支气管镜操作中HFNC的应用

作者：王启星

单位：同济大学附属第十人民医院重症医学科

1. 呼气末正压（PEEP）效应

HFNC通过持续提供高流量气体，可在气道内形成一定的PEEP效应。如图1所示，为1 min内的呼吸压力曲线，其中黑色曲线代表闭口时采用HFNC、流量35 L/min时的鼻咽压力(单位: cmH2O)；蓝色曲线代表闭口时使用面罩吸氧、流量35 L/min时的鼻咽压力。从曲线可见，在HFNC模式下整个咽后壁压力处于较高水平。该研究结果显示: 与面罩给氧相比, 以35 L/min流速进行HFNC且保持闭口状态时, 可产生低水平的气道正压(呼气末正压, PEEP效应)。

图1  研究中一名参与者在1 min内的呼吸压力曲线

图源：Br J Anaesth, 2009, 103(6):886-890. 

HFNC通过输送高流速气体的方式，可以维持一定水平的PEEP，使肺泡处于开放状态，有利于呼气末肺泡复张和气血交换。对慢性阻塞性气道疾病患者来说，PEEP帮助撑开陷闭的小气道，可以在一定程度上改善二氧化碳潴留的症状。需要注意的是，HFNC的通气效果需要患者配合闭口做经鼻吸气才能保证，患者若张口呼吸必然导致PEEP水平不稳定。如图2所示，分别为普通鼻导管吸氧与不同流速下高流量吸氧的电阻抗断层成像图像，图中蓝色部分表示呼气末电阻抗值（与呼气末肺容积呈正相关），随着流速的增加，呼气末肺容积也增加，意味着流速越高，产生的PEEP越大。该研究得出结论：流量逐步递增的HFNC可以改善膈肌活动度、肺容积及氧合状况，同时以流速依赖方式降低呼吸频率。有研究发现，流速每增加10 L/min，PEEP增加0.5～1 cmH2O。

图2  流量递增情况下的EIT监测图像

图源：Intensive Care Med Exp, 2015, 3(Suppl 1):A165.

2. 生理死腔冲刷效应

人体上呼吸道存在一定的解剖死腔，呼气时部分含高浓度二氧化碳的气体易残留于此，导致吸气时二氧化碳重复吸入，影响气体交换效率。HFNC通过为患者提供恒定的、可调节的高流速空氧混合气体，冲刷患者呼气末残留在鼻腔、口腔及咽部的解剖无效腔的气体，可明显减少患者下一次吸气时吸入的二氧化碳的含量。如图3所示，红色部分表示在鼻咽部的二氧化碳蓄积量，可以发现，当HFNC流量达到60 L/min时，呼气末二氧化碳体积分数显著降低，HFNC设置的流速越高，对解剖死腔的冲刷作用越好。这一效应对于慢性阻塞性肺疾病（COPD）等易出现二氧化碳潴留的患者尤为重要，可以在改善氧合的同时降低重复吸入二氧化碳的风险。

图3  流量递增情况下的EIT监测图像

图源：Ann Biomed Eng, 2016, 44(10):3007-3019.

3. 临床研究证实可行性

2025年Eur Respir J杂志发表了一项随机对照研究，旨在探讨HFNC对COPD患者支气管镜检查中低氧风险的影响。该研究入选600例确诊或高度疑似COPD患者，随机分配至低流量氧气组或高流量氧气组，高流量组起始流量为60 L/min，可升至80 L/min；低流量组氧流量为4～12 L/min。结果显示：低流量组SpO2低于90%的事件发生率为3.8%，高流量组为1.8%（P<0.001）。低流量组最低SpO2中位值为83.6%；高流量组为85.9%（P<0.001）。所以该研究认为：在COPD患者支气管镜检查期间，HFNC是可行的，可以减少低氧血症累积时间和低氧血症事件。

