2022, Vol. 31
目前在治疗急性呼吸衰竭（acute respiratory failure, ARF）方面有着多种支持方法，既往研究表明高流量氧疗（high-flow nasal cannula, HFNC）患者的插管率低于无创通气（non-invasive ventilation, NIV）或标准氧患者，但这可能与NIV的使用时间及设置参数不当有关[1]。另外也有研究显示使用HFNC时若延迟插管，会增加患者的病死率[2]。因此HFNC在ARF患者中的应用价值仍需进一步探讨。
1 资料与方法 1.1 一般资料本研究为随机对照试验（试验注册号ChiCTR2000033162），筛选2019年3月至2020年9月收住苏州大学附属常熟医院重症医学科（intensive care unit, ICU）未行气管插管或气管切开的患者。
纳入标准：给予储气囊面罩吸氧10 L/min，观察15 min，氧合指数（PaO2/FiO2）100~200 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa），pH≥7.30。排除标准：年龄 < 18岁；妊娠者；重症哮喘或者慢性阻塞性肺疾病急性加重状态；血流动力学不稳定且需大剂量血管活性药物维持；格拉斯哥昏迷量表（Glasgow Coma Scale, GCS）评分≤12分；存在NIV禁忌；需要紧急插管、拒绝插管和拒绝参与研究者。
本研究通过苏州大学附属常熟医院医学伦理委员会的审核[2019伦审（申报）批第8号]。
1.2 分组采用随机数字表法将研究对象分为2组。HFNC组：使用高流量氧疗机器（Fisher and Paykel Healthcar，新西兰），初始气体流速50 L/min，吸氧浓度（FiO2）100%，维持经皮氧饱和度（SpO2）>92%。根据患者的SpO2调整FiO2，HFNC至少连续治疗2 d，2 d后可以根据患者的病情降低流量或更换其他氧疗设备。NIV组：采用面罩式呼吸机（Hamilton-C2呼吸机，瑞士），滴定P-high维持潮气量6~8 mL/kg（理想体重）；呼气末正压水平2~10 cmH2O（1 cmH2O=0.098 kPa），维持SpO2>92%；NIV每日实施8 h以上，连续至少2 d。如脱离NIV后患者出现呼吸频率（respiratory rate, RR）增快>25次/min，或SpO2 < 92%，则需要继续NIV治疗。
治疗失败：需要气管插管有创通气，指征[1]为呼吸衰竭加重，至少满足以下指标中的两条(1)RR>35次/min；(2)呼吸肌疲劳未改善；(3)气道分泌物增加；(4)pH < 7.25；(5)SpO2 < 90%持续5 min；(6)不能耐受NIV；(7)血流动力学不稳定并需要大剂量血管活性药物；(8)神志状态恶化，GCS < 12分。HFNC组患者病情恶化时允许尝试NIV。
1.3 监测指标记录患者入院时基本情况，包括年龄、性别、基础疾病、生命体征及急性生理与慢性健康（acute physiology and chronic health evaluation, APACHE）Ⅱ评分，治疗后1 h、6 h、12 h、24 h时心率（heart rate, HR）、平均动脉压（mean artery pressure, MAP）、RR、ROX指数[SpO2/(FIO2×RR)]、血气分析指标，由指定的2名具有重症超声资质的医师进行床边超声检查，记录肺部超声评分（lung ultrasound score, LUS）、膈肌移动度（diaphragm excursion, DE）、舒张末期右心室与左心室比值（right ventricle/left ventricle, RV/LV），并记录患者气管插管率、28 d病死率、住ICU时间及有创机械通气时间。
1.4 统计学方法基于既往研究[3]，预计49%的NIV患者会失败，HFNC和NIV之间治疗失败率的差值可能在4%~19%的之间。经查阅文献后非劣效性截止值设置为9%。使用α=0.025、β=0.20来评估非劣效性，每组需要48名患者（共96名）。使用SPSS 22.0软件包进行统计学分析。对于正态分布数据用均数±标准差（x±s）表示，非正态分布资料用中位数（四分位间距）[M（Q1，Q3）]表示。正态分布样本均数比较用成组t检验，样本率比较用χ2或Fisher精确检验。两独立样本非正态分布采用Mann Whitney U检验，多个独立样本非正态分布采用Kruskal-Wallis检验。对单因素分析差异有统计学意义的因素进行多因素Logistic回归分析。生存曲线采用Kaplan-Meier方法绘制。以P < 0.05为差异有统计学意义。
2 结果 2.1 一般资料情况2019年3月至2020年9月ICU共收治初始未行气管插管或气管切开的ARF患者235例，其中符合纳入标准183例，排除重症哮喘或者慢性阻塞性肺疾病急性加重者45例，血流动力学不稳定26例，意识障碍6例，NIV禁忌4例，需要紧急插管或拒绝插管患者6例，共96例患者纳入研究，研究过程中2例HFNC组、3例NIV组患者中断治疗，最后完成研究HFNC组患者46例，NIV组45例。两组患者基本情况差异无统计学意义（均P>0.05），见表 1。
| 临床特征 | HFNC组（n=46） | NIV组（n=45） | 统计值 | P值 |
| 男性（例，%） | 37(80.4) | 30(66.7) | 2.221 | 0.136 |
| 年龄[岁，M（Q1，Q3）] | 71.0(56.5, 80.0) | 73.0(56.0, 81.5) | -0.262 | 0.793 |
| 基础疾病（例，%） | ||||
| 高血压 | 16(34.8) | 15(33.3) | 0.021 | 0.884 |
| 糖尿病 | 10(21.7) | 6(13.3) | 1.109 | 0.292 |
| 慢性肝病 | 2(4.3) | 3(6.7) | 0.237 | 0.626 |
