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周玉燕，倪忠，倪悦楠，梁斌淼，梁宗安， ＂O型气在流动和分数方面的实际性能比较2不同高流量鼻插管装置的对比研究"，加拿大呼吸杂志， 卷。2021， 文章的ID6638048， 10 页面， 2021． https://doi.org/10.1155/2021/6638048
O型气在流动和分数方面的实际性能比较2不同高流量鼻插管装置的对比研究
摘要
背景. 高流量鼻插管（HFNC）氧气疗法已被推荐用于患有急性呼吸衰竭和许多其他临床疾病的冠状病毒病2019（COVID-19）患者。不同制造商生产的HFNC设备可能具有不同的性能。这些设备是否存在差异以及性能差异的程度尚不清楚。方法．评估了4个HFNC设备(AIRVO 2、TNI softFlow 50、HUMID-BH和OH-70C)和1个带HFNC模块的呼吸机(bellavista 1000)。流速设置为20、25、30、35、40、45、50、60、70、80 L/min2设置为21%、26%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%和90%。然后，夹持套管的一侧以模拟鼻套管的压缩、弯曲或阻塞。流程和FiO2在不同的设置和设备之间记录并比较输送的气体。结果．实际流量和实际fio2不同的设置和设备下发不同。airvo2在流量和FiO方面具有优越的性能2准确性。bellavista 1000和OH-70C在实际流量和实际fio的准确性方面表现良好2，bellavista 1000和潮湿-BH的流量范围分别为10到80 L/min，但只有bellavista 1000能够提供稳定的流量，阻力高达60 L/min。TNI softFlow 50具有最佳的流量补偿，可在20–50时提供足够的流量，且阻力过大 升/分钟。结论．流量变化，FiO2设置，设备可能会影响实际流量和实际fio2交付。AIRVO 2和OH-70C表现出更好的FiO2精确TNI softFlow 50、bellavista 1000和湿润-BH可降低因套管意外压缩或堵塞而导致流量支持不足的风险。此外，带有HFNC模块的通风机提供了可比较的流量和FiO2并可作为独立HFNC设备的替代品。
1.介绍
高流量鼻导管(HFNC)氧疗可以通过鼻导管输送加热和湿化的高流量氧合气体，流量范围为10 - 80 L/min，具体取决于制造商。这样的流量可以覆盖患者为获得稳定的吸气氧分数所需要的生理吸气流量2(FiO)2)先前的研究表明HFNC疗法易于应用，可预防鼻出血[1，2]．此外，HFNC治疗具有多种生理优势，包括产生呼气末正压(PEEP) [3.，清除死区[4，减少吸气力[3.，5]，改善肺容量和顺应性[5]．有证据表明HFNC治疗在提供比传统氧疗(COT)更好的氧疗方面有一些好处[6，7]．HFNC治疗作为预充氧装置可减少插管相关不良事件[8]．此外，HFNC治疗降低了急性低氧性呼吸衰竭患者的插管率，但不影响死亡率[9]．另一项研究表明，与无创通气(NIV)相比，HFNC治疗可降低90天死亡率[10]．在心胸外科患者中，与NIV相比，HFNC治疗未导致更差的再插管率[11]．HFNC治疗也降低了低风险呼吸衰竭患者拔管后再插管率[12]．最近的一项观察性研究显示，在慢性阻塞性肺疾病(AECOPD)的急性高碳酸血症加重患者中，HFNC治疗可有效改善呼吸困难评分、气体交换和粘液生成[13]HFNC治疗作为CO的初始通气支持并不比NIV差2轻至中度AECOPD患者的清除[14]．最近，HFNC治疗已被推荐用于2019冠状病毒病(COVID-19)合并急性呼吸衰竭(ARF)的患者[15]．
此前该领域的研究大多集中于探讨参数设置如何影响生理效应，如实际吸入FiO2［16，17]，加湿[18- - - - - -21， PEEP效应[17，22，23]，以及冲洗死区[23- - - - - -27)、圆柱体或3d打印模型，甚至人类志愿者[28]根据先前的研究，血流在HFNC治疗的生理效应中起决定作用。不同制造商生产的HFNC设备可能具有不同的性能，尤其是在流量输送方面。很少有研究通过实际流量和实际FiO来比较不同的HFNC设备2在套管。制造商之间的差异程度不得而知，因此，比较不同的设备是有意义的。此外，研究结果可能会让临床医生更深入地了解不同环境和设备之间的差异，帮助他们根据具体的临床情况选择最适合的设备。
2.材料和方法
2．1．设备和仪器
