徐培峰 丁潔 江葉 葛慧青

浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院附屬邵逸夫醫(yī)院呼吸治療科，杭州310016

高流量給氧系統(tǒng)是一類(lèi)具有穩(wěn)定供氧性能的裝置。在臨床上，高流量氧療被廣泛應(yīng)用于急性呼吸衰竭的患者。目前相關(guān)的研究多集中在經(jīng)鼻高流量氧療 (high-flow nasal cannula，HFNC)，HFNC作為一種有效的支持手段，它的生理學(xué)效應(yīng)包括準(zhǔn)確的吸入氧濃度、最佳的氣道濕化作用、一定水平的呼氣末正壓 (positive end-expiratory pressure，PEEP)效應(yīng)以及高速氣流對(duì)死腔沖刷以降低呼氣末及動(dòng)脈血CO2水平、減少呼吸功等[1]。經(jīng)氣管切開(kāi)導(dǎo)管高流量氧療 (tracheotomy high-flow oxygen therapy，THFO)的效用仍不十分明確，它與HFNC可能有一定的差異。本文就THFO 的生理效應(yīng)及相關(guān)臨床應(yīng)用作一綜述，以進(jìn)一步加深對(duì)THFO 的生理效應(yīng)及其臨床作用效果的了解。

1 THFO 的生理效應(yīng)

HFNC時(shí)，高速氣流通過(guò)鼻腔、咽喉等上呼吸道進(jìn)入肺內(nèi)。鼻腔的生理構(gòu)造復(fù)雜，開(kāi)口容積相對(duì)較?。欢鴮?duì)于氣管切開(kāi)患者，當(dāng)通過(guò)氣管切開(kāi)口進(jìn)行呼吸時(shí)，切開(kāi)口徑則相對(duì)較大，且這時(shí)氣體并不經(jīng)過(guò)上呼吸道。因此，THFO 的生理效應(yīng)與HFNC雖有相似之處，但可能還存在著一定的差別。

1.1 提供準(zhǔn)確的吸入氧濃度 在關(guān)于HFNC 的研究中，研究者通過(guò)一個(gè)成人氣道模型，分別給予不同流量和濃度的氣體，當(dāng)流量設(shè)置在60 L/min 時(shí)，即使在潮氣量700 ml，吸氣峰流速77 L/min (吸氣時(shí)間1 s，流量遞減波)，依然能供給準(zhǔn)確的吸入氧濃度。Chikata等[2]研究認(rèn)為當(dāng)給予的經(jīng)鼻氣流超過(guò)患者吸氣的峰流速時(shí)，就能為患者提供穩(wěn)定的吸入氧濃度。與HFNC一樣，THFO 可以提供相對(duì)準(zhǔn)確且穩(wěn)定的吸入氧濃度。Natalini等[3]對(duì)26例氣管切開(kāi)患者分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)氧療以及流量分別為10、30、50 L/min的高流量氧療后發(fā)現(xiàn)，與標(biāo)準(zhǔn)氧療相比，當(dāng)流量達(dá)到50 L/min后，患者吸氣相氣道內(nèi)壓波動(dòng)減少，限制了吸入混合氣體中空氣稀釋作用的影響，使吸入氧濃度穩(wěn)定，從而可以改善患者的氧合指數(shù)。研究同時(shí)認(rèn)為氧合指數(shù)的改善可能還與流量增加后呼氣壓力的峰值和平均值增加，使呼氣末肺容積的增加有關(guān)。

