已经发现，与无创通气（NIV）相比，高流量氧疗（HFOT）可以降低重度急性呼吸衰竭（ARF）进入重症监护病房（ICU）患者的死亡率。因此，HFOT可能被认为是这些患者的一线给氧策略。HFOT的良好耐受性和输送高FiO2在内的生理特性可以解释HFOT的有益作用，呼气末正压（PEEP）效果和连续的死腔冲刷作用，导致呼吸功下降。相反，由于压力支持促进高潮气量，在初发ARF的患者中应谨慎使用NIV，这可能会加重原有的肺损伤。尽管最近的研究报道了NIV对免疫功能低下的ARF患者没有益处，甚至没有有害作用，但专家们还是建议将其用作一线治疗策略。对于患有慢性慢性呼吸衰竭和呼吸性酸中毒的患者，已经清楚地表明，NIV是最佳的给氧策略。但是，HFOT似乎能够逆转呼吸性酸中毒，需要进一步研究以评估HFOT是否可以替代标准氧气。尽管建议使用NIV治疗ICU术后患者的ARF或预防ICU的拔管后呼吸衰竭，但最近的大规模随机研究表明HFOT可以等同于NIV。虽然从比较NIV和标准氧气的研究中建立了最近的建议，但仍需要进行新的研究来比较NIV和HFOT，以便更好地确定两种治疗的适当适应症。
介绍
呼吸衰竭是指呼吸系统的一种或两种气体交换功能失调，即混合静脉血中二氧化碳的氧化和/或清除障碍。
急性低氧性呼吸衰竭或再发性呼吸衰竭的特征是急性低氧血症（通常定义为PaO2/FiO2比值??mmHg）和无慢性肺病和无心源性肺水肿患者的高呼吸频率。呼吸模式导致高潮气量和过度通气，高碳酸血症是不常见的。因此，治疗的目的是纠正低氧血症，减轻呼吸压力，最终避免插管。然而，考虑到避免延迟插管，这可能增加死亡率的风险，应谨慎地考虑这一策略。在这种情况下，无创通气（NIV）已经显示出相互矛盾的结果，因此不推荐使用，而高流量鼻腔氧疗在低血氧性ARF患者中显示出益处后，目前正在推广使用。
急性高碳酸血症性呼吸衰竭主要发生在慢性肺病患者，即慢性阻塞性肺病（COPD）加重、肥胖-低通气综合征或胸腔畸形。到目前为止，推荐的治疗方法包括提供通气支持、避免插管和降低死亡率的NIV。
在这篇综述中，我们将讨论NIV和/或高流量氧疗法（HFOT）仅作为治疗急性呼吸衰竭（ARF）的一种治疗措施，而预防性应用旨在预防呼吸衰竭将不会被提及。
临床研究：为什么在急性呼吸衰竭患者中选择HFOT而不是NIV？
年发表了首次使用HFOT的观察研究，并比较了20例低血氧血症ARF患者HFOT与标准氧的临床疗效。作者发现HFOT患者比标准氧有更好的舒适性，改善了呼吸频率和血氧合。然而很少有生理学研究显示HFOT的潜在益处，我们进行了第一个大样本随机对照研究，包括名非高碳酸血症的ARF患者（呼吸频率高于每分钟25次呼吸，PaO2/FiO?mmHg），以比较三种氧合策略：标准氧，研究设计时的假设是，与标准氧气相比，具有NIV的HFOT可能是最佳策略。主要结果是，单用HFOT治疗的患者90天死亡率（12%）明显低于用NIV治疗的患者（28%）或用标准氧治疗的患者（23%）（P=0.02）。尽管三组之间的插管率没有差异，但在PaO2/FiO2?mmHg的患者中，HFOT插管的风险明显较低。本研究质疑NIV在新发呼吸衰竭患者中的应用，并建议HFOT可作为一线治疗。一项大规模随机对照试验（RCT）首次显示，与标准氧气相比，死亡率降低。关于NIV，考虑到证据的不确定性，最近的欧洲/美国临床实践指南无法提供建议。尽管NIV可能比标准氧气降低插管风险，但在所有RCT的分析中，没有发现死亡率方面的显著差异（表1）。
