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【摘要】 经鼻高流量鼻导管湿化氧疗（heated humidified high flow nasal cannulae oxygen therapy，HFNC）是通过空氧混合器提供精确的吸氧浓度（21%～100%）和储氧式鼻塞提供高达60 L/min的流量以及37 ℃相对湿度为100%的气体，近年来在临床应用越来越广泛。本文从其主要组成及工作原理、工作机制和在呼吸系统疾病中的具体应用进行综述。
【关键词】 高流量湿化； 氧疗； 呼吸系统疾病
【Abstract】 The high flow nasal discharge oxygen therapy（HFNC） via nasal high flow nasal catheter is used to provide accurate oxygen concentration（21%-100%） and oxygen storage type nasal plug to provide high flow rate of 60 L/min and gas at 37 ℃ relative humidity of 100%，in recent years，the clinical application is more and more extensive.This paper reviews its main composition，working principle，working mechanism and its application in respiratory diseases.
【Key words】 High flow humidification； Oxygen therapy； Respiratory disease
First-author’s address：General Hospital Affiliated to Tianjin Medical University，Tianjin 300052，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.36.041
经鼻高流量鼻导管湿化氧疗（heated humidified high flow nasal cannulae oxygen therapy，HFNC）是通过空氧混合器提供相对精确的吸氧浓度（21%～100%）和储氧式鼻塞提供高达15～60 L/min的流量以及37 ℃相对湿度为100%的气体[1]，近年来在临床广泛应用。HFNC可以有效地减少生理无效腔，产生较低水平的气道正压促进肺泡开放，还能改善上气道黏膜清除功能，给患者提供恒定的氧浓度，减少上呼吸道内呼出的二氧化碳，從而降低呼吸做功[2]。
1 HFNC的主要组成及原理
HFNC主要包括鼻导管吸氧系统（加温湿化器、封闭式单管路呼吸管路、双短鼻塞导管）和空氧混合器[3]。通过加热底盘和湿化罐和连接带有加热导丝的管路，可使气体加热到预设的温度，从而使水蒸气扩散到呼吸系统中[4]。经过充分加温加湿后的气流，可以增强肺顺应性、减小气流阻力、使气道分泌物的黏度变小且鼻部的并发症较少[5-6]。
2 HFNC的作用机制
首先，HFNC可以提供恒定的氧浓度，因其高达60 L/min的流量，大于患者最大吸气峰流速，从而保证测量与实际的FiO2的一致性[7-8]。其次，HFNC通过高流速的气体，避免了克服上气道阻力所需的呼吸功，吸气末储存于鼻咽部的气体可以冲刷呼气末仍残留于解剖无效腔内的气体，从而减少生理无效腔和二氧化碳的重吸收[9]。再次，HFNC可以在咽部产生2～8 cm H2O的压力，可促进肺生理复张和避免上气道塌陷[10]。但HFNC提供的正压可能和设置的流速、吸气流速以及是否存在呼吸漏气等有关[11]。另外，通过HFNC主动温湿化后的气体能促进气道黏膜表面的纤毛运动，有利于分泌物的清除，从而改善通气/血流比例，保护患者气道黏膜的功能[12]，也同样有利于降低热量消耗，增强肺的顺应性，减少患者机体损耗，这对于辅助呼吸肌参与做功的患者有一定的益处。
