陳照家，吳建華綜述 王耀勇審校

目前治療Ⅱ型呼吸衰竭最常用的呼吸支持手段是無創(chuàng)正壓通氣(NPPV)[1]，然而，痰液黏稠不易咳出、人機(jī)同步困難、對(duì)NPPV恐懼等患者不適合應(yīng)用NPPV，不恰當(dāng)?shù)貞?yīng)用NPPV會(huì)增加黏液栓形成的風(fēng)險(xiǎn)，造成氣胸等不良后果，反而會(huì)加重病情[2]。經(jīng)鼻高流量濕化氧療(HFNC)是臨床近20年來新興的呼吸支持手段之一，在Ⅰ型呼吸衰竭的應(yīng)用已較為成熟[3-5]，在Ⅱ型呼吸衰竭的應(yīng)用正逐步增多，本文就HFNC在Ⅱ型呼吸衰竭應(yīng)用的生理學(xué)機(jī)制、臨床應(yīng)用進(jìn)展及存在的爭(zhēng)議進(jìn)行闡述。

1 HFNC應(yīng)用于Ⅱ型呼吸衰竭的生理學(xué)機(jī)制

HFNC設(shè)備是一種開放性裝置，通過大口徑鼻塞輸送濕化空氧混合氣體，根據(jù)患者的實(shí)際需求調(diào)控氣體流速(10～60 L/min)、吸氧濃度(21%～100%)及溫度(31～37℃)[6]。HFNC高流速的氣體在體內(nèi)形成的一系列生理學(xué)機(jī)制是應(yīng)用在Ⅱ型呼吸衰竭的關(guān)鍵。

1.1 提供高流速穩(wěn)定的空氧氣體 Frizzola等[7]在動(dòng)物模型上應(yīng)用HFNC，實(shí)驗(yàn)結(jié)果證實(shí)，HFNC降低體內(nèi)CO2濃度不是壓力的作用，而是由于流量的沖刷作用。臨床上為滿足缺氧患者的需求常常要提高氧流量，但高流量的氧氣會(huì)抑制呼吸中樞，造成CO2麻醉，導(dǎo)致神經(jīng)功能障礙。傳統(tǒng)氧療如鼻導(dǎo)管、面罩吸氧最高可給予15 L/min的氧氣，而HFNC最高可提供60 L/min的空氧混合氣體。HFNC的高流量不等于高氧濃度，其提供的是空氣和純氧的混合氣體，可以根據(jù)臨床情況進(jìn)行調(diào)控氧濃度。相關(guān)研究表明，慢性阻塞性肺疾病急性加重期(AECOPD)患者通過合理氧療，使經(jīng)皮氧飽和度維持在 88%～92%范圍內(nèi)可降低患者病死率[8]。而傳統(tǒng)氧療和NPPV因結(jié)構(gòu)特性均難以準(zhǔn)確長(zhǎng)時(shí)間維持在這個(gè)范圍內(nèi)[9]。HFNC則可以通過設(shè)置氣體流量及氧濃度，準(zhǔn)確調(diào)控FiO2滿足患者氧需求，這是HFNC不同于其他氧療方式的特點(diǎn)之一[10]。

1.2 提供呼吸末正壓效應(yīng)及增加呼氣末肺容積 高流量氣體可在口咽部產(chǎn)生一個(gè)呼氣末正壓(PEEP)[11]，這個(gè)壓力不僅可以抵消呼氣氣體流動(dòng)，還可以隨氣體流量增加而增高。在正常人閉口呼吸狀態(tài)，流量每增加10 L/min，壓力增高0.69 cmH2O[12]，這個(gè)壓力不是由機(jī)械產(chǎn)生的，而是高流速產(chǎn)生的，因此患者舒適度較NPPV更好。HFNC還可以增加患者的呼氣末肺容積，且呼氣末容積會(huì)隨著流量(<60 L/min)增加而增加，有利于改善患者氧合[12]。

