급성 호흡부전의 치료: 고유량 코삽입관

Treatment of acute respiratory failure: high-flow nasal cannula

Article information

J Korean Med Assoc. 2022;65(3):131-143

Publication date (electronic) : 2022 March 10

doi : https://doi.org/10.5124/jkma.2022.65.3.131

Division of Respiratory, Allergy and Critical Care Medicine, Department of Internal Medicine, Jeonbuk National University Medical School, Jeonju, Korea

박승용

전북대학교 의과대학 호흡기알레르기내과학교실

Corresponding author: Seung Yong Park E-mail: cough@jbnu.ac.kr

Received 2022 February 19; Accepted 2022 March 16.

Trans Abstract

Background

High-flow nasal cannulas (HFNCs) have recently been used for several conditions, such as hypoxemic respiratory failure, hypercapnic respiratory failure, post-extubation respiratory failure, and preintubation oxygenation, in critically ill patients.

Current Concepts

The advantages of HFNC compared with those of low-flow oxygen systems or noninvasive ventilation include enhanced comfort, increased humidification of secretions to facilitate expectoration, washout of the nasopharyngeal dead space to improve ventilation efficiency, provisioning for low positive end-inspiratory pressure effect, and fixed and rapid delivery of accurate fraction of inspired oxygen by minimizing the entrainment of room air. However, the indications are not absolute, with much of the proven benefit being subjective and physiologic.

Discussion and Conclusion

The goal of this review is to discuss the practical application and clinical uses of HFNCs in patients with acute respiratory failure, highlighting its unique respiratory and physiologic effects, device settings, and clinical indications.

Keywords: Nasal cannula; Oxygen inhalation therapies; Respiratory failure

Keywords: 코삽입관; 산소흡입치료; 호흡부전

서론

산소요법은 일반적으로 저유량시스템(예: 코삽입관 또는 마스크) 또는 고유량시스템(예: 벤츄리 마스크 또는 비재호흡기)으로 제공된다. 고유량 코삽입관(high-flow nasal cannula, HFNC)는 가온/가습된 흡입분율(FiO₂ 21-100%)의 산소를 최대 60 L/min의 유속으로 전달하는 독특한 형태의 비침습적 호흡보조요법이다. 이러한 HFNC는 최근 다양한 기저질환으로 인한 호흡부전 환자들에게 적용되고 있다.

HFNC를 기존 산소공급 방식(저유량시스템[코삽입관, 마스크], 고유량시스템[벤츄리 마스크]) 및 비침습적 환기방식(noninvasive ventilation [NIV], 지속기도양압[continuous positive airway pressure] 또는 이상기도양압[bilevel positive airway pressure] 환기)과 비교해 찾아볼 수 있는 장점은 적용 시 환자가 느끼는 편안함과 여러 가지 생리학적 측면의 이점들을 들 수 있다. 생리학적 장점으로는 산소화와 환기 개선, 폐순응도 개선, 해부학적 사강의 감소, 소량의 호기말양압(positive end expiratory pressure, PEEP) 효과, 호흡운동 효율 개선, 호흡일(work of breathing) 감소, 기도 분비물 제거 개선 등을 꼽을 수 있다[1].

이 논문은 HFNC의 생리학적 효과와 적용 및 조절에 대해 알아보고, 성인 환자를 대상으로 한 HFNC 적용 연구 사례들을 검토하여 HFNC의 다양한 임상 적용에 대해서 집중적으로 살펴볼 계획이다.

생리학적 효과

호흡부전 환자들의 1차적 치료는 추가적 산소요법으로, 일반적으로 저유량시스템(코삽입관 또는 마스크)이 적용된다. 그러나 저유량시스템은 고유량시스템과 비교해 산소운반의 효율과 내성이 낮다는 단점이 보고된 바 있다. 일반적으로 자발호흡 환자에게 저유량 산소요법을 적용 시 기포 가습기(bubble humidifiers)를 함께 사용하지만, 흡입 가스의 절대 습도가 낮기 때문에 환자는 여전히 코나 인후부, 비강 부위의 통증과 같은 상기도 부위의 불편감을 호소한다[2,3]. HFNC의 공기/산소 혼합기(air/oxygen blender)에서 발생되는 가스는 가온 가습하여 전달된다. 공기/산소 혼합기의 최대 유속은 60 L/min이며, 이러한 방식으로 투여된 가스의 생리학적 효과는 Table 1에 요약하였다.

Table 1.

Advantages and disadvantages of high-flow nasal cannula treatment

또한 기존 치료법들의 경우, 전달되는 산소유량과 환자의 흡기유량 사이에 불일치가 나타나는데, 예를 들어 산소유량은 최대 15 L/min으로 전달되는 반면, 환자의 흡기유량은 30 L/min에서 100 L/min 이상까지 나타나게 된다. 이러한 차이로 인해 환자들에게 전달되는 가스의 흡입산소농도(FiO₂)가 일정하지 않고 편차가 생기며, 의도한 것보다 FiO₂가 낮은 경우도 종종 발생한다.

1. 해부학적 사강 세출(Washout)

HFNC는 비인두의 해부학적 사강에 축적된 이산화탄소를 씻어주는 효과를 나타낸다. 이로 인한 이산화탄소 농도감소는 환기 동안의 흉강과 복부 동조율을 개선하고 산소 전달력을 향상시킬 수 있다[4-6]. 따라서, HFNC를 사용하여 사강 세척이 더 잘 이루어질 경우, 다른 산소전달 시스템에 비해, 분당 환기량 중 더 많은 부분이 폐포 가스 교환을 할 수 있다.

2. 호기말양압 효과

HFNC는 개방형 시스템임에도 불구하고, 삽입관에서 나오는 높은 유량으로 호기 기류에 저항을 일으켜 기도압을 높일 수 있다[7]. 이로 인해 신생아와 유아에서와 마찬가지로, 성인 환자에 HFNC를 사용할 때에도 PEEP 효과가 관찰되었는데, 이는 특히 입을 닫고 있을 때, 최대로 호기말 비인두 기도 압력을 높일 수 있다[8-10]. 산소 흐름이 분당 10 L씩 추가될 때마다 환자가 입을 닫을 때 약 0.7 cm H₂O의 PEEP가 추가되고(최대 약 3 cm H₂O), 입을 열 때 0.35 cm H₂O가 추가된다[11]. 이 PEEP 효과로 호흡일을 줄이고 자가양압(auto-PEEP) 발생 시 이를 완화하여 산소공급을 개선할 수 있다.

3. 흡입산소농도

생리학적으로 흡기량과 일회 호흡량은 매 호흡마다 다르다[12]. 호흡부전 환자에게는 일반적인 산소공급 장치의 유속을 초과하는 더 높은 흡기 유속이 요구되므로, 실내공기의 유입으로 인해 흡입산소의 산소분압을 감소시킨다. 저유량 시스템으로 산소공급 시 산소분압은 편차가 발생하며, 일반적으로 장비 알고리즘에서 예측한 것보다 훨씬 낮게 전달된다[13,14]. 그러나 HFNC를 사용할 경우, 저유량 산소시스템보다 환자에게 전달되는 가스 유량을 훨씬 높게 전달 가능하다. 시스템으로 전달되는 가스 유속이 높으면 주변 실내공기 유입을 최소화하여 정확한 산소공급이 가능하다. 또한 유속 증가는 호흡수를 낮추고 일회 호흡량을 증가시켜 전반적인 호흡 패턴을 개선하는 것으로 입증되었다[9,15].

4. 가온과 가습

HFNC 환기 시스템은 고효율의 가온 가습기를 포함한다. 가온 가습기를 사용하는 HFNC 환기 시스템은 기존의 산소공급 시스템에 비해 환자에게 가장 알맞은 온도와 습도로 산소를 공급할 수 있다. 이렇게 습도를 증가시킴으로써 점막의 수분 함량을 증가시켜 분비물 제거를 돕는 것은 물론, 잠재적으로 호흡일을 감소시킬 수 있다. 이는 또한 기도를 촉촉하게 하여 기도 건조와 관련된 상피 손상을 방지한다[16,17].