HFOT的生理作用：HFOT的好处？
HFOT是一个简单的系统，由直接连接到流量计（设置为70?L/min）的空气-氧气混合器或连接到氧气流量计的涡轮中的换新系统组成。含氧量高达%的气体混合物被输送到加热加湿器中，该加湿器输送的气体在37℃下进行调节，并被水完全饱和（相对湿度：%）。气体通过一个简单的特定接口、鼻尖或套管输送到患者体内，该接口配置为提供高流量并限制水凝结。目前，大多数重症医学科（ICU）的提供了一个启用HFOT的选项，但它们需要连接到加热加湿器和电路，如上所述。上气道HFOT系统中持续的高流量气体促进了生理效应，包括高FiO2的输送、呼气末正压（PEEP）效应和死腔排出二氧化碳。
氧合和PEEP效应
低血氧性ARF的特征是吸气努力导致高峰值吸气流量达到平均30–40?L/min。HFOT系统产生的高流量能够提供高FiO2，在大多数情况下超过患者的峰值吸气流量，从而限制了吸入气体与室内空气的稀释。在一项生理学研究中，使用包括标准面罩、非再呼吸面罩和HFOT在内的几种设备在健康受试者的咽部输氧期间测量了FiO2。使用标准面罩时，尽管流量为12?L/min，FiO2仍小于0.6，当使用胸轻压绷带模拟ARF时，FiO2降至0.5以下。尽管非再呼吸面罩在模拟ARF期间避免了FiO2的下降，但最高FiO2小于0.7，而使用流量为40?L/min的HFOT装置时达到0.85。
HFOT系统的第二个作用是在上气道中产生与输送的气体流量成正比的低水平正压，从而可能改善氧合。但是，由于空气泄漏，压力水平变化很大。因此，当病人张嘴时，正压明显降低。Parke等人在不同流量水平下用HFOT测量术后患者的鼻咽压力。在HFOT上自主呼吸时记录的压力与给药流量呈线性关系，当受试者闭着嘴呼吸时，记录的压力显著高于：超过3cm?H2O，气体流量为50?L/min闭嘴，张开嘴时小于2cm?H2O。在生理学研究中，心脏手术后或低血氧性ARF期间，通过电阻抗断层扫描评估肺容积时，与标准氧治疗相比，HFOT发现呼气末肺容积增加，提示小气道吸收，反映了PEEP效应。
与HFOT和NIV相比，临床研究显示HFOT对氧合的改善较少，可能是由于HFOT的PEEP效应比NIV的影响小。在一项试点研究中，连续应用标准氧、HFOT和NIV治疗ARF患者，PaO2从标准氧增加到HFOT，而PaO2/FiO2比值保持不变。这表明氧合改善主要是由于FiO2的增加。相比之下，PaO2随着NIV的增加而进一步增加，PaO2/FiO2比值显著增加，反映了PEEP可能有利于肺泡再通的作用。
通气支持
由于高呼吸驱动，低氧血症性ARF中的呼吸肌活动特别高。然而，如最近Brochard等人所阐明的，自发呼吸可能有害。患者自发性肺损伤（P-SILI）的概念；即使没有任何通气支持，它也可能通过改变整体或局部压力而导致肺损伤加重。
