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本文原载于《中华结核和呼吸杂志》2019年第1期 本文作者：黄琳娜 李正东 夏金根 詹庆元 急性呼吸衰竭起病急、进展快、病死率高。有效的呼吸支持方式对于缓解症状，改善通气氧合功能，降低插管率尤为重要。对于急性低氧性呼吸衰竭而言，如ARDS，多项研究结果显示[1,2]ARDS为无创正压通气（noninvasive positive pressure ventilation，NPPV）失败的高危因素，且NPPV失败者的病死率明显增高；而NPPV作为标准治疗方案应用于诸如慢性阻塞性肺疾病（慢阻肺）急性加重等合并急性高碳酸血症的呼吸衰竭中[3,4]，但仍有部分患者存在禁忌或不耐受。经鼻高流量氧疗（high-flow nasal cannula，HFNC）具有其独特的优势，可作为替代的呼吸支持方式用于部分急性呼吸衰竭患者中。本文拟通过分析HFNC及NPPV用于急性呼吸衰竭的生理学效应及近年来的相关研究，总结HFNC及NPPV在急性呼吸衰竭中的适用人群及相关注意事项。 01 NPPV在急性呼吸衰竭中的应用 1．NPPV用于呼吸衰竭的生理学效应： 对于合并急性高碳酸血症的呼吸衰竭，NPPV具有以下生理学效应：（1）NPPV中S/T模式可提供吸气相压力支持，有效地增加患者肺泡通气量，改善CO2潴留；（2）呼气末正压（positive end-expiratory pressure，PEEP）可有效对抗内源性PEEP，改善患者的吸气触发，降低患者吸气做功，有效缓解呼吸肌疲劳。对于急性低氧性呼吸衰竭，NPPV除上述提供吸气压力支持改善呼吸肌疲劳的作用外，还可通过较高水平PEEP及相对稳定及精确地吸入氧浓度改善低氧状态。 2．NPPV在合并急性高碳酸血症呼吸衰竭中的应用： 慢阻肺急性加重导致的呼吸衰竭为临床中最常见的合并急性高碳酸血症的呼吸衰竭。NPPV用于伴轻中度CO2潴留的慢阻肺急性加重患者已得到多项研究的证实，有效地纠正缺氧、改善吸气触发及增加肺泡通气量，降低气管插管率及住院病死率[5,6]。Toft-Petersen等[7]进行的大规模队列研究结果显示，2004年NPPV占慢阻肺急性加重患者辅助通气的36%，至2011年所占比例升至67%，提示NPPV在慢阻肺急性加重中使用愈发广泛。2014年发表的慢阻肺急性加重诊治中国专家共识指出[8]：（1）对于出现轻中度呼吸性酸中毒（7.25<pH<7.35）及明显呼吸困难（辅助呼吸肌参与、呼吸频率>25次/min）的慢阻肺急性加重患者，推荐应用NPPV；（2）对于病情较轻[动脉血pH>7.35，PaCO2>45 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）]的慢阻肺急性加重患者宜早期应用NPPV；（3）对于出现严重呼吸性酸中毒（pH<7.25）的慢阻肺急性加重患者，在严密观察的前提下可短时间（1~2 h）试用NPPV。其禁忌证包括：（1）呼吸骤停或明显受限；（2）心血管系统不稳定；（3）精神状态改变，不能合作；（4）气道保护能力差，如误吸风险高，气道分泌物黏稠或量大；（5）不适宜面罩佩戴的情况：颅面部外伤、近期鼻咽部手术及颜面部烧伤等。 2012年的一项针对美国1998—2008年慢阻肺急性加重患者应用无创通气预后的研究[9]结果显示，无创通气失败需行有创通气时可增加患者病死率。关于慢阻肺急性加重行NPPV失败的常见原因可归结为三大类：（1）气道管理问题：人工气道的缺失使气道保护能力差的患者，如神志异常、误吸风险高、咳痰无力、气道分泌物多及黏稠的患者均存在较高的失败风险；（2）呼吸频率问题：若同时存在呼吸频率过快（>35次/min），湿化效果不佳等，则分泌物易形成痰痂进一步加重气道阻塞及通气功能障碍；（3）人机协调性问题：研究结果显示对于急性呼吸衰竭的患者，NPPV相关的人机对抗见于43%的患者，包括无效触发、误触发、切换延迟、切换过早等[10]。