1.2 最佳的吸入氣體濕化 HFNC 被認(rèn)為可以提供37 ℃下100%相對(duì)濕度的最佳濕化，并改善纖毛的活性，有效促進(jìn)分泌物的稀釋和排出[4]。建立人工氣道進(jìn)行機(jī)械通氣，是搶救和治療危重患者的重要措施。當(dāng)人工氣道建立時(shí)，由于上呼吸道對(duì)吸入氣體加溫加濕的功能喪失，吸入干燥寒冷的醫(yī)用氣體會(huì)使纖毛氣管黏膜損傷，黏液纖毛運(yùn)輸功能喪失，易使分泌物增厚，難以排出。反復(fù)清潔下呼吸道是必要的，但這易引起患者不適，并會(huì)增加下呼吸道感染和氣道阻塞的風(fēng)險(xiǎn)[5]。因此，機(jī)械通氣時(shí)濕化吸入氣體已是臨床常規(guī)的做法，但是對(duì)于行氣管切開(kāi)術(shù)后已經(jīng)脫離呼吸機(jī)的患者，采取何種方法對(duì)吸入氣體進(jìn)行濕化仍然是臨床存在的難點(diǎn)。Birk等[5]的研究比較了高流量加溫濕化與冷空氣霧化濕化對(duì)20例氣管切開(kāi)患者痰液吸引次數(shù)與纖毛擺動(dòng)頻率的影響，研究發(fā)現(xiàn)高流量加溫濕化可以有效提高纖毛的擺動(dòng)頻率，而霧化濕化的方法需要更多的吸痰次數(shù)進(jìn)行分泌物清理，這提示THFO 的濕化效果優(yōu)于霧化濕化的方法。Nakanishi等[6]也指出，對(duì)氣管切開(kāi)后脫機(jī)的患者來(lái)說(shuō)，加熱加濕的高流量系統(tǒng)可以減少與濕度不足和再次插管風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)的并發(fā)癥。Yang等[7]對(duì)THFO 的連接方式進(jìn)行了對(duì)比，比較2種THFO 加溫濕化連接方法對(duì)78例氣管切開(kāi)患者療效的影響，觀察組通過(guò)密閉式吸痰裝置與高流量裝置連接。與常規(guī)的濕化連接裝置相比，通過(guò)密閉式吸痰管連接高流量裝置可以更好地改善氣管切開(kāi)患者氣道分泌物的黏稠度，還能有更好的氧療效果，提高患者的舒適性和依從性，并能減少長(zhǎng)期氣管切開(kāi)患者肺部感染的發(fā)生。這提示對(duì)于長(zhǎng)期氣管切開(kāi)的患者，可以通過(guò)密閉式吸痰裝置連接高流量吸氧裝置進(jìn)行濕化和氧療，這不但經(jīng)濟(jì)，且有利于患者的氣道管理，減少并發(fā)癥的發(fā)生。然而這樣的技術(shù)是否值得推廣則需要更多的臨床實(shí)踐與數(shù)據(jù)支持。

1.3 減少死腔量 HFNC時(shí)高流量氣體對(duì)口咽部的沖洗作用可降低上氣道解剖死腔，減少CO2的重復(fù)吸入[8]，而解剖死腔清除率的增加可以減少患者呼吸做功。臨床上實(shí)際使用HFNC 的患者可能會(huì)隨意張開(kāi)或閉合口腔，漏氣量的不同會(huì)對(duì)這一效應(yīng)產(chǎn)生一定的影響。Frizzola等[9]在模擬人類(lèi)呼吸道的豬模型中，研究了高漏氣量和低漏氣量的條件下PaCO2變化的情況，發(fā)現(xiàn)當(dāng)泄漏量較低時(shí)，PaCO2顯著降低，這表明漏氣量少更有助于吸氣死腔的沖刷。研究表明，在HFNC中，30 L/min的流量就可以使PaCO2下降，患者呼吸做功減少，而TFHO 與HFNC 不同的是，需要50 L/min才能對(duì)PaCO2和呼吸頻率產(chǎn)生影響，這可能是因?yàn)榻?jīng)氣管切開(kāi)導(dǎo)管口不似鼻腔結(jié)構(gòu)那么狹窄，氣管切開(kāi)后較少的解剖死腔以及吸氣阻力的減少削弱了高流量對(duì)患者PaCO2的這一影響，獲得同樣生理效應(yīng)可能需要更高的流量；另一方面，由于吸入和呼出的氣體被強(qiáng)制單向流動(dòng)，這也增加了解剖死腔的清除率，并提高了患者的呼吸效率，使CO2的沖刷作用不依賴于高流量設(shè)備，從而減輕了THFO 的影響[3]。因此，經(jīng)THFO 的死腔沖刷作用是有限的，設(shè)置氣體流量至少達(dá)到50 L/min，才能略微地改善氧合和降低呼吸頻率。