| 慢性肾功能不全 | 6(13.0) | 5(11.1) | 0.080 | 0.777 |
| 脑血管病 | 1(2.2) | 3(6.7) | 1.139 | 0.286 |
| 恶性肿瘤 | 3(6.5) | 2(4.4) | 0.190 | 0.663 |
| 肺内源性病因（例，%） | 39(84.8) | 36(80.0) | 0.359 | 0.549 |
| pH[M（Q1，Q3）] | 7.42(7.39, 7.45) | 7.40(7.38, 7.45) | -1.003 | 0.316 |
| PaO2/FiO2[mmHg, M（Q1，Q3）] | 178 (160, 188) | 169(164, 180) | -1.148 | 0.251 |
| PaCO2[mmHg, MM（Q1，Q3）] | 35.0(32.8, 38.0) | 35.0(32.5, 40.0) | -0.346 | 0.729 |
| RR[次/min，M（Q1，Q3）] | 29(24, 34) | 28(23, 33) | -0.648 | 0.517 |
| HR[次/min，M（Q1，Q3）] | 79(70, 88) | 76(71, 81) | -1.605 | 0.108 |
| MAP[mmHg，M（Q1，Q3）] | 77.5(70.0, 82.3) | 80.0(74.5, 85.5) | -1.002 | 0.316 |
| APACHE Ⅱ评分[分，M（Q1，Q3）] | 19(14, 24) | 19(15, 25) | -0.572 | 0.567 |
| 注：RR为呼吸频率，HR为心率，MAP为平均动脉压，APACHEⅡ评分为急性生理与慢性健康Ⅱ评分 | ||||
HFNC组及NIV组PaO2/FiO2在1 h、6 h、12 h及24 h时较基线均有明显升高，组内比较差异有统计学意义（P=0.002，0.036），而HR、MAP、RR、pH、PaCO2、ROX指数、LUS、DE及舒张末期RV/LV在治疗前后差异无统计学意义。两组在各相同时间点相比，除1 h及24 h NIV组RR较HFNC组降低外（P=0.036，0.034），其余各指标差异均无统计学意义，见表 2。
| 指标 | 0 h（基线） | 1 h | 6 h | 12 h | 24 h | H值 | P值b |
| HFNC组（n=46） | |||||||
| HR(次/min) | 80(70, 88) | 79(73, 88) | 79(70, 88) | 79(69, 88) | 78(72, 87) | 0.387 | 0.984 |
| MAP(mmHg) | 77.5(70.0, 82.3) | 78.0(70.8, 83.0) | 78.0(71.0, 84.3) | 78.0(72.0, 83.3) | 78.0(78.0, 83.3) | 0.034 | 1.000 |
| RR(次/min) | 29(24, 34) | 31(26, 34) | 31(25, 34) | 31(24, 34) | 32(25, 35) | 0.631 | 0.803 |
| pH | 7.42(7.39, 7.45) | 7.42(7.40, 7.44) | 7.42(7.40, 7.46) | 7.42(7.39, 7.45) | 7.42(7.40, 7.45) | 0.525 | 0.971 |
| PaCO2(mmHg) | 35.0(32.8, 38.0) | 35.0(33.0, 38.3) | 36.0(33.0, 41.0) | 36.0(33.8, 41.3) | 35.0(32.0, 39.5) | 0.575 | 2.899 |
| PaO2/FiO2(mmHg) | 179(160, 188) | 182(178, 190)a | 186(175, 198)a | 188(177, 201)a | 188(175, 204)a | 17.074 | 0.002 |
| ROX指数 | 5.5(4.5, 6.9) | 5.1(4.4, 6.5) | 4.9(4.4, 6.5) | 4.9(4.4, 6.3) | 4.8(4.5, 6.6) | 1.724 | 0.786 |
| LUS(分) | 12.0(9.0, 15.0) | 12.0(9.8, 15.0) | 12.0(9.0, 15.0) | 12.0(9.0, 15.0) | 11.5(9.8, 15.0) | 0.067 | 0.999 |
| DE(cm) | 1.48(0.93, 2.22) | 1.58(1.08, 1.92) | 1.60(0.98, 2.03) | 1.58(0.94, 1.93) | 1.60(0.88, 2.10) | 0.254 | 0.993 |
| 舒张末期RV/LV(%) | 68.5(53.0, 83.3) | 67.5(51.5, 81.0) | 68.5(52.5, 83.0) | 68.5(52.5, 80.3) | 68.0(53.3, 80.5) | 0.148 | 0.997 |
| NIV组（n=45） | |||||||
| HR(次/min) | 76(71, 81) | 76(71, 80) | 77(71, 81) | 75(72, 80) | 76(70, 82) | 0.179 | 0.996 |
| MAP(mmHg) | 80.0(74.5, 85.5) | 78.0(75.0, 85.0) | 78.0(74.5, 85.0) | 79.0(74.5, 85.0) | 79.0(73.5, 86.0) | 0.597 | 0.963 |
| RR(次/min) | 28(23, 33) | 28(23, 33)c | 27(23, 33) | 27(23, 32) | 27(23, 33)c | 0.421 | 0.981 |