因此，慢阻肺急性加重试用NPPV时需密切观察，至少2 h复查血气、观察呼吸形式及患者耐受情况，及时评估是否转换为IPPV，尤其对于合并严重呼吸性酸中毒（pH<7.25）的慢阻肺急性加重患者。气道湿化不足及人机对抗的发生使患者的舒适性及依从性下降，也可作为NPPV失败的常见原因。 因此，NPPV适用于绝大多数无禁忌证的慢阻肺急性加重患者，即使合并严重呼吸性酸中毒的患者仍可在严密监控下应用。但其应用过程中气道管理、人机对抗及由此导致的舒适性、依从性的下降问题为NPPV常见的失败原因。鉴于无创通气失败需行有创通气时可增加患者病死率，因此严格把握NPPV禁忌证，及时发现上述失败原因尤为重要。 3．NPPV在急性低氧性呼吸衰竭中的应用： NPPV可提供与有创通气近似水平的呼吸支持，降低呼吸功耗并改善通气及氧合，从而使部分急性低氧性呼吸衰竭的患者避免插管。但关于急性低氧性呼吸衰竭，如ARDS患者，NPPV的疗效并不确切。早期研究结果显示ARDS为NPPV失败的高危因素，其失败率可达30%~86%，而NPPV失败后转换为有创机械通气（invasive positive pressure ventilation，IPPV）患者的病死率可高达60%~70%[1,2]。究其原因，多数失败患者病情较重，存在休克、严重代谢性酸中毒或感染，使氧供不能满足组织需求。此外，在ARDS患者中由于耐受性差而导致NPPV失败的患者可高达25%[11]，这类患者应用NPPV时需频繁断开无创呼吸机，易致肺泡塌陷及氧合恶化；另外，此类患者存在呼吸窘迫，自主吸气努力较强，导致潮气量过大引起肺损伤。因此，NPPV在重度ARDS患者中的应用需慎之又慎。随后，一项针对轻度ARDS（氧合指数为200~300 mmHg）患者的前瞻性多中心随机对照研究[12]结果提示，对于这类患者NPPV可明显降低气管插管率，并有可能提高住院生存率。因此，ARDS患者若病情较轻且无明显禁忌证，可试用NPPV，若患者可耐受且治疗反应好，则可在严密监测下继续使用；若患者不耐受、氧合改善不明显或出现病情恶化倾向，则应早期行有创通气。而对于存在血流动力学不稳、严重的代谢性酸中毒或重度ARDS等严重影响组织氧供需平衡的患者，NPPV并不适用。总之，NPPV对于ARDS的治疗效果仍存在争议，对于ARDS患者，NPPV的应用需以谨慎选择患者为前提。 02 HFNC在急性呼吸衰竭中的中的应用 1．HFNC用于急性呼吸衰竭中的生理学效应（图1）： 图1 HFNC的生理学效应 经鼻高流量吸氧作为一种新型的氧疗方式，其主要组成部分为流量发生装置、内置加热线路的管路、湿化系统及鼻塞式输氧管4部分。具有以下生理学效应：（1）波动的低水平呼气末正压效应（PEEP效应）：Groves等[13]将HFNC应用于健康志愿者，测量志愿者呼吸过程中咽部气道压力，结果显示在呼吸过程中，咽部气道压力随流量增加而增大，HFNC流量60 L/min时，咽部压力最高可达8.7 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa）；而闭口呼吸时，咽部压力较张口呼吸时压力高。此效应在Ⅰ型呼吸衰竭中可一定程度上改善氧合，在Ⅱ型呼吸衰竭中可改善吸气触发，缓解呼吸肌疲劳。（2）减少生理死腔：Möller等[14]为了明确HFNC对上气道的作用效应，特制作了使用氪气填充的上气道模型，并分别使用15、30和45 L/min的气体模拟氧疗，结果发现流量越大，上气道中填充的氪气浓度越低，并且随着时间推移，效果更加显著。呼气末期，HFNC仍可提供加温、加湿的高流量气体，将呼出气体中的CO2冲刷出来，此时原有富含CO2的解剖死腔将变为氧气含量高的腔隙，不能再称之为死腔，增加了肺泡有效通气量，有效降低PaCO2，改善Ⅱ型呼吸衰竭。