认识危重病患者气管插管过程中的预氧合以及窒息氧合
2018-09-26 纪志欣 姚雯 重症医学
危重病患者气管插管过程中最常遇到的不良事件是氧饱和度下降，而氧合饱和度下降常常是诸如循环衰竭、缺氧性脑损伤以及死亡等严重并发症的前兆。因此有必要在患者气管插管前通过优化预氧合，以降低上述风险。本文就与这些高危的患者气管插管过程中预氧合及氧合维持相关的生理学和挑战进行了探讨。
危重病患者气管插管过程中最常遇到的不良事件是氧饱和度下降，而氧合饱和度下降常常是诸如循环衰竭、缺氧性脑损伤以及死亡等严重并发症的前兆。因此有必要在患者气管插管前通过优化预氧合，以降低上述风险。本文就与这些高危的患者气管插管过程中预氧合及氧合维持相关的生理学和挑战进行了探讨。
预氧合的目的是在患者短暂窒息过程中维持血氧饱和度的稳定，尽管此时有持续的氧消耗。 其通过对肺泡去氮增加作为氧储备的功能残气量（FRC）来达到这一目的，而功能残气量增加可通过呼出气中的氧浓度比例（FeO2）进行评估。
目前已经有人在健康志愿者和择期手术患者中对几种通过去氮提高呼出气氧浓度的方法进行了研究。 与非回吸式面罩(NRB)相比，密闭性良好的面罩去氮效果最佳，其可在应用3分钟后使FeO2达到3分钟，而前者仅能达到52%。 有趣的是，只有在存在面罩漏气的情况下增加鼻导管吸氧才会增加FeO2。 在进行去氮之前尽最大努力呼吸，或者在一分钟内进行8次深呼吸可以加速去氮的过程。在没有呼气末正压通气的情况下使用高浓度的氧进行预氧合时，由于对肺泡的去氮，可能会增加肺不张的风险。 在窒息期进行高流量的鼻导管吸氧被称为窒息性氧合（ApOx），可以增加预氧合的效果，并且通过持续补充从功能残气量中所消耗的氧，理论上可以延长患者从开始插管到出现氧饱和度下降的时间。 另外，高流量的鼻导管给氧可产生一个与流量相关的咽部正压，这一正压可阻止与去氮相关肺不张的发生。
健康人群中预氧合和去氮是同步发生的，而在危重病患者中预氧合所涉及的不仅仅是去氮。首先，氧消耗增加会导致血氧饱和度下降得更快以及减少安全的窒息时间。其次，随着肺泡动脉血氧分压差的增加，储备在功能残气量中的氧已无法有效对血红蛋白进行充分氧合。因此，随着肺泡-动脉氧分压差的增加，预氧合所涉及的除了去氮之外，还有 解决动脉氧含量低以及氧输送的问题。这一点在合并有急性呼吸窘迫综合征（ARDS)的患者特别明显，在ARDS患者中广泛充盈的肺泡导致肺内可用于气体交换的功能区相对较小。 尽管已经尽最大努力对肺泡去氮，气管插管过程中的极高的分流比使得患者血红蛋白无法充分氧合，这一点在临床上表现为高FeO2、血氧饱和度正常以及动脉氧分压（PaO2）接近氧-血红蛋白解离曲线的上位拐点。
虽然动脉氧分压的变化并不一定能影响氧含量，但PaO2是反映肺泡-毛细血管交界处气体交换效率以及患者从窒息到出现氧饱和度下降所需时间的指标。当FeO2和SpO2都很高时，低PaO2表明患者从窒息到出现氧饱和度下降的时间会缩短，这是由于此时患者不能有效利用肺内的氧储备。
有研究表明，对这些患者使用袋-活瓣呼吸囊面罩进行4分钟的肺泡去氮治疗使呼出氧浓度达到87%并不能改善患者整体的预氧合，患者的动脉氧分压仅有些许改变。 将去氮时间翻倍达到8分钟也没有显著改善预氧合，只有22%的患者PaO2超过100mmHg并且24%的患者PaO2反而比之前更低了。 一项在缺氧性呼吸衰竭患者中所进行的研究表明，非回吸式的袋装活瓣面罩给氧3分钟与采用5cmH2O PEEP进行无创正压通气（NIPPV)相比，NIPPV组患者氧分压更高。 患者PaO2的改善表明由肺泡复张所造成的分流比下降，因此改善的肺泡-毛细血管交界处的气体交换。
有研究表明，对急诊科患者给予额外的窒息性氧合可以增加气管插管一次插管成功并且患者不发生低氧血症的机率，其可能是通过增加首次进行气管插管尝试并且无血氧饱和度下降的时间。 而在ICU中有低氧血症的患者中，相关的数据变异则很大。有研究对应用留置的鼻导管采取60L/min的高流量鼻导管(HFNC)进行窒息氧合去氮的方法与采用15L/min非回吸式面罩去氮的方法进行了对比，研究发现HFNC组患者最低氧饱和度的平均值更高。然而，另一项随机对照研究在更加严重低氧血症患者中对此进行了同样的对比（15L/min的非回吸式面罩给氧与60L/min 的高流量鼻导管给氧4分钟比较），该研究并未发现上述差异。 一项在ICU中开展的随机临床试验发现气管插管过程中采用窒息氧合组与非窒息氧合组患者氧饱和度的下降未见明显差异，尽管窒息氧合组所应用的氧气流速仅仅为15L/min，并且所使用的预氧合方法各不相同。 而在ARDS猪模型中，窒息氧合可以维持大多数实验动物的血氧饱和度在60%以上达10分钟，而无窒息氧合组的动物血氧饱和度会在2分钟内迅速降至60%以下。 然而，分流比越高，氧饱和度下降得越快。
由于多种原因，对危重病患者的预氧合数据进行解读甚为困难。首先，进行气管插管操作排除了对患者生理学终点和开始插管到出现氧饱和度下降所需时间的评估。其次，关于在气管插管过程中用于指示氧饱和度下降的替代指标并没有一个标准的定义。此外，没有研究数据表明在插管过程中脑和心血管系统可以耐受何种程度的氧合以及多长时间的缺氧。 再次，在肺泡-动脉氧分压差较大的患者中，无论是FeO2还是SpO2均未能提示安全的窒息时间，虽然上述两者是最常被报道的结果。根据目前现有的研究数据，我们做出如下推荐：
1.“预氧合”应该定义为从开始肺泡去氮到启动机械通气之间的一个过程，因此也包括了窒息期。
2.去氮应该从患者尽最大努力呼吸开始，并紧接着使用密闭良好的面罩进行高流量给氧至少3分钟。如果面罩有漏气，则应增加应用鼻导管给氧。
3.对于肺泡-动脉氧分压差较大的患者，应当采用至少3分钟的无创正压通气进行预氧合，以使肺泡复张。 令人鼓舞的预试验数据表明高流量的鼻导管给氧可能同样有效。
4.窒息氧合的效果取决于患者去氮是否完全、肺泡-动脉氧分压差以及肺泡氧分流的程度。通过能达到40-60L/min的高流量鼻导管进行窒息通气可能有效，而如果无法应用上述装置进行窒息氧合，则可在充分去氮后再加用超过15L/min的鼻导管进行给氧。通过鼻面罩进行无创正压通气可产生类似的气体流速，并在患者口腔闭合时给予额外的正压通气。
所有对危重病患者施行气管插管操作的气道管理人员在应该通晓这些概念，并且在插管之前和插管的过程中明白如何应用这些概念优化患者的氧合，以最大程度地保证气管插管这项操作的安全性。
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