四种HFNC设备(AIRVO 2, Fisher & Paykel Healthcare, Auckland, New Zealand;TNI softFlow 50, TNI Medical AG, Würzburg，德国;中国沈阳;ohh - 70c, Microme，湖南，中国)和带有HFNC模块的呼吸机(bellavista 1000, Imtmedical, Buchs，瑞士)被纳入并使用他们自己的呼吸回路、湿化室、鼻套管和其他配件进行测试。详情见表1．
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华西医院的重症监护室（MICU）提供了高流量设备。
典型的HFNC系统包括流量发生器、主动加热加湿器、单肢加热电路和鼻套管[29]．HFNC设备的国际标准，特别是呼吸机高流量治疗设备的基本安全性和基本性能要求(ISO/DIS 80601-2-90)，仍在国际标准化组织的制定中。本研究中这些装置的产流机理和结构如表所示2．
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注:一个空气供应可能对流量精度负责。b氧气供应会影响FiO2准确性。当FiO较高时，流量计不能提供足够的氧气流量2在高流量水平是必要的。c设置的改变将改变输入空气和氧气的流量或压力，这将挑战空气-氧气混合器，并导致输出不准确。dFiO2监视器影响FiO2准确性。 |
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使用VT PLUS HF气体流量分析仪（Fluke Biomedical）测量HFNC设备输送气体的实际流量2氧分析仪(Maxtec)测定FiO2. 北京航天长丰有限公司提供了上述仪器。
2．2.准备工作
图中特别设计的适配器1有助于直接从接口测量参数。两根6 × 4pu管提供鼻插管接口，将不同接口的直径标准化。22毫米帽允许连接到不同的测量仪器。这种结构不会改变流动的方向。因此，测量仪器可以记录这些HFNC设备最真实的性能。
（a）
(b)
(c)
(d)
(e)
对于FiO2测量时，套管连接到常规的通气肢体上，取样管允许少量输送的气体通过氧分析仪。如图1显示，由于FiO取样，测试是单独执行的2测量可能产生影响流量测量的侧流。
化验是在华西医院医疗加护病房进行的。在试验过程中对环境温度进行了控制。任何可能影响测试的设备都被移出了房间。所有HFNC设备和测量仪器在测试前均经过充分预热和校准。
２．３．协议
对于FiO，所有的测试过程都重复了三次2在不同时间进行两次流量测试，以减少可能的环境变化带来的干扰，避免意外事故。
HFNC设备设置为31℃，MR850加热加湿器设置为无创模式。由于过量的水蒸气会影响VT PLUS气体流量分析仪和MaxO的准确性2湿化室在FiO过程中没有加水2和流量测量。
流量设置为20、25、30、35、40、45、50、60、70和80 L/min，取决于其最大流量，即设定流量。在设定流量的每个级别，FiO2分别为21%、26%、30%、35%、40%、45%、50%、60%、70%、80%、90%，命名为set- fio2．
FiO2从套管中输送气体的流速称为实际FiO2和实际流动。对于每个设置组合，稳定1分钟后，实际fio2以10秒为间隔记录3次实际流量。然后，将鼻导管的一侧夹闭，以增加鼻导管的阻力。在另一分钟的稳定后，以同样的方式记录剪切流量，以估计在极端情况下提供足够流量的能力。
２.４.统计分析
正态分布变量表示为均值±标准差，非正态分布变量表示为中位数(四分位数范围)。采用Kruskal-Wallis H检验比较不同组FiO的效果2在实际流量和设置‐流量在实际fio2在单个设备中。我们还使用Kruskal–Wallis H检验来比较相同设置下不同设备中的实际参数。使用Wilcoxon符号秩检验来比较设置和实际参数之间的差异。上述分析可以帮助我们了解每个被测设备的输出精度。Wilcoxon rank试验用于在相同设置下比较实际流量和夹持流量，以显示阻力增加（夹持套管一侧）对每个装置中实际流量的影响。
所有统计检验均为双侧，且 被认为具有统计学意义。所有的统计分析使用IBM SPSS统计软件23版本的Windows。
3.结果和讨论
３．１．流
3.1.1.单个装置和不同装置中的实际流量和设定流量之间的差异
如图2(一个)显示，在所有五种设备中，实际流量和相应的集流在大多数集流水平( ）.在五种设备中，airvo2的实际流量和集流量的差值最小(图)2)（表3.）.