（3）提供温湿化气体：HFNC可提供37 ℃，相对湿度100%的气体，有利于维持纤毛运动系统功能，促进痰液排出，更有助于急性呼吸衰竭患者的气道管理，增加了患者的舒适性及依从性。（4）提供稳定精确的FiO2：HFNC所提供的高流量氧气可以满足患者的吸气流量，吸入的氧气将不会被空气稀释，保证了稳定且高浓度的氧疗，有效改善急性呼吸衰竭患者的氧合。 2．HFNC在合并急性高碳酸血症的呼吸衰竭中的应用： （1）HFNC用于合并急性高碳酸血症的极危重症患者：梅奥诊所的一项研究[15]使用HFNC对50例合并轻度或代偿高碳酸血症（PaCO2≤65，pH>7.28）的极危重（此类患者梅奥同期病死率60%）但不插管的患者进行治疗，结果HFNC的使用有助于降低患者呼吸频率和提高患者SpO2，并且减少了此类患者NPPV的使用率，而横向对比患者病死率并未增加。（2）HFNC用于慢阻肺急性加重的患者：NPPV可纠正慢阻肺急性加重患者的低氧状态、改善吸气触发及增加肺泡通气量，是指南推荐的标准治疗手段之一。然而，临床实践过程中存在NPPV禁忌证或不耐受的患者较多，目前尚没有公认的替代治疗方法。HFNC具有呼气相微正压效应，有助于改善吸气触发困难的情况，结合其减少死腔改善通气效率的特点，推测其对于慢阻肺急性加重患者的应用价值较大。 目前关于HFNC治疗慢阻肺急性加重的文献报道非常有限。Pavlov等[16]使用HFNC（55 L/min）治疗4例伴有Ⅱ型呼吸衰竭的慢阻肺急性加重患者，HFNC明显缓解呼吸性酸中毒，避免了气管插管和无创通气。随后，两项相对大样本量的观察性研究同样提示上述结论。Jeong等[17]的研究纳入了46例高碳酸血症患者，其中30例为慢阻肺急性加重，使用HFNC前与使用后2.4 h血气变化：pH（7.28±0.08 vs 7.31±0.08，P<0.01），PaCO2（73.2±20.0 vs67.2±23.4，P=0.02），呼吸频率（24.7±5 vs 23.6±5.2，P=0.02）。Lee等[18]在一项92例合并中度Ⅱ型呼吸衰竭慢阻肺急性加重（含慢阻肺并肺炎）的观察性研究中，发现HFNC与NPPV有类似的气管插管率和30 d病死率，两组治疗6 h和24 h后血气参数亦无差别。综上，尽管目前尚无HFNC与NPPV应用于慢阻肺急性加重的对照研究，但临床应用的效果提示HFNC在合并轻中度呼吸性酸中毒的慢阻肺急性加重患者中的疗效与NPPⅤ类似，但由于其舒适性及耐受性均优于NPPV，今后可能具有取代NPPV作为此类患者的一线治疗方案的潜能。 3．HFNC在急性低氧性呼吸衰竭中的应用： 关于HFNC可使急性低氧性呼吸衰竭患者获益已有较充足的循证医学证据。Messika等[19]进行的一项单中心观察性研究中包括45例ARDS患者，其中平均PaO2/FiO2为137 mmHg，呼吸频率为34次/min，HFNC治疗时间24 h，失败率40%，28 d病死率为29%，提示HFNC在中度ARDS中的成功率并不略于NPPV。2015年Frat等[20]发表于新英格兰医学杂志的多中心随机对照临床研究，入选了来自23个法国ICU的310名低氧性衰竭患者，纳入标准为吸氧10 L/min时PaO2/FiO2≤300 mmHg或呼吸频率>25次/min；排除标准为合并慢性肺部疾病、急性心源性肺水肿、重度中性粒细胞减少、高碳酸血症以及其他脏器功能衰竭。入选患者中肺炎所占比例最大（75%），80%的患者入组时存在双肺浸润影。比较普通面罩氧疗、HFNC、NPPV三种呼吸支持方式对急性低氧性呼吸衰竭患者预后的影响，结果主要结局指标气管插管率无统计学差异（分别为47%、38%和50%，P=0.18），但应用HFNC患者的90 d生存率明显高于普通氧疗及NPPV组。亚组分析提示对于PaO2/FiO2≤200 mmHg的患者，HFNC组患者气管插管率显著低于另两组（P=0.09），且ICU病死率及90 d病死率均为最低。 