呼吸支持的目的是维持患者的通气和氧合，氧疗是最常见的呼吸支持技术之一。目前常用的氧疗技术包括鼻塞、鼻导管和面罩吸氧等方式，但是传统的氧疗方式在吸气流速、湿化和温化、吸气氧浓度及患者耐受性上有一定的局限性。近年来，经鼻高流量吸氧（high-flow nasal cannula oxygen，HFNC）逐渐受到关注。HFNC通过空氧混合器提供精确的吸入氧浓度（21%～100%），最高达70L/min的流量，并且提供经过充分温化和湿化（相对湿度100%，温度37℃）的吸入气体，以达到更佳的氧疗效果。HFNC于2000年应用于临床，最初主要应用于新生儿和儿童，目前在成人各种类型呼吸衰竭中均有广泛的应用和研究。

HFNC由空氧混合装置、加温加湿装置和储氧式鼻塞等部分组成。近年生产的HFNC已经将这三个部分整合到一起形成整体，但是其基本结构与作用仍然是一致的。

空氧混合装置可用来调节氧气的浓度和流量，可以有不同的种类与型号，以提供准确测流量。初期的HFNC提供的最大流量为60L/min，目前部分机型可达到70L/min的最大流量。HFNC的氧浓度同样可以通过空氧混合装置进行精确调控，可以提供21%～100%的吸入氧浓度。

加温加湿装置有两种类型，一种类型以Fisher & Paykel公司生产的850型加热器为代表，通过加热底盘和湿化罐连接一根带有温控加热导丝的管路，对吸入气体进行加温加湿，使得吸入气体达到充分的湿化和温化。另外一种类型则是Vapotherm Precision HFNC公司的加热板加热系统。Vapotherm的技术与传统技术的不同在于其使用了加热板系统，包含了蒸汽筒技术，使气体加热到一定温度，再将水蒸气扩散到呼吸系统中，该设备采用了三腔循环暖水套包住传输管路来实现上述功能，并且可防止冷凝水的过度沉淀。

储氧式鼻塞是HFNC和患者的连接装置，是专为高流量吸氧设计的。其尖端设计成柔软的斜面型出口，使用一个带有弹性的头带固定于患者面部，最多可以提供70L/min的流量。

HFNC的使用非常简单，首先选择适合患者的储氧式鼻塞及管路，将管路与湿化器进行连接，湿化器内加入蒸馏水，打开加湿器，温度调节至37℃，调节空氧混合器，设定患者需要的吸入样浓度和流量，将储氧式鼻塞连接患者就可使用。

HFNC是一个开放的系统，通过加热管道和鼻塞提供经过温化湿化的精确氧浓度的高流量气体，其本身并不提供潮气量和呼吸频率，目前在急慢性呼吸衰竭中均有较多的应用。HFNC主要有以下几个可能的作用机制。

HFNC最高流量可达到70L/min，与吸气峰流速基本相当。在呼气末，咽腔内存在高二氧化碳低氧气体，高流量的新鲜气体通过冲洗咽部生理无效腔，使得吸气末咽部生理无效腔内气体被更换为经过温化湿化高氧无二氧化碳气体，在下一次吸气过程中，吸入气体中含有更多的氧和更少的二氧化碳。在分钟通气量相同的情况下，增加了肺泡通气所占比例，提高了换气效率。

鼻腔侧壁提供较大的表面积以接触吸入气体，对吸入气体进行温化和湿化。在吸入气体过程中，吸入气体的阻力主要来源于鼻腔与吸入气体以及吸入气体之间的摩擦，约占总气道阻力的50%。鼻腔在呼吸过程中的扩大与缩小会影响气道阻力。在吸气相鼻咽腔扩张，但是其表面积也相应增大，与呼气相比较，气体经过鼻腔时吸气相阻力反而增大。HFNC通过给予大于或等于吸气峰流速的温湿化气体流量，使得鼻咽部在吸气过程中毋需扩张以对气体进行温湿化，从而降低了吸气阻力，降低了呼吸功。