5. 편안한 인터페이스

HFNC는 부드럽고 유연한 코삽입관(nasal prongs)를 적용함으로써, 환자들에게 편안하게 적용이 가능하여 우수한 내약성(tolerability)을 나타낸다(Figure 1). 몇몇 연구들에 의하면, HFNC를 사용할 경우, 기존 방식으로 안면 마스크 또는 코삽입관을 통해 저유량 또는 고유량 산소를 공급할 때보다 환자들이 더 편안함을 느끼는 것으로 밝혀졌다[18-20]. 이러한 점은 NIV의 인터페이스가 환자들에게 장기간 적용하기 힘들기 때문에 HFNC가 기도삽관금지 환자들에게 잠재적인 대안이 될 수 있다.

Figure 1.

High-flow nasal cannula oxygen device. An air/oxygen blender, allowing a fraction of inspired oxygen (FiO₂) from 0.21 to 1.0, generates flow up to 60 L/min. The gas is heated and humidified by an active heated humidifier used during mechanical ventilation. The patient breaths medical gas through a unique large-diameter pliable nasal cannula with a single-limb heated inspiratory circuit. Illustrated by authors.

HFNC의 적용

HFNC는 중환자, 특히 호흡부전 환자에게 산소를 전달하기 위해 점점 더 널리 사용되고 있지만 실제 적용을 위한 표준화된 권장사항은 아직 정해지지 않았다. HFNC는 모니터링이 필요 없는 병동에서도 사용될 수 있지만, 일반적으로는 중환자실, 준중환자실, 수술실 또는 응급실과 같은 모니터링이 요구되는 환경에서 사용된다[6,17].

산소 가스는 적절한 온도와 습도로 가온 가습하여, 일반적으로 저유량시스템용 삽입관보다 더 부드럽고 유연한 플라스틱으로 만들어진 독특한 코삽입관을 통해 전달된다. 이 삽입관은 환자에게 적절한 위치에 꼭 맞게 장착되며, 헤드 스트랩으로 고정한다(Figure 1).

HFNC 적용을 위해서는 흡입공기의 유량과 산소분압(FiO₂), 두 가지 매개변수를 설정해야 한다. 일반적으로 유량을 초기에 20 L/min에서 35 L/min (5-60 L/min 범위)으로 설정하고, 그 다음 원하는 말초부위 산소포화도 달성을 위한 FiO₂를 설정한다(21-100% 범위). 유속과 FiO₂ 증가 모두 말초부위 산소포화도를 향상시키는 효과가 있다. 장치를 환자에게 적용한 이후에 호흡수가 안정되지 않거나 산소공급이 적절하게 개선되지 않고 힘들게 호흡 노력이 계속 유지되는 경우, 유속을 5-10 L/min씩 증가시켜 볼 수 있다. 일반적으로는 먼저 유량을 최대화하고 FiO₂를 60% 이하로 유지할 것을 권장하지만, 적절한 산소공급을 위해 FiO₂를 증가시켜 볼 수도 있다.

환자들은 일반적으로 HFNC를 잘 견디며 수일간 적용하는 게 일반적이며, 환자의 상태가 호전되어, 유속이 20 L/min 이하, FiO₂ 50% 이하에 도달하면, 저유량시스템(코삽입관 또는 마스크)으로 전환할 수 있다.

임상적 적용

1. 급성 저산소혈증 호흡부전

1) HFNC vs. 저유량 산소시스템

HFNC의 적응증은 급성 저산소혈증 호흡부전 환자에 대한 무작위 시험 및 관찰연구들이 뒷받침한다. 결과와 데이터가 상충되는 부분도 있지만, 이 연구들은 기존의 저유량시스템에 비해 HFNC를 사용할 때 산소화 정도가 개선되고 기도삽관의 필요성이 감소함을 일관되게 보여준다[4,5,18,21-34]. 그러나 사망률, 중환자실 및 병동 입원기간, 호흡곤란, 편안함 등에 대해서는 일관되고 유의미한 이점을 보여주지 못했다.

대표적 연구인 FLORALI (급성 폐 손상 환자 소생술에 대한 고유량 비강 산소요법) 시험은 HFNC를 기존 산소요법 및 NIV와 비교한 대규모 다기관 무작위 연구이다[22]. 폐질환 및 호흡부전의 과거력이 없는 성인을 대상으로 HFNC나 안면 마스크를 통한 산소공급 또는 NIV 처치를 무작위로 배정해 받도록 한 결과, 궁극적으로 기도삽관율이 두 군 간에 유사하게 나타났다. 그러나 90일 사망률과 인공호흡기를 사용하지 않은 일수에 대한 결과는 두 변수 모두, NIV 또는 기존 산소요법으로 치료받은 환자보다 HFNC로 치료받은 환자에서 현저히 낮았다. 이 연구에 대한 사후검증 연구(post-hoc examination)에서는, HFNC가 특히 PaO₂/FiO₂ 비율이 200 미만인 중등 및 중증의 저산소증 환자들에게 더 낮은 기도삽관율을 나타내는 것으로 밝혀졌다. 그러나 치료 결과에 영향을 미칠 수 있는 기도삽관 지연의 존재 여부 조사를 통해 논문 저자들은, HFNC와 NIV 간에 삽관까지의 시간에 큰 차이는 없다고 결론지었다.

또 하나의 HFNC 관련 주요 무작위 시험은 HOT-ER 연구로, 응급실에 온 급성 호흡곤란 환자를 대상으로 한 HFNC에 대한 무작위대조시험이다. 이 시험은 저산소혈증이 있는 322명의 응급실 환자에게 HFNC를 조기 적용했다. 연구자들은 기존의 산소요법과 비교하여 HFNC가 우월하지 않다는 결론에 도달했다[21]. HFNC 군에서 24시간 후 기도삽관율이 더 낮았지만(HFNC, 5.5%; 기존 산소치료, 11.6%), 이 차이는 통계적으로 유의하지 않았다(P=0.053). 또한 두 군 간의 90일 사망률도 유사하게 나타났다(HFNC, 21.2%; 기존 산소치료, 17.4%).

그러나 FLORALI 시험과 HOT-ER 시험 결과가 상충되는 부분은 연구 설계 및 기저 동반질환과 같은 환자 특성상의 주요 차이와 관련이 있을 수 있다. FLORALI 시험에서 호흡부전의 가장 흔한 원인은 폐렴이었지만(환자의 약 80%), HOT-ER 연구에서는 환자의 약 4분의 1만이 폐렴을 앓았다. 또한 HOT-ER 연구 참가자의 절반 이상이 FLORALI 시험에는 제외된 기준인 천식, 심부전 또는 만성폐쇄성폐질환 진단을 받았다. FLORALI 연구에서 참가자는 48시간 동안 HFNC 요법을 지속적으로 받았지만, HOT-ER 연구는 구체적인 HFNC 치료 프로토콜이 없었기 때문에 잠재적으로 HFNC 치료가 불충분했고 HFNC와 NIV를 비교하지도 않았다. 또한 이들 연구들은 고유량에 대한 세부 설정에서도 각기 달랐다. 예를 들어, 유속의 경우 FLORALI 프로토콜보다 HOT-ER이 10 L/min 더 낮게 설정되었다. 따라서 비록 작은 차이이긴 하지만, 유량이 더 컸던 FLORALI 연구 참가자에서 더 원활하게 CO₂가 제거되어, 호흡일이 감소하고 삽관 사례가 더 적게 발생했을 수 있다.

이후에 발표된 14건의 시험을 포함하는 한 메타분석에서, 저자들은 급성 저산소혈증 호흡부전 환자에 적용한 HFNC과 기존 산소요법을 비교했다. HFNC 치료는 기도삽관율(두 집단 모두에서 26%/odds ratio, 0.98/ 95% confidence interval [CI], 0.34-2.82) 또는 사망률(HFNC, 26%; conventional oxygen therapy, 27%/respiratory rate [RR], 0.97/95% CI, 0.82-1.14)에 거의 또는 전혀 영향을 미치지 않았다[35]. HFNC 집단에서 호흡곤란 감소, 편안함 개선, 병원감염폐렴 감소가 나타난 반면, 중환자실 입원 및 재원기간에 대한 영향은 확실치 않았다.

