引用本文： 王金榮, 高攀, 郭淑芬, 劉亞晶, 劉淑紅, 高秀玲, 崔朝勃. 慢性阻塞性肺疾病無創通氣期間高濃度吸氧對二氧化碳分壓的影響. 中國呼吸與危重監護雜志, 2016, 15(4): 329-332. doi: 10.7507/1671-6205.2016078 復制
慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)急性加重期是一種急性起病的過程，呼吸系統癥狀出現急性加重，典型表現為呼吸困難、咳嗽、痰量增多和/或痰液呈膿性，超出日常的變異，并且需要改變藥物治療。住院期間的治療包括控制性氧療、抗感染、應用糖皮質激素和支氣管舒張劑，以及通氣支持等措施。氧療是慢阻肺急性加重住院患者的基礎治療，但吸氧濃度(FiO2)不宜過高，否則可能發生潛在的二氧化碳潴留及呼吸性酸中毒[1]。其原因一直以來都存在爭議，有研究者認為高FiO2將減少頸動脈感受器對呼吸的驅動能力，另有研究者認為將導致通氣-血流比例失調進一步加重[2]。慢阻肺急性加重時無創通氣治療可改善呼吸性酸中毒，提高pH，降低動脈二氧化碳分壓(PaCO2)、呼吸頻率，減輕氣促，降低氣管插管率、住院天數及病死率[1]。但由于患者急性發作時呼吸肌疲勞甚至麻痹，血中二氧化碳清除雖然增加，總的通氣-血流比值并無變化[3-4]。Crossley等[5]認為二氧化碳潴留患者有創通氣期間增加吸氧濃度至70%，并保持動脈氧分壓(PaO2)在正常范圍內，不會加重二氧化碳潴留和減弱呼吸驅動，但無創通氣(NIV)期間高濃度吸氧是否安全尚不清楚。本研究旨在觀察慢阻肺急性加重二氧化碳潴留患者在NIV治療期間高FiO2情況下PaCO2的變化情況。
對象與方法
一 對象
納入2013年3月至2015年8月在哈勵遜國際和平醫院呼吸和危重癥醫學科住院的慢阻肺急性加重患者。所有患者均診斷明確(基于病史、血氣分析、胸部X線片或CT、既往肺功能檢查結果)，并達到NIV應用指征[1]。排除NIV不耐受或需要氣管插管的患者。所有患者均使用口鼻面罩(Performa Trak，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)持續應用NIV(BiPAP Vision，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)治療24 h以上，直至PaCO2趨于穩定。本研究符合醫學倫理學標準，并經醫院倫理委員會批準，所有治療獲得患者或家屬知情同意。
二 方法
所有患者均在病情緩解、不需要氣管插管后接受本試驗。試驗前對無創呼吸機均進行FiO2校正，調整面罩位置及松緊度至最佳，漏氣量控制在20 L/min以下。呼吸機設為S/T模式，呼氣末正壓設為5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，吸氣壓≥10 cm H2O，使目標潮氣量達到并保持在6~8 mL/kg。 所有患者試驗前NIV期間FiO2為0.25~0.5，記錄患者年齡、性別、體重、急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ(APACHEⅡ)評分，同時記錄試驗前潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量、Glasgow評分、動脈血氣分析(ABL90 FLEX，Aakandevej 21，DK-2700 Bronshoj，Denmark)和指氧飽和度(SpO2)。待患者病情穩定后，調高FiO2至1.0。高FiO2通氣期間只調整FiO2，并不調整其他呼吸機參數。FiO2 1.0持續40 min后再次記錄潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量、Glasgow評分、動脈血氣分析和SpO2。試驗結束后將FiO2降至試驗前水平，整個過程中勿使患者感覺到FiO2的變化。
三 統計學處理