鼻腔最重要的生理功能之一是将吸入气体温化和湿化（相对湿度100%，温度37℃），在此过程中，将消耗相应的能量。具体计算公式为： E _total/L=E _g×（37-T _amb）+E _vap×（44mg-AH _amb），E _total/L是对吸入的1L气体进行温化和湿化所需能量，E _g代表使1L气体升高1℃所需能量（大约为1.2J），T _amb 代表吸入气体外界温度，E _vap代表使1mg的水从37℃上升1℃需要的能量加上使1mg水蒸发所需能量0.263+2.260J，AH _amb代表吸入气体的绝对湿度。假设患者吸入气体外界温度是21℃，相对湿度是50%（9mg），那么人体需要将气体的温度提高16℃，同时需要将35mg的水蒸发后加入吸入气体中，如果一个成人每次呼吸潮气量为500ml，频率为12次/分，根据上述公式，吸入气体温湿化消耗的能量约为156cal/min。HFNC系统可以将吸入气体加温至37℃，并且温化至100%相对湿度，可以减少鼻黏膜的代谢功。

尽管HFNC是一个开放系统，但高流量也可以在鼻咽腔形成一个正压。虽然这个压力无法和密闭的无创正压通气（noninvasive ventilation，NIV）的压力相比较，但是也可部分增加肺容积，同时对萎陷肺泡复张，其作用类似于呼气末正压（positive end expiratory pressure，PEEP）。这个压力并不是持续而恒定的，会随患者的呼吸周期不停变动，也受到张口呼吸和闭口呼吸的影响。在张口呼吸时压力下降，闭口呼吸时压力相应的上升，有研究表明，该压力在2.7～4.4cmH ₂O波动。由于有鼻咽腔正压的存在，其压力可以向气道远端传递，在肺泡形成类似于PEEP的作用，在呼气过程中保持一定的压力，维持气道和肺泡的开放，防止肺不张的发生。即使出现肺不张，也可以有部分的肺泡复张作用，促使肺泡的重新开放。有研究发现，通过电阻抗断层扫描技术来评估心脏术后患者肺容积的变化，使用HFNC可以显著增加呼气末肺阻抗和气道压力，呼气末肺阻抗和呼气末肺容积呈线性关系；同时还发现，体重指数大的患者获益更多。该研究表明了HFNC可以改善患者氧合，降低呼吸频率。

传统的氧气面罩或鼻导管等吸氧方式，吸入的气体均未能充分的温化和湿化，长期使用存在面部不适、口鼻干燥、眼刺激和胃胀气等不良反应，同时吸入干冷气体也导致气道纤毛黏液系统功能受损，排痰困难。HFNC提供经过充分温化和湿化的气体，舒适性更好，并且保证纤毛黏液系统的正常功能。有研究发现，使用HFNC患者舒适性更好，并且湿化气体更能维持体外培养人呼吸道上皮细胞的结构和功能，降低炎症的发生。纤毛黏液清除系统是肺的重要防线，该系统对于湿度非常敏感，在长期吸入干燥气体的情况下，纤毛黏液系统受损，可影响气体交换。其可能的机制：①黏液层增厚，分泌物附着力增强；②水分的减少导致纤毛活动减慢或停止；③上皮细胞热量丢失，导致纤毛摆动的频率减慢。HFNC可以提供最适宜的温度与湿度，避免气道干燥，减少炎症反应，减少气道收缩并且降低呼吸功，有助于改善氧合。

高碳酸性呼吸衰竭在临床中很常见，近些年来NIV成为该类患者呼吸支持主要的方法。但是部分患者并不能耐受无创面罩，从而导致NIV治疗的失败。Millar等报道了使用HFNC治疗因NIV不耐受失败的患者获得了成功。Bräunlich进行了HFNC在健康志愿者、慢性阻塞性肺疾病（chronic obstructive pulmonary disease，COPD）患者及特发性肺纤维化（idiopathic pulmonary fibrosis，IPF）患者的比较研究。结果显示：COPD和IPF患者的潮气量增加，而健康志愿者的潮气量下降；呼吸频率和分钟通气量在三组均出现下降。Hasani等研究证明，只要3h/d，连续7天的湿化和温化治疗，可以显著增加肺纤毛黏液系统的清除功能。Rea等对COPD患者使用HFNC进行了12个月的长期温化湿化治疗（1～2h/d），结果显示，长时间的湿化可以显著减少COPD急性加重天数，延长急性加重的间隔，减少急性加重的频次，提高患者的生活质量。

维持低氧性呼吸衰竭患者的氧合需要稳定的吸入氧浓度和PEEP。传统的氧疗方式，无论是面罩还是鼻导管、鼻塞或面罩等，其输送氧气的流量有限，导致在吸气过程中，吸气峰流速远大于供氧流速，进而导致吸入氧浓度的波动。HFNC由于其高流量，通过储氧式鼻塞对鼻咽腔进行冲洗，使得患者吸入的氧气浓度与设定的氧浓度基本相当，能够维持一个稳定的吸入氧浓度。在患者呼气过程中，呼出气体和HFNC输送进入鼻咽腔的气流相互作用，在鼻咽腔产生一个压力，虽然这个压力并不能与机械通气的PEEP相比，但是也维持了气道和肺泡的开放，促进肺复张，并且改善了氧合。

