对于不需要立即接受气管插管的患者时，传统吸氧模式（鼻导管吸氧或面罩吸氧）是最普遍的选择，但存在一些不足之处：吸气流速有限（鼻导管为6~10L/min，面罩吸氧下最大流速为15L/min），吸入氧体积分数有限制（30%~50%），以及由于缺乏湿化装置导致部分患者气道干燥，气道分泌物不易排除；此外当输送的氧气流量远低于患者吸气需求流量时，室内空气的混入可导致患者实际吸入氧体积分数明显下降及不恒定，使患者缺氧状态无法短时间内纠正，甚至加重缺氧状态。
经鼻高流量吸氧（HFNC）装置是对传统吸氧装置的革新，它的最大吸气流速可达到40~60L/min，在37℃下可达到%湿化效果，患者闭嘴呼吸时拥有呼吸末正压效应（PEEP功能）。HFNC刚问世时仅应用于新生儿及儿童呼吸治疗，近年来在欧美国家已广泛使用在成人呼吸治疗上，并取得了良好的效果。
一、经鼻高流量氧疗相关临床作用机制
1维持稳定的吸入氧体积分数及流量
人在正常呼吸情况下所需的吸气流速为30~40L/min，但在呼吸困难或呼吸衰竭时患者需要的吸气流速大于70L/min；所以当普通吸氧模式无法满足呼吸衰竭患者的氧流量需要时，患者吸入的氧中混入室内空气从而明显降低了吸入氧气的浓度，从而导致急危重患者使用常规的吸氧方式（鼻导管或面罩吸氧）所吸入的氧体积分数通常不能达到设定的指标。
经鼻高流量吸氧（HFNC）达到的吸气流速基本能够匹配呼吸衰竭患者的氧流量需要，从而使吸入氧体积分数恒定并且到达患者的要求（可达到吸入氧体积分数90%以上）。
2呼气末正压效应
经鼻高流量氧疗通过持续的高流量气体喷射作用可以产生一定效果的气道正压。健康志愿者在HFNC流量达到L/min，闭口呼吸时的呼吸末正压效应最高将达到12cmH2O（1cmH2O=0.Kpa）。在一项对重症监护室患者中的临床试验表明，患者张口呼吸时的呼吸末正压最高仅有2~3cmH2O。HFNC产生的呼吸末正压取决于吸气流量、是否张口呼吸、呼吸频率以及患者呼吸衰竭的原因等综合因素。Corley等通过测量肺生物电阻抗的变化来测量HFNC时的肺容积变化发现呼吸末肺容量上升，并且呼吸末容量和气道压力呈现明显相关，证实了在急性呼吸衰竭患者使用HFNC能够复张部分塌陷肺泡，从而改善患者氧合水平。
3冲刷呼吸道死腔
持续的HFNC可以冲刷上呼吸道的二氧化碳，减少二氧化碳的重吸收，但在二氧化碳潴留导致的高碳酸血症治疗中HFNC的作用尚未完全明确。一项体外实验证实HFNC在30L/min的流量时即可冲刷鼻咽部死腔，增加吸入氧体积分数。在HFNC的冲刷作用下可以使患者二氧化碳分压（PaCO2）下降，氧分压（PaO2）上升直至一定的饱和状态；在达到饱和度后这种冲刷效果就消失了，说明上呼吸死腔已基本被冲刷。因此，HFNC的冲刷作用主要是和氧流量有关，和气道压力关系不密切。
4对循环的影响
HFNC可以增加肺容积和产生一定的呼吸末正压，这些效应会对患者的循环产生一定的影响。在对10例失代偿的心力衰竭患者使用HFNC的临床研究（吸气流速为：20及40L/min）中监测显示，HFNC可能会导致患者血流动力学的改变，氧流量20及40L/min时分别会使下腔静脉塌陷减少20%及55%。当停止HFNC后，这些对循环的影响会随之消失。这些作用提示了HFNC可能对急性心力衰竭患者中有治疗作用（呼气末正压可减少静脉回流和前负荷，改善左心室功能），特别是那些无法耐受无创呼吸机的患者。在最近的一项回顾性研究中，在75例急性呼吸衰竭患者中使用HFNC治疗，对于其中由于心源性肺水肿引起的呼吸衰竭的患者可明显降低插管率。