HFOT似乎能够减少呼吸作用，因此可以减轻肺损伤。许多作者表明，首先通过非呼吸面罩用标准氧气治疗ARF患者，然后通过HFOT治疗，通过食管压力变化（吸气过程中产生的压力时间减少）来评估HFOT下呼吸功能的下降。毛里等人假设部分良好的临床结果归因于吸气努力和肺顺应性的改善。否则，高流量的连续输送气体可能会冲刷上呼吸道，扩张死区，然后排出二氧化碳。这种与机械改善的胸腔特性相关的效果可减少吸气量并减少通气时间。这与HFOT降低呼吸频率和呼吸功的常见发现一致。
舒适加湿
尽管氧气流速很高，但HFOT的耐受性优于NIV和标准氧气。HFOT的加热加湿器提供的生理条件与在绝对湿度为44mg/L水的肺泡中发现的生理条件相同。一项体外研究表明，人类上皮细胞暴露于HFOT可以避免低湿度的影响，包括降低上皮细胞功能和增加炎症。在临床实践中，即使使用气泡加湿器，标准氧气通过面罩也会提供未加湿或未加湿的冷气，从而使上呼吸道干燥并降低患者的舒适度，但是，尚未证明吸入气体的加热和加湿可以防止分泌物浓稠，粘膜纤毛清除功能障碍，肺不张促进和临床影响。
从缺氧性呼吸衰竭患者应用无创通气的“有害作用”到“保护性无创通气”
由于已经发现单独使用HFOT的死亡率可能低于联合使用HFOT和NIV的死亡率，之间没有显著差异，这一发现表明，在标准氧气和NIV治疗下观察到的不良结局可能主要归因于给氧策略，而不是延迟插管。
次优NIV：高潮气量的作用？
NIV的危害可能是由于使用不当所致。确实，在我们的研究中，NIV是在短时间歇性运动中使用低水平的PEEP（5±1cmH2O）和过高的压力支撑（8±3cmH2O）产生高潮气量（9.2）输送的±3mL/kg预测体重，PBW）。但是，这些设置接近于那些在以往的研究报道：压力支持改变从9至11厘米水柱2O和PEEP4至7cmH2O，最后，NIV连续和不传递像大多数研究一样，间歇性地进行。
由于许多患者已达到急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的标准，因此PEEP水平可能相对较低。确实，大约有四分之三的ARF新生患者的PaO2/FiO2比值＜mmHg，并且双侧肺浸润。甚至有人发现HFOT或标准氧气下自发呼吸患者可在早期阶段被视为具有与类似于下创机械通气ARDS患者的炎性生物标志物的图案ARDS。NIV对低氧血症的有害影响可能是由于高潮气量和低水平的PEEP可能导致呼吸机诱发的肺损伤（VILI）。
高潮气量：治疗的后果或严重程度的征兆？
在我们的亚分析中，尽管没有插管的患者在NIV设置，严重程度评分或呼吸频率方面没有差异，但插管的患者比无插管的患者更有可能产生较大的潮气量。39与气管插管相关的因素是低氧血症和潮气量超过9mL/kgPBW。同样，一项观察性研究发现，尽管目标潮气量在6至8mL/kgPBW之间，但接受NIV治疗的低氧ARF患者近一半的潮气量超过10mL/kgPBW。两项研究表明，高潮气量可能是低氧血症导致的高呼吸驱动力的标志，并且它们可以反映潜在的呼吸系统疾病的严重程度。但是，设置也可能会对低氧血症性ARF患者的潮气量产生影响。一项生理研究表明，与持续的气道正压通气（仅PEEP）或标准氧气相比，在PEEP之上施加压力支持后，呼吸吸气工作显著减少。然而，增加的压力支持导致潮气量显著增加，无论PEEP的水平如何.