하지만 9건의 시험에 대한 또 다른 메타분석에서는 HFNC 치료가 저유량 산소요법에 비해 기도삽관율(RR, 0.85; 95% CI, 0.74-0.99) 및 호흡 증가의 필요성(RR, 0.71; 95% CI, 0.51-0.98) 감소와 관련이 있었다[36]. 반면 사망률, 재원기간, 환자의 호흡곤란, 편안함 등에서는 차이가 관찰되지 않았다. 그리고 추가적인 네트워크 메타분석에서도 HFNC가 기존의 저유량 산소요법에 비해 급성 저산소혈증 호흡부전 환자들의 삽관율을 줄이는 것으로 나타났지만 사망률에 미치는 영향은 관찰되지 않았다(RR, 0.76; 95% CI, 0.55-0.99) [37].

2) HFNC vs. NIV

NIV가 급성 저산소성 과탄산혈증 호흡부전 환자에게 효과적인지에 대한 연구는 연구에 따라 일관되지 않은 결과를 보여준다[38-46]. 25개의 무작위 시험에 대한 네트워크 메타분석을 통해 급성 저산소혈증 호흡부전 환자에 대한 비침습적 요법(헬멧 NIV, 안면 마스크 NIV, HFNC)과 저유량 산소요법 적용 효과를 비교한 결과[37], 사망률은 저유량 산소요법으로 치료한 환자보다 헬멧 또는 안면 마스크 NIV로 치료한 환자에서 더 낮게 나타났다(헬멧 NIV: RR, 0.40; 95% CI, 0.24-0.6/안면 마스크 NIV: RR, 0.83; 95% CI, 0.68-0.99). 세 가지 비침습적 방식 모두 기도삽관율을 낮추는 것으로 나타났다(헬멧 NIV: RR, 0.26; 95% CI, 0.14-0.46/안면 마스크 NIV: RR, 0.76; 95% CI, 0.62-0.90/HFNC: RR, 0.76; 95% CI, 0.55-0.99). 그러나 이 네트워크 메타분석은 참가자들의 호흡부전 병인 및 중증도 편차가 크고, 적절한 맹검법이 실시되지 않아 상당한 연구 방법의 이질성 및 편향위험이 존재하므로 이에 대해서는 신중한 해석이 요구된다. 또한 심각한 저산소혈증(PaO₂/FiO₂ 비율 ＜200 mm Hg) 환자에서는 사망률에 대한 이점이 발견되지 않았다.

이 밖에도 급성호흡부전 환자들이 참여한 혼합 모집단을 대상으로 한 29개의 무작위 시험을 포함하는 메타분석을 통해 이루어진 HFNC와 NIV 비교에 의하면[42], HFNC가 낮은 사망률(RR, 0.44; 95% CI, 0.24-0.79)과 낮은 기도삽관율(RR, 0.71; 95% CI, 0.53-0.95), 그리고 경우에 따라서는 낮은 병원감염폐렴(RR, 0.46; 95% CI, 0.15-1.45) 발생률과 관련이 있었고, 환자가 느끼는 편안함도 더 높은 것으로 나타났다. 그러나 연구 설계상 작은 표본 규모와 이질성, 환자 모집단 특성, 호흡부전의 유형 및 결과로 인해 그 해석은 제한적일 수밖에 없다. 이러한 제한에도 불구하고 HFNC는 적어도 NIV에 비해 열등하지는 않은 것으로 보이며, 해당 임상 환경에서 수용 가능한 옵션으로 여겨진다.

중증 저산소혈증 환자를 대상으로 한 또 다른 소규모 연구에서는, 헬멧 NIV와 HFNC 기기들에 대한 비교가 이루어졌다[34]. 결과 헬멧 NIV는 산소화 개선, 호흡곤란 및 호흡 노력 감소, 유사한 수준의 PaCO₂와 관련이 있는 것으로 나타났다.

하지만 또 한편으로 HFNC를 사용함으로써 오히려 삽관 시기를 놓쳐 결과를 악화시킬 수 있는지에 대한 우려가 제기된 연구결과도 보고된 바 있다[47]. 따라서 HFNC를 사용할 때 임상의는 리도삽관과 기계적 환기가 요구되는 호흡부전 징후들을 놓치지 않도록 주의를 기울여야 한다.

이러한 부분에 임상의에게 도움이 될 수 있는 점수체계가 있는데, 바로 ROX 지수(말초동맥 산소포화도/흡입산소농도[백분율로 표시]/호흡수)이다. 이는 임상의가 HFNC를 성공적으로 적용할 수 있는지 여부에 대해 도움이 될 수 있을 것으로 생각된다. ROX에 대한 한 소규모 사례군 연구에서 HFNC 시작 2시간, 6시간, 12시간 후 ROX 지수가 ＞4.88일 때 후속 삽관의 가능성이 더 낮은 것으로 나타났다. 물론 이 ROX 지수가 HFNC 적용 환자들에게 보편적으로 사용되려면, 향후 ROX 값을 검증하기 위한 추가 연구가 필요하다.

2. 급성 고탄산혈증 호흡부전(Acute hypercapnic respiratory failure)

급성 고탄산혈증성 호흡부전은 빈번히 발생하는 임상적 상황의 한 예로, 만성폐쇄성폐질환의 급성 악화를 대표적인 예로 들 수 있다. 이러한 환자군에서 NIV는 다른 산소요법이 실패했을 때 기도삽관 전에 적용할 수 있는 일차적인 호흡 개선 치료법으로 활용되어 왔다. 그러나 NIV 적용 시 마스크 순응도가 좋지 않아 일부 환자에게는 적용이 쉽지 않다[48,49]. 하지만 앞서 설명한 바와 같이 HFNC의 경우에는 NIV에 비해 환자들의 내성이 좋기 때문에 고탄산혈증 호흡부전 환자들의 상태를 성공적으로 관리하기 위해 적용해 볼 수 있다[50].

이에 대한 근거로 HFNC가 만성폐쇄성폐질환 환자들에게 능동적 흡기 보조를 제공하지는 않으나, 일회 호흡량을 증가시키는 것으로 나타났다[51]. Nilius 등[52]은 HFNC가 만성폐쇄성폐질환으로 인한 과탄산혈증성 호흡부전에 다양한 영향을 미친다는 것을 발견했다. 일부에서는 호흡 빈도가 감소했고, 다른 사람들에게는 동맥내 이산화탄소 분압이 낮아졌다. 또한 HFNC는 안정적인 만성폐쇄성폐질환 환자들에게서 운동 능력을 향상시켜 자발호흡 대비 산소공급량을 증가시켰다[53]. 이러한 결과는 HFNC가 특정 형태의 과탄산혈증성 호흡부전에 적용할 수 있는 매우 유망한 치료 대안임을 시사하는 결과라고 볼 수 있다.

3. 기도삽관 전 산소화(Pre-intubation oxygenation)

기도삽관전후 보조요법으로 저산소증을 방지하기 위해 사전 산소화 치료(preoxygenation)가 통상적으로 사용된다. 대부분의 경우 삽관 전에 산소를 공급하기 위해 기존의 산소요법과 백-마스크 환기법(bag-mask ventilation)을 사용하는데, 삽관 절차 진행을 위해서는 백마스크 또는 산소마스크를 일시적으로 제거해야 한다. 이에 대한 대체적인 방법으로 통상적인 방법은 아니나, HFNC를 사용하는 것이 가능한데, 삽관전 단계(사전 산소투여)와 이후 단계(탈포화 방지)에 모두 적용할 수 있다. 단 삽관전 사전 산소투여를 위한 HFNC 효과에 관한 데이터는 아직 일관된 결과를 보여주지 못하고 있다[54-57].

하지만 대부분의 여러 연구에서 HFNC을 사용할 때 산소화가 개선되는 것으로 나타났다. 한 무작위 단일기관 임상시험에서는 기도삽관 전 4분간 사전 산소요법을 실시함에 있어 HFNC (60 L/min에서 100% FiO₂)와 NIV (10 cm H₂O 압력보조환기법, 5 cm H₂O PEEP)를 함께 적용한 결과와 NIV를 단독으로 적용한 결과를 비교했다. 결과 HFNC/ NIV 요법이 더 높은 말초 산소포화도(100% vs. 96%)를 보였고, 80% 미만의 탈포화 현상이(0% vs. 21%) 나타난 환자도 더 적게 보고되었다[54]. 또한 Miguel-Montanes 등[55]은 101명의 환자를 대상으로 한 연구에서 유사한 결과를 보고했는데, 비재호흡 마스크와 비교했을 때 사전 산소요법의 종료시점과 말초 산소포화도 수준이 HFNC에서 더 높았고(100% vs. 94%), 중증 저산소혈증(2% vs. 14%) 증상을 나타내는 환자도 더 적었다. 전반적으로, HFNC는 심각한 저산소혈증의 유의한 감소와 관련이 있었으며, 중환자실에 입원 중인 삽관 환자의 안전성을 향상시킬 수 있다고 결론지었다.