1.4 PEEP 效應(yīng) Kumar等[10]及Mundel等[11]的研究表明，與標(biāo)準(zhǔn)氧療相比，HFNC 可以改善氧合和呼吸力學(xué)，主要原因是由于治療中高流量的吸入氣體可使患者的呼氣阻力增加，使患者呼氣末肺容積及氣道壓力增加。Corley等[12]通過(guò)電阻抗成像技術(shù)發(fā)現(xiàn)，HFNC 使呼氣末肺容積升高25%。然而，高流量氧療時(shí)呼氣末壓力的產(chǎn)生機(jī)制不僅依賴于氣體流量，還依賴于上呼吸道產(chǎn)生的阻力和患者的呼氣流量[1]。在氣管切開(kāi)患者中，氣管切開(kāi)導(dǎo)管相對(duì)于鼻腔開(kāi)口較大，因此氣管切開(kāi)口的阻力是有限的，且由于呼吸系統(tǒng)的阻力和彈性以及呼氣肌肉的做功的影響[13]，患者的呼氣流量之間存在很大的個(gè)體差異。有研究者[14]也指出，在氣管切開(kāi)的顱腦損傷患者中，高流量氧療PEEP 效應(yīng)并不明顯，相反呼氣末肺容積 (非重力依賴區(qū)肺容積)會(huì)隨著流量的增加而減小，推測(cè)這可能與經(jīng)氣管切開(kāi)口進(jìn)行呼氣時(shí)，氣管切口孔徑相對(duì)較大，呼氣阻力與經(jīng)鼻高流量相比顯著下降有關(guān)，另一方面，這可能還與患者呼氣肌做功增加，使腹腔內(nèi)壓增加，從而引起患者呼氣末肺容積下降有關(guān)。然而THFO 時(shí)呼氣末肺容積的變化是否與膈肌及相關(guān)呼氣肌做功的改變相關(guān)以及它們之間的確切關(guān)系如何，尚需進(jìn)一步探討。在臨床上，還有一些因素也有可能會(huì)影響患者呼氣末壓力。Moorhouse等[15]發(fā)現(xiàn)，不正確的氣管切開(kāi)插管位置會(huì)導(dǎo)致氣道阻力增加，可能意味著不恰當(dāng)?shù)奈恢媒档土溯斔徒o機(jī)械通氣患者的正壓，有自主呼吸的患者將不得不增加他們的呼吸做功，以適應(yīng)不正確放置的氣管造口管。除此之外，有研究還指出，不同的氣管造口管設(shè)計(jì)也會(huì)對(duì)呼氣流量產(chǎn)生不同的影響[16]。但一般情況下這種呼氣阻力在氣管切開(kāi)后是減少的。Chen等[17]實(shí)驗(yàn)證實(shí)，只有在氣管切開(kāi)口增加一個(gè)電阻，模擬呼氣時(shí)的鼻阻力，才會(huì)在呼氣時(shí)產(chǎn)生積極的氣道壓力效應(yīng)，從而提高呼氣末的肺容積。Wang 等[18]設(shè)計(jì)了一種帶有可調(diào)節(jié)PEEP 閥的高流量吸氧裝置以為患者提供持續(xù)可調(diào)節(jié)的PEEP，以減輕氣管切開(kāi)脫機(jī)患者臥床、誤吸等因素造成的肺泡塌陷，從而改善患者氧合，維持肺臟的生理功能。綜上所述，THFO 患者的呼氣末壓力受很多因素的影響，在臨床上，應(yīng)該綜合全面地評(píng)估其效應(yīng)。