因此，由于吸气的努力，潮气量可能会随着低氧血症性ARF的严重程度而变化，并且随着预设压力支持水平的升高，潮气量也会共同导致肺泡过度扩张。
应用NIV的另一种方法：保护性NIV？
在最近的单中心RCT中，Patel等人发现通过头盔递送的NIV降低了ARDS患者的气管插管率，而面罩和头盔组中的NIV分别为61%和18%。明显，界面可能具有重要的影响，但最重要的是，通气组的设置在组间有显著差异：头盔有较高的窥视和较低的压力支持水平。头盔组较低的压力支持水平（约8cm?H2O）令人惊讶，因为先前的一项生理学研究结果表明，使用头盔时，压力支持水平必须增加50%，以达到与面罩记录的生理效果相当的生理效果。遗憾的是，测量头盔下的潮气量并非常规可行，Patel等人的研究也没有提供。然而，低水平的压力支持可能通过减少呼吸机辅助和潮气量而有助于降低经肺压力和潜在的肺损伤（VILI）。
另外，通过头盔传递的NIV比面罩（8vs5?cmH2O）产生更高的窥视水平，头盔下近一半的患者的窥视水平为10cm?H2O。一些研究表明，头盔比面罩具有更好的耐受性，这一发现可能有助于在较长时间内持续应用NIV，同时提高PEEP水平。
一种可能优化NIV输送的方法可能包括改变呼吸机设置，包括降低压力支持和增加PEEP水平，以及改变界面，通过使用头盔来提高舒适度。然而，RCT需要比较这种潜在的保护性NIV和HFOT在治疗低氧性ARF患者中的作用。
免疫缺陷患者中的ARF：仍建议使用NIV
最近的欧洲/美国指南建议免疫功能低下的ARF患者尽早接受NIV治疗。在21世纪初，两个RCT报告NIV的插管率和死亡率低于标准氧气。然而，迄今为止进行的最大的RCT，包括名患者，没有证实NIV的潜在益处，并发现类似的情况免疫功能低下的ARF患者用NIV或单纯用氧治疗的结果。
其他专门针对免疫功能低下患者的研究发现，单用HFOT比用NIV，有更好的疗效，因此提示NIV可能有有害的影响。HFOT的应用越来越多，在一项针对免疫功能低下患者的前瞻性国际观察研究中，54%的患者采用标准氧，26%的患者采用NIV，20%的患者采用HFOT，HFOT与插管风险降低相关，但对死亡率无影响，而NIV对插管或死亡率无影响。尽管NIV仍然是这些患者的标准护理，但未来的研究将评估哪种策略是最佳的：NIV治疗与标准或高流量氧治疗间期，而不是单纯的HFOT治疗（表1）。
气管插管后呼吸衰竭
一些研究已经证明了NIV对术后患者的有益作用。事实上，NIV与标准氧气相比，降低了腹部和胸部手术后ARF患者插管的风险，最近的欧洲/美国临床实践指南建议将NIV作为这些患者的一线治疗。然而，一项针对名心胸外科手术后患者的多中心随机非劣效性研究，将HFOT与NIV相比较，以预防或解决ARF。约60%的患者出现ARF，而HFOT没有出现ARF在机械通气再插管或改用其他治疗方面低于NIV，NIV和HFOT分别为27.8%和27.4%。
相反，对于计划拔管后出现ARF的ICU患者，不应使用NIV。两项RCT将NIV与标准氧进行比较，结果显示NIV对预后没有影响或死亡率增加。有慢性阻塞性肺病或心源性肺水肿的患者被纳入研究，NIV是否有利于该人群拔管后呼吸衰竭的治疗尚不确定（表1）。
NIV作为COPD急性呼吸性酸中毒的一线治疗
NIV在需要插管或死亡率方面对COPD急性加重期患者有好处。最近的欧洲/美国ARFNIV指南建议ARF患者因COPD急性加重而导致急性呼吸性酸中毒（pH≤7.35）5有强有力的证据基础支持在pH值为7.25–7.35的患者中，NIV可改善pH值和呼吸频率，大多数情况下在第一个1–4?h内，这是使用NIV成功预后的良好预测因素。NIV可减少呼吸困难的感觉和插管的需要，总之，它可提高生存率。好医院获得性肺炎的风险。专家建议对严重酸中毒（pH7.20）或高碳酸血症昏迷的患者进行NIV试验，患者被认为需要插管和有创通气，但立即恶化的情况除外。事实上，即使在这一人群中，NIV降低了死亡率和插管的需要。但是，不建议在非酸中毒的高碳酸血症患者中使用NIV，也不建议在慢性阻塞性肺病恶化的情况下使用NIV作为预防呼吸性酸中毒发展的手段