3 HFNC在成人呼吸系统疾病中的应用
因HFNC在成人患者中的应用时间较短，尚缺乏相应的指南或规范，适应证及禁忌证尚不明确，目前研究主要集中在以下几个方面。
3.1 治疗急慢性呼吸衰竭
3.1.1 治疗急性呼吸衰竭 对急性呼吸衰竭患者，特别是1型呼吸衰竭患者，HFNC都显现出其良好的适用性。与传统的面罩吸氧相比，经过HFNC治疗30 min后，PaO2更高，呼吸频率更低，且有研究证实是唯一能降低机械通气风险的参数[13]。因此对于严重低氧的患者，可以有效改善缺氧症状。通过对38例急性呼衰的患者的研究，使用HFNC 15 min后患者的呼吸频率和SPO2有了明显的改善，经过
1 h的HFNC治疗后，PaO2和氧合指数均上升，其中只有9例（24%）患者需要进行有创机械通气，与传统氧疗相比明显减少了插管率[14]。HFNC治疗特发性肺纤维化引起的慢性呼吸衰竭和对于免疫功能低下继发的急性呼吸衰竭患者也有一定的疗效[15-17]。Messika等[18]对所在医院1年内需要吸氧的560例患者进行了回顾性研究，有81例使用了HFNC，其中有45例为ARDS患者，这些患者的插管率为40%，其中插管患者APACHE Ⅱ评分高于不插管患者（46 vs 29），血流动力学更加不稳定（50% vs 7%），也能同样有效减少和避免有创通气的并发症。但若治疗期间短时间内呼吸频率和血氧饱和度没有改善，应及时更换为无创机械通气或气管插管[19]。对28例急性呼衰患者（其中23例为ARDS）应用经鼻高流量氧疗和无创辅助通气相比，使用前者可使患者的中位氧分压由83 mm Hg上升到108 mm Hg，使用无创通气后可达125 mm Hg，但是经鼻高流量氧疗的患者耐受性和使用时间均优于无创机械通气组[20]。此外，另一项多中心开放性研究将310例急性呼衰患者（氧合指数≤300 mm Hg）随机分为3组，分别接受普通氧疗、HFNC和无创机械通气，结果发现HFNC组脱机时间和90 d存活率，以及气管插管率明显优于其他两组[21]。特别值得一提的是，中国首例输入性MERS患者也应用了HFNC治疗，应用HFNC 7 d后，患者BROG呼吸困难指数好转，PaO2/FiO2上升，将HFNC的流速由60 L/min降至30 L/min后患者的一般氧合指数持续改善，充分有效提高了患者的耐受性和依从性[22]。但此类研究仍较少，尚缺乏足够的证据支持HFNC确切可以降低急性呼吸衰竭患者的插管率，因此尚待大规模随机对照研究证实。 3.1.2 治疗慢性呼吸衰竭 对慢性呼吸衰竭患者，如患者病情较轻（动脉血pH>7.35，PCO2>45 mm Hg），通气功能尚可，可以给予HFNC常规使用。如果患者有轻中度呼吸性酸中毒（7.257.25，PCO2≤90 mm Hg、PO2≥40 mm Hg是HFNC应用的最好时机。短期HFNC治疗COPD患者可减低呼吸频率和二氧化碳分压，增加呼末肺容积[24]。对于需要长期家庭氧疗（每天>15 h）的稳定期COPD患者，使用HFNC可以促进患者舒适，降低患者急性加重的次数和提高生活质量[25]。也有研究对COPD患者每天使用HFNC 1.6 h，亦能降低患者呼吸频率和增加潮气量[26]。对于老年AECOPD患者只要符合插管指征则应早期进行有创机械通气治疗，以免延误治疗时机[27]。
3.2 呼吸系统相关有创检查前的应用 在气管插管、气管镜检查或其他呼吸科侵入性检查前均可以使用HFNC。目前，气管插管前常用简易呼吸器或面罩提高氧储备，但在插管时常使用喉镜，这就使得面罩或简易呼吸器无法给氧，而HFNC在插管过程中仍然能保证氧气的供给。Engstrom等[28]应用HFNC技术先通过灌洗使小猪的肺泡塌陷，同时咽部给予10 L/min的吸氧，发现在插管期间HFNC可以显著延长低氧血症发生的时间。在进行支气管镜检查时，对有高风险的或者有严重低氧的患者使用HFNC提供高达60 L/min的气体流速，使得操作更加顺畅，用时更短，可以有效减少因操作而致的缺氧时间，尽最大可能减少对患者换气的影响[29]。
