阻塞性肺病呼吸衰竭的管理
作者：张斌（火凤凰翻译组）
审校：火凤凰翻译组校对小组
关键点
■ 阻塞性肺疾病急性呼吸衰竭的临床表现包括反常性无哮鸣，直立的姿势，反常呼吸肌运动和嗜睡。
■ 无创通气降低慢性阻塞性肺疾病合并高碳酸血症患者气管插管和死亡的风险。
■ 阻塞性肺病急性呼吸衰竭应首先考虑无创通气。
■ 控制分钟通气并延长呼气时间降低了有创机械通气的阻塞性肺病患者肺过度膨胀的发生率。
介绍
阻塞性肺病居全世界发病率和死亡率的首位。哮喘与慢性阻塞性肺病（COPD），是2种常见阻塞性肺病的种类，仅在美国影响估计分别为2460万和1500万人。阻塞性肺病加重是急性呼吸衰竭的主要原因。急性COPD急性发作伴高碳酸血症的的住院死亡率总体上为11％，21％需要机械通气。严重哮喘急性加重在美国每年超过3600人死亡，在其他地区观察到显著增加死亡率。
处理阻塞性肺疾病相关的急性呼吸衰竭的中心环节包括快速识别和风险分层。即将发生的呼吸衰竭的征兆（表1）与呼气流量峰值的急剧减少相关，推荐用于相关的风险分层评估哮喘加剧。
初始的基础治疗包括吸入短效支气管扩张剂。全身性糖皮质激素能在数小时内改善肺功能并减少反复发作的短期风险。当患者应用初始治疗症状没有迅速改善，无创通气（NIV）可以减少呼吸负荷和减少气管插管风险。在NIV失败或禁忌的情况下通常需要有创机械通气（IMV）。本综述提供了阻塞性肺病急性呼吸衰竭的处理概述，特别侧重讨论有创机械通气的最佳通气支持。
表1.即将发生的呼吸衰竭的征兆 |
无法说完整的句子 |
使用辅助呼吸肌 |
直立位姿势 |
反常的哮鸣消失 |
奇脉 |
嗜睡 |
反常的呼吸运动 |
紫绀 |
血液动力学不稳定 |
病理生理学 慢性气道炎症触发平滑肌肥大、气道纤毛功能障碍、粘液分泌过多、呼吸细支气管破坏过多等一系列改变，最终增加气道阻力和气道高反应性。在COPD中，与肺气肿有关的实质性破坏会增加肺顺应性，进而降低呼气气流。常见的急性加重因素，包括接触过敏原、吸入刺激物，以及细菌和病毒感染，叠加急性炎症并随着进一步的支气管收缩，气道血管通透性和水肿。因此，高气道阻力阻碍有效气流呼出。空气因不完全呼气而潴留，导致动态肺充气过度。逐步增加的功能残气量和逐渐降低的深吸气能力将延伸过度的呼吸肌置于不利的机械位，进一步降低呼气流量。（图1）
图2，正常肺中的细支气管是开放的，并且不代表气流阻塞的重要来源（A，C）。慢性阻塞性肺病（COPD）患者具有肺泡的扩张和破坏，其外部压缩增厚和发炎的细支气管，导致进一步变窄的小气道和气流阻塞（B，D）。
动态肺充气过度逐渐增加呼吸负荷和减少呼吸肌的效率，最终导致明显的高碳酸血症呼吸衰竭。
无创呼吸机（NIV）
通气支持适用于尽管初始应用支气管扩张剂和全身糖皮质激素治疗后急性高碳酸血症或严重呼吸窘迫仍然存在患者。对于COPD患者，如果没有禁忌症，NIV应被视为高碳酸血症呼吸衰竭的一线治疗。NIV降低气管内插管的的风险和降低严重COPD恶化相关的死亡率。NIV在急性高碳酸血症患者中获益最大，然而对于较轻的恶化患者没有改善结局并通常耐受性差。对严重哮喘加重使用NIV能改善肺力学，减少支气管扩张剂使用，降低住院率。虽然缺乏明确的数据支持NIV常规用于严重哮喘急性发作，但小型研究表明，类似于当前的COPD管理方法是合理的。