1.3 減少解剖死腔 人體正常呼吸過程中，有30%的潮氣量損失在不參與氣體交換的解剖死腔中[13]，NPPV的鼻面罩會(huì)增加解剖死腔，最終可以通過增加潮氣量和分鐘通氣量來代償，但也增加了呼吸機(jī)性肺損傷的可能[14]。HFNC產(chǎn)生的高流速(>20 L/min)空氧混合氣體可使塌陷程度較小的肺泡重新開放，增加肺泡通氣量，用CO2含量較少的空氧混合氣體取代肺泡內(nèi)原有的氣體，達(dá)到減少呼吸系統(tǒng)中解剖死腔的效果[15]。而在高碳酸血癥患者中，解剖死腔的體積會(huì)隨著呼吸頻率的增加而增加。因此HFNC減少解剖死腔的作用是其不同于其他呼吸支持方式的特點(diǎn)。

1.4 減少呼吸做功 呼吸做功是指呼吸肌群生理活動(dòng)做的功，理論上講，降低呼吸做功可從降低呼吸頻率及胸腹運(yùn)動(dòng)的同步性兩方面來說。Itagaki等[16]在低、中度Ⅱ型呼吸衰竭患者中對(duì)比應(yīng)用HFNC及普通面罩吸氧，通過呼吸體積感應(yīng)描記法對(duì)比胸腹運(yùn)動(dòng)的同步性，結(jié)果顯示應(yīng)用HFNC較普通面罩吸氧可以改善患者的胸腹運(yùn)動(dòng)同步性、呼吸頻率及PaCO2，HFNC減少呼吸做功可能與產(chǎn)生的呼吸支持有關(guān)。一項(xiàng)研究表明，在成人急性呼吸衰竭的恢復(fù)期，HFNC的流量分別設(shè)定為20、40、60 min/L時(shí)，其中60 min/L降低呼吸用力指數(shù)最明顯，減少呼吸做功最多[17]。

2 HFNC在Ⅱ型呼吸衰竭的臨床應(yīng)用

目前，HFNC在慢性阻塞性肺疾病(COPD)、支氣管哮喘、重癥肺炎、心力衰竭、間質(zhì)性肺疾病、急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)及拔管后所致的Ⅱ型呼吸衰竭均有臨床應(yīng)用。

2.1 在COPD中的應(yīng)用 最新流行病學(xué)調(diào)查顯示，我國COPD患病人數(shù)接近1億，構(gòu)成了主要的疾病負(fù)擔(dān)[18]。呼吸衰竭是評(píng)估COPD患者健康狀況和預(yù)后的決定因素[19]。相關(guān)研究表明，HFNC治療COPD減少了急性發(fā)作的次數(shù)和住院時(shí)間，患者感覺更加舒適，是治療呼吸衰竭的有效手段[20-21]。因此HFNC在COPD患者應(yīng)用較多。

2.1.1 在COPD穩(wěn)定期中的應(yīng)用：長(zhǎng)期COPD穩(wěn)定期患者可能存在慢性Ⅱ型呼吸衰竭，雖然部分患者可能沒有臨床表現(xiàn)，但CO2潴留可能會(huì)影響患者神經(jīng)、心血管系統(tǒng)的正常生理功能，因此降低PaCO2是必要的。Pisani等[22]在COPD穩(wěn)定期合并Ⅱ型呼吸衰竭患者中短時(shí)間(30 min)應(yīng)用HFNC，通過和NPPV的對(duì)比，發(fā)現(xiàn)HFNC與NPPV降低PaCO2的效果相似。HFNC可以減慢COPD穩(wěn)定期合并Ⅱ型呼吸衰竭患者的呼吸頻率，減少呼吸做功，降低PaCO2，且PaCO2可隨著流速的增加而降低[23]。一項(xiàng)觀察性研究評(píng)估HFNC作為家庭氧療應(yīng)用在COPD穩(wěn)定期合并慢性Ⅱ型呼吸衰竭的效果，結(jié)果發(fā)現(xiàn)應(yīng)用6周后不僅降低了PaCO2的濃度，而且改善了患者的生活質(zhì)量[24]。因此在COPD穩(wěn)定期合并Ⅱ型呼吸衰竭患者可以嘗試長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)用HFNC治療，甚至可以作為長(zhǎng)期家庭氧療的方式。