2 THFO 的臨床應(yīng)用

HFNC作為一種有效的氧療工具和治療設(shè)備，在臨床上的應(yīng)用已越來(lái)越廣泛，已有大量的研究報(bào)道HFNC 用于多種原因?qū)е碌暮粑ソ呋颊?。THFO 的生理效應(yīng)及作用機(jī)制與HFNC 之間存在一定的差異，其臨床應(yīng)用的報(bào)道相對(duì)較少。

2.1 THFO 在撤機(jī)中的應(yīng)用 長(zhǎng)期機(jī)械通氣氣管切開(kāi)術(shù)患者的撤機(jī)具有一定的挑戰(zhàn)性，且花費(fèi)巨大。長(zhǎng)期機(jī)械通氣與隨著機(jī)械通氣時(shí)間的延長(zhǎng)后患者的并發(fā)癥和死亡率的增加相關(guān)。HFNC的應(yīng)用已顯示出很多臨床益處，而近年來(lái)，對(duì)于THFO 在撤機(jī)中的應(yīng)用也受到越來(lái)越多的關(guān)注。Corley等[19]進(jìn)行了一項(xiàng)比較THFO 與持續(xù)霧化氧療對(duì)脫離機(jī)械通氣后患者相關(guān)指標(biāo)影響的隨機(jī)交叉研究，結(jié)果表明，在THFO 使用15 min后，患者平均氣道壓力明顯高于持續(xù)霧化吸氧狀態(tài)下的壓力，兩者在呼氣末肺容積方面的改變則無(wú)明顯差異。雖然THFO 時(shí)否定了HFNC 的一些有益影響，但THFO 對(duì)機(jī)械通氣脫機(jī)后患者的氧合仍有一定的改善作用。

此外，有研究者還報(bào)道了存在限制性肺功能障礙的氣管切開(kāi)患者使用THFO 撤機(jī)成功的2個(gè)案例，這2個(gè)案例則提示在限制性肺功能障礙患者中，THFO 可以通過(guò)輸送高流量的氣體來(lái)減少患者吸氣用力和增加潮氣量，增加肺泡通氣，從而有利于脫離長(zhǎng)時(shí)間的機(jī)械通氣[20]。然而與之相反，Stripoli等[21]比較THFO 和常規(guī)低流量氧療對(duì)撤機(jī)失敗高風(fēng)險(xiǎn)的氣管切開(kāi)患者神經(jīng)通氣驅(qū)動(dòng)、呼吸功、呼吸頻率以及氣體交換的影響，研究發(fā)現(xiàn)在脫機(jī)失敗高危的氣管切開(kāi)患者中，與常規(guī)氧療相比，THFO 并沒(méi)有改善患者的神經(jīng)通氣驅(qū)動(dòng)、呼吸功、呼吸速率和氣體交換。因此，目前的研究結(jié)果可能提示，THFO 的治療生理效應(yīng)與HFNC有一定的區(qū)別，特別是PEEP 效應(yīng)的不確定性，THFO 能否有利于患者撤機(jī)有待進(jìn)一步臨床驗(yàn)證。

2.2 THFO 在慢性呼吸衰竭患者中的應(yīng)用 高流量氧氣療法在急性呼吸衰竭中的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，然而在治療慢性呼吸衰竭中的療效研究較少。Dolidon等[22]對(duì)2011年1月至2018年4月在魯昂大學(xué)醫(yī)院進(jìn)行長(zhǎng)期高流量治療的所有患者進(jìn)行了一項(xiàng)回顧性單中心研究。該研究將患者分為HFNC的低氧性呼吸衰竭組以及THFO 的氣管切開(kāi)術(shù)患者組，研究發(fā)現(xiàn)HFNC患者生活質(zhì)量明顯提高，并且該治療可以降低急性低氧性呼吸衰竭者的再插管率，使用THFO的患者再次入院率也有明顯的下降。因此，研究指出對(duì)于嚴(yán)重低氧血癥性肺病患者和經(jīng)氣管切開(kāi)術(shù)后低氧血癥患者，高流量氧療在家庭氧療和患者急性發(fā)作后低氧血癥的治療上都是可行的技術(shù)，且與之使用相關(guān)的成本也是合理的，但是還需要進(jìn)行進(jìn)一步的前瞻性臨床試驗(yàn)，以評(píng)估這種治療的有效性和成本效益，以及其對(duì)患者相關(guān)生活質(zhì)量的影響。

