急性低氧性呼吸衰竭的无创通气及高流量氧疗应用
急性低氧性呼吸衰竭的无创通气及高流量氧疗应用
急性低氧性呼吸衰竭是ICU常见的急危重症，原因主要是重症肺炎、ARDS、手术损伤、吸入，若不及时治疗，极易增加患者的病死率。呼吸支持治疗作为急性低氧血症患者的一种重要的支持治疗方式，极大的影响着患者的预后。氧疗作为低氧性呼吸衰竭患者的一线呼吸支持治疗方式。越来越多的氧疗方式应用于临床工作中，包括低流量系统：鼻导管、普通面罩、储氧面罩、文丘里面罩、高流量鼻导管氧疗。对于低氧血症性呼吸衰竭患者，如何选择其氧疗方式，取决于患者低氧血症程度、潜在产生机制、原发病、脏器受损程度以及患者的呼吸形式和耐受性:。对于呼吸窘迫而张嘴呼吸的患者，氧疗方式通常选择能覆盖鼻子和嘴的面罩而不是鼻导管。实际上，对于呼吸频率较高的患者，每次呼吸都能卷吸周围较多的空气，而稀释吸入的氧气使吸入氧浓度不足。同时，对于呼吸急促的急性呼吸衰竭患者，他们的吸气峰流速很高，传统氧疗方式难以输送如此高的氧气流量。传统氧疗方式由于湿化不足、不能提供准确且足够的吸入氧浓度，应用起来具有一定局限性。无创正压通气(NIPPV或NIV)和经鼻高流量氧疗(HFNC)目前越来越广泛地应用于急性低氧性呼吸衰竭患者。
一、NIV
NIV是上世纪80年代最初由欧美国家用于治疗阻塞性睡眠呼吸暂停综合征(OSAS)，近30年广泛用于急慢性各种呼吸衰竭，尤其急性或慢性急性加重伴呼吸性酸中毒(pH≤7.35)的意识较清楚的COPD患者疗效较好。NIV可减少患者的呼吸做功、缓解患者的呼吸肌疲劳，改善低氧血症及呼吸性酸中毒，提高生活质量，降低病死率。近年越来越多的应用于急性呼吸衰竭患者，2017年ATS和ERS发布的无创通气临床应用指南，对于两类患者：COPD急性加重期和严重心源性肺水肿所致的急性呼吸衰竭，无创通气是最佳适应证，然而，由于证据的不确定性，ATS及ERS的指南无法对ARDS、肺炎所致的急性低氧性呼吸衰竭给出积极建议。
NIV在欧美及中国应用都在逐年增加，Esteban等研究报道将无创通气作为入ICU患者首选通气方式大大增加12年生存期：1998年为5%，2004年为10%，2010年为14%。
早期Demoule等进行了一项观察性研究发现，尽管使用NIV可以让一部分患者避免插管行有创机械通气，但是一旦NIV失败就会比没使用NIV而直接行有创机械通气的患者带来更坏的临床结局。NIV失败组中患者的病死率明显增高达到47%。在最近一项观察性研究中，Schnell等也发现NIV失败是影响患者病死率的一项独立危险因素。
Dangers等在欧洲呼吸杂志上新近发表了一篇研究文章，该研究的目的是根据对法国和比利时54个ICU中，因急性呼吸衰竭接受通气支持治疗的患者进行前瞻性观察性队列研究的二次分析，来量化因急性呼吸衰竭接受NIV治疗的患者呼吸困难的患病率、强度和预后影响。作者纳入426例急性呼吸衰竭行无创通气的患者。他们发现急性呼吸衰竭的关键症状呼吸困难与NIV的失败有关。更准确的说，第一次NIV后出现呼吸困难而入ICU时没有呼吸困难或者呼吸困难的绝对变化与NIV的失败(OR为2.41，P＝0.001)以及死亡率(OR为2.11，P＝0.009)独立相关。这个结果提示第一次无创通气后患者呼吸困难的改善可作为床旁预测患者对无创通气反应的标志。但需注意的是NIV失败的高危因素和死亡率还可能与其他不同因素有关。此外，这项研究允许将呼吸困难作为判定疾病严重程度的标志，因此也就缺乏将呼吸困难改善作为预测无创通气失败和死亡率的预测因子。
对于急性低氧性呼吸衰竭患者行无创通气时，很难达到低或中度潮气量通气，那潮气量的大小是否会影响无创通气的结果？Carteaux等就此进行了一项前瞻性观察研究。作者共纳入62例行NIV治疗的急性低氧性呼吸衰竭患者。调整吸气压力水平至潮气量达到6～8 ml/kg理想体质量，呼气压力保持在10 cmH2O以下。结果所有患者的平均呼出潮气量中位数为9.8 ml/kg理想体质量。无创通气组失败患者的平均呼出潮气量明显高于无创通气组成功患者[10.6 ml/kg理想体质量(9.6～12.0)比8.5 ml/kg理想体质量(7.6～10.2)]。多变量分析确定了平均呼出潮气量是无创通气失败的独立危险因素。在中至重度低氧血症患者中，无创通气前4个小时内平均呼出潮气量超过9.5 ml/kg理想体质量可准确预测无创通气失败(敏感度为82%，特异度为87%)。
