无创呼吸支持在急性低氧性呼吸衰竭中的应用

1 背景

急性低氧性呼吸衰竭通常具备有呼吸急促和PaO2/FiO2<300mmHg这两个特征，尽管已给予氧疗。虽然无创性呼吸支持在急性低氧性呼吸衰竭中已广泛应用，但其疗效尚未明确。低氧血性呼吸衰竭的病理生理变化不一，可由直接或间接的肺损伤引起。其特征为间质性水肿及肺泡内水肿伴有通气丧失、动脉低氧血症及呼吸驱动增强。无创呼吸支持方式，已引起了人们将其用于急性低氧性呼吸衰竭治疗的兴趣，并可能减少有创机械通气的需求和相关并发症。临床实践指南并未就无创呼吸支持在急性低氧性呼吸衰竭中的应用提供循证医学建议。面对COVID-19的大流行，无创呼吸支持方式的使用引起了新的兴趣，特别是在大量出现呼吸衰竭患者，资源供不应求时。

2 无创呼吸支持的方式和潜在受益

使用无创呼吸支持有可能减少与有创机械通气相关的并发症，包括呼吸机相关性肺损伤(VILI)和呼吸机相关性肺炎(VAP)。无创呼吸支持可减少镇静剂的使用，并避免了神经肌肉阻滞剂的使用。保留患者的自主呼吸努力也可减少膈肌萎缩的发生率，以及有创机械通气相关的长时间脱机的发生率。此外，自主呼吸努力可增加静脉回流和心输出量;胸腔内正压可使左心室跨壁压降低，后负荷降低。无创呼吸支持的优点如图1所示。

图1.无创呼吸支持的优点

3 无创呼吸支持的潜在伤害

3.1 患者自发性肺损伤(P-SILI)

尽管无创呼吸支持有可能降低有创机械通气相关并发症的发生率，但也可能带来有害的影响。无法缓解的、强烈的自主呼吸努力可导致肺损伤，称为患者自发性肺损伤(Patient self-inflicted lung injury，P-SILI)。剧烈的吸气努力导致胸膜腔内负压增加，跨肺压(肺泡压减去胸膜腔内压)也越来越高。跨肺压是导致肺损伤的重要因素。在损伤的肺中，胸膜腔压力分布也是不均匀的，重力依赖区受到的胸膜腔负向压力更大。胸膜腔压力的不均匀分布导致气体通过摆动呼吸效应从肺的非重力依赖区流向重力依赖区。重力依赖区的肺泡已经很容易受损了，由于摆动呼吸效应使肺泡周期性开闭，肺泡再受到了进一步的破坏。此外，胸膜腔内压力越负，作用于已经受损的肺毛细血管的跨壁压就越大，从而导致液体渗漏和肺损伤加重。

3.2 膈肌功能障碍

由于通气策略的应用不正确，可能会引起膈肌损伤。

膈肌萎缩可能是由于吸气支持水平过高造成的。另一方面，呼吸支力度不足也可能会损伤膈肌，主要是由于较高的PEEP水平，导致辅助不足、人机不同步和呼气末时间过度缩短。

4 无创呼吸支持技术

无创呼吸支持的常用方式有三种，包括

(1)通过面罩界面接无创机械通气(NIV);

(2)通过头罩界面接无创机械通气;

(3)使用经鼻导管高流量(HFNC)装置。

面罩界面接无创机械通气可用CPAP模式，或在CPAP基础上增加额外的吸气压力支持一起使用。

头罩是一种相对较新的无创呼吸支持界面，采用透明的头套覆盖头部，并在颈部用软领密封。与面罩界面相比，头罩界面密封性更好，舒适度更高，能够在更长的时间内应用更高的PEEP。CPAP和压力支持模式均可使用头罩界面。

HFNC通过宽口径套管可输送高达60L/min的气流。可以设定FiO2，并对气体进行加热和加湿后输送给患者。高速气流能够洗脱上呼吸道死腔的气体，从而利于降低动脉二氧化碳水平。所提供的高速气流与呼吸困难患者的吸气峰流量更接近，从而减轻了患者的不适感。此外，HFNC还会产生低水平的PEEP，从而利于肺泡复张和改善气体交换。

5 无创呼吸支持失败的预测因子

低氧血症的严重程度可能是无创呼吸支持治疗结果的一个重要预测因子。低PaO2/FiO2比值与使用面罩界面进行NIV失败密切相关。一些研究提示，PaO2/FiO2比值<150mmHg是NIV失败的预测因子。病情越严重，无创呼吸支持治疗的不良预后风险也越高。在NIV期间，自主呼吸产生的大潮气量是有损伤性的。潮气量大于9.5 mL/kg预测体重时，预测NIV失败的敏感性为82%，特异性为87%。社区获得性肺炎患者行NIV失败的风险相对较高，特别是伴随着入院后24小时内胸部X线片上浸润加重的患者。有充分的证据表明，接受NIV治疗的患者延迟插管可能导致不良的预后，包括死亡率。