（a）
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
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数据以中位数（IQR）和平均值表示 ± 流量偏差等于实际流量减去相应的设定流量。 |
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3.1.2。Set-FiO的影响2on Actual-Flows in a Single Device
不同设置对不同设备实际流量的影响见补充表1和数字2．set-FiO的增加2导致TNI softFlow 50、OH-70C、HUMID-BH和bellavista 1000中所有设定流量水平的实际流量显著增加( ）但不是AIRVO 2。对于AIRVO 2，当设定‐流量固定在20和25 L/min ( 和0.5)，实际流量无显著变化，而set-FiO2增加(图2（b）；表格3.）.另一个有趣的发现是set-FiO的变化2在airvo2和TNI softFlow 50中，较高的设置流量对实际流量的影响更显著(图)2（b）和2（c））.
3.1.3。单设备和不同设备中实际流和剪切流的差异
在所有设备中，一侧套管在任意设定的流量水平上被夹闭前后，实际流量有显著差异( ）而不是TNI softFlow 50。流量变化率定义为套管一侧被夹紧后的流量变化量，计算为实际流量减去夹紧流量再除以实际流量。值得注意的是，TNI softFlow 50提供所需流量的能力最好(流量变化率0±0.28%)，几乎可以完全补偿不同设定流量水平(20-50 L/min)的流量(表)4）.
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这些数据以中位数(IQR)表示。流量变化率是指一侧套管被夹住后的流量变化。 |
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当通过夹住套管的一侧而增加阻力时，所有5个装置在低定流水平下都能提供稳定的流量(流量变化率小于10%)，但在高定流水平下表现出不同的补偿能力(图)3.）.当设定流量大于40 L/min时，流量变化率明显增大。
（a）
(b)
３.２．FiO2
3.2.1.实际FiO之间的差异2并设置FiO2在单个设备和不同设备中
不同设置对实际FiO的影响2在补充表中说明2．在实际fio之间存在显著差异2并设置FiO2在所有设置流级别的所有五个设备中( 除30%的AIRVO 2外( ）(图4)。此外，实际FiO2在所有设定的FiO中，不同装置的值呈现显著差异2水平( ）.数字4(一)和表5显示实际的- fio2AIRVO 2中最接近设定FiO的2，而实际的fio2其他四种设备的比例是低的还是高的
（a）
(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
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这些数据以中位数(IQR)表示。FiO2偏差= actual-FiO2减去相应的集合FiO2．一个当设定流量为40 L/min和设置FiO2分别为26%、35%、40%、60%和70% (
，0.857, 0.322, 0.37, 0.372)，实际fio2与相应的FiO组无显著差异2．b当set-FiO2固定在26%、30%和50%，实际fio2在不同设定流量下，TNI软流50无显著差异(
）.
cTNI softFlow 50控制系统停止上升过程，触发“氧流量过高”报警。在氧气流量降低之前，警报不能消除。d当set-FiO2是35%，大部分的fio2与set-FiO相比，在不同的集流上没有显著差异2（
，设定流量为20、25、30、45、60 L/min时，分别为0.37)。e当set-FiO2占实际FiO的26%2与set-FiO相比，在不同的集流上没有显著差异2（
，设定流量= 20、25、50、60、70 L/min时，分别为0.713)。 |
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3.2.2。集流对实际fio的影响2在单个设备中
实际FiO2AIRVO 2、TNI softFlow 50、humd - bh的变化趋势为，随着set-FiO的增加2和set-flow，即实际fio之间的差异2并设置FiO2变得更大(图4 (b)，4 (c)和4（e））.另一个有趣的点是，实际的2在这些设备中，在几个特定的set-FiO上受set-flow的影响较小2水平(表5）.