| pH | 7.40(7.38, 7.45) | 7.40(7.37, 7.44) | 7.40(7.37, 7.45) | 7.40(7.37, 7.45) | 7.41(7.37, 7.45) | 0.022 | 1.000 |
| PaCO2(mmHg) | 35.0(32.5, 40.0) | 35.0(33.0, 40.5) | 35.0(32.0, 39.5) | 34.0(32.0, 39.0) | 35.0(32.0, 39.0) | 0.943 | 0.918 |
| PaO2/FiO2(mmHg) | 169(164, 180) | 179(168, 191)a | 180(165, 198)a | 181(159, 201)a | 193(160, 208)a | 10.263 | 0.036 |
| ROX指数 | 5.6(4.8, 7.2) | 5.8(4.6, 7.0) | 5.6(4.6, 7.3) | 5.8(4.7, 7.4) | 5.8(4.6, 7.6) | 0.476 | 0.976 |
| LUS(分) | 12.0(9.5, 14.0) | 11.0(9.5, 14.0) | 11.0(10.0, 14.0) | 11.0(10.0, 14.5) | 11.0(10.0, 14.5) | 0.021 | 1.000 |
| DE(cm) | 1.10(0.87, 1.60) | 1.20(0.99, 1.76) | 1.30(1.00, 1.82) | 1.40(1.10, 1.79) | 1.50(1.13, 1.94) | 8.354 | 0.079 |
| 舒张末期RV/LV(%) | 64.0(49.5, 70.5) | 60.0(49.5, 70.5) | 61.0(48.0, 72.0) | 62.0(49.0, 70.0) | 60.0(48.0, 73.0) | 0.037 | 1.000 |
| 注：与同组基线水平相比aP < 0.05；b同组间多点比较；相同时间点与HFNC组比较cP < 0.05；RR为呼吸频率，MAP为平均动脉压，HR为心率，LUS为肺部超声评分，DE为膈肌移动度，RV/LV为右心室与左心室比值 | |||||||
HFNC组治疗失败率为52.2%，NIV组为48.9%，两组差异无统计学意义（P=0.754），HFNC组中有4例（8.7%）病情恶化后尝试NIV，其中3例仍未缓解最终行气管插管有创通气治疗。两组间各失败原因以及其他次要结局方面差异无统计学意义（均P>0.05），见表 3。生存曲线比较显示两组间插管率及病死率差异无统计学意义（P=0.910，0.223），见图 1。
| 指标 | HFNC组 | NIV组 | 统计值 | P值 |
| 主要结局（例，%） | （n=46） | （n=45） | ||
| 治疗失败 | 24(52.2) | 22(48.9) | 0.098 | 0.754 |
| 失败原因（例，%） | （n=24） | （n=22） | ||
| 不耐受 | 1(4.2) | 5(22.7) | 3.727 | 0.054 |
| 呼吸窘迫加重 | 9(37.5) | 6(27.3) | 0.546 | 0.460 |
| 低氧加重 | 5(20.8) | 3(13.6) | 0.418 | 0.518 |
| 二氧化碳潴留加重 | 4(16.7) | 3(13.6) | 0.082 | 0.775 |
| 意识恶化 | 1(4.2) | 1(4.5) | 0.004 | 0.950 |
| 血流动力学不稳定 | 2(8.3) | 1(4.5) | 0.276 | 0.599 |
| 需要气道管理 | 2(8.3) | 3(13.6) | 0.334 | 0.563 |
| 次要结局 | （n=46） | （n=45） | ||
| 皮肤压力性损伤（例，%） | 2(4.3) | 7(15.6) | 3.370 | 0.066 |
| 血管活性药物使用（例，%） | 22(47.8) | 23(51.1) | 0.098 | 0.754 |
| ICU时间[d，M（Q1，Q3）] | 12.0(7.0, 20.0) | 10.0(7.0, 15.0) | -1.253 | 0.210 |
| 住院时间[d，M（Q1，Q3）] | 17.5(11.8, 26.3) | 15.0(8.5, 21.0) | -1.808 | 0.071 |
| 插管患者有创机械通气时间[d，M（Q1，Q3）] | 6.5(5.0, 11.8) | 7.5(5.5, 9.0) | -0.544 | 0.587 |
| 28 d病死率（例，%） | 3(6.5) | 6(13.3) | 1.204 | 0.273 |
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| 图 1 治疗失败及28 d病死率的生存曲线分析 Fig 1 Kaplan-Meier curve analysis for cumulative failure rate and 28-day mortality |
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单因素分析显示APACHE Ⅱ评分，12 h时MAP，6 h、12 h、24 h时RR，治疗后各时间点PaO2/FiO2、LUS，及所有时间点ROX指数、DE、RV/LV与治疗失败显著相关，见表 4。多因素Logistic回归分析显示0 h时治疗失败的独立危险因素是RV/LV增加（OR=1.044，95%CI: 1.012~1.077）和APACHEⅡ评分较高（OR=1.082，95%CI: 1.006~1.163），DE升高（OR=0.341，95%CI: 0.165~0.704）为治疗成功的保护因素。1 h时的治疗失败的独立危险因素是LUS（OR=1.353，95%CI: 1.034~1.772）及舒张末期RV/LV（OR=1.097，95%CI: 1.038~1.159）增加，PaO2/FiO2偏高（OR=0.929，95%CI: 0.884~0.977）、ROX指数偏高（OR=0.524，95%CI: 0.332~0.826）和DE升高（OR=0.119，95%CI: 0.030~0.476）为治疗成功的保护因素，见表 5。
