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高流量鼻导管 (HFNC) – 第 1 部分:工作原理

 一起呼吸鸭 2021-11-11

 

 Enjoy breathing 

使用加热加湿的高流量鼻导管 (HFNC) 在所有年龄段的急性呼吸衰竭患者的治疗中越来越受欢迎。我第一次使用它是作为一名儿科重症监护研究员,但对其实际工作原理知之甚少。我注意到在儿童(主要是严重的细支气管炎)中成功使用它几年后,我们也开始在成人重症监护室使用它。在过去的几年里,似乎有许多研究回顾了作用机制及其在各种条件下的使用。在这一部分,我们将总结它的工作原理,在第 2 部分,我们将讨论其在成人和儿童患者中使用的主要适应症。

加热和加湿的高流量鼻导管或大多数人称之为高流量鼻导管 (HFNC),不仅仅是一个标准的鼻导管,可以达到非常高的流速。它实际上需要气体并且可以在 100% 的相对湿度下将其加热到 37 ℃,并且可以在高达 60 升/分钟的流速下提供 0.21 – 1.00% 的FIO2。可以根据患者的流量和 FIO2 要求独立滴定流速和 FIO2。

有 2 家主要公司生产这些设备:Vapotherm 的设备可以提供高达 50 升/分钟的流量,Fisher Paykall 提供 Optiflow 和 AIRVO 2 设备,它们都可以提供流量速度高达 60 升/分钟。

每家公司都为早产儿以及不同年龄的儿童提供更小的导管尺寸到成人导管。每个插管都应紧贴患者的鼻孔,并防止导管周围夹带室内空气,而标准鼻导管可能会发生这种情况。

这个怎么运作:

加热加湿:

与标准氧疗相比,加热加湿氧有许多好处。通过鼻导管或其他设备(如非循环呼吸器)提供的标准氧疗是冷的(不加温的)和干燥的(不加湿的)。这会导致气道炎症,从而增加气道阻力并损害黏液纤毛功能,可能导致分泌物清除率降低 。此外,在正常呼吸期间,个体也会消耗大量卡路里来加热和加湿气体 。

HFNC 可加热(至 37℃)和加湿气体,可减轻气道炎症,维持黏液纤毛功能,改善黏液清除率,减少急性呼吸衰竭时的热量消耗。

吸气需求:

一个明显的好处,但值得一提的是,高流量可以为您提供非常高的气体流量。这很重要,因为急性呼吸衰竭的患者可能会极度呼吸急促,因此他们的峰值吸气流量(通常为 30 升/分钟 – 60 升/分钟)可高达 120 升/分钟 。因此,如果您将 PIF (吸气峰流速)为 120L/min 且分钟通气量 >20L/min 的呼吸急促患者放在 15L/min 非重复呼吸面罩上,可能不会像您想象的那样帮助他们。当我们讨论氧气稀释的概念时,我将在稍后的评论中讨论这一点。

功能残气量:

您可能一直在寻找说明高流量提供 PEEP 的要点,但找不到?关于高流量设备真正能提供多少 PEEP 存在一些争论。HFNC 已被证明可以为闭口呼吸每 10 升/分钟的流量提供高达 1 毫米汞柱的 PEEP。

我不确定我认为这在所有患者中都是真实的,这是因为有许多因素会影响PEEP实际可以输送到患者体内的量。患者体型(肥胖、成人、儿童)、输送的流速(L/Min)、张口呼吸与闭口呼吸(患者张口时压力可能溢出)等因素均可影响PEEP的输送量。

争论可以继续,但 HFNC 似乎确实可以增加患者的功能残气量 (FRC) 或呼气末肺容积,而 PEEP 通常会改善这种情况。Riera J. 等人的一项研究表明,使用 HFNC 会增加呼气末肺阻抗 (EELI),这意味着 FRC 有所改善 。他们使用了电阻抗断层扫描 (EIT),这是一种无创、实时成像方法,可提供肺的横截面通气图像,以证明呼气末肺阻抗 (EELI) 增加。

使用 HFNC 似乎还可以通过增加胸内压来降低前负荷,这也是 PEEP 的另一个常见特征。Roca 等人在对 10 名患者(NYHA III 期心力衰竭,但不是急性 CHF 恶化)的连续间隔研究中证明,从超声心动图测量的患者基线开始,使用 高流量会导致下腔静脉 (IVC) 吸气塌陷。

高流量似乎会导致肺泡复张和 FRC 增加,并且可能由于增加 PEEP 导致胸内压增加,但不确定是否有其他机制可能导致这些发现。

轻便:

与无创正压通气(CPAP 或 BPAP)相比,患者通常更喜欢使用 HFNC,因为某些患者可能会觉得紧贴面罩不舒服。他们甚至可能更喜欢标准鼻导管,因为加热、加湿的气体不会像标准氧疗那样干燥他们的粘膜 。这可能会导致更高的 HFNC 依从性,并且可能会改善患者的氧合和呼吸功。

氧气稀释:

作为实习生,我在 ICU 轮岗时被教导说,每 1 升鼻导管将提供比室内空气 (21%) 高约 4% 的 FiO2。因此,通过鼻导管的 1 升/分钟应提供 ~ 25% 的 FiO2,而 2 升/分钟应提供 29% 的 FiO2(请参阅下面的表 1)。我相信这个“1:4 规则”多年来一直是正确的,但让我们看看它对急性呼吸窘迫患者是否有意义。

想象一个 70 公斤的男性呼吸 30-40 bpm,潮气量正常(~500 毫升),并出现一些低氧血症。该患者的每分钟通气量将在 15-20 升/分钟之间。您决定将该患者置于 6 升/分钟 鼻导管上,如果“1:4 规则”成立,理论上应提供 45% (6L x 4% = 24 + 室内空气 (21%) = 45%)。如果该患者通过嘴巴和鼻孔(鼻导管周围)以 21% FiO2呼吸 15-20L,那么您是否相信该患者实际上将 45% 的 FiO2 输送到气管?

为了有效地为您的患者提供更多的 fiO2,您不仅必须匹配,而且必须超过您的患者每分钟通气量和吸气需求,以最大限度地减少氧气稀释。

冲洗死腔:

我们通常会重新呼吸之前呼出的潮气量的三分之一,而不是呼吸 21%(室内空气)和微不足道的二氧化碳;我们可能会再呼吸 15-16% 的氧气和 5-6% 的二氧化碳。这是因为之前呼出的气(氧气含量低,含有一些二氧化碳)没有完全呼出并留在上呼吸道。当您的患者从大气中呼吸下一次呼吸时,并非所有气体都会进入肺泡。事实上,它是新的大气气体(21% 的 O2,可以忽略不计的 CO2)和他们之前呼出的气体(<21% 的氧气和一些 CO2)的混合物。在急性呼吸衰竭患者中,我们再呼吸的气体百分比会变大,因此,当我们从上呼吸道的混合储气罐中呼吸时,我们可以再呼吸更多的二氧化碳。另一种说法是我们的死腔随着急性呼吸衰竭而增加。

HFNC的一个主要好处(有人认为它实际上是主要好处)是,它给你以高流速的连续新鲜气体流动,取代或洗去患者的咽部死腔(旧气体低氧和高CO2)。患者现在重新呼吸的每次呼吸将被洗去二氧化碳,代之以富氧气体,提高呼吸效率。


References:

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END

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