2015年发表于Intensive Care Medicine的研究[21]入选了175例患者，HFNC失败的患者中，早期气管插管者（<48 h）130例，晚期气管插管者（>48 h）45例，HFNC前PaO2/FiO2为158.6及180 mmHg，两组间无明显差异。与早期气管插管者相比，晚期气管插管者病死率明显增高（66.7% vs 39.2%，P<0.01），拔管成功率明显降低（15.6% vs 33.7%，P=0.006），提示HFNC失败会延迟气管插管时机，最终可能恶化患者的临床转归。 HFNC提供充足的吸入氧浓度，并且提供微正压，可满足患者改善低氧血症的需求；且高流量可满足患者的通气需求，可能较NPPV更适用于呼吸频率较快的中重度ARDS患者，为患者提供更好的气道湿化效果，使患者具有更好的舒适度及耐受性。 03 NPPV与HFNC的联合应用 2015年，Frat等[22]为评估NPPV及HFNC交替应用对急性呼吸衰竭的疗效，入选了28例急性呼吸衰竭患者，其中23例为ARDS，其PaO2/FiO2均低于300 mmHg，呼吸频率均大于30次/min。入选患者首先进行2 h的HFNC，后换用NPPV 1 h后继续重复上述过程，每日共计16 h的HFNC及8 h的NPPV。研究结果提示，研究开始1 h后，HFNC及NPPV均可明显增加患者PaO2。但与HFNC相比，NPPV改善PaO2/FiO2更加显著；与此同时，患者对HFNC的耐受性明显优于NPPV。 上述结果提示临床实践中对于NPPV耐受性差的ARDS患者可交替应用NPPV及HFNC，既不会恶化氧合又可改善患者舒适性，从而避免气管插管及人工气道相关并发症。 04 HFNC临床使用的局限性 自从HFNC开始逐步在临床应用中普及，越来越多的临床医生、呼吸治疗师、护士等偏好使用HFNC，因为其具有能提供高达100%氧浓度的气体可维持更为严重的低氧血症患者的氧合、高流量可以满足患者的吸气需求、良好的温湿化作用可减轻临床气道管理的负担等诸多优点，使得HFNC迅速成为临床呼吸支持的新宠。 但现有关于HFNO的循证医学证据仍不足以描述其具体适应证，因此临床目前的应用仍存在诸多不足之处，可能存在过度使用的情况。而对此现象诸多的学者也已提出质疑[23,24]，HFNC可能一定程度上通过改善氧合而延误了插管时间，尽管临床研究结果使用HFNC成功的患者住院时间、生存率等结局指标都显著改善，但HFNC失败后插管的患者较总体患者住院时间显延长、病死率也显著增加[20]。 05 HFNC在急性呼吸衰竭呼吸支持中的推荐意见 目前HFNC尚无明确的适应证。对于急性低氧性呼吸衰竭，现有高影响力的研究显示HFNC显现出其改善氧合优于NPPV患者的PaO2/FiO2主要集中于150~200 mmHg；然而在部分氧合指数更低（PaO2/FiO2≤100 mmHg）的患者中，与NPPV一样，HFNC可能延误插管时机，导致患者病死率增加，因此应用过程中也应密切观察，及时把握转换时机。而对于急性Ⅱ型呼吸衰竭，仅有少量观察性研究证实其在改善通气方面的潜在优势，研究中入选的Ⅱ型呼吸衰竭患者pH主要区间为7.28~7.40，因此对于轻中度高碳酸血症患者可以尝试使用HFNC，期待今后的关于对比NPPV与HFNC在慢阻肺急性加重患者疗效的大型前瞻性随机临床研究。 在两类呼吸衰竭的患者中，多项研究结果均显示出HFNC改善氧合及通气的作用并不弱于NPPV。尽管HFNC的临床适应证仍有待探索，但作为新型呼吸支持技术，其良好的气道湿化作用及患者耐受性等诸多方面优势，可能逐步替代NPPV成为急性呼吸衰竭患者的首选呼吸支持方式，值得推广和规范应用。 利益冲突 利益冲突 所有作者均声明不存在利益冲突 （参考文献略） |
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