2022年Thorax杂志发表的一项随机对照试验将36例门诊患者随机分配至标准氧疗组或HFNC组，记录两组患者动脉血气、严重低氧发作次数、呼气末肺阻抗变化（ΔEELI）和膈肌超声。结果显示：HFNC组在各时间点的ΔEELI均无显著差异，而标准氧疗组在插入支气管镜后（T1）、手术结束时（T2）和手术结束后10 min（T3）相比于基线（T0）显著下降，且在T1、T2、T3时也显著低于HFNC组。该研究表明，在进行支气管镜检查过程中，HFNC可以改善气体交换，避免呼气末肺容量的减少。

在临床中，并非所有行气管镜操作的患者都需使用HFNC，因其耗材成本较高，需结合患者情况选择。而对于存在低氧风险的气管镜患者，HFNC具有重要价值，尤其是以下五类高风险人群：低氧血症患者、肥胖患者、COPD患者、需深度镇静或镇痛的患者，以及需要长时间操作的患者。

（1）低氧血症患者：包括急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、重症肺炎、间质性肺病等基础疾病导致氧饱和度持续在90%左右徘徊的患者，此类患者在支气管镜操作中低氧风险极高，需优先采用HFNC保障氧供。

（2）肥胖患者：尤其是BMI≥35 kg/m2的极度肥胖患者，其气道解剖结构改变，呼吸负荷增加，即使在静息状态下也可能存在通气不足，支气管镜操作会进一步加重气道梗阻风险，HFNC的PEEP效应可有效改善其通气状态。

（3）COPD患者：COPD患者气道狭窄、肺功能减退，支气管镜操作易诱发低氧和二氧化碳潴留，临床研究证实，HFNC能显著降低COPD患者支气管镜操作中低氧事件发生率，且低氧发生时的氧饱和度中位值更高。

（4）需深度镇静或镇痛患者：支气管镜下介入治疗（如支架置入等）操作需深度镇静，会抑制患者呼吸中枢，增加低氧风险，HFNC可通过稳定的氧供支持，提高镇静安全性。

（5）需要长时间操作患者：预期操作时间较长时，患者通气储备逐渐耗竭，低氧风险累积，HFNC能持续提供充足氧供，维持操作过程中氧合稳定。

1. 参数设置

（1）流量设置：流量是影响HFNC疗效的关键参数，需根据患者呼吸频率调整。图4展示了在呼吸频率15次/min和35次/min的HFNC治疗期间呼气末鼻腔模型（实线勾勒）内的气体动力学情况。高流量鼻导管气体从导管流出时呈黄橙色，当它与呼出气体（黑色显示）混合后，颜色变为黑色。在较高的呼吸频率下，呼气末持续时间很短，高流量气体进入鼻腔的时间更少。随着呼吸频率的增加，呼出气体的再吸入量增多。从定性方面分析，对于呼吸平稳（呼吸频率为15次/min）的患者，40 L/min流量即可有效减少二氧化碳重复呼吸；而对于呼吸急促（呼吸频率为35次/min）的患者，需将流量提升至60 L/min，才能保证充足的新鲜气体供应，降低重复呼吸的二氧化碳量。从定量方面分析，呼吸急促患者采用20 L/min流量时，重复吸入二氧化碳量约为50 ml，将流量提升至60 L/min后，其重复吸入二氧化碳量可降至20 ml以下。

图4  不同呼吸频率下HFNC治疗期间呼气末鼻腔模型内的气体动力学情况

图源：AJ Appl Physiol (1985), 2022, 132(2):553-563. 

（2）氧浓度设置：HFNC可提供21%～100%的精准氧浓度，但并非浓度越高越好，需要根据患者病情调整氧合目标。如COPD患者需避免追求过高的氧饱和度，以防加重二氧化碳潴留。在气管镜操作过程中需实时监测氧饱和度的变化，动态调整氧浓度。特别注意，当操作中使用激光或电刀时，氧浓度需控制在30%以下，降低气道内着火风险。