2.1.2 在AECOPD中的應(yīng)用：AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭是患者預(yù)后不良的指標(biāo)[19]，如何緩解患者缺氧，降低PaCO2是臨床醫(yī)師需要考慮的問題。Doshi等[25]在AECOPD伴中、重度Ⅱ型呼吸衰竭患者(PaCO2>55 mmHg)中對(duì)比應(yīng)用HFNC及NPPV，結(jié)果發(fā)現(xiàn)2組的PaCO2、pH、插管率及病死率均相似。在AECOPD伴Ⅱ型呼吸衰竭的患者中HFNC較NPPV更舒適，同時(shí)可以降低PaCO2[26]。另外2項(xiàng)相似的研究表明，在AECOPD合并Ⅱ型呼吸衰竭患者中，HFNC可以減少患者氣道護(hù)理次數(shù)，但HFNC和NPPV的插管率和病死率無顯著差異[27-28]。目前臨床研究表明，在AECOPD患者應(yīng)用HFNC不僅有助于患者排出痰液、減輕氣道炎性反應(yīng)[29]，而且還可以改善患者氧合及血液CO2濃度。

2.2 在支氣管哮喘中的應(yīng)用 支氣管哮喘急性發(fā)作嚴(yán)重時(shí)可能會(huì)出現(xiàn)三凹征、肺部滿布哮鳴音等典型臨床癥狀，這時(shí)改善患者通氣是治療的主要方向。在支氣管哮喘急性發(fā)作出現(xiàn)Ⅱ型呼吸衰竭的患者中，HFNC與傳統(tǒng)氧療在降低PaCO2方面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[30]。一項(xiàng)研究表明，在COPD合并支氣管哮喘急性發(fā)作的患者，每天應(yīng)用HFNC最少8 h，其呼吸困難癥狀有所好轉(zhuǎn)，但并不能降低PaCO2[31]。HFNC應(yīng)用在支氣管哮喘伴Ⅱ型呼吸衰竭的研究相對(duì)較少，還需大量的臨床研究證實(shí)其有效性。

2.3 在重癥肺炎中的應(yīng)用 重癥肺炎常有高熱、呼吸困難等臨床癥狀，病情進(jìn)展迅速，常伴隨嚴(yán)重的并發(fā)癥，甚至進(jìn)展為感染性休克危及生命，呼吸支持是主要的治療手段之一[32]。Kim等[33]評(píng)估HFNC和傳統(tǒng)氧療在Ⅱ型呼吸衰竭患者的療效，認(rèn)為HFNC組較傳統(tǒng)氧療組能更有效降低PaCO2。Lepere等[34]報(bào)道了1例因H1N1型流感所致的重癥肺炎導(dǎo)致肺性腦病的病例，患者無法耐受NPPV，PaCO2進(jìn)行性升高，更換HFNC繼續(xù)治療后，患者在24 h后恢復(fù)意識(shí)并且PaCO2也降至正常范圍內(nèi)。NPPV雖然是重癥肺炎常用的呼吸支持手段，但患者出現(xiàn)不耐受時(shí)，HFNC可能是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。

2.4 在心力衰竭中的應(yīng)用 急性左心衰竭患者可出現(xiàn)肺循環(huán)血容量過多，產(chǎn)生肺水腫進(jìn)而出現(xiàn)低氧血癥，當(dāng)病情進(jìn)一步進(jìn)展出現(xiàn)Ⅱ型呼吸衰竭時(shí)需要及時(shí)糾正CO2潴留，避免加重心肌損害。心力衰竭所致的Ⅱ型呼吸衰竭患者中，HFNC和NPPV在pH、PaCO2、呼吸頻率、呼吸做功等方面差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義[35]。一項(xiàng)大規(guī)模隨機(jī)對(duì)照研究顯示，HFNC與NPPV減低PaCO2的效果相似，證明了HFNC治療心力衰竭所致Ⅱ型呼吸衰竭的有效性[36]。HFNC在心力衰竭所致Ⅱ型呼吸衰竭中的作用似乎和NPPV相似，未來也許會(huì)成為替代NPPV的新選擇。