NIV禁忌症包括心肺骤停，严重或顽固性血流动力学不稳定，呼吸道分泌物过多，恶心呕吐，颅面畸形，意识水平受损。值得注意的是，许多高碳酸血症诱发昏迷的患者可以用NIV成功治疗，呼吸性酸中毒在NIV开始后1〜2小时内通常改善，甚至在显著改变的患者。重要的是，NIV的失败风险与意识状态损害的严重程度非常相关，对这些患者应谨慎使用。
据报道，NIV的失败率在5%到40%。与延长NIV相关的死亡率优于早期IMV策略。然而，对于NIV失败需要IMV的患者，死亡率显著增高。严重呼吸性酸中毒，无论是在当时还是治疗后1至2小时，是急性高碳酸血症呼吸衰竭中NIV失败的最佳预测因子。伴意识状态不佳，通常报告的NIV失败的预测因素包括更高的疾病总体严重性和过度呼吸急促。BAP-65评分（升高的血尿素氮，意识状态改变，脉搏> 109次/分钟，年龄> 65岁），COPD加重严重程度评分，与IMV需求良好相关，可能有助于识别早期IMV为最佳选择的严重疾病患者。
有创机械通气
从历史上看，超过一半的COPD急性呼吸衰竭患者用有创通气支持治疗。在采用NIV后，COPD患者的IMV的比率显著下降，并可以降低超过50％的插管风险。在美国约2%至4%严重哮喘发作的患者需要机械通气。COPD和哮喘IMV的基本支持方法是相似的。
适应症
当需要机械通气支持但是有NIV的禁忌症时，提示需IMV治疗。当NIV耐受性差或临床无法快速改善时IMV也应该考虑。NIV治疗开始1〜2小时后不变或恶化的呼吸性酸中毒，持续性嗜睡，或呼吸窘迫是失败的预兆并通常需要IMV。
起始治疗
最近回顾了危及生命的慢性阻塞性肺疾病患者的气管插管。常见的并发症包括加重支气管痉挛，反常呼吸性酸中毒加重，低氧血症和低血压。通常，为了达到呼吸机同步和减慢呼吸频率避免肺充气过度需要深镇静和神经肌肉阻滞剂。具有持续时间短的效果的镇静药物受到青睐，因为许多患者在24小时内可以显著改善。
选择初始呼吸机设置以打断不断加重的气体潴留循环，提供充足的肺泡通气和减轻呼吸肌疲劳。限制分钟通气（VE）和延长呼气对最小化进一步的气体潴留和动态充气过度非常重要。哮喘和COPD接受IMV的患者减少VE的重要性在一项小型研究中得到证实。为达到正常二氧化碳水平VE平均需要15.7L/min,这个水平的支持在九分之七的病人中引起显著的动态充气过度和低血压。因此，提倡“允许性高碳酸血症”的策略，而尝试通过增加VE减少二氧化碳水平通常反而导致恶化和并发症。
没有足够的数据来支持任何单一模式的IMV的优越性。当吸气流量需求高时，吸气流量可变的压力目标通气与流量目标的容量周期型模式相比可以提供更好的同步性。类似的流速同步往往可以通过谨慎调整吸气流速和模式来达到。因为高度可变的气道阻力，一致的潮气量（VT）可能难以用压力目标通气实现。相反，高气道压力经常在流量-容量目标的通气中观察到。早期严重哮喘的IMV策略推荐限制吸气压力峰值（PIP）至小于50cm H 2 O。PIP高度依赖于吸气流速和气道阻力，然而，并不和内源性呼气末正压（PEEPi）或相关气压伤并发症有必然相关。
为实现完全呼气，一般推荐初始呼吸频率为10至14次分钟，吸气与呼气之比为1:3或更大。在容量目标通气模式下，高吸气流速和方形吸气波形（在某些呼吸机上）被提倡用于最小化吸气时间。当VE高时，吸气流量和波形的修正大大降低了动态充气过度，但如果VE已经最小化时和受到限制时，同样的修正则几乎没有带来改善。
识别气体滞留