３．３．讨论
这项研究为不同设置下每个设备实际输出的变化和定量分析提供了新的见解。在评估的五个设备中，流量设置的变化，FiO2设置，设备会影响实际流量和实际fio2交付。得到以下几点:（1）流量和FiO的实际值和设定值之间存在显著差异2．Chikata等人测试了Optiflow (Fisher & Paykel Healthcare)，发现了类似的趋势:作为set-FiO2增加，实际fio之间的差异2和set-FiO2增加(16]．当set-FiO2如果已修复，设定流量的变化也会影响实际FiO2．空气-氧气混合器可能是不同FiO影响的原因2实际流量值，反之亦然，以及测量流量和FiO的偏差2与设置流和FiO2．改变设置将改变输入流量或空气和氧气压力，这将挑战空气-氧气混合器，导致不准确的输出。当氧气流量低于某一阈值(由内置流量传感器和算法的准确性决定)时，可能不会触发对空气流量的调整，从而导致最终流量输出的偏差。（2）当阻力异常增加时，TNI softFlow 50、bellavista 1000和潮湿-BH显示出更好的提供所需流量的能力。尽管调整过程是一项复杂的系统工作，但汽轮机的性能是主要的决定因素。（3）AIRVO 2在实际流量和实际FiO的准确性方面表现最好2.除上述空气-氧气混合器系数外，FiO的差异2滴定目标也可以部分解释FiO的不同性能2手动调节装置（AIRVO 2、TNI softFlow 50和潮湿-BH）的精确度。在AIRVO 2中，实时FiO2采用超声氧分析仪对流量进行测量，形成反馈调节，达到了最佳的精度。如果实时的FiO2是通过氧气和空气的流量来计算的，氧气供应的浓度被认为是100%，但通常不是100%，可能会导致FiO2输出。氧分析仪的灵敏度和易损性也可能解释了实际fio之间的差异2和set-FiO2．Dai等人[30.发现实际fio无显著差异2以及在各种测试条件下airvo2和HUMID-BH之间的实际流量。然而，在戴的研究中，菲奥2在加热电路的末端，根据氧分析仪(oxquant B, Envitec Corporation)对两个装置中的氧进行滴定。(4)Bellavista 1000是一种内置高流量模块的通风机，在流量精度方面表现良好，仅次于AIRVO 2。从结构上看，通风机具有与HFNC单机相同甚至更先进的大流量发生器和空气/氧气混合设备。配备HFNC模块的通风机可以提供类似的流量和FiO2作为独立HFNC设备的替代品。
临床条件下的实验室评估为评估HFNC器械的实际性能提供了一种翔实的方法。测量流量和FiO的差异2使用设定值可能会误导临床医生高估或低估患者的病情。不能排除这些差异的临床后果，需要加以考虑。需要更多的实验和临床研究来确定和量化这些差异的程度和后果。增加设备数量sted，在台架研究中改进气道模型，或在健康志愿者或代表性患者中进行临床试验是重要的。然而，尽管临床研究可以对广泛的流量和FiO进行测试2对同一病人的水平更适用于临床环境，这样做在伦理上是有问题的。
最后，FiO2建议在未来的HFNC设备中进行监控和反馈调节。这种技术确保了输出的准确性，并提高了基于我们在AIRVO 2中的结果的治疗的可靠性和安全性。
这项研究有几个局限性。首先，我们评估的设备存在不可避免的个体差异。同一型号和制造商的样品也不可避免地存在差异。其次，我们并没有为所有设备用水，这并不代表HFNC设备的临床应用。气体被加热但没有增湿，没有增湿和水蒸气如何影响测试结果仍然未知。需要进一步的研究来调查这种影响。所有试验均在31°C下进行，不加水以实现准确的流量测量和最小的设备老化。根据理想气体方程，在高设定温度下，实际场景中测得的流量可能更高。第三，病房内的环境温度和湿度可能会影响结果。
4.结论
流量变化，FiO2设置，设备会影响实际流量和实际fio2交付。不能排除偏差的临床后果，需要加以考虑。AIRVO 2和OH-70C表现出更好的FiO2准确度。TNI softFlow 50、bellavista 1000和潮湿-BH可降低因鼻套管意外压缩、弯曲或堵塞而导致流量支持不足的风险。配备HFNC模块的呼吸机可提供可比流量和FiO2作为独立HFNC设备的替代品。
数据可用性
用于支持本研究结果的数据包括在补充信息文件中。
的利益冲突
作者声明他们没有利益冲突。
作者的贡献
周玉燕、倪忠对这一研究的贡献是相同的。
致谢
感谢四川大学华西医院中医循证医学中心李玲博士在方法学方面提出的宝贵意见。用于测量所有设备的仪器，包括VT PLUS HF气体流量分析仪(Fluke Biomedical)和MaxO2氧分析仪(Maxtec)，由北京航天长丰有限公司提供。
补充材料
补充表1：设定流量、设定FiO的影响2，以及实际流上的设备。补充表2:set-flow, set-FiO的影响2，以及实际FiO上的设备2．（补充材料）
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