| 指标 | 成功组（n=45） | 失败组（n=46） | 统计值 | P值 | 指标 | 成功组（n=45） | 失败组（n=46） | 统计值 | P值 |
| HR[次/min，M（Q1，Q3）] | MAP[mmHg，M（Q1，Q3）] | ||||||||
| 0 h | 78(71, 87) | 79(71, 81) | -0.354 | 0.724 | 0 h | 78.0(70.0, 83.5) | 79.0(75.0, 84.3) | -0.847 | 0.397 |
| 1 h | 76(70, 87) | 78(73, 82) | -0.521 | 0.603 | 1 h | 78.0(70.0, 80.5) | 80.0(75.0, 83.5) | -1.752 | 0.080 |
| 6 h | 77(71, 86) | 78(70, 82) | -0.131 | 0.896 | 6 h | 77.0(71.0, 83.0) | 79.0(74.8, 85.3) | -1.658 | 0.097 |
| 12 h | 76(69, 85) | 77(72, 81) | -0.179 | 0.858 | 12 h | 77.0(69.5, 82.5) | 79.0(75.0, 85.3) | -2.181 | 0.029 |
| 24 h | 76(70, 84) | 79(72, 82) | -0.246 | 0.805 | 24 h | 76.0(70.0, 84.0) | 80.0(75.0, 85.3) | -1.940 | 0.052 |
| RR[次/min，M（Q1，Q3）] | pH[M（Q1，Q3）] | ||||||||
| 0 h | 27(24, 32) | 30(24, 34) | -1.289 | 0.197 | 0 h | 7.40(7.38, 7.46) | 7.42(7.39, 7.44) | -0.800 | 0.424 |
| 1 h | 26(24, 33) | 32(26, 34) | -1.841 | 0.066 | 1 h | 7.40(7.38, 7.45) | 7.43(7.40, 7.44) | -1.682 | 0.093 |
| 6 h | 26(23, 31) | 32(27, 34) | -3.418 | 0.001 | 6 h | 7.41(7.37, 7.45) | 7.43(7.40, 7.45) | -1.840 | 0.066 |
| 12 h | 25(22, 30) | 33(29, 35) | -4.234 | < 0.001 | 12 h | 7.41(7.37, 7.44) | 7.43(7.39, 7.45) | -1.572 | 0.116 |
| 24 h | 25(22, 30) | 33(29, 35) | -4.596 | < 0.001 | 24 h | 7.40(7.37, 7.44) | 7.44(7.40, 7.40) | -1.933 | 0.053 |
| PaCO2[mmHg，M（Q1，Q3）] | PaO2/FiO2[mmHg，M（Q1，Q3）] | ||||||||
| 0 h | 35.0(32.5, 38.0) | 35(32.8, 40.0) | -0.824 | 0.410 | 0 h | 178(166, 187) | 170(160, 186) | -1.009 | 0.313 |
| 1 h | 35.0(33.0, 38.0) | 35.0(33.0, 41.0) | -1.005 | 0.315 | 1 h | 188(180, 198) | 177(166, 184) | -4.196 | < 0.001 |
| 6 h | 35.0(32.5, 38.5) | 35.5(32.0, 44.0) | -1.050 | 0.294 | 6 h | 190(179, 205) | 174(160, 188) | -4.039 | < 0.001 |
| 12 h | 35.0(33.5, 37.5) | 35.0(31.8, 44.5) | -0.327 | 0.744 | 12 h | 195(181, 208) | 178(156, 190) | -4.097 | < 0.001 |
| 24 h | 35.0(32.5, 36.0) | 34.5(31.0, 47.3) | -0.402 | 0.687 | 24 h | 200(189, 210) | 175(157, 197) | -4.860 | < 0.001 |
| ROX指数[M（Q1，Q3）] | LUS[分，M（Q1，Q3）] | ||||||||
| 0 h | 5.8(4.9, 8.4) | 5.4(4.5, 6.5) | -2.077 | 0.038 | 0 h | 12.0(9.0, 14.0) | 12.5(9.0, 15.0) | -1.427 | 0.154 |
| 1 h | 6.1(5.0, 8.3) | 4.9(3.9, 5.8) | -4.408 | < 0.001 | 1 h | 11.0(9.0, 13.0) | 12.5(10.0, 16.0) | -2.497 | 0.013 |
| 6 h | 6.4(5.1, 8.5) | 4.6(3.8, 5.4) | -5.258 | < 0.001 | 6 h | 11.0(9.0, 12.0) | 13.0(10.0, 16.0) | -3.262 | 0.001 |