반대로, 기도삽관을 한 중증 저산소혈증(PaO₂/FiO₂ 비율 ＜300 mmHg, 호흡수 ＞30회/min, 포화도 ＞90%을 위한 FiO₂ ＞50%) 환자 124명을 대상으로 한 다기관 연구에서는 기존의 고유량 산소 안면 마스크를 사용한 사전 산소요법과 비교할 때 HFNC 치료는 기도삽관중 저산소율를 줄이지 못했다[56].

상기 연구결과들 간의 불일치는 아마도 각 연구 별 삽관 적응증(indications)과 삽관 전 저산소혈증의 중증도 차이 때문으로 여겨진다.

4. 기도발관 후 산소화(재삽관 예방)

모든 기도발관 환자들에게 적절한 산소치료를 실시해야 하며 일차적으로 저유량시스템을 적용하는 것이 일반적이다. 고유량시스템이 필요한 경우 벤츄리 마스크나 HFNC를 사용해 볼 수 있다. 산소공급 방식은 개별 상황에 맞게 선택해야 하며, 산소요구량, 호흡부전의 병인, 환자의 선호도 등을 고려하여 결정한다.

기도발관 후 HFNC 효능은 발관 후 재삽관 위험이 낮은 환자 527명(수술 후 환자, 내과 환자 모두 포함)을 대상으로 한 시험에서 가장 잘 증명되었다. 발관 후 24시간 동안 HFNC를 사용했을 때 기존 산소요법을 사용한 경우보다 재삽관 빈도가 낮았으며(4.9% vs 12.2%), 분비물 배출도 개선되는 효과를 보인 것으로 나타났다[57]. 또한 재삽관 위험이 높은 환자 604명(외과, 내과 환자 모두 포함)을 대상으로 HFNC와 NIV를 비교하는 무작위 시험에서도 삽관 72시간 후, HFNC를 적용한 집단의 22.8%와 NIV를 적용한 집단의 19.1%가 재삽관을 실시한 것으로 나타났다[58]. 중환자실 재원기간은 HFNC로 치료받은 환자에서 더 짧았지만, 사망률, 패혈증, 다장기부전 등 발생 비율에서는 차이가 관찰되지 않았다.

9건의 연구에 대한 메타분석에서는 HFNC가 기존의 산소요법에 비해 재삽관율이 감소된 결과를 보여주었고(RR, 0.46; 95% CI, 0.30-0.70), 발관후 호흡부전 발생률도 감소되는 것으로 나타났다(RR, 0.52; 95% CI, 0.30-0.91) [59]. 그러나 HFNC가 재삽관율 또는 발관 후 호흡부전 비율에서 NIV보다 우수하다고 결론을 내리기에는 아직 근거가 부족하다.

5. 수술 후 호흡부전

인공호흡기 치료를 받는 환자의 20% 이상이 수술 후 호흡부전 환자이다[60,61]. 수술 후 계획되지 않은 재삽관이 요구되는 호흡부전은 높은 질병이환율 증가와 관련이 있으며, 그 결과 해당 환자의 입원기간이 길어지고, 30일 사망률이 증가한다[62-64]. 재삽관의 위험은 1차 발관 후 첫 6시간 이내에 가장 높았으며 폐렴(흡인 포함), 폐부종, 무기폐, 기도 폐쇄 및 뇌 기능 손상과 같은 결과를 보였다.

이 상황에서 재삽관을 방지하기 위한 치료로 NIV는 중등도 정도의 증거수준(evidence)을 가지고 있다[65]. HFNC의 경우 아직까지 이에 대한 효능을 평가하는 무작위 시험이 부족하기 때문에, HFNC가 수술 후 호흡부전을 예방하거나 관리하기 위한 일반적인 1차 요법으로 사용되지는 않고 있다. 그럼에도 불구하고, 앞서 설명한 여러 가지 이점으로 인해 HFNC는 특히 NIV를 잘 견디지 못하는 환자들에게 합리적인 대안이 될 수 있다.

Hernandez 등[57]은 HFNC를 적용하는 것이 기존의 산소요법에 비해 72시간 후 호흡부전 및 재삽관 위험을 낮춘다고 보고했다. Corley 등[66]은 심폐우회술 수술을 받은 155명의 비만 환자(체질량지수 30 kg/m²)를 발관 후 8시간 동안 HFNC군(35-50 L/min), 코삽입관이군, 안면 마스크군(2-6 L/min)으로 나누어 연구를 진행했다. 결과 세 군 간에 산소화, 호흡곤란, 무기폐의 방사선학적 특징 등에서 차이점을 보이지 않았다. 또 다른 연구에서 Yu 등[67]은 흉강경 폐엽 절제술 후 HFNC와 기존의 산소치료를 비교했다. 중등도 내지 고도의 재삽관 위험이 있는 총 110명의 환자들을 대상으로 수술 후에 무작위로 배정하여 코삽입관 또는 안면 마스크를 통해 HFNC (35-60 L/min) 또는 저유량 산소요법을 비교하였다. HFNC 치료군에서 저산소혈증 비율(12% vs. 29%)과 NIV 필요성(4% vs. 17%)이 감소하는 것으로 나타났고, 기존의 산소요법을 적용한 참가자 중 재삽관 실시 횟수는 5회인 반면, HFNC 집단에서는 재삽관 사례가 발생하지 않았다.

또한 흉부외과 수술 후 급성호흡부전이 발생했거나 발생할 위험이 있는 830명의 환자들을 무작위로 지정하여 HFNC와 NIV를 비교하였다. HFNC 요법은 50 L/min 유량에 FiO₂ 50%로 수행되었고, NIV는 매일 최소 4시간 동안 이상기도양압(압력보조 8 cm H₂O, PEEP 4 cm H₂O)을 적용했다[68]. 하지만 두 군 간에 치료 실패율(재삽관, 다른 치료로의 전환 또는 치료 중단/ HFNC 21%, NIV 22%)에서 두 군 간에 통계적으로 유의한 차이는 관찰되지 않았다. 마찬가지로 사망률도 통계적으로 다르지 않았다(7% vs. 6%). 그러나 예상대로 인터페이스로 인한 피부 손상은 NIV 집단에서 더 빈번하게 관찰됐다(10% vs. 3%).

2,781명의 환자를 대상으로 한 7건의 무작위 시험에 대한 메타분석에서도 HFNC는 기존 산소요법(RR, 0.58; 95% CI, 0.21-1.60)이나 NIV (RR, 1.11; 95% CI, 0.88-1.40)와 유사한 재삽관율을 나타냈다[69]. 그러나 중환자만을 대한 하위집단 분석에서는 HFNC가 기존 산소요법(RR, 0.35; 95% CI, 0.19-0.64)보다 낮은 재삽관율을 나타냈다.

14개 연구에 대한 또 다른 메타분석에 의하면, HFNC가 통계적으로는 유의하지 않으나 기도삽관율 감소 및 입원기간 단축과 관련이 있는 것으로 나타났다[70]. 반면 9건의 시험에 대한 후속 메타분석에서 HFNC가, 기존의 산소요법과 비교하여, 수술 후 재삽관율을 낮추고(RR, 0.32; 95% CI, 0.12-0.88) 호흡보조 수준을 격상해야 할 필요성(이를 테면, NIV로 전환)을 줄여주었다(RR, 0.54; 95% CI, 0.31-0.94) [59]. 그러나 HFNC는 사망률, 중환자실 치료기간 또는 입원기간, 수술 후 저산소증 비율에 영향을 미치지 않았다.