用SPSS 19.0軟件行統計學分析，連續性計量資料以x±s表示，試驗前后數據比較用配對t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。
結果
一 一般資料
共有56例慢阻肺急性加重患者參與本研究，其中男45例，無患者中途癥狀加重或退出。患者年齡(68±16)歲，體重(65±13)kg，所有患者試驗前NIV期間FiO2 0.25~0.5，APACHEⅡ評分(15±5)分。
二 試驗前后各臨床參數比較
基本參數方面變化見表 1。患者NIV期間高濃度吸氧后，SpO2明顯提高(P＜0.001)，而潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量及Glasgow評分均無明顯變化(P＞0.05)。血氣分析結果見圖 1，僅PaO2明顯提高，由(83±14)mm Hg增加至(165±41)mm Hg(P＜0.001)(1 mm Hg=0.133 kPa)，而試驗前后pH值無明顯變化(7.26±0.04和7.28±0.04，P=0.054)，PaCO2試驗前后變化亦不明顯[(72±15) mm Hg和(72±14)mm Hg，P=0.438]。
表1
無創通氣期間高濃度吸氧前后基本參數的比較(n=56，x±s)
圖1
試驗前后血氣分析變化
討論
慢阻肺急性加重患者多存在呼氣性呼吸困難、呼吸做功增加、氣道分泌物增加或清除能力下降，血氣分析則顯示PaO2下降，并導致肺動脈血管收縮和肺動脈高壓[6]。氧療是治療慢阻肺急性加重合并呼吸衰竭的基本措施，能夠減少無氧代謝和乳酸生成；改善腦功能和右心功能；減少心律失常；緩解肺動脈高壓；減少抗利尿激素分泌，增加腎排水；減少血管外肺水；減少紅細胞聚集并降低紅細胞壓積[6-7]。輔助給氧時PaCO2通常會上升，但氧療導致的高碳酸腦病并不常見，不應因為擔心氧療會加重二氧化碳潴留而給氧不足[8]。二氧化碳增加主要是由于死腔改變或氧合-解離曲線移位，而非呼吸驅動減弱[9]。預料中的PaCO2輕度升高無需特殊處理，除非血氣分析顯示呼吸性酸中毒呈加重趨勢，甚至出現中樞或心血管不良事件。高碳酸腦病僅在過度吸氧時可能發生，控制性、低流量氧療時較少發生[10]。本研究顯示，慢阻肺急性加重期有二氧化碳潴留但病情穩定的患者，在NIV治療期間，短期高濃度吸氧并不會加重二氧化碳潴留。
既往多個研究觀察了自主呼吸和接受有創通氣的患者增加FiO2后PaCO2對意識的影響，但針對NIV的研究相對較少。Sassoon等[11]對17例病情穩定的慢阻肺患者進行研究，發現平均FiO2增加至0.94，PaCO2增加4.4 mm Hg，死腔增加4%。他們推測高氧誘發的高碳酸血癥主要是由于氣體交換功能障礙[第1秒用力呼氣容積(FEV1)下降是一個重要危險因素]，而非呼吸抑制。Aubier等[12]研究發現慢阻肺合并呼吸衰竭患者吸氧5 L/min持續30 min后，PaCO2從61 mm Hg升至68 mm Hg，分鐘通氣量下降14%，但PaCO2上升與分鐘通氣量下降之間并無相關性，提示有其他因素參與其中。另一研究也得出相似結果，機械通氣患者FiO2設置為1.0時，雖然去除了低氧的刺激，但呼吸肌仍保持驅動能力，分鐘通氣量變化不明顯。PaCO2與分鐘通氣量之間亦無相關性，推測通氣減少并非導致PaCO2上升的主要原因。本研究中試驗前后慢阻肺患者分鐘通氣量分別為(12.2±1.8) L/min和(11.9±1.7) L/min，試驗后稍有下降，但差異并無統計學意義。有研究者認為慢阻肺急性加重患者吸純氧后PaCO2上升，通氣減少，肺泡死腔增加，生理性死腔的變化足以解釋高碳酸血癥的原因[13-14]。Scano等[15]發現高碳酸血癥患者的呼吸驅動能力對二氧化碳的反應與健康人群相似，但比PaCO2正常的慢阻肺者要弱。本研究中患者高FiO2過程中，只有SpO2和PaO2明顯升高，而Glasgow評分、呼吸頻率、PaCO2、pH及分鐘通氣量均無明顯變化，故無證據顯示高FiO2加重了呼吸抑制。本研究尚存在一些缺陷，首先呼吸機相關參數和血氣分析結果來自于儀器，對相關數據進行整合時容易出現偏倚。另外，本研究并未測量死腔，樣本量也偏小。