最近的一些证据也引起了对使用无创通气而延迟插管而带来不良结局的担忧。Bellani等进行了一项大型观察研究。他们在2 813例ARDS患者中纳入436例，在初始第一和第二天内实施无创通气治疗的患者，并基于氧合指数[PaO2/吸氧浓度(FiO2)]将ARDS严重程度进行分级。他们发现ARDS的严重程度与无创通气组失败增加有关(从22.2%至42.3%至47.1%，P＝0.008)。而相较于无创通气组成功的患者，无创通气组失败的患者病死率更高(42.7%比10.6%，P<0.001)。另外，在倾向匹配的亚组分析中，对于氧合指数<150 mmHg的重度ARDS患者，实施无创通气治疗比实施有创通气治疗病死率更高，这在临床实际中尤其要注意。
因此，对于急性低氧性呼吸衰竭患者实施NIV成败的关键因素在于如何床旁评估患者实施无创通气或是结束无创通气转为有创通气。基于此，目前临床上有两个需要解决的问题：①确立一类实施无创通气失败高风险的患者，对于这类患者我们在实施无创通气时必须严密监测。那么哪类患者是实施无创通气失败高风险的患者？Dangers等的研究认为对于急性低氧性呼吸衰竭患者，呼吸困难的变化可作为预测无创通气失败的一个变量；②为避免延迟插管带来的不良后果，需要寻找一些临床方法，用这些方法可以判断无创通气尝试失败需立即转为有创通气。考虑到这些因素，预测无创通气失败的指标，例如呼吸困难，可帮助临床医生判断是实施无创通气还是有创通气作为急性低氧性呼吸衰竭的首选治疗。因此，选择合适的患者实施无创通气并严密监测患者对无创通气的反应是至关重要的。
总之，由于NIV在重症肺炎、ARDS的应用证据还有非常多的不确定性，氧合指数<150 mmHg的尤其使用1～2 h呼吸困难不改善、呼吸窘迫明显的中重度急性呼吸窘迫综合征、肺炎所致的急性低氧性呼吸衰竭不推荐使用无创通气，只针对氧合指数小于300 mmHg，大于200 mmHg的轻度ARDS患者在密切观察下使用NIV。
二、HFNC
HFNC作为一种新型氧疗方式，可以提供氧浓度介于21%～100%之间，流量高达60 L/mim并且充分加温加湿的气体。HFNC起源于经鼻导管氧疗，于2000年开始应用于临床，与经鼻持续气道正压通气(nasal continuous positive airway pressure，nCPAP)相比，是一种新型的无创呼吸支持模式，主要用于新生儿呼吸窘迫综合征(neonatal respiratory distress syndrome，NRDS)，早产儿呼吸暂停(apnea of prematurity，AOP)，预防拔管失败的支持治疗。近年在成人的各种急性低氧性呼吸衰竭都开始使用，并积累了一定经验。
HFNC的特点，其与传统氧疗方式相比：其能提供湿化良好、氧浓度稳定、流量足够的气体；与无创通气相比：HFNC耐受性更好、对面部损伤较小、护理工作量更低。相较于传统氧疗方式，HFNC能降低呼吸困难或是呼吸衰竭患者的呼吸频率、减少呼吸做功、改善氧合。并且这些作用对各年龄阶段的患者都有效果。目前在重症监护室进行的一系列研究证明HFNC较传统氧疗相比具有更好的氧合作用同时提高患者的舒适度，降低患者呼吸频率，缓解患者呼吸困难程度，减少辅助呼吸肌做功。
Frat等在法国23个ICU实施多中心随机对照研究。他们共纳入310例氧合指数<300 mmHg的急性呼吸衰竭患者。其中包括238例初始中重度低氧血症(PaO2/FiO2≤200 mmHg)的ARDS患者，主要病因是重症肺炎。试验组106例患者使用HFNC，流量设置为50 L/min，氧浓度设置为维持SpO2>92%；对照组A组94例患者采用面罩吸氧，调整吸氧流量至SpO2>92%；对照组B组110例患者采用无创通气治疗，调整吸气压力使潮气量达到7～10 ml/kg，调整呼气末气道正压(expiratory positive airway pressure，EPAP)和吸氧浓度至SpO2>92%。结果显示HFNC组不能降低28 d插管率，但是在氧合指数<200 mmHg的亚组分析中发现HFNC能明显降低患者的插管率。同时与面罩吸氧和NIV组相比，HFNC能降低单纯低氧性呼吸衰竭患者90 d的病死率。这篇于2015年发表在新英格兰杂志，由此近年HFNC的应用可以说出现了一个小高潮，适应证也在不断的扩大，尝试。