6. 면역억제 환자의 급성 저산소혈증 호흡부전

기계호흡장치가 필요한 급성호흡부전증이 있는 면역억제 환자의 사망률은 일반적인 환자에 비해 상대적으로 높다[71]. 이런 상황에서 NIV가 1차 요법으로 권장되며, 이는 호흡곤란을 완화하는 데 효과적인 것으로 밝혀졌다. 두 개의 연구결과에 따르면, NIV 요법은 기존의 산소요법에 비해 기도삽관 빈도와 사망률이 낮은 것으로 나타났다[72].

앞서 FLORALI 연구[27]의 후속 조사에 따르면, NIV를 면역억제 환자에게 적용할 경우 기존의 산소요법이나 HFNC보다 삽관 빈도와 사망률이 증가하는 것으로 보인다[23]. 또한 암 환자들에 대한 후향적 연구결과에 따르면, HFNC 치료는 기존의 산소요법이나 NIV 요법 또는 둘을 모두 사용한 치료보다 28일 사망률이 더 낮은 것으로 나타났다(HFNC 집단, 35% vs. 비-HFNC 집단, 57%) [73]. 그리고 1차 요법으로서의 HFNC를 NIV와 비교한 전향적 관찰연구 결과, HFNC가 기도삽관율(각각 35%와 55%)와 사망률(각각 20%와 40%) 감소와 관련이 있는 것으로 밝혀졌다[74]. 그러나 특기할 것은, HFNC는 기존 산소요법이나 NIV에 실패한 다음 실시하는 치료로 효과적이지는 않기 때문에[24], 조기 적용에 가장 적합한 처치법이라는 점이다.

또한 HFNC는 면역억제 환자의 호흡률 및 호흡곤란을 감소시키는 것으로 관찰되었으며, 이는 면역억제증이 없는 환자에게서 볼 수 있는 효과와 유사하다[26,75-77]. 따라서 HFNC는 삽관금지 면역억제 환자들에게 적절한 산소화와 효과적인 증상완화를 제공하고 불편감도 덜한 대체요법이 될 것으로 생각된다.

7. 코로나바이러스감염증-19 환자의 급성 저산소혈증 호흡부전

HFNC 치료는 코로나바이러스감염증-19 (COVID-19) 환자들을 대상으로 한 후향적 연구에서 기도삽관 및 기계환기 비율이 감소했다고 보고했지만[78], 비침습적 방식까지 포함된 또 다른 후향연구에서는 HFNC (29%), 지속기도양압(25%), 또는 기타 NIV 방식(28%)으로 치료한 COVID-19 환자의 삽관율에 차이가 없다고 보고했다[79]. 또한 사망률에서도 차이를 보이지 않았다.

Grieco 등[80]의 연구에서 저자들은 COVID-19로 인한 중등도 내지 중증 급성 저산소혈증 호흡부전이 있는 110명의 환자를 대상으로 헬멧 NIV와 HFNC를 비교했다. 28일차 기준 호흡보조가 필요하지 않은 날수(헬멧 NIV 20일, HFNC 18일)의 경우 유의한 차이가 관찰되지 않았다. 그러나 헬멧 NIV 처치를 받는 환자가 기도삽관율도 더 낮고(30% vs. 51%) 침습적 기계환기의 도움을 받지 않는 날수도 더 많았다(28일 vs. 25일).

또한 HFNC는 바이러스 전파의 위험을 잠재적으로 증가시킬 수 있는 에어로졸을 생성하는 방식을 채용한다. 따라서 COVID-19가 의심되거나 감염 기록이 있는 자발호흡 환자의 경우, HFNC를 사용할 때 표준 예방조치 외에 공기감염 방지조치도 함께 취해야 한다(개인보호장비 풀 장착/ HFNC 요법 실시 중 의료종사자가 병실에 있거나 환자가 이송 중일 때 환자에게 수술용 마스크를 착용하게 하거나, 최저 유효 유속으로 시작).

금기사항

HFNC의 금기에 대한 무작위 임상 시험은 현재까지 보고된 바 없으므로, 절대 금기사항은 없다고 볼 수 있다. 그러나 HFNC에 대한 상대적 금기사항으로는 코, 얼굴, 기도의 형태 불균형 또는 해당 부위의 수술 이력 등, 코삽입관이 안정적으로 장착되는 것을 방해하는 모든 요인들을 들 수 있다. 일부 전문가들은 높은 압력이 정맥 혈전색전증을 유발할 수 있다는 이론적 위험을 고려하여 상기도 수술 후에는 HFNC를 적용하지 않기도 한다.

결론

HFNC는 특별한 장치를 통해 고유량의 가온 가습된 산소를 일정한 산소분압으로 전달하는 호흡보조요법이다. 기존 산소시스템이나 NIV 요법과 비교 시 HFNC는 환자의 불편감 개선, 가온 가습에 의한 분비물 및 객담 배출 촉진, 호흡기 상부의 사강 세척에 의한 환기효율 개선, 약간의 PEEP 효과, 높은 유속을 통한 실내공기 유입 최소화와 이를 통한 안정적 FiO₂ 공급 등의 장점을 가지고 있다. 이러한 이유로 HFNC는 급성호흡부전, 기도삽관전후, 수술 후 호흡부전 등과 같은 다양한 환경에서 성공적으로 사용되고 있다. 그러나 아직은 HFNC의 입증된 이점들이 주관적이고 생리학적이어서, 적응증들이 확고하게 규명되지 않은 상태이다. 결국 산소치료는 환자의 임상적 상황에 맞게 선택해야 하며, 이때 고려해야 할 요소에는 병원의 시설, 임상의의 판단, 환자의 선호도, 환기 및 PEEP 필요 정도, 저산소혈증의 중증도 등이 있다.

Notes

Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

Acknowledgements

This paper was supported by the fund of the Biomedical Research Institute at Jeonbuk National University Hospital. Jeonbuk National University Hospital played no role in the design of this study; collection, analysis, and interpretation of data; or writing of the manuscript.

References

1. Qaseem A, Etxeandia-Ikobaltzeta I, Fitterman N, Williams JW Jr, Kansagara D, ; Clinical Guidelines Committee of the American College of Physicians, Batur P, Cooney TG, Crandall CJ, Hicks LA, Lin JS, Maroto M, Tice J, Tufte JE, Vijan S, Williams JW Jr. Appropriate use of high-flow nasal oxygen in hospitalized patients for initial or postextubation management of acute respiratory failure: a clinical guideline from the American College of Physicians. Ann Intern Med 2021;174:977–984.

2. Campbell EJ, Baker MD, Crites-Silver P. Subjective effects of humidification of oxygen for delivery by nasal cannula. A prospective study. Chest 1988;93:289–293.

3. Chanques G, Constantin JM, Sauter M, Jung B, Sebbane M, Verzilli D, Lefrant JY, Jaber S. Discomfort associated with underhumidified high-flow oxygen therapy in critically ill patients. Intensive Care Med 2009;35:996–1003.

4. Sztrymf B, Messika J, Mayot T, Lenglet H, Dreyfuss D, Ricard JD. Impact of high-flow nasal cannula oxygen therapy on intensive care unit patients with acute respiratory failure: a prospective observational study. J Crit Care 2012;27:324.e9–324.e13.

5. Sztrymf B, Messika J, Bertrand F, Hurel D, Leon R, Dreyfuss D, Ricard JD. Beneficial effects of humidified high flow nasal oxygen in critical care patients: a prospective pilot study. Intensive Care Med 2011;37:1780–1786.

6. Lenglet H, Sztrymf B, Leroy C, Brun P, Dreyfuss D, Ricard JD. Humidified high flow nasal oxygen during respiratory failure in the emergency department: feasibility and efficacy. Respir Care 2012;57:1873–1878.

7. Parke RL, McGuinness SP. Pressures delivered by nasal high flow oxygen during all phases of the respiratory cycle. Respir Care 2013;58:1621–1624.

8. Parke R, McGuinness S, Eccleston M. Nasal high-flow therapy delivers low level positive airway pressure. Br J Anaesth 2009;103:886–890.

9. Corley A, Caruana LR, Barnett AG, Tronstad O, Fraser JF. Oxygen delivery through high-flow nasal cannulae increase end-expiratory lung volume and reduce respiratory rate in post-cardiac surgical patients. Br J Anaesth 2011;107:998–1004.