5对呼吸生理的影响及代谢的影响
正常呼吸时吸入mL潮气量及12次/min的呼吸频率需要消耗cal/min的热量，高流量氧疗可以降低呼吸做功，减少心脏负荷。实验证实湿化上呼吸道可以减少呼吸道阻力，可以减少呼吸道做功。另外，鼻咽部对吸气气流造成一定的阻力，HFNC能通过产生持续气道压力机械性扩张鼻咽部，从而减少吸气阻力；而吸气阻力的降低可进一步减少患者的呼吸做功。
二、急诊及危重症领域的临床应用
1急性呼吸功能不全
HFNC对急性呼吸衰竭的治疗在国内外已积极开展，多项多中心随机对照研究也证实了其治疗的有效性较普通氧疗有明显优势。HFNC开始应用于成人呼吸衰竭已近10年历史，在早期的临床研究就已经证实了其可以明显改善呼吸衰竭患者氧合和减低呼吸频率，更重要的是患者对HFNC较无创通气治疗有着更好的耐受度和治疗依从性。另外，在急诊室及院前对呼吸衰竭患者使用HFNC被证实在改善患者氧合及减低气管插管率上与对监护室患者使用HFNC的效果是一样的，且差异无统计学意义；目前认为在有足够监护的情况下，在院前及急诊室对急性呼吸衰竭患者使用HFNC是安全有效的。
对于呼吸衰竭患者使用经鼻高流量氧疗后效果预测的指标也不断被提出及证实。有研究报道了在接受治疗15~30min后，患者呼吸频率加快及胸腹运动的不协调、氧合指数的下降都提示HFNC的治疗效果不佳，并有较高的气管插管风险。同样，在20例H1N1患者中使用HFNC观察研究中，治疗6h后氧合指数改善不明显的患者有着较高的插管率。另外，循环状态的评估也可以作为评价指标。
在两个小型临床研究中证实，使用高流量吸氧患者出现休克的情况下有较高的气管插管率。
目前对于高流量氧疗在急性呼吸窘迫综合征的治疗（ARDS）的应用仍存在争议。在大多数临床研究中高流量氧疗所治疗的双肺实变患者是否都符合ARDS诊断尚并不明确。根据最新的ARDS诊断的柏林定义，诊断标准中需要最小5cmH2O的呼气末正压（HFNC可以提供），因此我们可以认为HFNC可以用在ARDS早期患者中：有ARDS高风险的患者，同时氧合指数≤mmHg（两肺病变不能用心力衰竭及容量过多来解释）。临床研究已证实在这些患者中使用高流量氧疗的临床效果与无创呼吸机是相同的。
HFNC不仅可以改善呼吸病理生理状态，目前部分临床研究证实其可以降低插管率,甚至降低病死率及改善预后。Roca等发现，与氧气面罩相比，使用HFNC30min后，患者的动脉血氧分压（PaO2）更高（:77mmHg，P＝0.；1mmHg＝0.kPa），呼吸频率更低（21:28次/min，P＜0.）。该作者又对37例因呼吸衰竭进入重症监护室的肺移植受体患者分别应用传统氧疗和HFNC，多因素分析表明：HFNC是唯一能降低机械通气风险的参数［优势比（OR）＝0.11，P＝0.02］。在一项大型的多中心对照试验中，例急性呼吸衰竭患者（氧合指数≤mmHg或呼吸频率大于25次/min，在10L/min的鼻导管吸氧下）中使用HFNC（50L/min）与普通氧疗及无创呼吸机治疗比较:48h内的气管插管率并差异无统计学意义（高流量30%vs.常规吸氧47%vs.无创呼吸机50%，P=0.18）；但在亚组分析（氧合指数≤mmHg的患者中），HFNC则可以明显降低插管率(P=0.)，同时降低患者90d病死率。
2气道相关有创操作
