫功能低下等高危人群脫機失敗的發生率、28 d死亡率和縮短ICU住院時間。蘇州大學附屬第一醫院研究[31]發現高流量氧療不能解決肥胖術后患者肺通氣不足以及睡眠呼吸暫停綜合征導致的上呼吸道梗阻問題。

術后患者常在脫機36～48 h發生急性呼吸衰竭，如肺部感染和肺不張等，需要再插管緩解癥狀[32]，所以術后患者脫機后預防性應用高流量氧療在一定程度上緩解患者的氧合障礙，邱海波等人[33]指出術后患者出現急性低氧性呼吸衰竭很可能成為高流量氧療的首選指征。研究提示高流量氧療可用于預防術后患者呼吸衰竭，但是高流量氧療治療術后急性呼吸衰竭的作用機制尚不清楚。目前術后使用高流量氧療主要集中在心胸腹部手術和顱腦術后患者，對于其他有呼吸衰竭風險的手術人群(耳鼻喉或血管外科)術后使用高流量氧療的效果仍不清楚，有待于進一步明確術后使用高流量氧療的適應人群和適應證。

2.3困難脫機患者撤機：Amanda Corley等人[34]研究發現經氣管切開高流量氧療可改善患者氧合指數，增加平均氣道壓。Daniele Natalini等人[35]研究發現氧流量為50 L/min時明顯改善患者氧合并降低呼吸頻率，增加呼氣壓力和呼氣末肺容積。徐培峰等人[36]研究發現經氣切口高流量氧療可以降低重型顱腦損傷患者呼吸頻率、呼氣末二氧化碳分壓及動脈血二氧化碳分壓，改善患者的氧合。Chieko Mitaka等人[37]發現對于限制性通氣障礙患者，經氣管切開高流量氧療可以減少呼吸功，增加潮氣量，有利于氣管切開困難脫機患者脫機。然而存在不同研究結果，Tania Stripoli等人[38]選取研究發現高流量氧療不能改善患者的呼吸功、呼吸頻率和氣體交換。此實驗為非隨機的小樣本量交叉研究，沒有單盲或者雙盲試驗，沒有測量潮氣量、氣道壓力等呼吸參數，有待于進一步研究。

經氣管切開高流量氧療裝置提供了準確的吸入氧濃度，改善了氣管切開患者脫機期間的氧合狀態。徐培峰等人[36]小樣本研究發現經氣切口高流量氧療并不產生PEEP效應，甚至呼氣末肺容積有下降的趨勢。經氣切口高流量氧療是否產生PEEP效應以及是否有利于困難脫機患者撤機，有待于進一步大規模、隨機對照研究評估ICU住院天數、住院費用等指標，縮短困難脫機患者的脫機時間，降低有創機械通氣并發癥的發生率。

3 討論

《2020臨床實踐指南：經鼻高流量氧療作為成人呼吸支持策略的作用》[39]強烈推薦血氧過低的呼吸衰竭患者使用高流量氧療(中等質量證據)；拔管后患者推薦使用高流量氧療(中等質量證據),建議心外或胸外科術后或肥胖高風險病人使用高流量氧療(中等質量證據)；對于插管超過24 h且具有任何拔管失敗高風險特征的患者，建議使用高流量氧療，而不是傳統氧療(中等質量證據)。高流量氧療作為一項新型呼吸支持技術，因其耐受性高、改善患者氧合、成本低等優勢逐步應用于成人有創機械通氣撤機。針對某些有創機械通氣患者，建議拔管后一線預防性應用高流量氧療，也有新出現的證據支持高流量氧療輔助困難脫機患者順利撤機。高流量氧療在有創機械通氣輔助撤機的適用范圍以及存在拔管失敗風險人群中最有可能受益的人群，有待于臨床工作者進一步探究，將高流量氧療的臨床優勢最大化。