3.3 气管插管拔除后的序贯氧疗 近年来，HFNC常被应用于氧分压过低的呼吸衰竭拔管患者当中。Hernández等[14]的研究中将109例拔管患者随机分为HFNC组和文丘里面罩给氧，来判定两组患者的呼吸频率、氧合指数、呼吸困难程度及舒适度，HFNC组的再插管率明显低于其他两组。王静等[30]对HFNC在AECOPD患者拔管序贯通气进行研究表明，HFNC组和无创正压通气组拔管后，虽然两组患者的pH、PaCO2、PaO2、心率、呼吸频率、死亡率无明显差异，但是使用HFNC组的患者舒适性和耐受性更好，住院时间明显短于无创通气组。此外，HFNC因其病理生理学上的优势，对于有创通气序贯治疗而言，可操作性好，舒适性好，还可降低费用和护理工作量[31]。
3.4 拒绝气管插管的姑息治疗者 对部分拒绝行气管插管的患者，通常使用无创机械通气治疗，也有部分研究使用HFNC来替代。有研究对50例拒绝行有创机械通气和放弃复苏治疗的呼吸衰竭患者应用HFNC，患者的呼吸频率和血氧饱和度有明显的改善，仅18%的患者因氧合不能够改善而进行NIV治疗[32]。
3.5 呼吸系统感染性疾病和肺水肿疾病中的应用 对肺部感染疾病中使用HFNC也可以改善患者的痰液黏稠度，气道高反应，呼吸频率、PaO2、舒适度等。对5例急性肺水肿的患者应用文丘里面罩治疗无效后改用HFNC治疗，患者的呼吸困难程度和SPO2明显改善，这可能与HFNC的呼吸末正压功能有关[33]。
4 展望
HFNC在成人呼吸系统中的应用越来越广泛，尤其在改善氧合，提高患者舒适性能，降低潜在气管插管等方面能够取得了较好的效果，笔者所在单位应用HFNC治疗急慢性呼吸衰竭、ARDS、肺水肿和肺间质纤维化的患者，发现HFNC与其他研究者的结论保持一致，可以有效地改善患者的预后，取得了不错的临床效果。但目前的研究证实，HFNC也有其弊端，对于严重低氧的患者应该根据患者的病情及时采取气管插管或其他方法，以免延误患者病情。此外，在改善患者通气、降低二氧化碳分压方面还需大量随机对照实验来证实，特别是对于伴有高碳酸血症的呼吸衰竭患者应谨慎使用，密切观察。尽管有许多问题尚未解决，但是越来越多的研究证据表明随着对HFNC研究的不断深入和广泛应用，对HFNC的认识将更加透彻。
参考文献
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（收稿日期：2017-10-18） （本文编辑：张爽）
【关键词】 高流量湿化； 氧疗； 呼吸系统疾病
【Abstract】 The high flow nasal discharge oxygen therapy（HFNC） via nasal high flow nasal catheter is used to provide accurate oxygen concentration（21%-100%） and oxygen storage type nasal plug to provide high flow rate of 60 L/min and gas at 37 ℃ relative humidity of 100%，in recent years，the clinical application is more and more extensive.This paper reviews its main composition，working principle，working mechanism and its application in respiratory diseases.