HFNC已被使用在急危重症患者进行气管镜诊治及气管插管时的氧气治疗，从而避免在这些操作中出现的低氧血症。同样，高流量氧疗也可以应用在低氧患者胃镜及经食道心脏超声等操作时。气管插管时危重患者气管插管存在致命性并发症，其中20%都与低氧血症有关。无创通气能在插管前加强氧合，但在插管时面罩必须摘下，此时患者氧合又会下降。而鼻塞吸氧不影响喉镜及其他内镜操作的使用，所以在整个插管过程中都能输送氧气。在Jaber等的一项单中心随机对照双盲试验中，49例急性呼吸衰竭患者在插管前使用高流量氧疗联合无创呼吸机（25例）与单独使用无创呼吸（24例）进行比较，在治疗组中没有患者在气管插管时氧饱和度低于80%，而对照组中有5例患者。同样在Miguel-Montanes等的一项回顾性前后对照研究中，HFNC较储氧面罩在改善插管前的氧储备及降低插管过程的低氧发送率上有明显优势。
3气道拔管后的治疗
ICU患者的脱机拔管往往存在着一定的风险，拔管后的低氧血症往往导致再次插管，增加了住院常日、费用及呼吸机相关肺炎等一系列并发症的发生率。随着HFNC的普及，越来越多的医护人员使用它来预防或治疗拔管后的呼吸衰竭。在Maggiore等的一个随机对照多中心研究中，例患者拔管后随机接受文丘里面罩吸氧或HFNC，这些患者包括肺炎、创伤等引起的呼吸衰竭患者。结果显示，HFNC组患者的呼吸频率、氧合指数、舒适度等情况都优于文丘里面罩吸氧组，且差异有统计学意义；HFNC组患者的再插管率明显降低（P＝0.01）。研究表明，拔管后HFNC有利于提高患者的舒适度和改善氧合；但关于手术后患者拔管后使用高流量氧疗的效果仍存在争议。Parke等对心脏外科术后患者拔管后使用HFNC与普通氧疗进行比较，高流量氧疗在拔管成功率上有明显优势。但Corley等在心脏外科术后患者（BMI≥30）拔管后使用HFNC与普通氧疗作比较，在拔管成功率、肺不张发生率、呼吸频率及氧合水平上差异无统计学意义。BiPOP研究是比较HFNC和无创呼吸机应用在心胸外科手术后拔管的随机对照多中心研究，该研究证实心胸外科手术后的患者，在拔管后使用HFNC与使用无创呼吸的效果差异无统计学意义，但HFNC患者在治疗的舒适度上有明显优势，并且降低了护士的工作量。Hernández等对脱机后的低分险患者（低分险患者定义为：年龄小于65岁，拔管当日的急性生理学及慢性健康状况评分12分，系统体质量指数30，既往无心肺疾病等标准）进行HFNC与普通氧疗效果比较，该研究证明HFNC较普通氧疗可以减低72h内的再次插管率.但是目前我们仍需要更多的临床研究来进一步探讨哪些手术术后拔管的患者可以从高流量氧疗中获益。
4危重症气管切开患者的脱机
对于ICU医师来说，气管切开危重症患者的脱机仍然是一个巨大的挑战。目前并没有单独的HFNC在气管切开患者中应用的临床研究，但理论上HFNC拥有的呼吸末正压效应及加温加湿效应能使气切患者在脱机过程中受益。
5雾化吸入治疗
雾化吸入治疗不仅仅包括激素、解痉等药物，国外已通过机械通气患者吸入抗生素治疗肺部感染、NO吸入治疗肺动脉高压等；目前就高流量氧疗期间的雾化治疗研究也陆续展开。多项研究已证实HFNC期间使用雾化吸入治疗，可以有效的把药物传递到肺泡及支气管中以到达治疗效果；这些药物对于COPD患者及哮喘患者都是有利的，联合HFNC可以加强治疗效果。
6慢性阻塞性肺气肿急性加重期、急性心力衰竭等急诊疾病的初始氧疗