HFOT在COPD恶化中的生理作用
通气支持是COPD加重期治疗的主要生理效应。HFOT通过PEEP效应和通过上呼吸道冲刷减少功能性死腔有助于降低二氧化碳分压（pCO2）潮气量增加和呼吸频率降低是HFOT的其他生理效应，有利于减少急性高碳酸血症呼吸衰竭的呼吸做功。
许多生理学研究报道稳定期COPD患者HFOT时PCO2降低。他们发现这种减少是血流依赖性的。令人惊讶的是，尽管分钟容量减少，pCO2还是降低到正常值，这表明它很可能是通过呼吸道冲洗和死腔功能减少来实现的。在另一项对36名稳定的COPD患者进行的生理学研究中，冲洗效应与渗漏和气流增加。一项随机交叉研究（长期氧疗与30?L/min室内空气下的HFOT相比）证实HFOT减少了二氧化碳再呼吸，同时也显示它增加了潮气量，改善了呼吸模式，降低了呼吸频率，而分钟通气量没有任何变化。甚至在COPD急性加重期患者中也有类似的结果。
HFOT真的合适吗？
事实上，先前的研究显示高频氧疗对ARF的潜在益处并不包括高碳酸血症患者。到目前为止，只有一些较小的研究和病例报告高碳酸血症患者已经发表。然而，在急诊室进行的比较HFOT与标准氧或NIV的研究包括了更大的各种原因的ARF患者样本，特别是，COPD加重。对例急诊呼吸衰竭并需要NIV治疗的患者进行了HFOT与NIV的对照研究。最常见的情况是COPD（39%）。主要结果是治疗失败率由插管的需要和在72小时内决定采用替代疗法而定。主要结果显示，尽管纳入的患者在基线时不符合急性呼吸性酸中毒的COPD加重的具体标准，但HFOT并不低于NIV，他们有高碳酸血症，并且有一个迹象（被研究者接受）需要接受NIV治疗。一个有趣的观点是，HFOT的耐受性似乎高于NIV的耐受性。这项研究的结果表明，当NIV耐受性影响继续治疗时，HFOT可能是一种替代选择。对33例COPD合并低氧血症和高碳酸血症患者的回顾性研究表明，在标准氧衰竭、NIV或对NIV不耐受后应用HFOT可在治疗开始1小时和24小时后改善PCO2。在另一项观察研究中，Lee等人评价88例COPD急性呼吸性酸中毒重度加重期HFOT与NIV的疗效。HFOT设定为45-60?L/min的气体流量，NIV设定为5?cmH2O的PEEP，压力支持旨在获得7-10?mL/kg的潮气量。两种策略在改善pCO2或氧分压（pO2）方面没有差异，两组插管率和死亡率相似，接近分别为26%和17%。
这些结果不能证明单纯应用HFOT治疗COPD加重期或急性呼吸性酸中毒的合理性。但是，在这些情况下，应将HFOT作为标准氧气的替代品进行评估。未来的研究应评估与NIV相关的潜在策略，以减少NIV和住院时间（表1）。
结论
NIV作为COPD急性呼吸性酸中毒急性加重期的一线治疗方法，具有很高的临床应用价值。NIV也被推荐用于腹部和胸部手术后呼吸衰竭的术后患者，而在心胸手术后患者中，HFOT似乎与NIV一样有效。在计划拔管治疗呼吸衰竭的ICU患者中，不推荐使用NIV，因为NIV与死亡风险相关。同样，它的益处在低氧性ARF患者中是不确定的，而HFOT在严重低氧性ARF患者的死亡率和插管需求方面似乎更有效。自相矛盾的是，NIV仍然被推荐用于早期免疫功能低下的呼吸衰竭患者的治疗，尽管最近的研究结果已经证明存在争议。需要进一步的研究来评估HFOT替代标准氧与NIV或HFOT单独应用于伴有呼吸性酸中毒的急性呼吸和COPD恶化的免疫功能低下患者的潜在益处。
Respirology.Aug;24(8):-.doi:10./resp..EpubNov8.