【Key words】 High flow humidification； Oxygen therapy； Respiratory disease
First-author’s address：General Hospital Affiliated to Tianjin Medical University，Tianjin 300052，China
doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2017.36.041
经鼻高流量鼻导管湿化氧疗（heated humidified high flow nasal cannulae oxygen therapy，HFNC）是通过空氧混合器提供相对精确的吸氧浓度（21%～100%）和储氧式鼻塞提供高达15～60 L/min的流量以及37 ℃相对湿度为100%的气体[1]，近年来在临床广泛应用。HFNC可以有效地减少生理无效腔，产生较低水平的气道正压促进肺泡开放，还能改善上气道黏膜清除功能，给患者提供恒定的氧浓度，减少上呼吸道内呼出的二氧化碳，從而降低呼吸做功[2]。
1 HFNC的主要组成及原理
HFNC主要包括鼻导管吸氧系统（加温湿化器、封闭式单管路呼吸管路、双短鼻塞导管）和空氧混合器[3]。通过加热底盘和湿化罐和连接带有加热导丝的管路，可使气体加热到预设的温度，从而使水蒸气扩散到呼吸系统中[4]。经过充分加温加湿后的气流，可以增强肺顺应性、减小气流阻力、使气道分泌物的黏度变小且鼻部的并发症较少[5-6]。
2 HFNC的作用机制
首先，HFNC可以提供恒定的氧浓度，因其高达60 L/min的流量，大于患者最大吸气峰流速，从而保证测量与实际的FiO2的一致性[7-8]。其次，HFNC通过高流速的气体，避免了克服上气道阻力所需的呼吸功，吸气末储存于鼻咽部的气体可以冲刷呼气末仍残留于解剖无效腔内的气体，从而减少生理无效腔和二氧化碳的重吸收[9]。再次，HFNC可以在咽部产生2～8 cm H2O的压力，可促进肺生理复张和避免上气道塌陷[10]。但HFNC提供的正压可能和设置的流速、吸气流速以及是否存在呼吸漏气等有关[11]。另外，通过HFNC主动温湿化后的气体能促进气道黏膜表面的纤毛运动，有利于分泌物的清除，从而改善通气/血流比例，保护患者气道黏膜的功能[12]，也同样有利于降低热量消耗，增强肺的顺应性，减少患者机体损耗，这对于辅助呼吸肌参与做功的患者有一定的益处。
3 HFNC在成人呼吸系统疾病中的应用
因HFNC在成人患者中的应用时间较短，尚缺乏相应的指南或规范，适应证及禁忌证尚不明确，目前研究主要集中在以下几个方面。
3.1 治疗急慢性呼吸衰竭
3.1.1 治疗急性呼吸衰竭 对急性呼吸衰竭患者，特别是1型呼吸衰竭患者，HFNC都显现出其良好的适用性。与传统的面罩吸氧相比，经过HFNC治疗30 min后，PaO2更高，呼吸频率更低，且有研究证实是唯一能降低机械通气风险的参数[13]。因此对于严重低氧的患者，可以有效改善缺氧症状。通过对38例急性呼衰的患者的研究，使用HFNC 15 min后患者的呼吸频率和SPO2有了明显的改善，经过
1 h的HFNC治疗后，PaO2和氧合指数均上升，其中只有9例（24%）患者需要进行有创机械通气，与传统氧疗相比明显减少了插管率[14]。HFNC治疗特发性肺纤维化引起的慢性呼吸衰竭和对于免疫功能低下继发的急性呼吸衰竭患者也有一定的疗效[15-17]。Messika等[18]对所在医院1年内需要吸氧的560例患者进行了回顾性研究，有81例使用了HFNC，其中有45例为ARDS患者，这些患者的插管率为40%，其中插管患者APACHE Ⅱ评分高于不插管患者（46 vs 29），血流动力学更加不稳定（50% vs 7%），也能同样有效减少和避免有创通气的并发症。但若治疗期间短时间内呼吸频率和血氧饱和度没有改善，应及时更换为无创机械通气或气管插管[19]。对28例急性呼衰患者（其中23例为ARDS）应用经鼻高流量氧疗和无创辅助通气相比，使用前者可使患者的中位氧分压由83 mm Hg上升到108 mm Hg，使用无创通气后可达125 mm Hg，但是经鼻高流量氧疗的患者耐受性和使用时间均优于无创机械通气组[20]。此外，另一项多中心开放性研究将310例急性呼衰患者（氧合指数≤300 mm Hg）随机分为3组，分别接受普通氧疗、HFNC和无创机械通气，结果发现HFNC组脱机时间和90 d存活率，以及气管插管率明显优于其他两组[21]。特别值得一提的是，中国首例输入性MERS患者也应用了HFNC治疗，应用HFNC 7 d后，患者BROG呼吸困难指数好转，PaO2/FiO2上升，将HFNC的流速由60 L/min降至30 L/min后患者的一般氧合指数持续改善，充分有效提高了患者的耐受性和依从性[22]。但此类研究仍较少，尚缺乏足够的证据支持HFNC确切可以降低急性呼吸衰竭患者的插管率，因此尚待大规模随机对照研究证实。 3.1.2 治疗慢性呼吸衰竭 对慢性呼吸衰竭患者，如患者病情较轻（动脉血pH>7.35，PCO2>45 mm Hg），通气功能尚可，可以给予HFNC常规使用。如果患者有轻中度呼吸性酸中毒（7.25