渐进式气体滞留通常会在发展为明显的呼吸衰竭之前很早就会发生实质的动态过度充气（图3）。动态过度充气大大增加患者在呼吸机通气支持时的呼吸做功。不及时识别，正压通气的应用会导致通气的恶化、气压伤和血流动力学崩溃。
图 3。.逐渐增加吸气压力，在下一次呼吸之前呼气流量无法恢复到零，以及在通气目流动-容量目标模式（A）中吸气容积大于呼气体积，气体滞留是明显的。 降低呼吸频率允许下一次呼吸前完全呼出，从而减轻空气滞留（B）。
在临床实践中常用的识别气体滞留的方法包括观察呼吸机流量- 时间图形描绘，PEEPi的量化，以及峰值吸气和平台压力的测量（框2）。呼气的流量-时间曲线在随后的正压力呼吸之前无法归零提示气体滞留。PEEPi（或autoPEEP）通过在呼气末暂停期间测量总气道压力减去外部PEEP（PEEPe）的水平来测量。在严重阻塞性肺病病人中“零气流”时内源性PEEP的范围通常是10到15cmH2O。PEEPi会因为活跃的呼气努力而错误的高估，所以在自主呼吸的患者中无法准确识别。相反，在低VE的患者中PEEPi会错误的低估，与高度升高的气道平台压（Plate）和PIP值不一致。这种现象归因于近呼气末气道闭合。
框2 识别动态充气过度 |
在下次呼吸前呼气气流无法恢复到零。 |
每次呼吸逐渐增加的吸气峰压和平台压。（流量-容量定向呼吸模式） |
每次呼吸逐渐减小的潮气量（压力定向模式） |
吸气潮气量大于呼气潮气量 |
呼气末测量高的内源性PEEP |
触发不同步 |
在正常体重的患者中，总呼吸系统顺应性基线通常是正常的，而哮喘和COPD则是增加的。因此，Pplat的增加（代表肺泡压）在阻塞性肺病急性加重期间主要反映充气过度的程度。已报道在严重哮喘初始Pplat为24至26 cm H2O。Pplat评估肺泡压可能无法准确地反映充气过度的区域变化与气道阻塞相关的异质性。肥胖或其他胸壁顺应性降低的原因导致跨肺压的过高估计。一般建议保持Pplat 30 cm H2O或更低，以预防与过度充气和气压伤有关的并发症。
最佳化病人-呼吸机交互
继发于动态过度充气的胸壁顺应性改变和呼吸肌功能，高吸气流量需求，过度的气道阻力大大增加阻塞性肺病患者人机不同步的风险。尽管控制VE并提供足够的吸气流量参数，许多患者仍因为无效的呼吸触发或欠佳的呼吸循环导致不同步。当患者吸气未能触发呼吸或导致呼吸机呼吸传递实质性延误时，触发不同步发生。（图4）呼吸机呼吸终止太早太晚时发生周期不同步。
图4.患者呼吸努力（箭头）不触发呼吸，为明显的触发不同步。
当动态过度充气时，病人吸气努力必须在流量或环路压力有足够的变化之前首先克服PEEPi才能触发呼吸机呼吸。这种现象在临床上通过视诊或触诊吸气肌努力而不立即触发呼吸机输送而观察到。流量–时间呼吸机曲线可显示突然停止或减少的呼气流量不触发呼吸。初始呼吸机调整应注重减少VE、延长呼气时间，或气道阻塞的药物治疗使PEEPi最小化。提高触发灵敏度可能有助于患者吸气努力较高比例的触发呼吸，但是受限于不敏感性的固有水平需要避免自动触发。