2.5 在間質(zhì)性肺疾病中的應(yīng)用 在間質(zhì)性肺疾病呼吸衰竭患者中，有創(chuàng)機(jī)械通氣的病死率較無創(chuàng)機(jī)械通氣高，而且還影響患者生活質(zhì)量，因此臨床常應(yīng)用無創(chuàng)通氣手段治療間質(zhì)性肺疾病呼吸衰竭[37]。因病情需要患者可能長(zhǎng)期使用糖皮質(zhì)激素治療，其免疫功能可能處于抑制狀態(tài)，HFNC在免疫功能低下患者的治療效果更好[38]。Fiorentino等[39]報(bào)道了1例特發(fā)性肺纖維化急性加重的病例，患者拒絕使用NPPV，嘗試性應(yīng)用HFNC治療，經(jīng)12 d治療后患者的血?dú)夥治鲋笜?biāo)基本恢復(fù)正常。因此為治療間質(zhì)性肺疾病合并Ⅱ型呼吸衰竭提供了一個(gè)新方向。

2.6 在ARDS中的應(yīng)用 ARDS的特點(diǎn)是難糾正的低氧血癥，治療上應(yīng)盡快糾正呼吸衰竭。輔助通氣的目的在于復(fù)張萎陷的肺泡使其維持開放，增加肺容積，HFNC可以達(dá)到這一點(diǎn)[12,15]。Millar等[40]報(bào)道了1例入院時(shí)診斷為ARDS伴Ⅱ型呼吸衰竭(PaCO269 mmHg)的患者，因?yàn)榭謶侄芙^NPPV治療，改為HFNC繼續(xù)治療，6 h后PaCO2降至55 mmHg且pH恢復(fù)正常。ARDS的治療需要輔助通氣提供合適水平的PEEP(8～18 cmH2O)保持肺泡的開放狀態(tài)，還沒有研究證明HFNC可以提供一個(gè)穩(wěn)定的PEEP，因此臨床在ARDS合并Ⅱ型呼吸衰竭應(yīng)用HFNC較少。

2.7 在拔管后患者中的應(yīng)用 拔管后再插管是患者預(yù)后不良的指征[41]，因此需要有效的方法防止患者再插管。一項(xiàng)回顧性研究表明，在拔管后再發(fā)呼吸衰竭患者中，通過對(duì)比HFNC和NPPV，發(fā)現(xiàn)在Ⅰ型呼吸衰竭組HFNC與NPPV療效大致相同且體驗(yàn)更舒適；而在Ⅱ型呼吸衰竭兩者的再插管率和病死率均無顯著性差異[42]。拔管后患者出現(xiàn)Ⅱ型呼吸衰竭時(shí)應(yīng)謹(jǐn)慎選擇輔助通氣方式。

3 HFNC應(yīng)用存在的爭(zhēng)議

目前HFNC在應(yīng)用和更換的時(shí)機(jī)、發(fā)生肺損傷的可能、增加院內(nèi)感染的可能均存在爭(zhēng)議。

3.1 應(yīng)用和更換時(shí)機(jī) 目前HFNC應(yīng)用在Ⅱ型呼吸衰竭的研究較少，并沒有共識(shí)或指南規(guī)定具體的應(yīng)用和更換指征。

3.1.1 應(yīng)用時(shí)機(jī)：HFNC在Ⅱ型呼吸衰竭的應(yīng)用時(shí)機(jī)存在爭(zhēng)議，有些醫(yī)師僅在50 mmHg55 mmHg的患者選擇應(yīng)用HFNC，這主要根據(jù)臨床醫(yī)師對(duì)HFNC應(yīng)用的熟練度及對(duì)患者病情的把握程度。一項(xiàng)在ICU的觀察性研究顯示[44]，通過比對(duì)高年資醫(yī)師和低年資醫(yī)師應(yīng)用HFNC的異同，發(fā)現(xiàn)高年資醫(yī)師在急性肺水腫所致的呼吸衰竭中應(yīng)用比例為74%，而低年資為33%；在HFNC失敗的原因中，72%高年資醫(yī)師認(rèn)為循環(huán)衰竭是一個(gè)原因，而在低年資醫(yī)師組只有44%認(rèn)同這個(gè)觀點(diǎn)。這是在臨床工作中常見的狀況，低年資醫(yī)師的臨床經(jīng)驗(yàn)較少，應(yīng)用HFNC時(shí)可能更加局限。