慢性阻塞性肺气肿急性加重期（AECOPD）、急性心力衰、哮喘急性发作等疾病是急诊室最常见的疾病，吸氧治疗是最基础也是最有效果治疗方法之一。HFNC的对呼吸道死腔的冲刷效果及呼吸末正压效应对AECOPD的治疗有较好的效果。Jones等在急诊室中对例呼吸衰竭患者使用HFNC，其中AECOPD患者中HFNC组患者未出现高碳酸血症，而常规氧疗组中有3例患者出现了二氧化碳潴留。这项研究还提示HFNC在急诊室中并不降低患者的插管率，但可以降低入急诊室后24h内对氧气治疗的需求：需要行无创通气或机械通气。Carratala等的研究纳入了5例因急性肺水肿、急性心衰且有难治性低氧的患者，在接受传统氧疗和无创通气3例用持续气道正压通气（CPAP），2例用双水平气道正压通气（BiPAP）后改为HFNC，所有患者在使用经鼻高流量氧疗24h后的血气指标、呼吸困难程度均得到改善。因此研究者认为，对急性心衰或心源性肺水肿有呼吸困难和难治性低氧的患者，HFNC是一个较好的选择。HFNC的呼气末正压效应及加温加湿效应理论上可以缓解哮喘急性发作时的低氧状态，避免气管插管，在一项对42例儿童重症哮喘发作使用HFNC的观察研究中，40%的HFNC组的儿童需要进一步接受无创呼吸机的治疗，而其余患儿可以通过HFNC度过哮喘急性期。文献的单中心对照研究中，在急诊室的例呼吸衰竭患者中使用HFNC和普通氧疗比较，前者可以减少呼吸频率和气管插管率；但目前仍需要大型的多中心随机对照研究来证实这一结论。
三、经鼻高流量氧疗的相关治疗建议及局限性
目前为止，国内外尚未发布关于HFNC的相关指南。无创呼吸机仍然是呼吸衰竭的一线治疗方案，但HFNC显然与无创呼吸机相比有许多优势：如易于操作，减少医护的工作量，良好的患者耐受度及舒适度等等；需要注意的是，并不是所有呼吸衰竭患者都适用HFNC，医护人员应根据患者病情程度、病因等多因素考虑是否使用HFNC。HFNC的呼吸末正压效应明显弱于与无创呼吸机产生的CPAP效应，所以在一些严重肺水肿等患者中无创呼吸机的治疗效果仍然更为出色。
研究提示尽早的使用HFNC有利于患者预后的改善。在HFNC起始治疗时可以调整氧体积分数为%，流速50L/min或者患者可以耐受的最大流量；若患者病情好转，可先下调氧体积分数至50%以下后再逐渐下调流速至20L/min，这时可以考虑用普通氧疗来替换HFNC。对于所有使用HFNC的患者来说，严密的监测是必须的，包括心率、血压、呼吸频率及呼吸形态的变化等。在HFNC使用中忽视监测而导致的插管延误可能对患者造成不良的预后。
四、经鼻高流量氧疗国内应用现状及展望
医院急诊、重症监护室及呼吸治疗科等科室已配备高流量氧疗设备，但由于缺乏相关应用指南及专家共识，医护人员对该技术的认识不足等多种因素导致HFNC在国内成人患者中的应用情况尚不理想；且目前国内尚无高流量氧疗相关的大型多中心随机对照研究，其基础和临床研究有待在我国进一步开展。
对于轻中度缺氧的成人患者的患者来说，HFNC被证实是一个理想的选择。HFNC可以在急诊室、重症监护室及普通病房内治疗急性呼吸不全患者，但是否可在院前急救中使用需要进一步研究证实。我们需要更多强有力的多中心随机对照研究来证实HFNC在不同类型呼吸不全或呼吸衰竭中的应用，并探讨其治疗的性价比。
来源：危重症文献学习
作者：卢骁张茂
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