如果触发不同步持续，则应用PEEP有助于减少患者呼吸起始时所需的呼吸功。通过有效地设置触发阈值更接近PEEPi水平，PEEPe的增加减少患者必须克服的流量或压力梯度而触发呼吸。PEEPe通常设定为不超过80％PEEPi水平，因为进一步增加通常恶化充气过度。可以使用食管气囊来进行测量PEEPi和指导滴定PEEPe。或者，PEEPe可以通过仔细观察人-机的相互作用、VT和吸气压力来逐渐增加。PEEPe的有益增加将减少患者吸气努力和呼吸传递之间的延迟并且可能矛盾地增加呼吸机呼吸频率，因为患者努力更高比例的有效触发呼吸机呼吸。如果PEEPe过多，在流量-容量目标通气中PIP将开始增加。类似地，如果过多的PEEPe应用于压力目标模式中，VT开始减少。COPD患者应谨慎使用PEEPe来管理触发不同步。哮喘的结果不一致，但一般当由测量PEEPi引导滴定PEEPe时表现出类似的益处。
周期不同步通常随着调整流量– 容量目标通气中的吸气流量或在压力辅助控制通气中的吸气时间而改善。相反，吸气时间过多通常在具有严重的气道阻塞的接受压力支持通气的患者中观察到。气道阻力过大导致气流缓慢减小。因为当流量下降到最大流量的固定比例时压力支持吸气循环关闭，由此产生的吸气时间可能过长。流量转换标准的调整本质上改变阻塞性肺病患者呼吸的呼气功。增加呼气流量转换标准或切换到辅助通风控制模式普遍改善同步。
结果
机械通气支持的直接并发症通常与充气过度的严重性和机械通气总体持续时间相关。已经报道了需要机械通气的哮喘患者3％〜6％的气胸发生率。使高达40％的低血压使病例复杂化。严重的过度充气，定义为在长时间呼吸暂停时大于20mL/ kg的呼出容积，可以准确识别那些最大风险。至少观察到15％的需要IMV的哮喘患者存在显著的呼吸肌肌病，较长的通气时间、大剂量皮质类固醇和神经肌肉阻滞剂增加肌病的发生率。因为年龄较大和合并症的显著率，COPD患者的并发症和死亡率大体上更高。虽然COPD和哮喘的住院死亡率较其他原因的急性呼吸衰竭更低，但与初始治疗后数月到数年再次恶化有关的死亡率凸显积极慢病管理的重要性。
新出现的治疗方法
使用氦-氧呼吸气体混合物（氦氧混合气体）增加层流，从而减少气道阻力和促进肺排空。虽然生理学上吸引人，氦氧混合气体使用没有显示改善结果。此外，氦氧混合气体对机械通气的管理是挑战，因为它破坏流量传感器校准，并且每天需要多个罐交换。
体外生命支持已被使用治疗与COPD和哮喘有关的难治性碳酸血症呼吸衰竭。体外二氧化碳去除可以通过15.5 Fr一样小的双腔导管和约为0.5L / min血液流速达到。体外生命支持试验研究已经证明降低NIV支持失败患者的IMV率，缩短IMV持续时间，使患者早日活动。体外生命支持的统计数据表明哮喘患者的顽固性急性呼吸衰竭的短期存活率超过80％
总结
阻塞性肺疾病的加重是急性呼吸衰竭的常见原因。管理重点包括快速识别和提供积极的支持性治疗，以尽量减少进展的风险和机械通气需求。对于那些需要呼吸机支持的患者，NIV的使用降低了死亡率和进展为IMV的风险。与有创通气相关的挑战包括气体滞留和动态过度充气。仔细的监测和调整通气支持参数有助于优化病人-呼吸机的相互作用，最大限度地减少风险相关发生率。尽管有这些挑战，在经验丰富的中心需要机械通气的严重哮喘加重患者的死亡率很低。同样，尽管较高水平的合并症，COPD加重需要机械通气支持相比那些与其他类型的急性呼吸衰竭的结局比较有利。继续研究非侵入性和新兴的支持策略将有助于优化与这个重要的临床实体相关的结果。
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作者归属：火凤凰翻译组 | 美工：上善若水-lily