綜上所述，慢阻肺急性加重患者NIV治療期間，對于低濃度吸氧仍不能有效糾正低氧血癥的患者，可短期增加FiO2，不會加重二氧化碳潴留。但這一結論尚需隨機、對照及大樣本研究進一步證實。
慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)急性加重期是一種急性起病的過程，呼吸系統癥狀出現急性加重，典型表現為呼吸困難、咳嗽、痰量增多和/或痰液呈膿性，超出日常的變異，并且需要改變藥物治療。住院期間的治療包括控制性氧療、抗感染、應用糖皮質激素和支氣管舒張劑，以及通氣支持等措施。氧療是慢阻肺急性加重住院患者的基礎治療，但吸氧濃度(FiO2)不宜過高，否則可能發生潛在的二氧化碳潴留及呼吸性酸中毒[1]。其原因一直以來都存在爭議，有研究者認為高FiO2將減少頸動脈感受器對呼吸的驅動能力，另有研究者認為將導致通氣-血流比例失調進一步加重[2]。慢阻肺急性加重時無創通氣治療可改善呼吸性酸中毒，提高pH，降低動脈二氧化碳分壓(PaCO2)、呼吸頻率，減輕氣促，降低氣管插管率、住院天數及病死率[1]。但由于患者急性發作時呼吸肌疲勞甚至麻痹，血中二氧化碳清除雖然增加，總的通氣-血流比值并無變化[3-4]。Crossley等[5]認為二氧化碳潴留患者有創通氣期間增加吸氧濃度至70%，并保持動脈氧分壓(PaO2)在正常范圍內，不會加重二氧化碳潴留和減弱呼吸驅動，但無創通氣(NIV)期間高濃度吸氧是否安全尚不清楚。本研究旨在觀察慢阻肺急性加重二氧化碳潴留患者在NIV治療期間高FiO2情況下PaCO2的變化情況。
對象與方法
一 對象
納入2013年3月至2015年8月在哈勵遜國際和平醫院呼吸和危重癥醫學科住院的慢阻肺急性加重患者。所有患者均診斷明確(基于病史、血氣分析、胸部X線片或CT、既往肺功能檢查結果)，并達到NIV應用指征[1]。排除NIV不耐受或需要氣管插管的患者。所有患者均使用口鼻面罩(Performa Trak，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)持續應用NIV(BiPAP Vision，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)治療24 h以上，直至PaCO2趨于穩定。本研究符合醫學倫理學標準，并經醫院倫理委員會批準，所有治療獲得患者或家屬知情同意。
二 方法
所有患者均在病情緩解、不需要氣管插管后接受本試驗。試驗前對無創呼吸機均進行FiO2校正，調整面罩位置及松緊度至最佳，漏氣量控制在20 L/min以下。呼吸機設為S/T模式，呼氣末正壓設為5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，吸氣壓≥10 cm H2O，使目標潮氣量達到并保持在6~8 mL/kg。 所有患者試驗前NIV期間FiO2為0.25~0.5，記錄患者年齡、性別、體重、急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ(APACHEⅡ)評分，同時記錄試驗前潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量、Glasgow評分、動脈血氣分析(ABL90 FLEX，Aakandevej 21，DK-2700 Bronshoj，Denmark)和指氧飽和度(SpO2)。待患者病情穩定后，調高FiO2至1.0。高FiO2通氣期間只調整FiO2，并不調整其他呼吸機參數。FiO2 1.0持續40 min后再次記錄潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量、Glasgow評分、動脈血氣分析和SpO2。試驗結束后將FiO2降至試驗前水平，整個過程中勿使患者感覺到FiO2的變化。
三 統計學處理
用SPSS 19.0軟件行統計學分析，連續性計量資料以x±s表示，試驗前后數據比較用配對t檢驗。P＜0.05為差異有統計學意義。