3.1.2 更換時(shí)機(jī)：Grieco等[45]研究表明，HFNC如果應(yīng)用不當(dāng)，可能會(huì)延誤插管時(shí)機(jī)，增加病死率。另一項(xiàng)回顧性研究分析，在HFNC插管失敗的病例中，應(yīng)用時(shí)長(zhǎng)相對(duì)較短組比時(shí)長(zhǎng)相對(duì)較長(zhǎng)組的病死率更低[46]。過分依賴應(yīng)用HFNC可能會(huì)產(chǎn)生不利患者的后果，因此應(yīng)及時(shí)評(píng)估臨床癥狀及相關(guān)指標(biāo)。當(dāng)患者出現(xiàn)呼吸頻率增加、胸腹運(yùn)動(dòng)不同步、意識(shí)模糊等加重癥狀，應(yīng)及時(shí)更換NPPV或有創(chuàng)機(jī)械通氣[47]。

3.2 造成肺損傷的可能 高潮氣量可能是造成肺損傷的原因之一[48]。1例白血病骨髓移植后發(fā)生閉塞性毛細(xì)支氣管炎的患者應(yīng)用HFNC治療Ⅱ型呼吸衰竭，尸檢結(jié)果表明肺部有氣壓損傷[49]。Sonobe等[50]報(bào)道了1例噬血細(xì)胞性淋巴組織細(xì)胞增多癥患者，因呼吸衰竭使用HFNC導(dǎo)致出現(xiàn)局限性氣胸、皮下氣腫和巨大的縱隔氣腫。這些病例都是免疫低下患者產(chǎn)生的肺損傷，在免疫功能正常的人群還沒有病例報(bào)道，但臨床應(yīng)用中也應(yīng)注意。

3.3 增加院內(nèi)感染的可能 HFNC在應(yīng)用的過程中是否會(huì)產(chǎn)生大量氣溶膠增加院內(nèi)感染幾率是臨床醫(yī)師關(guān)注的問題。有研究證明，HFNC治療過程中正常按規(guī)定使用，其呼氣彌散程度是有限的，同其他輔助通氣相似[51]。但另外一項(xiàng)研究提出，接受HFNC輔助通氣的試驗(yàn)者咳嗽時(shí)可能導(dǎo)致氣溶膠分散超過2 m[52]。上述研究都是在健康人或模型測(cè)試的，在臨床實(shí)際應(yīng)用可能會(huì)有不一樣的效果。Leung等[53]在ICU重癥細(xì)菌性肺炎的患者中，對(duì)比應(yīng)用HFNC同傳統(tǒng)氧療對(duì)周圍環(huán)境的細(xì)菌負(fù)荷影響，結(jié)果表明兩者細(xì)菌負(fù)荷相似，但此研究沒有區(qū)分致病菌及非致病菌。目前還沒有關(guān)于應(yīng)用HFNC對(duì)病毒氣溶膠的擴(kuò)散有無影響的研究，因此對(duì)于HFNC是否會(huì)增加院內(nèi)感染尚未有明確的定論。最新的研究表明，在應(yīng)用HFNC的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ蜕洗饕粋€(gè)液滴形狀的醫(yī)用外科口罩，可以大大減少氣溶膠的分散[54]，因此可以給住院患者佩戴外科口罩進(jìn)行預(yù)防。

4 小結(jié)與展望

HFNC在Ⅰ型呼吸衰竭的應(yīng)用已得到臨床醫(yī)師的認(rèn)可，在Ⅱ型呼吸衰竭的應(yīng)用僅有小規(guī)模的臨床研究及病例報(bào)道，因此摻雜的影響因素較多。但大多數(shù)研究表明，HFNC能減少CO2潴留，降低呼吸做功，緩解患者的臨床癥狀，這些特點(diǎn)為HFNC的臨床應(yīng)用提供了新的方向。但未來還需大量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究，證實(shí)HFNC治療Ⅱ型呼吸衰竭的可行性、安全性及有效性。