การบำบัดด้วยออกซิเจนแบบผสมอากาศอัตราการไหลสูง

การบำบัดด้วยออกซิเจนแบบผสมอากาศอัตราการไหลสูง (หรือ high flow nasal cannula(e) (HFNC) หรือ high flow nasal oxygen (HFNO)) เป็นวิธีบำบัดด้วยการช่วยหายใจชนิดหนึ่งที่ให้การไหลของแก๊สทางการแพทย์สูง โดยให้ผู้ป่วยผ่านทางสายช่วยหายใจทางช่องจมูก มีจุดประสงค์เพื่อชะล้างทางเดินหายใจส่วนบน แก๊สที่ใช้จะได้รับความร้อนเพื่อให้มีอุณหภูมิตรงกับของร่างกายมนุษย์ (37 °C) มากที่สุดและมีความชื้นที่กำหนดค่าให้ใกล้เคียงกับความดันไออิ่มตัวของร่างกาย ใช้ในผู้ป่วยที่มีปัญหาการหายใจเฉียบพลันและเรื้อรังและเป็นทางเลือกที่เหมาะสมสำหรับการรักษาผู้ป่วยที่ติดเชื้อโควิด-19 ขั้นรุนแรงหรือขั้นวิกฤต
พารามิเตอร์ที่เกี่ยวข้องคือสัดส่วนของออกซิเจนจากการหายใจเข้า (fraction of inspired oxygen, FiO2)
การใช้ทางการแพทย์.
การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงมีประโยชน์ในผู้ป่วยที่หายใจได้ด้วยตนเองแต่ต้องใช้ความพยายามหายใจเพิ่มขึ้น ซึ่งมีเงื่อนไขต่าง ๆ เช่น การล้มเหลวของระบบทางเดินหายใจทั่วไป, การกำเริบของโรคหอบหืด, การกำเริบของโรคปอดอุดกั้นเรื้อรัง, หลอดลมฝอยอักเสบ, ปอดบวม และภาวะหัวใจล้มเหลว ล้วนเป็นอาการที่เป็นไปได้ซึ่งอาจมีการประเมินให้ใช้การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูง 
HHHF ถูกนำมาใช้ในผู้ป่วยที่มีการหายใจตามธรรมชาติในระหว่างการดมยาสลบเพื่ออำนวยความสะดวกในการผ่าตัดการอุดกั้นทางเดินหายใจ
การใช้กับทารกแรกเกิด.
การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงแสดงประโยชน์ในการดูแลผู้ป่วยหนักทารกแรกเกิดซึ่งเป็นทารกคลอดก่อนกำหนดที่มีกลุ่มอาการหายใจลำบากในทารกแรกเกิด เนื่องจากช่วยป้องกันไม่ให้ทารกจำนวนมากต้องใช้เครื่องช่วยหายใจโดยการใส่ท่อช่วยหายใจ และช่วยให้สามารถจัดระบบการหายใจได้อย่างปลอดภัยในระดับ FiO2 ที่ต่ำลง ลดความเสี่ยงของโรคที่จอตาในทารกคลอดก่อนกำหนดและการเป็นพิษจากออกซิเจน
เนื่องจากความเครียดจากความพยายามในการหายใจลดลง ร่างกายของทารกแรกเกิดจึงสามารถใช้เวลาในกระบวนการเผาผลาญอาหารมากขึ้น ซึ่งทำให้จำนวนวันในการใช้เครื่องช่วยหายใจลดลง น้ำหนักตัวเพิ่มขึ้นเร็วขึ้น และการนอนโรงพยาบาลโดยรวมลดลง
การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงได้ถูกนำมาใช้อย่างประสบความสำเร็จในทารกและเด็ก การใช้สายช่วยหายใจลดความลำบากในการหายใจ เพิ่มความอิ่มตัวของออกซิเจนและความสะดวกสบายของผู้ป่วย กลไกการทำงานคือการใช้ความดันบวกเล็กน้อยกับทางเดินหายใจซึ่งรับกับปริมาตรปอด
ประโยชน์.
การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูง แพทย์สามารถให้อัตรา FiO2 ที่สูงให้กับผู้ป่วยได้มากกว่าในการบำบัดด้วยการให้ออกซิเจน โดยไม่ต้องใช้หน้ากากชนิดมีถุงโดยไม่มีการสูดลมหายใจออกกลับ หรือการใส่ท่อช่วยหายใจ การทำความชื้นและให้ความร้อนของแก๊สที่ใช้หายใจจะช่วยขจัดการหลั่งสารคัดหลั่งและลดการเกิดอาการตอบสนองต่อหลอดลมมากเกินไป ผู้ป่วยบางรายใช้ประโยชน์จากเครื่องช่วยหายใจจากอาการหลอดลมหดเกร็งโดยใช้อากาศที่ส่งโดยการบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงโดยไม่ต้องใช้ออกซิเจนเพิ่มเติม การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงมีประโยชน์ในการรักษาภาวะหยุดหายใจขณะหลับ ระหว่างการใช้การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงผู้ป่วยสามารถพูดได้ เนื่องจากเป็นการบำบัดแบบไม่รุกรานจึงหลีกเลี่ยงความเสี่ยงของอาการปอดอักเสบที่สัมพันธ์กับการใช้เครื่องช่วยหายใจในสถานการณ์ที่สามารถทดแทนการใช้เครื่องช่วยหายใจได้
การใช้สายช่วยหายใจที่มีการไหลเวียนสูงในภาวะหายใจล้มเหลวเฉียบพลันไม่ส่งผลต่อการเสียชีวิตหรือระยะเวลาการอยู่ในโรงพยาบาลหรือในหน่วยอภิบาลผู้ป่วยหนัก แต่จะช่วยลดความจำเป็นในการใส่ท่อช่วยหายใจ (ประมาณ 15%) และเพิ่มระดับออกซิเจนและช่วยในการหายใจ อย่างไรก็ตามผลที่ได้ยังมีความน่าเชื่อถืออยู่ในระดับต่ำ เนื่องจากการศึกษาต่าง ๆ มีความแม่นยำน้อยกว่าที่ควรจะเป็น คนที่ใส่สายช่วยหายใจที่มีการไหลเวียนสูงรู้สึกสบายขึ้น อาการหายใจไม่ออกลดลง และมีหลักฐานว่าเป็นอันตรายเพียงเล็กน้อย
กลไกการทำงาน.
การให้ออกซิเจนทำได้โดยการเพิ่ม FiO2 ในการไหลของอากาศให้กับผู้ป่วย การป้อนอย่างต่อเนื่องของทางเดินหายใจส่วนบนจะสร้างมวลอากาศที่ช่วยลดการหมุนเวียนการหายใจอากาศในห้องลงจนกลายเป็นสัดส่วนของออกซิเจนจากการหายใจเข้าที่ถูกต้องตามที่กำหนดโดยอุปกรณ์
การหมุนเวียนอากาศ.
ระบบการไหลเวียนสูงผ่านสายช่วยหายใจทางช่องจมูก จะส่งกระแสแก๊สที่สามารถตอบสนองและใกล้เคียงกับความต้องการของการหายใจทั้งหมดได้ การไหลเวียนนี้ถูกส่งผ่านระบบสายที่มีเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเล็กและช่องขนาดเล็กที่ยื่นเข้าในจมูกช่วยให้การไหลของแก๊สที่ตามปกติเคลื่อนผ่านทางเดินหายใจส่วนบนอย่างช้า ๆ มีการเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วและรักษาปริมาณแก๊สใหม่ให้คงที่ซึ่งจะชะล้างช่องทางเดินหายใจส่วนบนที่ถูกปิดกั้นได้อย่างมีประสิทธิภาพ
การไหลของแก๊สใหม่อย่างต่อเนื่องนี้จะสร้างสภาวะแวดล้อมที่ช่วยในการหายใจออกโดยการชะล้างอากาศที่หายใจออกออกไปเพื่อรักษามวลของอากาศบริสุทธิ์ให้พร้อมสำหรับการหายใจเข้า
การปรับความชื้น.
การไหลเวียนที่สูงขึ้น ทำให้การทำความชื้นและการปรับสภาพของการไหลเวียนมีความสำคัญมากยิ่งขึ้น หากไม่มีความชื้นการให้ออกซิเจนและการหมุนเวียนอากาศของการบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงจะทำให้ผู้ป่วยได้รับผลกระทบด้านลบอย่างรวดเร็วจากอากาศแห้งที่มีต่อเนื้อเยื่อปอด
ประวัติ.