10. Okuda M, Tanaka N, Naito K, Kumada T, Fukuda K, Kato Y, Kido Y, Okuda Y, Nohara R. Evaluation by various methods of the physiological mechanism of a high-flow nasal cannula (HFNC) in healthy volunteers. BMJ Open Respir Res 2017;4e000200.

11. Parke RL, Eccleston ML, McGuinness SP. The effects of flow on airway pressure during nasal high-flow oxygen therapy. Respir Care 2011;56:1151–1155.

12. Benchetrit G. Breathing pattern in humans: diversity and individuality. Respir Physiol 2000;122:123–129.

13. Markovitz GH, Colthurst J, Storer TW, Cooper CB. Effective inspired oxygen concentration measured via transtracheal and oral gas analysis. Respir Care 2010;55:453–459.

14. Bazuaye EA, Stone TN, Corris PA, Gibson GJ. Variability of inspired oxygen concentration with nasal cannulas. Thorax 1992;47:609–611.

15. Riera J, Perez P, Cortes J, Roca O, Masclans JR, Rello J. Effect of high-flow nasal cannula and body position on endexpiratory lung volume: a cohort study using electrical impedance tomography. Respir Care 2013;58:589–596.

16. Williams R, Rankin N, Smith T, Galler D, Seakins P. Relationship between the humidity and temperature of inspired gas and the function of the airway mucosa. Crit Care Med 1996;24:1920–1929.

17. Hasani A, Chapman TH, McCool D, Smith RE, Dilworth JP, Agnew JE. Domiciliary humidification improves lung mucociliary clearance in patients with bronchiectasis. Chron Respir Dis 2008;5:81–86.

18. Roca O, Riera J, Torres F, Masclans JR. High-flow oxygen therapy in acute respiratory failure. Respir Care 2010;55:408–413.

19. Tiruvoipati R, Lewis D, Haji K, Botha J. High-flow nasal oxygen vs high-flow face mask: a randomized crossover trial in extubated patients. J Crit Care 2010;25:463–468.

20. Rittayamai N, Tscheikuna J, Rujiwit P. High-flow nasal cannula versus conventional oxygen therapy after endotracheal extubation: a randomized crossover physiologic study. Respir Care 2014;59:485–490.

21. Jones PG, Kamona S, Doran O, Sawtell F, Wilsher M. Randomized controlled trial of humidified high-flow nasal oxygen for acute respiratory distress in the emergency department: the HOT-ER Study. Respir Care 2016;61:291–299.

22. Frat JP, Thille AW, Mercat A, Girault C, Ragot S, Perbet S, Prat G, Boulain T, Morawiec E, Cottereau A, Devaquet J, Nseir S, Razazi K, Mira JP, Argaud L, Chakarian JC, Ricard JD, Wittebole X, Chevalier S, Herbland A, Fartoukh M, Constantin JM, Tonnelier JM, Pierrot M, Mathonnet A, Beduneau G, Deletage-Metreau C, Richard JC, Brochard L, Robert R, ; FLORALI Study Group, ; REVA Network. High-flow oxygen through nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure. N Engl J Med 2015;372:2185–2196.

23. Frat JP, Ragot S, Girault C, Perbet S, Prat G, Boulain T, Demoule A, Ricard JD, Coudroy R, Robert R, Mercat A, Brochard L, Thille AW, ; REVA network. Effect of non-invasive oxygenation strategies in immunocompromised patients with severe acute respiratory failure: a post-hoc analysis of a randomised trial. Lancet Respir Med 2016;4:646–652.

24. Lemiale V, Resche-Rigon M, Mokart D, Pene F, Argaud L, Mayaux J, Guitton C, Rabbat A, Girault C, Kouatchet A, Vincent F, Bruneel F, Nyunga M, Seguin A, Klouche K, Colin G, Kontar L, Perez P, Meert AP, Benoit DD, Papazian L, Demoule A, Chevret S, Azoulay E. High-flow nasal cannula oxygenation in immunocompromised patients with acute hypoxemic respiratory failure: a Groupe de Recherche Respiratoire en Reanimation Onco-Hematologique Study. Crit Care Med 2017;45:e274–e280.

25. Rello J, Perez M, Roca O, Poulakou G, Souto J, Laborda C, Balcells J, Serra J, Masclans JR, ; CRIPS investigators. High-flow nasal therapy in adults with severe acute respiratory infection: a cohort study in patients with 2009 influenza A/H1N1v. J Crit Care 2012;27:434–439.

26. Lee HY, Rhee CK, Lee JW. Feasibility of high-flow nasal cannula oxygen therapy for acute respiratory failure in patients with hematologic malignancies: a retrospective single-center study. J Crit Care 2015;30:773–777.

27. Roca O, de Acilu MG, Caralt B, Sacanell J, Masclans JR, ; ICU collaborators. Humidified high flow nasal cannula supportive therapy improves outcomes in lung transplant recipients readmitted to the intensive care unit because of acute respiratory failure. Transplantation 2015;99:1092–1098.

28. Carratala Perales JM, Llorens P, Brouzet B, Albert Jimenez AR, Fernandez-Canadas JM, Carbajosa Dalmau J, Martinez Beloqui E, Ramos Forner S. High-Flow therapy via nasal cannula in acute heart failure. Rev Esp Cardiol 2011;64:723–725.

29. Messika J, Ben Ahmed K, Gaudry S, Miguel-Montanes R, Rafat C, Sztrymf B, Dreyfuss D, Ricard JD. Use of High-flow nasal cannula oxygen therapy in subjects with ARDS: a 1-year observational study. Respir Care 2015;60:162–169.

30. Baldomero AK, Melzer AC, Greer N, Majeski BN, MacDonald R, Linskens EJ, Wilt TJ. Effectiveness and harms of high-flow nasal oxygen for acute respiratory failure: an evidence report for a clinical guideline from the American College of Physicians. Ann Intern Med 2021;174:952–966.

31. Calvano TP, Sill JM, Kemp KR, Chung KK. Use of a high-flow oxygen delivery system in a critically ill patient with dementia. Respir Care 2008;53:1739–1743.

32. Boyer A, Vargas F, Delacre M, Saint-Leger M, Clouzeau B, Hilbert G, Gruson D. Prognostic impact of high-flow nasal cannula oxygen supply in an ICU patient with pulmonary fibrosis complicated by acute respiratory failure. Intensive Care Med 2011;37:558–559.

33. Lacroix G, Pons F, D’Aranda E, Legodec J, Romanat PE, Goutorbe P. High-flow oxygen, a therapeutic bridge while awaiting thrombolysis in pulmonary embolism? Am J Emerg Med 2013;31:463.e1–463.e2.

34. Grieco DL, Menga LS, Raggi V, Bongiovanni F, Anzellotti GM, Tanzarella ES, Bocci MG, Mercurio G, Dell’Anna AM, Eleuteri D, Bello G, Maviglia R, Conti G, Maggiore SM, Antonelli M. Physiological comparison of high-flow nasal cannula and helmet noninvasive ventilation in acute hypoxemic respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med 2020;201:303–312.

35. Mauri T, Turrini C, Eronia N, Grasselli G, Volta CA, Bellani G, Pesenti A. Physiologic effects of high-flow nasal cannula in acute hypoxemic respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med Med 2017;195:1207–1215.

36. Rochwerg B, Granton D, Wang DX, Helviz Y, Einav S, Frat JP, Mekontso-Dessap A, Schreiber A, Azoulay E, Mercat A, Demoule A, Lemiale V, Pesenti A, Riviello ED, Mauri T, Mancebo J, Brochard L, Burns K. High flow nasal cannula compared with conventional oxygen therapy for acute hypoxemic respiratory failure: a systematic review and meta-analysis. Intensive Care Med 2019;45:563–572.

37. Ferreyro BL, Angriman F, Munshi L, Del Sorbo L, Ferguson ND, Rochwerg B, Ryu MJ, Saskin R, Wunsch H, da Costa BR, Scales DC. Association of noninvasive oxygenation strategies with all-cause mortality in adults with acute hypoxemic respiratory failure: a systematic review and meta-analysis. JAMA 2020;324:57–67.