（3）温度设置：温度影响患者舒适度和气道黏膜保护，理想温度需兼顾舒适性与湿化效果。研究表明，采用31℃→34℃→37℃的阶梯升温方式，患者鼻腔干燥度更低、湿度更适宜；34℃→37℃升温方式会使患者的舒适性更佳。综合干燥度、舒适性及湿度，推荐初始设置的温度为34℃。另外，也有研究将患者分为仅设置31℃组和直接设置37℃组来观察不同目标温度下患者的舒适性。结果表明，无论流量（30 L/min或60 L/min）或氧浓度（≥45%或＜45%）如何，温度设置为31℃组的患者舒适性更优。

2. 配件选择

在HFNC的配件选择中，鼻导管型号与鼻孔大小的匹配至关重要。从气道压力产生角度分析，假设鼻孔和鼻导管鼻塞为圆形，当鼻孔直径为10 mm（面积约1 cm²），鼻导管鼻塞面积小于鼻孔面积一半时，大号鼻塞导管随流量增加，咽后壁压力呈逐渐上升趋势；对于鼻孔较小的患者，选择面积超过鼻孔一半的大号鼻塞导管，可快速产生较高的气道压力，但需同时考虑二氧化碳清除问题。有研究对比了标准鼻塞导管（占鼻孔面积50%）和更小型号的鼻塞导管，发现二者在二氧化碳清除方面差异不大。因此，鼻导管堵塞鼻孔的程度不应超过50%，即选择的鼻塞导管既不能过小，也不能过大，以平衡气道压力产生与二氧化碳清除的需求。

HFNC并非万能，无法替代气道保护措施。临床应用中需警惕以下情况：

（1）上气道梗阻高风险患者：如重度肥胖患者，其存在自然气道上气道梗阻风险，HFNC不能提供完整的上气道保护，若患者氧合改善不佳或低氧难以纠正，需及时考虑有创通气。

（2）误吸高风险患者：包括吞咽功能障碍、意识障碍、胃内容物进入肺部机会增加、咳嗽反射受损者，此类患者需警惕误吸风险，必要时及时采用喉罩或气管插管等气道保护手段，避免并发症。

（3）相对禁忌证：鼻腔完全阻塞或严重鼻部畸形、颅底骨折/脑脊液漏、严重高碳酸血症型呼吸衰竭，以及近期行上呼吸道或食道手术后的患者，使用HFNC时需特别谨慎，需充分评估获益与风险。

1. 体位优化

对于肥胖等气道梗阻高风险患者，可采用斜坡体位，使外耳道与胸骨切迹连线保持水平，降低腹内容物对膈肌和胸部的压力，增加功能残气量和呼吸系统肺顺应性。

2. 呼吸支持升级

若HFNC使用过程中患者氧合持续恶化，需及时升级呼吸支持方案，如改为无创正压通气或气管插管有创通气。操作前需备好无创呼吸机、气管插管套件等设备，确保在突发低氧时能快速实施有效干预。

HFNC的核心优势在于能提供高流量、加温湿化的氧气，是支气管镜检查中安全有效的氧疗方式，尤其适用于中-重度低氧血症高风险患者。但它并非万能，无法防止误吸，对于误吸高风险患者需格外警惕并采取相应措施；严重高碳酸血症患者使用时需非常谨慎，要密切监测，同时备好升级呼吸支持方案。未来仍需开展更多大样本、长期随访研究，进一步优化HFNC在支气管镜操作中的应用策略，提升操作安全性与患者预后。

作者介绍

王启星

同济大学附属第十人民医院重症医学科，呼吸治疗师，康复治疗主管技师，美国注册呼吸治疗师(RRT); 中国病理生理学会危重病医学专业委员会呼吸治疗学组委员, 中国康复医学会重症康复专业委员会生命支持学组委员, 中国康复医学会呼吸康复专业委员会呼吸治疗学组委员, 全国卫生健康职业教育教学指导委员会呼吸治疗技术专业分委会委员, 呼吸治疗师国家职业技能标准开发专家委员会委员,中国老年医学学会呼吸病学分会委员, 上海市医学会呼吸病学专科分会呼吸治疗学组副组长, 上海市医师协会重症医学医师分会重症监护呼吸治疗工作组秘书, 美国呼吸治疗学会2008年国际访问学者。