6 现有的证据有何提示？

近期的研究已经阐明了无创呼吸支持方式对临床预后的影响(表1)。Duan团队的研究纳入了449例接受NIV治疗的急性低氧性呼吸衰竭患者，首选面罩作为无创呼吸支持的界面。他们利用评分系统评估了无创呼吸支持的有效性，评分内容包括心率、酸中毒、意识、氧合和呼吸频率(即：HACOR评分，得分范围为0-25分)。在开始NIV支持1小时HACOR评分>5的患者中，他们观察到在12小时内就给予有创机械通气的患者死亡率更低。此外，根据患者年龄、疾病的严重程度和目前的诊断分组，HACOR评分5分，可作为预测上述患者亚组NIV失败的界值。

表1 有关无创呼吸支持对临床预后的影响的最新研究

HACOR heart rate（心率）, acidosis（酸中毒）, consciousness（意识状态），oxygenation（氧合）,respiratory rate（呼吸频率）

在一项多中心随机对照试验(RCT)中，PaO2/FiO2 ≤300 mmHg的急性低氧性呼吸衰竭患者被随机分配接受常规氧疗、HFNC或面罩为界面的NIV进行呼吸支持。根据预先设定的标准对患者进行插管和改用有创机械通气。最终纳入分析310例患者，三组间的插管率无显著差异(常规氧疗组47%，HFNC组38%，NIV组50%)。HFNC组治疗1h后呼吸不适程度和呼吸困难评分优于其他支持方式组。患者第28天的非机械通气天数方面，与常规氧疗(22 ± 10 天)和NIV(19 ± 12 天)相比，接受HFNC的患者的天数显著增加(24 ± 8 天) (p=0.02)。与常规氧疗(p = 0.046)和NIV(p = 0.006)相比，90天时接受HFNC患者的死亡风险比也显著降低。

鉴于头罩界面的潜在优势（即：获得更好的耐受性和增加PEEP时漏气也较少），Patel团队将其与通过面罩界面的NIV进行了比较。所有患者一开始就使用面罩NIV;8小时后，如果合适，他们被以1:1的比例随机分配，继续使用面罩NIV或换成头罩界面NIV。在入组了83名患者后，该研究因疗效问题而被终止。与面罩界面NIV相比，头罩界面NIV导致的插管率显著下降(18.2% vs. 61.5%， p < 0.001)；非机械通气时间更长（28天 vs. 12.5天，P<0.001）；90天死亡率也显著降低(34.1%  vs.  56.4%，p = 0.02)。这项研究显示，与面罩界面进行的NIV相比，使用头罩界面进行NIV显著改善了患者的临床结局。

在Covid-19大流行期间，无创呼吸支持方式被广泛应用，特别是在资源有限的情况下。意大利的一项回顾性研究对Covid-19感染导致急性呼吸衰竭的患者进行了评估。在ICU外开始进行呼吸支持治疗，采用HFNC、CPAP或无创正压通气进行支持。不同呼吸支持方式的总插管率相似:HFNC组29%，CPAP组25%，无创正压通气组28%。校正潜在混杂因素后，各组间30天死亡率也没有差异。这项大型的观察性队列研究表明，在大流行病期间，在资源有限的环境中，在ICU外实施无创呼吸支持可能是可行的。

Ferreyro团队在一项网络荟萃分析中，比较了不同类型的无创氧疗策略在降低急性低氧血症呼吸衰竭患者死亡率和插管率方面的有效性。荟萃分析纳入了25项随机对照试验，共3804例患者。与标准氧疗相比，通过面罩界面(RR，0.83 [95%CI，0.68-0.99])和头罩界面(RR，0.40 [95%CI，0.24-0.63])进行NIV均显著降低了死亡风险。与标准的氧疗相比，HFNC并不能降低死亡风险。与HFNC和面罩界面NIV相比，头罩界面NIV也同样显著降低了死亡率。在降低全因死亡率的概率方面，头罩界面NIV组最高，其次是面罩NIV、HFNC和标准氧疗组。在需要气管内插管的概率方面，也有相似的结果，最低的是头罩界面NIV，其次是面罩NIV，HFNC和标准的氧疗。各组之间，住ICU和住院时间的中位数没有显著差异。

头罩NIV界面

要点 

※     关于无创呼吸支持治疗急性低氧血症性呼吸衰竭的疗效，现有的证据是相互矛盾的，临床实践指南中没有明确的建议。

※     加以区分地使用无创呼吸支持可以改善包括插管率在内的临床结果。然而，对无创呼吸支持治疗没有反应的患者，仍持续使用无创支持的方法可能会导致插管延迟和不良后果。

※     持续较强的自主呼吸驱动可能会导致P-SILI并使预后更差。

※     基线疾病严重程度较严重、PaO2/FiO2比值低和大潮气量与NIV失败有关。

※     与面罩界面NIV相比，头罩界面NIV可增加舒适度和耐受性，减少漏气，并有助于应用更高PEEP。

※     在特定的急性低氧血症性呼吸衰竭患者中，HFNC可能是一种可行的选择。仍需要进一步的研究来评估其在降低插管率方面的疗效。

※     面对Covid-19大流行造成的资源紧张，无创呼吸支持方式是一种可行的选择。