| 12 h | 6.4(5.3, 8.5) | 4.6(3.8, 5.1) | -5.786 | < 0.001 | 12 h | 10.0(8.5, 12.0) | 14.0(11.0, 16.0) | -4.511 | < 0.001 |
| 24 h | 6.5(5.3, 8.4) | 4.6(3.7, 5.1) | -6.243 | < 0.001 | 24 h | 10.0(8.0, 12.0) | 14.0(11.0, 16.0) | -4.756 | < 0.001 |
| DE[cm，M（Q1，Q3）] | 舒张末期RV/LV[%，M（Q1，Q3）] | ||||||||
| 0 h | 1.50(1.00, 2.37) | 1.05(0.80, 1.60) | -3.000 | 0.003 | 0 h | 56.0(47.0, 70.0) | 69.5(62.8, 80.0) | -3.244 | 0.001 |
| 1 h | 1.60(1.10, 2.30) | 1.10(0.87, 1.70) | -3.867 | < 0.001 | 1 h | 52.0(45.0, 65.0) | 70.0(60.0, 80.0) | -4.006 | < 0.001 |
| 6 h | 1.65(1.25, 2.28) | 1.10(0.88, 1.69) | -4.237 | < 0.001 | 6 h | 53.0(45.5, 66.0) | 71.0(64.0, 82.6) | -4.400 | < 0.001 |
| 12 h | 1.78(1.33, 2.31) | 1.10(0.85, 1.60) | -4.670 | < 0.001 | 12 h | 53.0(45.0, 65.5) | 70.0(64.8, 81.0) | -4.809 | < 0.001 |
| 24 h | 1.98(1.50, 2.33) | 1.17(0.84, 1.60) | -5.293 | < 0.001 | 24 h | 54.0(46.0, 63.5) | 72.0(64.8, 81.3) | -5.074 | < 0.001 |
| 年龄[岁，M（Q1，Q3）] | 71.0(50.0, 79.5) | 73.0(60.5, 82.3) | -1.580 | 0.114 | |||||
| 男性（例，%） | 36(80.0) | 31(67.4) | 1.862 | 0.172 | |||||
| APACHEⅡ评分[分，M（Q1，Q3）] | 16(13, 23) | 21(17, 25) | -2.799 | 0.005 | |||||
| 注：RR为呼吸频率，MAP为平均动脉压，HR为心率，LUS为肺部超声评分，DE为膈肌移动度，RV/LV为右心室与左心室比值，APACHE Ⅱ评分为急性生理与慢性健康Ⅱ评分。 | |||||||||
| 指标 | 0 h（基线） | 1 h | |||||||||||
| B | S.E. | Wald | P值 | OR值 | 95%CI | B | S.E. | Wald | P值 | OR值 | 95%CI | ||
| PaO2/FiO2 | - | - | - | - | - | - | -0.074 | 0.026 | 8.324 | 0.004 | 0.929 | 0.884~0.977 | |
| ROX指数 | -0.278 | 0.143 | 3.768 | 0.052 | 0.758 | 0.572~1.003 | -0.647 | 0.232 | 7.754 | 0.005 | 0.524 | 0.332~0.826 | |
| LUS | - | - | - | - | - | - | 0.303 | 0.137 | 4.845 | 0.028 | 1.353 | 1.034~1.772 | |
| DE | -1.075 | 0.370 | 8.454 | 0.004 | 0.341 | 0.165~0.704 | -2.127 | 0.707 | 9.059 | 0.003 | 0.119 | 0.030~0.476 | |
| 舒张末期RV/LV | 0.043 | 0.016 | 7.259 | 0.007 | 1.044 | 1.012~1.077 | 0.092 | 0.028 | 10.749 | 0.001 | 1.097 | 1.038~1.159 | |
| APACHEⅡ评分 | 0.078 | 0.037 | 4.522 | 0.033 | 1.082 | 1.006~1.163 | 0.054 | 0.054 | 0.996 | 0.318 | 1.055 | 0.950~1.173 | |
| 常数 | -1.159 | 1.555 | 0.556 | 0.456 | 0.314 | 9.883 | 5.479 | 3.253 | 0.071 | 19588.495 | |||
| 注：LUS为肺部超声评分，DE为膈肌移动度，RV/LV为右心室与左心室比值，APACHE Ⅱ评分为急性生理与慢性健康Ⅱ评分 | |||||||||||||
ARF是ICU中最常见最棘手的疾病之一，持续性低氧血症与多器官功能衰竭相关，有着极高的病死率[4]。尤其是近年来随着新冠肺炎的流行，呼吸衰竭患者数量激增，2020年1月至7月5个国家收住的新冠肺炎患者中，约1/3发生急性呼吸窘迫综合征，1/4需要转至ICU，1/6接受有创机械通气治疗，1/6患者死亡[5]。
HFNC和NIV目前被广泛应用于ARF的治疗[6-7]。HFNC可以通过输送精准固定的FiO2，在气道中产生轻微的呼气末正压效应，并通过冲刷死腔内气体，达到降低呼吸功和RR、提高舒适度和氧合的作用。本研究观察到ARF患者使用HFNC及NIV后氧合均可改善，NIV组患者RR可进一步降低，这与NIV可以额外提供吸气相的支持压力，进一步减少吸气努力，减少呼吸功有关。除初始治疗以外，在喉镜检查时、气管插管前、有创通气拔管后序贯治疗等方面均显示HFNC和NIV可以减少操作过程中严重缺氧及并发症的发生，降低拔管后ARF、再插管及医院获得性肺炎的发生率[8-9]。