多项研究发现HFNC在轻、中度低氧性呼吸衰竭的治疗中有效。Sztrymf等报道20例轻、中度急性呼吸衰竭（acute respiratory failure，ARF）患者，使用面罩吸氧15L/min，呼吸频率为28次/分，脉氧是93%；使用HFNC后，呼吸频率下降到24.5次/分，脉氧上升到98.5%（ P=0.0003）。在Sztrymf的另外一项研究中，对38例社区获得性肺炎引起呼吸衰竭患者使用HFNC治疗后，患者呼吸频率下降、心率减慢、呼吸困难评分指数降低，氧合显著改善。在该研究中，最终6名患者需要气管插管机械通气，HFNC可以避免部分患者气管插管，成功率达70%。Parke等研究发现，对轻、中度ARF患者使用HFNC和面罩进行治疗，HFNC组29例患者中最终有3例（10%）需要气管插管，面罩组27例患者中有8例（30%）需要进行气管插管。

对于重症患者，气管插管术很常见，一般使用简易呼吸器或面罩提高患者氧储备，在插管过程中由于使用喉镜，导致无法使用简易呼吸器或面罩给氧。HFNC的储氧式鼻塞并不影响喉镜的使用，在气管插管过程中仍可使用并保证氧供给。有研究发现，在给小猪气管插管过程中使用该方法能延迟低氧血症发生时间。

拔除气管插管后常规的氧疗方式为面罩或鼻导管，近年来有研究使用HFNC缓解拔管后的呼吸窘迫。Moccaldo等研究发现，相对于文丘里面罩，使用HFNC后呼吸频率、氧合、呼吸困难指数和舒适度均有显著改善，并且大大地降低了再插管率。

一般情况下，急性心力衰竭稳定后，仍然有一定程度的呼吸困难和低氧的情况，使用普通氧疗难以纠正。有研究发现，对于经过NIV治疗稳定后的心力衰竭的患者，再使用HFNC，发现呼吸困难程度明显减轻，呼吸急促症状改善，血氧饱和度提高。其作用机制可能和HFNC能提供持续而恒定的氧流量以及减少呼吸的生理无效腔、鼻咽腔内存在一定正压等有关。

对于OSAS，目前最确切的治疗方法是持续气道正压（continuous positive airway pressure，CPAP），但是部分患者并不能耐受鼻面罩而导致治疗失败。McGinley等发现，无论对于儿童或成人，HFNC均能缓解上气道的梗阻，并且降低呼吸暂停低通气指数（apnea-hypopnea index，AHI）。

支气管镜检查过程中出现低氧血症是最常见的不良反应，其原因可能为气体交换受损和（或）通气量下降。Lucangelo等在一项随机研究中发现，相对于文丘里面罩，HFNC在减少支气管镜检查时低氧血症方面能够有更好的效果，并且更加方便。

呼吸困难和低氧血症是急诊患者常见的症状，而氧疗也是最常用的治疗方法。传统的氧疗方法，由于其提供氧气浓度并不准确，并且没有经过很好的温湿化，患者耐受性较差。Lenglet等在一项前瞻性研究中发现，选择急诊科17例ARF、需要大于9L/min氧气治疗或通过氧气治疗后仍有呼吸窘迫的患者，接受过面罩吸氧后，再换用HFNC，结果发现HFNC可以显著改善呼吸困难评分、视觉模拟评分、呼吸频率和指脉氧。

HFNC是一种简便易行的氧疗方式，与传统的鼻导管、鼻塞或面罩等氧疗方式相比较，HFNC有广泛的适应范围，并且有更好的疗效和舒适性。HFNC不能理解为“简单的”CPAP，其作用机制和生理效应与CPAP有类似，但不完全相同。HFNC并不是比CPAP更好或更差，只是各有特异性，在患者选择哪种呼吸支持方式上，还需要根据病情进行具体分析来决定。但是HFNC由于其操作更加简便，可能会有更广泛的应用。对于HFNC应用过程中可能出现的感染风险、气道压和尚未明确的不良反应，需要通过进一步的观察研究来明确。