結果
一 一般資料
共有56例慢阻肺急性加重患者參與本研究，其中男45例，無患者中途癥狀加重或退出。患者年齡(68±16)歲，體重(65±13)kg，所有患者試驗前NIV期間FiO2 0.25~0.5，APACHEⅡ評分(15±5)分。
二 試驗前后各臨床參數比較
基本參數方面變化見表 1。患者NIV期間高濃度吸氧后，SpO2明顯提高(P＜0.001)，而潮氣量、呼吸頻率、分鐘通氣量及Glasgow評分均無明顯變化(P＞0.05)。血氣分析結果見圖 1，僅PaO2明顯提高，由(83±14)mm Hg增加至(165±41)mm Hg(P＜0.001)(1 mm Hg=0.133 kPa)，而試驗前后pH值無明顯變化(7.26±0.04和7.28±0.04，P=0.054)，PaCO2試驗前后變化亦不明顯[(72±15) mm Hg和(72±14)mm Hg，P=0.438]。
表1
無創通氣期間高濃度吸氧前后基本參數的比較(n=56，x±s)
圖1
試驗前后血氣分析變化
討論
慢阻肺急性加重患者多存在呼氣性呼吸困難、呼吸做功增加、氣道分泌物增加或清除能力下降，血氣分析則顯示PaO2下降，并導致肺動脈血管收縮和肺動脈高壓[6]。氧療是治療慢阻肺急性加重合并呼吸衰竭的基本措施，能夠減少無氧代謝和乳酸生成；改善腦功能和右心功能；減少心律失常；緩解肺動脈高壓；減少抗利尿激素分泌，增加腎排水；減少血管外肺水；減少紅細胞聚集并降低紅細胞壓積[6-7]。輔助給氧時PaCO2通常會上升，但氧療導致的高碳酸腦病并不常見，不應因為擔心氧療會加重二氧化碳潴留而給氧不足[8]。二氧化碳增加主要是由于死腔改變或氧合-解離曲線移位，而非呼吸驅動減弱[9]。預料中的PaCO2輕度升高無需特殊處理，除非血氣分析顯示呼吸性酸中毒呈加重趨勢，甚至出現中樞或心血管不良事件。高碳酸腦病僅在過度吸氧時可能發生，控制性、低流量氧療時較少發生[10]。本研究顯示，慢阻肺急性加重期有二氧化碳潴留但病情穩定的患者，在NIV治療期間，短期高濃度吸氧并不會加重二氧化碳潴留。
既往多個研究觀察了自主呼吸和接受有創通氣的患者增加FiO2后PaCO2對意識的影響，但針對NIV的研究相對較少。Sassoon等[11]對17例病情穩定的慢阻肺患者進行研究，發現平均FiO2增加至0.94，PaCO2增加4.4 mm Hg，死腔增加4%。他們推測高氧誘發的高碳酸血癥主要是由于氣體交換功能障礙[第1秒用力呼氣容積(FEV1)下降是一個重要危險因素]，而非呼吸抑制。Aubier等[12]研究發現慢阻肺合并呼吸衰竭患者吸氧5 L/min持續30 min后，PaCO2從61 mm Hg升至68 mm Hg，分鐘通氣量下降14%，但PaCO2上升與分鐘通氣量下降之間并無相關性，提示有其他因素參與其中。另一研究也得出相似結果，機械通氣患者FiO2設置為1.0時，雖然去除了低氧的刺激，但呼吸肌仍保持驅動能力，分鐘通氣量變化不明顯。PaCO2與分鐘通氣量之間亦無相關性，推測通氣減少并非導致PaCO2上升的主要原因。本研究中試驗前后慢阻肺患者分鐘通氣量分別為(12.2±1.8) L/min和(11.9±1.7) L/min，試驗后稍有下降，但差異并無統計學意義。有研究者認為慢阻肺急性加重患者吸純氧后PaCO2上升，通氣減少，肺泡死腔增加，生理性死腔的變化足以解釋高碳酸血癥的原因[13-14]。Scano等[15]發現高碳酸血癥患者的呼吸驅動能力對二氧化碳的反應與健康人群相似，但比PaCO2正常的慢阻肺者要弱。本研究中患者高FiO2過程中，只有SpO2和PaO2明顯升高，而Glasgow評分、呼吸頻率、PaCO2、pH及分鐘通氣量均無明顯變化，故無證據顯示高FiO2加重了呼吸抑制。本研究尚存在一些缺陷，首先呼吸機相關參數和血氣分析結果來自于儀器，對相關數據進行整合時容易出現偏倚。另外，本研究并未測量死腔，樣本量也偏小。
綜上所述，慢阻肺急性加重患者NIV治療期間，對于低濃度吸氧仍不能有效糾正低氧血癥的患者，可短期增加FiO2，不會加重二氧化碳潴留。但這一結論尚需隨機、對照及大樣本研究進一步證實。