38. Ferrer M, Esquinas A, Leon M, Gonzalez G, Alarcon A, Torres A. Noninvasive ventilation in severe hypoxemic respiratory failure: a randomized clinical trial. Am J Respir Crit Care Med 2003;168:1438–1444.

39. Martin TJ, Hovis JD, Costantino JP, Bierman MI, Donahoe MP, Rogers RM, Kreit JW, Sciurba FC, Stiller RA, Sanders MH. A randomized, prospective evaluation of noninvasive ventilation for acute respiratory failure. Am J Respir Crit Care Med 2000;161:807–813.

40. Antonelli M, Conti G, Rocco M, Bufi M, De Blasi RA, Vivino G, Gasparetto A, Meduri GU. A comparison of noninvasive positive-pressure ventilation and conventional mechanical ventilation in patients with acute respiratory failure. N Engl J Med 1998;339:429–435.

41. Delclaux C, L’Her E, Alberti C, Mancebo J, Abroug F, Conti G, Guerin C, Schortgen F, Lefort Y, Antonelli M, Lepage E, Lemaire F, Brochard L. Treatment of acute hypoxemic nonhypercapnic respiratory insufficiency with continuous positive airway pressure delivered by a face mask: A randomized controlled trial. JAMA 2000;284:2352–2360.

42. Keenan SP, Sinuff T, Cook DJ, Hill NS. Does noninvasive positive pressure ventilation improve outcome in acute hypoxemic respiratory failure? A systematic review. Crit Care Med 2004;32:2516–2523.

43. Hernandez G, Fernandez R, Lopez-Reina P, Cuena R, Pedrosa A, Ortiz R, Hiradier P. Noninvasive ventilation reduces intubation in chest trauma-related hypoxemia: a randomized clinical trial. Chest 2010;137:74–80.

44. Faria DA, da Silva EM, Atallah AN, Vital FM. Noninvasive positive pressure ventilation for acute respiratory failure following upper abdominal surgery. Cochrane Database Syst Rev 2015;(10):CD009134.

45. Xu XP, Zhang XC, Hu SL, Xu JY, Xie JF, Liu SQ, Liu L, Huang YZ, Guo FM, Yang Y, Qiu HB. Noninvasive ventilation in acute hypoxemic nonhypercapnic respiratory failure: a systematic review and meta-analysis. Crit Care Med 2017;45e727. –e733.

46. Schettino G, Altobelli N, Kacmarek RM. Noninvasive positive-pressure ventilation in acute respiratory failure outside clinical trials: experience at the Massachusetts General Hospital. Crit Care Med 2008;36:441–447.

47. Kang BJ, Koh Y, Lim CM, Huh JW, Baek S, Han M, Seo HS, Suh HJ, Seo GJ, Kim EY, Hong SB. Failure of high-flow nasal cannula therapy may delay intubation and increase mortality. Intensive Care Med 2015;41:623–632.

48. Ozyilmaz E, Ugurlu AO, Nava S. Timing of noninvasive ventilation failure: causes, risk factors, and potential remedies. BMC Pulm Med 2014;14:19.

49. Nicolini A, Ferrera L, Santo M, Ferrari-Bravo M, Del Forno M, Sclifo F. Noninvasive ventilation for hypercapnic exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease: factors related to noninvasive ventilation failure. Pol Arch Med Wewn 2014;124:525–531.

50. Millar J, Lutton S, O’Connor P. The use of high-flow nasal oxygen therapy in the management of hypercarbic respiratory failure. Ther Adv Respir Dis 2014;8:63–64.

51. Braunlich J, Beyer D, Mai D, Hammerschmidt S, Seyfarth HJ, Wirtz H. Effects of nasal high flow on ventilation in volunteers, COPD and idiopathic pulmonary fibrosis patients. Respiration 2013;85:319–325.

52. Nilius G, Franke KJ, Domanski U, Ruhle KH, Kirkness JP, Schneider H. Effects of nasal insufflation on arterial gas exchange and breathing pattern in patients with chronic obstructive pulmonary disease and hypercapnic respiratory failure. Adv Exp Med Biol 2013;755:27–34.

53. Chatila W, Nugent T, Vance G, Gaughan J, Criner GJ. The effects of high-flow vs low-flow oxygen on exercise in advanced obstructive airways disease. Chest 2004;126:1108–1115.

54. Jaber S, Monnin M, Girard M, Conseil M, Cisse M, Carr J, Mahul M, Delay JM, Belafia F, Chanques G, Molinari N, De Jong A. Apnoeic oxygenation via high-flow nasal cannula oxygen combined with non-invasive ventilation preoxygenation for intubation in hypoxaemic patients in the intensive care unit: the single-centre, blinded, randomised controlled OPTINIV trial. Intensive Care Med 2016;42:1877–1887.

55. Miguel-Montanes R, Hajage D, Messika J, Bertrand F, Gaudry S, Rafat C, Labbe V, Dufour N, Jean-Baptiste S, Bedet A, Dreyfuss D, Ricard JD. Use of high-flow nasal cannula oxygen therapy to prevent desaturation during tracheal intubation of intensive care patients with mild-to-moderate hypoxemia. Crit Care Med 2015;43:574–583.

56. Vourc’h M, Asfar P, Volteau C, Bachoumas K, Clavieras N, Egreteau PY, Asehnoune K, Mercat A, Reignier J, Jaber S, Prat G, Roquilly A, Brule N, Villers D, Bretonniere C, Guitton C. High-flow nasal cannula oxygen during endotracheal intubation in hypoxemic patients: a randomized controlled clinical trial. Intensive Care Med 2015;41:1538–1548.

57. Hernandez G, Vaquero C, Gonzalez P, Subira C, Frutos-Vivar F, Rialp G, Laborda C, Colinas L, Cuena R, Fernandez R. Effect of postextubation high-flow nasal cannula vs conventional oxygen therapy on reintubation in low-risk patients: a randomized clinical trial. JAMA 2016;315:1354–1361.

58. Hernandez G, Vaquero C, Colinas L, Cuena R, Gonzalez P, Canabal A, Sanchez S, Rodriguez ML, Villasclaras A, Fernandez R. Effect of postextubation high-flow nasal cannula vs noninvasive ventilation on reintubation and postextubation respiratory failure in high-risk patients: a randomized clinical trial. JAMA 2016;316:1565–1574.

59. Rochwerg B, Einav S, Chaudhuri D, Mancebo J, Mauri T, Helviz Y, Goligher EC, Jaber S, Ricard JD, Rittayamai N, Roca O, Antonelli M, Maggiore SM, Demoule A, Hodgson CL, Mercat A, Wilcox ME, Granton D, Wang D, Azoulay E, Ouanes-Besbes L, Cinnella G, Rauseo M, Carvalho C, Dessap-Mekontso A, Fraser J, Frat JP, Gomersall C, Grasselli G, Hernandez G, Jog S, Pesenti A, Riviello ED, Slutsky AS, Stapleton RD, Talmor D, Thille AW, Brochard L, Burns KEA. The role for high flow nasal cannula as a respiratory support strategy in adults: a clinical practice guideline. Intensive Care Med 2020;46:2226–2237.

60. Esteban A, Frutos-Vivar F, Muriel A, Ferguson ND, Penuelas O, Abraira V, Raymondos K, Rios F, Nin N, Apezteguia C, Violi DA, Thille AW, Brochard L, Gonzalez M, Villagomez AJ, Hurtado J, Davies AR, Du B, Maggiore SM, Pelosi P, Soto L, Tomicic V, D’Empaire G, Matamis D, Abroug F, Moreno RP, Soares MA, Arabi Y, Sandi F, Jibaja M, Amin P, Koh Y, Kuiper MA, Bulow HH, Zeggwagh AA, Anzueto A. Evolution of mortality over time in patients receiving mechanical ventilation. Am J Respir Crit Care Med 2013;188:220–230.

61. Sun Z, Sessler DI, Dalton JE, Devereaux PJ, Shahinyan A, Naylor AJ, Hutcherson MT, Finnegan PS, Tandon V, Darvish-Kazem S, Chugh S, Alzayer H, Kurz A. Postoperative hypoxemia is common and persistent: a prospective blinded observational study. Anesth Analg 2015;121:709–715.

