使用高流量鼻导管生成可调节呼气末正压（PEEP）的新型系统

高流量鼻导管(HFNC)已成为急性呼吸衰竭患者的重要呼吸支持手段。HFNC的生理效应包括通过CO2冲洗效应减少死腔通气和产生正终末呼气压(PEEP)。以前的生理学研究表明，由HFNC产生的PEEP较低，且无法以临床相关的方式进行调整。当使用HFNC管理的呼吸衰竭患者需要PEEP时，患者必须转换为持续气道正压通气(CPAP)、无创正压通气或有创正压通气，同时失去由CO2冲洗效应产生的HFNC的通气支持。

因此，我们设计了一种新系统，将全面罩和PEEP阀与HFNC(HFNC-P)结合，并进行了基于模拟的实验，以确定进一步临床实验的可行性。

实验使用了一个呼吸模型，该模型由一个真人大小的3D打印气道模型连接到一个训练和测试肺([TTL]; Michigan Instruments, USA)。呼吸模式被设定为正常(顺应性[C], 50 mL/cmH2O;阻力[R], 5 cmH2O/L/s;潮气量[Vt], 500 mL;和呼吸频率[RR], 14/min)，限制性(C 20; R, 5; Vt, 300;和RR, 25)，和阻塞性(C, 80; R, 20; Vt, 700;和RR, 10)。在每种呼吸模式下，向TTL中注入CO2，以达到40 mmHg的PETCO2，且没有接口连接到气道模型。

使用这个呼吸模型，连接了以下接口：

1. HFNC：HFNC ([Optiflow]; F&P, 新西兰)，流量为20, 40, 和60 L/min。

2. CPAP面罩：引入了一个全面罩，带有设置为5或10 cmH2O的PEEP阀，流量为20, 40, 和60 L/min。

3. HFNC-P：将HFNC与全面罩(Cough Ventec Japan, Inc., 日本)和一个设置为5或10 cmH2O的PEEP阀结合(图1)。气管中的PEEP和PETCO2（呼气末二氧化碳分压）对于每种设置都进行了测量。

HFNC-P连接至呼吸模型。对于仅HFNC设置，移除全脸面罩，对于CPAP设置，来自流量发生器的气体直接注入全脸面罩。如果吸气流量超过流量发生器的流量，则将单向阀连接到面罩上，以适应CPAP和HFNC-P的外部空气流入

正如我们之前的研究中报告的那样，应用HFNC（高流量鼻导管）能够冲洗CO2（二氧化碳），在20升/分钟的流量下达到最大效应，而PEEP（正终末呼气压）仅在60升/分钟的流量下达到4厘米水柱。使用CPAP（持续气道正压通气）面罩时，与HFNC相比，PETCO2的降低较少，而在正常和限制性条件下，流量设置>40升/分钟，以及在阻塞性条件下60升/分钟时，能够达到接近PEEP阀设定的PEEP水平。通过应用HFNC-P（结合全面罩和PEEP阀的高流量鼻导管），冲洗效应与HFNC一样有效，并且能够在流量设置>40升/分钟时产生接近PEEP阀设定的PEEP（图2）。

在每种设置中测量的PETCO2和PEEP。空标记代表PETCO2数据，而实心标记代表PEEP数据。HFNC-P能够像HFNC一样减少PETCO2，并像CPAP一样产生PEEP。

结论

我们新创新的HFNC-P结合了HFNC的冲洗效应和可调节的PEEP，这可能会加速HFNC在呼吸支持方面的潜力。由于这个实验是基于模拟的，并且没有包括患者数据，因此需要获得医疗器械法规委员会的批准，并进行临床研究以评估其益处和风险（过度或不足的湿化、皮肤溃疡、舒适度和成本效益）。

Onodera, Y., Yarimizu, K., Hayasaka, T. et al. Newly innovated system to generate adjustable PEEP with a high-flow nasal cannula. ICMx 12, 43 (2024). https://doi.org/10.1186/s40635-024-00627-6