3.2 呼吸系统相关有创检查前的应用 在气管插管、气管镜检查或其他呼吸科侵入性检查前均可以使用HFNC。目前，气管插管前常用简易呼吸器或面罩提高氧储备，但在插管时常使用喉镜，这就使得面罩或简易呼吸器无法给氧，而HFNC在插管过程中仍然能保证氧气的供给。Engstrom等[28]应用HFNC技术先通过灌洗使小猪的肺泡塌陷，同时咽部给予10 L/min的吸氧，发现在插管期间HFNC可以显著延长低氧血症发生的时间。在进行支气管镜检查时，对有高风险的或者有严重低氧的患者使用HFNC提供高达60 L/min的气体流速，使得操作更加顺畅，用时更短，可以有效减少因操作而致的缺氧时间，尽最大可能减少对患者换气的影响[29]。
3.3 气管插管拔除后的序贯氧疗 近年来，HFNC常被应用于氧分压过低的呼吸衰竭拔管患者当中。Hernández等[14]的研究中将109例拔管患者随机分为HFNC组和文丘里面罩给氧，来判定两组患者的呼吸频率、氧合指数、呼吸困难程度及舒适度，HFNC组的再插管率明显低于其他两组。王静等[30]对HFNC在AECOPD患者拔管序贯通气进行研究表明，HFNC组和无创正压通气组拔管后，虽然两组患者的pH、PaCO2、PaO2、心率、呼吸频率、死亡率无明显差异，但是使用HFNC组的患者舒适性和耐受性更好，住院时间明显短于无创通气组。此外，HFNC因其病理生理学上的优势，对于有创通气序贯治疗而言，可操作性好，舒适性好，还可降低费用和护理工作量[31]。
3.4 拒绝气管插管的姑息治疗者 对部分拒绝行气管插管的患者，通常使用无创机械通气治疗，也有部分研究使用HFNC来替代。有研究对50例拒绝行有创机械通气和放弃复苏治疗的呼吸衰竭患者应用HFNC，患者的呼吸频率和血氧饱和度有明显的改善，仅18%的患者因氧合不能够改善而进行NIV治疗[32]。
3.5 呼吸系统感染性疾病和肺水肿疾病中的应用 对肺部感染疾病中使用HFNC也可以改善患者的痰液黏稠度，气道高反应，呼吸频率、PaO2、舒适度等。对5例急性肺水肿的患者应用文丘里面罩治疗无效后改用HFNC治疗，患者的呼吸困难程度和SPO2明显改善，这可能与HFNC的呼吸末正压功能有关[33]。
4 展望
HFNC在成人呼吸系统中的应用越来越广泛，尤其在改善氧合，提高患者舒适性能，降低潜在气管插管等方面能够取得了较好的效果，笔者所在单位应用HFNC治疗急慢性呼吸衰竭、ARDS、肺水肿和肺间质纤维化的患者，发现HFNC与其他研究者的结论保持一致，可以有效地改善患者的预后，取得了不错的临床效果。但目前的研究证实，HFNC也有其弊端，对于严重低氧的患者应该根据患者的病情及时采取气管插管或其他方法，以免延误患者病情。此外，在改善患者通气、降低二氧化碳分压方面还需大量随机对照实验来证实，特别是对于伴有高碳酸血症的呼吸衰竭患者应谨慎使用，密切观察。尽管有许多问题尚未解决，但是越来越多的研究证据表明随着对HFNC研究的不断深入和广泛应用，对HFNC的认识将更加透彻。
参考文献
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[6] Costello R W，Liston R，Mcnicholas W T.Compliance at night with low flow oxygen therapy：a comparison of nasal cannulae and Venturi face masks[J].Thorax，1995，50（4）：405-410. [7] Wagstaff T A，Soni N.Performance of six types of oxygen delivery devices at varying respirqtory rates[J].Anaesthesia，2007，62（5）：492-503.
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（收稿日期：2017-10-18） （本文编辑：张爽）