目前在ARF的临床实践指南中一直无法就无创呼吸支持策略提供明确的建议[10]。即使在严重低氧血症患者中，也有相似的插管率[11]。本研究中HFNC及NIV失败率分别为52.2%、48.9%，与既往研究HFNC及NIV的失败率在28%~64%左右相一致[1-3, 7-9]。而Frat等[1]的一项随机对照试验研究中，调整分析238例PaO2/FiO2≤200 mmHg的患者，发现HFNC组可降低插管率（HFNC组35%，标准氧疗组53%，NIV组58%；P=0.009），降低90 d病死率，且舒适性更高、严重呼吸困难程度更低。考虑研究结果有差异的原因可能为：(1)纳入研究对象的异质性，在病种及严重程度上均有差异，本研究主要以中度呼吸衰竭的社区获得性肺炎患者为研究对象。(2)NIV使用的规范不同，在NIV使用过程中需要面临使用时间短，潮气量偏高，及过高的跨肺压导致呼吸机相关性肺损伤的风险[12]，这些都导致NIV效能的下降。本研究中在治疗过程中限定使用时间并加强潮气量的控制，可能导致NIV疗效与其他研究有所差别，但本研究使用的呼吸机并非NIV专用呼吸机，性能效果可能有所下降。(3)HFNC组中有4例尝试NIV治疗，可能对结果有影响。虽然NIV能提供更高水平的正压，但由于其护理要求以及气压伤的风险较高，相比之下HFNC也可以降低吸气努力，有利于气体均匀分布，对肺具有一定保护作用[13-14]。对于早期ARF也是一种安全且耐受性良好的选择。
无论采用何种无创策略，若延迟插管都可能导致呼吸负荷加重、病死率增加[2]。而HFNC及NIV在初始治疗时都有着较高的失败率，因此及时识别尽早干预尤其重要[15]。本研究中由于两组患者治疗过程中各指标相似，且有8.7%的HFNC患者治疗过程中更换为NIV，因此在分析治疗失败因素时，将两组失败患者整合分析，结果显示ROX指数、氧合指数、APACHEⅡ评分可以早期预测治疗失败，这与其他研究结果相符[16-19]。PaO2/FiO2低于200 mmHg和潮气量大于9 mL/kg是ARF患者NIV时插管的两个强预测因子[16]，另有研究通过建立HR、酸中毒、意识、氧合和呼吸频率的量表（HACOR量表）来预测NIV失败，以5分（1 h时）为截断值，ROC曲线下的面积为0.88，敏感度、特异度和诊断准确性分别为72.6%、90.2%和81.8%[17]。ROX指数是可以预测HFNC治疗失败的指标（OR=0.434、95%CI: 0.264~0.715），截断值为4.88，并且其预测精度随着时间的推移而提高（ROC曲线下面积2 h：0.679、6 h：0.703、12 h：0.759）[18-19]。
本研究发现除上述指标以外，LUS、DE和舒张末期RV/LV似乎可以更早地预测治疗失败。LUS可以评估肺通气、血管外肺水及氧合情况，在预测气管插管及评估疗效上有着较高的价值。在清醒未插管的新冠肺炎呼吸衰竭患者中，LUS相比于HR、呼吸窘迫评分、SPO2/FiO2等指标，更有助于预测患者对俯卧位通气的反应[20]。膈肌疲劳是呼吸衰竭加重的重要原因，通常起初表现为有较高的RR，而PaCO2和pH值接近正常，因此膈肌超声能更早地预测病情的进展。在慢性支气管炎急性发作患者中可以通过超声评估膈肌功能来预测NIV失败，敏感度为84.6%，特异度为91.5%[21]。急性呼吸窘迫综合征患者中由于内皮损伤、微血栓形成、缺氧肺血管收缩、高碳酸血症、酸中毒和机械通气增加跨肺压，引起的肺血管张力增加而发生的，导致右心功能受损。目前虽无关于RV/LV比例来预测HFNC或NIV失败的研究，但有研究发现在急性呼吸窘迫综合征患者中49%出现右室扩张，51%伴有右室收缩受损，而RV/LV与三尖瓣环收缩期位移及尿量呈负相关，右室面积变化分数与PaO2/FiO2、PaCO2、气道峰压、动态顺应性和胸片浸润影相关[22-23]。而超声有着易于操作、便于动态重复测量、较为敏感的特点，因此在HFNC治疗早期可能更有助于评估其病情变化。
本研究尚有局限性：首先本研究样本数量有限，该结果需要在多中心大样本研究中进行验证；其次，本研究中超声参数指标是由2名研究人员进行测量的，期间没有测量并比较研究人员间或研究人员内的变异性；最后纳入研究的患者中排除了慢性支气管炎急性发作及重症哮喘的患者，在此类患者中应用HFNC的效果应待进一步的研究。
综上所述，在中度ARF患者中，HFNC与NIV可以有效改善患者氧合，两者在插管率和病死率上差异无统计学意义。在治疗过程中超声参数可能有助于临床医师更早评估HFNC治疗效果。
利益冲突 所有作者声明无利益冲突
作者贡献声明 俞隼、许春阳：直接参与研究设计、数据收集分析、论文撰写；叶宏伟：研究设计、文章审阅与指导；温顺、陆敏、潘妮芳：数据收集整理分析、文章内容修改
| [1] | Frat JP, Thille AW, Mercat A, et al. High-flow oxygen through nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure[J]. N Engl J Med, 2015, 372(23): 2185-2196. DOI:10.1056/NEJMoa1503326 |
| [2] | Kang BJ, Koh Y, Lim CM, et al. Failure of high-flow nasal cannula therapy may delay intubation and increase mortality[J]. Intensive Care Med, 2015, 41(4): 623-632. DOI:10.1007/s00134-015-3693-5 |