2.3 THFO 的其他臨床應(yīng)用 微血管重建和氣管切開(kāi)術(shù)等頭部和頸部手術(shù)后患者活動(dòng)較少，且氣道加濕不足，術(shù)后肺部并發(fā)癥很常見(jiàn)。而THFO 可以克服這其中的一些問(wèn)題。Twose等[23]將20例氣管切開(kāi)患者隨機(jī)分為高流量氧療組 (10例)和標(biāo)準(zhǔn)氧療組 (10例)，并觀察患者脫機(jī)后高流量氧使用的可行性以及術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率、住院時(shí)間等，結(jié)果表明，接受高流量氧療的患者術(shù)后肺部并發(fā)癥的發(fā)生率降低，住院時(shí)間和術(shù)后理療需求的趨勢(shì)減少。此外，呼吸系統(tǒng)對(duì)物理療法的需求也大大下降。這與高流量系統(tǒng)可以提供一定的溫濕度、穩(wěn)定的吸入氧濃度，以及同時(shí)可以提高患者的舒適性及依從性相關(guān)。THFO 也被報(bào)道用作嚴(yán)重面部外傷后困難氣道患者插管前的預(yù)氧合[24]，即通過(guò)一個(gè)氣管造口面罩給予患者60 L/min高流量濕化氧療氣體，從而避免了皮囊加壓面罩預(yù)氧合帶來(lái)的進(jìn)一步面部損傷，使患者耐受良好，而動(dòng)脈血?dú)饨Y(jié)果亦證實(shí)其有足夠的預(yù)充氧作用，故此研究支持在適當(dāng)?shù)牟±惺褂肨HFO 作為患者氣管插管前的預(yù)氧合。

目前對(duì)于THFO 在臨床上應(yīng)用的報(bào)道尚缺乏，并且主要是集中在THFO 在撤機(jī)以及術(shù)后肺部并發(fā)癥預(yù)防方面的應(yīng)用，這可能是因?yàn)樵趯?shí)際應(yīng)用中，其生理效應(yīng)尚存在一定的爭(zhēng)議性和不確定性，而隨著其臨床效用的進(jìn)一步探索和清晰，THFO 的應(yīng)用可能也會(huì)進(jìn)一步增加。

綜上所述，THFO 的生理效應(yīng)與HFNC存在一定的差異，特別是在PEEP效應(yīng)和高流量對(duì)減少死腔的效應(yīng)上存在較大的區(qū)別，關(guān)于其生理效應(yīng)方面的研究也仍在繼續(xù)。近年來(lái)，隨著高流量氧療受到越來(lái)越多的重視以及對(duì)THFO 生理效應(yīng)及作用機(jī)制的逐漸了解，THFO 的臨床應(yīng)用也在不斷地被探索和拓展，目前還沒(méi)有大的隨機(jī)臨床試驗(yàn)報(bào)道或強(qiáng)有力的證據(jù)表明THFO 是不可接受的，其危害風(fēng)險(xiǎn)已知且比較低。在臨床上，應(yīng)根據(jù)患者實(shí)際情況進(jìn)行綜合評(píng)估后，選擇適當(dāng)?shù)闹委熓侄?。盡管THFO 在臨床的效用還在不斷摸索階段，但我們?nèi)杂欣碛上嘈臫HFO 作為一種創(chuàng)新和有效的治療方式，將會(huì)受到更多的關(guān)注。

利益沖突 所有作者均聲明不存在利益沖突