对于免疫低下的急性呼吸衰竭患者，HFNC是否具有优势？Coudroy等纳入115例免疫低下的呼吸衰竭患者进行回顾性队列研究。结果发现实施NIV治疗的患者的插管率和28 d死亡率高于实施HFNC的患者(55%比35%，P＝0.04和40%比20%，P＝0.02)。使用多变量分析发现无创通气与插管和死亡率独立相关。基于此项回顾性队列研究，可以认为对免疫低下的急性呼吸衰竭患者使用HFNC可能比实施NIV带来更好的临床结果。
在HFNC在血液系统肿瘤合并急性呼吸衰竭患者的一项研究中，作者纳入45例血液系统肿瘤合并急性呼吸衰竭并实施HFNC的患者，其中30例患者治疗失败行气管插管有创机械通气，15例患者成功转为鼻导管或是面罩吸氧。比较幸存者和死亡者后发现，两者唯一有区别的是：高流量的成功例数，幸存组明显高于死亡组(13比2，P<0.05)。而对于HFNC成功组与失败组，HFNC失败组中细菌性肺炎的比例明显高于成功组(73.3%比26.7%，P＝0.004)。因此可以认为，细菌性肺炎可能作为HFNC失败的危险因素。但是，需要指出的是，此类细菌性肺炎原发病比较特殊，往往病原菌也比较特殊。
然而在最新Lemiale等的研究却有不同的结果。作者纳入法国和比利时21所重症监护室的374例免疫抑制合并急性低氧性呼吸衰竭患者进行随机对照试验的事后分析。结果却发现相较于标准氧疗，HFNC在插管率、重症监护室住院时间以及28 d死亡率差异无统计学意义。
Monro-Somerville等就HFNC在急性呼吸衰竭患者插管率和死亡率的影响进行了一项荟萃分析。作者纳入9项研究共2 507例急性呼吸衰竭患者。结果发现高流量组与对照组(包括传统氧疗和无创通气)的插管率和死亡率之间差异并无统计学意义。但是在事后的亚组分析中发现相较于无创通气组，高流量组的插管率差异无统计学意义，但相较于传统氧疗组，高流量组插管率下降。
同年国内的学者也进行一项荟萃分析，探究相较于传统氧疗和无创通气，HFNC能否降低急性呼吸衰竭患者的插管率。作者纳入18项研究进行分析，结果显示与标准氧疗相比，高流量患者的插管率显著降低；但与无创通气相比，高流量患者的插管率差异无统计学意义。而就死亡率，HFNC与传统氧疗和无创通气差异均无统计学意义。
为了探究HFNC的高流速与急性低氧性呼吸衰竭患者生理作用之间的相关性，Mauri等进行了一项前瞻性随机交叉研究。作者共纳入17例患者，随机分配应用面罩吸氧或是不同流速(30 L/min、45 L/min、60 L/min)的HFNC，分别测量动脉血气以及通过电阻抗断层扫描测量食管内压(esophageal pressure，ΔPes)和食管压力-时间积(pressure-time product，PTPPes)和肺容积的变化来反应患者的吸气努力情况。结果发现：增加流速时，HFNC降低食管内压和食管压力-时间积，同时增加呼气末肺容积(end-expiratory lung volume，ΔEELV)、动态顺应性(由潮气量与食管内压变化量比值反应)和氧合作用。但是大部分的生理学效应在流速为30 L/min已产生。而单独某项生理学指标的改善是具有很大异质性的，因此可以认为理想状况下最佳流速的设置是需要个体化的，需要进行最佳流速滴定。然而现实临床运用中，时间限制了最佳流速的滴定。因此简便而可行的替代方法就是从60 L/min开始选择患者所能容忍的最高流速。
总体而言，现有的证据表明HFNC在急性低氧性呼吸衰竭患者的治疗中一定的重要。对于无创通气不耐受或是传统氧疗不能改善氧合的患者，HFNC是一种好的替代方式。然而，由于HFNC产生的呼气末正压较小，不能有效的使肺泡复张。因此对于肺泡萎陷造成低氧血症的患者，将HFNC转换成NIV治疗是有必要的。另外，由于急性低氧血症性呼吸衰竭患者生理学指标的改善与经鼻高流量流速的增高密切相关，因此在给患者设置流速时可以选择从60 L/min开始时患者所能容忍的最高流速。.