| [3] | Frat JP, Joly F, Thille AW. Noninvasive ventilation versus oxygen therapy in patients with acute respiratory failure[J]. Curr Opin Anaesthesiol, 2019, 32(2): 150-155. DOI:10.1097/ACO.0000000000000705 |
| [4] | Eworuke E, Major JM, Gilbert McClain LI. National incidence rates for acute respiratory distress syndrome (ARDS) and ARDS cause-specific factors in the United States (2006-2014)[J]. J Crit Care, 2018, 47: 192-197. DOI:10.1016/j.jcrc.2018.07.002 |
| [5] | Tzotzos SJ, Fischer B, Fischer H, et al. Incidence of ARDS and outcomes in hospitalized patients with COVID-19: a global literature survey[J]. Crit Care, 2020, 24(1): 516. DOI:10.1186/s13054-020-03240-7 |
| [6] | 谈定玉, 徐艳, 王云云, 等. 经鼻高流量氧疗在慢性阻塞性肺疾病急性加重无创正压通气间歇期应用的探索性研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2020, 29(8): 1046-1052. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2020.08.005 |
| [7] | 刘奇, 庞晓倩, 李锋, 等. 早期经鼻高流量氧疗在呼吸困难伴低氧血症的急诊患者中的应用: 一项随机对照研究[J]. 中华急诊医学杂志, 2022, 31(3): 356-363. DOI:10.3760/cma.j.issn.1671-0282.2022.03.017 |
| [8] | Zhang C, Ou M. Comparison of hypoxemia, intubation procedure, and complications for non-invasive ventilation against high-flow nasal cannula oxygen therapy for patients with acute hypoxemic respiratory failure: a non-randomized retrospective analysis for effectiveness and safety (NIVaHIC-aHRF)[J]. BMC Emerg Med, 2021, 21(1): 6. DOI:10.1186/s12873-021-00402-w |
| [9] | Sang L, Nong LB, Zheng YX, et al. Effect of high-flow nasal cannula versus conventional oxygen therapy and non-invasive ventilation for preventing reintubation: a Bayesian network meta-analysis and systematic review[J]. J Thorac Dis, 2020, 12(7): 3725-3736. DOI:10.21037/jtd-20-1050 |
| [10] | Rochwerg B, Brochard L, Elliott MW, et al. Official ERS/ATS clinical practice guidelines: noninvasive ventilation for acute respiratory failure[J]. Eur Respir J, 2017, 50(2): 1602426. DOI:10.1183/13993003.02426-2016 |
| [11] | Yasuda H, Okano H, Mayumi T, et al. Association of non-invasive respiratory support with mortality and intubation rates in acute respiratory failure: a systematic network Meta-analysis[J]. SSRN Journal, 2020. DOI:10.2139/ssrn.3696809 |
| [12] | Brochard L, Slutsky A, Pesenti A. Mechanical ventilation to minimize progression of lung injury in acute respiratory failure[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2017, 195(4): 438-442. DOI:10.1164/rccm.201605-1081CP |
| [13] | Mauri T, Turrini C, Eronia N, et al. Physiologic effects of high-flow nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2017, 195(9): 1207-1215. DOI:10.1164/rccm.201605-0916oc |