สายช่วยหายใจทางช่องจมูกที่ใช้ในการส่งแก๊สทางการแพทย์มักจะจำกัดอัตราการไหล 1–6 ลิตรต่อนาที สัดส่วนของออกซิเจนจากการหายใจเข้า (FiO2) โดยปกติจะอยู่ที่ประมาณ 24–35% เนื่องจากออกซิเจนบริสุทธิ์ที่ส่งมาจากสายช่วยหายใจจะถูกเจือจางโดยการไหลเวียนของอากาศโดยรอบ (มีออกซิเจน 21%) อัตราการไหลของการส่งออกซิเจนโดยใช้สายช่วยหายใจทางจมูกโดยทั่วไปมีข้อจำกัด เนื่องจากออกซิเจนทางการแพทย์นั้นปราศจากน้ำ และเมื่อส่งจากแหล่งที่มีแรงดัน แก๊สจะเย็นตัวลงเมื่อมีการขยายตัวตามความดันที่ลดลงสู่ความดันบรรยากาศ การส่งแก๊สแห้งเย็นจะทำให้เยื่อบุทางเดินหายใจระคายเคืองอาจทำให้เยื่อบุจมูกแห้งและมีเลือดออกและสามารถเพิ่มความต้องการในการเผาผลาญจากการทำให้ร่างกายเย็นลง
แม้จะมีการหายใจอย่างแผ่วเบา อัตราการไหลของการหายใจผ่านช่องจมูกของผู้ใหญ่มักจะเกิน 12 ลิตรต่อนาทีและอาจเกิน 30 ลิตรต่อนาทีสำหรับผู้ที่มีอาการผิดปกติของทางเดินหายใจเล็กน้อย การบำบัดด้วยออกซิเจนแบบดั้งเดิมถูกจำกัดไว้ที่ 6 ลิตรต่อนาทีไม่ได้ใกล้กับความต้องการการหายใจของผู้ใหญ่ปกติ ดังนั้นออกซิเจนจะถูกเจือจางด้วยอากาศในห้องในระหว่างการหายใจเข้า
ก่อนการถือกำเนิดของการบำบัดด้วยการไหลเวียนสูง เมื่อต้องใช้ FiO2 เพิ่มขึ้นเพื่อช่วยในการหายใจ ต้องใช้หน้ากากพิเศษหรือใส่ท่อช่วยหายใจ เป้าหมายของการบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงคือเพื่อให้ปริมาณการไหลของแก๊สสำหรับการหายใจเพียงพอที่จะตอบสนองหรือเกินอัตราการหายใจของผู้ป่วย แก๊สถูกทำให้ร้อนและชื้นเพื่อปรับสภาพเนื่องจากการไหลที่เพิ่มขึ้นจะเป็นอันตรายต่อเนื้อเยื่อหากปล่อยให้แห้งและเย็น
แหล่งที่มาของออกซิเจนมักจะผสมกับอากาศอัด โรงพยาบาลมักจะมีออกซิเจนและอากาศอัดแรงดัน 50 psi (350 kPa) สำหรับใช้ในการรักษา สิ่งนี้ช่วยให้สามารถส่งอากาศหรือการผสมผสานของอากาศและออกซิเจนด้วยการใช้เครื่องผสมออกซิเจน จากนั้นแก๊สจะถูกทำให้ร้อนโดยทั่วไปจะอยู่ที่ประมาณ 37 °C และทำให้ความชื้นเกือบ 100% RH โดยใช้เครื่องให้ความชื้น แก๊สจะถูกขนส่งไปยังผู้ป่วยผ่านท่อนำความร้อนเพื่อป้องกันการเย็นตัวและการควบแน่นของไอน้ำที่ถูกเติมเข้าไปในแก๊สสำหรับการหายใจ
การบำบัดด้วยการไหลเวียนสูงจำเป็นต้องใช้สายช่วยหายใจทางจมูกและระบบที่ออกแบบมาสำหรับอัตราการไหลสูงและรองรับแรงดันที่สร้างขึ้น ในขณะเดียวกันสายที่ใส่ช่องจมูกจะต้องมีขนาดเล็กพอที่จะไม่อุดกั้นมากกว่า 50% ของขนาดช่องจมูกเนื่องจากจะช่วยให้การไหลมีทางออกหลายจุดเพื่อให้ได้ผลการชะล้างทางเดินหายใจอย่างต่อเนื่อง
การพัฒนาเชิงพาณิชย์.
บริษัท Vapotherm ริเริ่มแนวคิดของการบำบัดด้วยออกซิเจนแบบผสมอากาศอัตราการไหลสูงผ่านสายช่วยหายใจทางจมูกในปี พ.ศ. 2542 หลังจากเริ่มต้นได้รับการพัฒนาขึ้นเพื่อใช้สำหรับการแข่งขันม้า