62. Nafiu OO, Ramachandran SK, Ackwerh R, Tremper KK, Campbell DA Jr, Stanley JC. Factors associated with and consequences of unplanned post-operative intubation in elderly vascular and general surgery patients. Eur J Anaesthesiol 2011;28:220–224.

63. Ramachandran SK, Nafiu OO, Ghaferi A, Tremper KK, Shanks A, Kheterpal S. Independent predictors and outcomes of unanticipated early postoperative tracheal intubation after nonemergent, noncardiac surgery. Anesthesiology 2011;115:44–53.

64. Brueckmann B, Villa-Uribe JL, Bateman BT, Grosse-Sundrup M, Hess DR, Schlett CL, Eikermann M. Development and validation of a score for prediction of postoperative respiratory complications. Anesthesiology 2013;118:1276–1285.

65. Nava S, Hill N. Non-invasive ventilation in acute respiratory failure. Lancet 2009;374:250–259.

66. Corley A, Bull T, Spooner AJ, Barnett AG, Fraser JF. Direct extubation onto high-flow nasal cannulae post-cardiac surgery versus standard treatment in patients with a BMI ≥30: a randomised controlled trial. Intensive Care Med 2015;41:887–894.

67. Yu Y, Qian X, Liu C, Zhu C. Effect of high-flow nasal cannula versus conventional oxygen therapy for patients with thoracoscopic lobectomy after extubation. Can Respir J 2017;2017:7894631.

68. Stephan F, Barrucand B, Petit P, Rezaiguia-Delclaux S, Medard A, Delannoy B, Cosserant B, Flicoteaux G, Imbert A, Pilorge C, Berard L, ; BiPOP Study Group. High-flow nasal oxygen vs noninvasive positive airway pressure in hypoxemic patients after cardiothoracic surgery: a randomized clinical trial. JAMA 2015;313:2331–2339.

69. Huang HW, Sun XM, Shi ZH, Chen GQ, Chen L, Friedrich JO, Zhou JX. Effect of high-flow nasal cannula oxygen therapy versus conventional oxygen therapy and noninvasive ventilation on reintubation rate in adult patients after extubation: a systematic review and meta-analysis of randomized controlled trials. J Intensive Care Med 2018;33:609–623.

70. Lu Z, Chang W, Meng S, Xue M, Xie J, Xu J, Qiu H, Yang Y, Guo F. The effect of high-flow nasal oxygen therapy on postoperative pulmonary complications and hospital length of stay in postoperative patients: a systematic review and meta-analysis. J Intensive Care Med 2020;35:1129–1140.

71. Azoulay E, Lemiale V, Mokart D, Pene F, Kouatchet A, Perez P, Vincent F, Mayaux J, Benoit D, Bruneel F, Meert AP, Nyunga M, Rabbat A, Darmon M. Acute respiratory distress syndrome in patients with malignancies. Intensive Care Med 2014;40:1106–1114.

72. Keenan SP, Sinuff T, Burns KE, Muscedere J, Kutsogiannis J, Mehta S, Cook DJ, Ayas N, Adhikari NK, Hand L, Scales DC, Pagnotta R, Lazosky L, Rocker G, Dial S, Laupland K, Sanders K, Dodek P, ; Canadian Critical Care Trials Group/Canadian Critical Care Society Noninvasive Ventilation Guidelines Group. Clinical practice guidelines for the use of noninvasive positive-pressure ventilation and noninvasive continuous positive airway pressure in the acute care setting. CMAJ 2011;183:E195–E214.

73. Mokart D, Geay C, Chow-Chine L, Brun JP, Faucher M, Blache JL, Bisbal M, Sannini A. High-flow oxygen therapy in cancer patients with acute respiratory failure. Intensive Care Med 2015;41:2008–2010.

74. Coudroy R, Jamet A, Petua P, Robert R, Frat JP, Thille AW. High-flow nasal cannula oxygen therapy versus noninvasive ventilation in immunocompromised patients with acute respiratory failure: an observational cohort study. Ann Intensive Care 2016;6:45.

75. Harada K, Kurosawa S, Hino Y, Yamamoto K, Sakaguchi M, Ikegawa S, Hattori K, Igarashi A, Watakabe K, Senoo Y, Najima Y, Hagino T, Doki N, Kobayashi T, Kakihana K, Iino T, Sakamaki H, Ohashi K. Clinical utility of high-flow nasal cannula oxygen therapy for acute respiratory failure in patients with hematological disease. Springerplus 2016;5:512.

76. Hui D, Morgado M, Chisholm G, Withers L, Nguyen Q, Finch C, Frisbee-Hume S, Bruera E. High-flow oxygen and bilevel positive airway pressure for persistent dyspnea in patients with advanced cancer: a phase II randomized trial. J Pain Symptom Manage 2013;46:463–473.

77. Epstein AS, Hartridge-Lambert SK, Ramaker JS, Voigt LP, Portlock CS. Humidified high-flow nasal oxygen utilization in patients with cancer at Memorial Sloan-Kettering Cancer Center. J Palliat Med 2011;14:835–839.

78. Demoule A, Vieillard Baron A, Darmon M, Beurton A, Geri G, Voiriot G, Dupont T, Zafrani L, Girodias L, Labbe V, Dres M, Fartoukh M, Azoulay E. High-flow nasal cannula in critically III patients with severe COVID-19. Am J Respir Crit Care Med 2020;202:1039–1042.

79. Franco C, Facciolongo N, Tonelli R, Dongilli R, Vianello A, Pisani L, Scala R, Malerba M, Carlucci A, Negri EA, Spoladore G, Arcaro G, Tillio PA, Lastoria C, Schifino G, Tabbi L, Guidelli L, Guaraldi G, Ranieri VM, Clini E, Nava S. Feasibility and clinical impact of out-of-ICU noninvasive respiratory support in patients with COVID-19-related pneumonia. Eur Respir J 2020;56:2002130.

80. Grieco DL, Menga LS, Cesarano M, Rosa T, Spadaro S, Bitondo MM, Montomoli J, Falo G, Tonetti T, Cutuli SL, Pintaudi G, Tanzarella ES, Piervincenzi E, Bongiovanni F, Dell’Anna AM, Delle Cese L, Berardi C, Carelli S, Bocci MG, Montini L, Bello G, Natalini D, De Pascale G, Velardo M, Volta CA, Ranieri VM, Conti G, Maggiore SM, Antonelli M, ; COVID-ICU Gemelli Study Group. Effect of helmet noninvasive ventilation vs high-flow nasal oxygen on days free of respiratory support in patients with COVID-19 and moderate to severe hypoxemic respiratory failure: the HENIVOT randomized clinical trial. JAMA 2021;325:1731–1743.

Peer Reviewers’ Commentary

이 논문은 최근 우리나라에서도 급성 호흡부전 환자의 치료에 활발하게 사용하고 있는 고유량 코삽입관 치료를 생리학적 효과, 임상적 적용, 금기 사항으로 나누어 최신 문헌을 정리하여 일목요연하게 설명하고 있다. 특히 주목할 점은 고유량 코삽입관의 통상적인 적응증으로 생각되었던 급성 저산소혈증 호흡부전뿐만 아니라 급성 고탄산혈증 호흡부전, 기도삽관 전 산소화, 기도발관 후 산소화, 수술 후 호흡부전 등의 다양한 임상 상황에서 고유량 코삽입관의 효과와 장단점에 대해 포괄적으로 설명하고 있다는 점이다. 또한 이 논문은 COVID-19 환자의 호흡부전 치료에 있어서 고유량 코삽입관의 유용성과 장단점에 대해서도 잘 정리하여 기술하고 있어 COVID-19 범유행 시대에 급성 호흡부전 환자를 진료하는 임상 현장에 큰 도움을 줄 것으로 판단된다.

[정리: 편집위원회]

Article information Continued

This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution Non-Commercial License (http://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0) which permits unrestricted non-commercial use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited.

Advantage	Disadvantage
Comfort due to similarity of humidified, warmed air to physiologic conditions of the airway	Potential discomfort due to high flow and relatively hot air sensation
Carbon dioxide washout (reduced anatomical dead space)	Not immediately available
Clinician can set precise fraction of inspired oxygen.	Aerosol-generating procedure that can potentially increase the risk of viral transmission
Provides low positive end expiratory pressure effect
Leaves mouth free for talking, eating, or coughing