| [14] | Zhao HY, Wang HX, Sun F, et al. High-flow nasal cannula oxygen therapy is superior to conventional oxygen therapy but not to noninvasive mechanical ventilation on intubation rate: a systematic review and meta-analysis[J]. Crit Care, 2017, 21(1): 184. DOI:10.1186/s13054-017-1760-8 |
| [15] | Grieco DL, Maggiore SM, Roca O, et al. Non-invasive ventilatory support and high-flow nasal oxygen as first-line treatment of acute hypoxemic respiratory failure and ARDS[J]. Intensive Care Med, 2021, 47(8): 851-866. DOI:10.1007/s00134-021-06459-2 |
| [16] | Frat JP, Ragot S, Coudroy R, et al. Predictors of intubation in patients with acute hypoxemic respiratory failure treated with a noninvasive oxygenation strategy[J]. Crit Care Med, 2018, 46(2): 208-215. DOI:10.1097/CCM.0000000000002818 |
| [17] | Duan J, Han XL, Bai LF, et al. Assessment of heart rate, acidosis, consciousness, oxygenation, and respiratory rate to predict noninvasive ventilation failure in hypoxemic patients[J]. Intensive Care Med, 2017, 43(2): 192-199. DOI:10.1007/s00134-016-4601-3 |
| [18] | Roca O, Caralt B, Messika J, et al. An index combining respiratory rate and oxygenation to predict outcome of nasal high-flow therapy[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2019, 199(11): 1368-1376. DOI:10.1164/rccm.201803-0589OC |
| [19] | Liu L, Xie JF, Wu WJ, et al. A simple nomogram for predicting failure of non-invasive respiratory strategies in adults with COVID-19: a retrospective multicentre study[J]. Lancet Digit Health, 2021, 3(3): e166-e174. DOI:10.1016/S2589-7500(20)30316-2 |
| [20] | Avdeev SN, Nekludova GV, Trushenko NV, et al. Lung ultrasound can predict response to the prone position in awake non-intubated patients with COVID-19 associated acute respiratory distress syndrome[J]. Crit Care, 2021, 25(1): 35. DOI:10.1186/s13054-021-03472-1 |
| [21] | Kocyigit H, Gunalp M, Genc S, et al. Diaphragm dysfunction detected with ultrasound to predict noninvasive mechanical ventilation failure: a prospective cohort study[J]. Am J Emerg Med, 2021, 45: 202-207. DOI:10.1016/j.ajem.2020.08.014 |
| [22] | Zhang HM, Huang W, Zhang Q, et al. Prevalence and prognostic value of various types of right ventricular dysfunction in mechanically ventilated septic patients[J]. Ann Intensive Care, 2021, 11(1): 108. DOI:10.1186/s13613-021-00902-9 |
| [23] | Chotalia M, Ali M, Alderman JE, et al. Right ventricular dysfunction and its association with mortality in coronavirus disease 2019 acute respiratory distress syndrome[J]. Crit Care Med, 2021, 49(10): 1757-1768. DOI:10.1097/CCM.0000000000005167 |