引用本文: 農凌波, 余裕恒, 張容, 劉冬冬, 陳思蓓, 徐永昊, 桑嶺, 劉學松, 楊淳, 周靜, 何為群, 黎毅敏, 劉曉青, 梁微波. 無創正壓通氣在重癥加強治療病房危重患者預氧合中的應用. 中國呼吸與危重監護雜志, 2021, 20(1): 17-21. doi: 10.7507/1671-6205.202002104 復制
氣管插管是搶救呼吸衰竭患者的重要手段,插管過程中常常會出現低氧血癥,而預氧合能夠提高患者氣管插管前的氧氣儲備,減少低氧血癥的發生[1]。傳統的預氧合方法是使用球囊面罩(BVM)通氣。如果肺功能正常的手術患者在全麻氣管插管前充分進行預氧合,通常不會發生低氧血癥。而危重患者常常合并心肺功能異常、高代謝、貧血等基礎疾病,即使氣管插管前進行充分的預氧合,也容易出現低氧血癥[2-3],所以 BVM 預氧合在危重患者中的效果并不確定。無創正壓通氣(NIV)已經被證實能夠改善呼吸衰竭患者的血氧水平。因此,本研究通過比較 NIV 與 BVM 通氣的預氧合效果來評估 NIV 是否能夠改善危重癥患者氣管插管前的預氧合。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
這是一個單中心、前瞻性隨機對照研究(臨床試驗注冊號:NCT02462668)。研究納入 2015 年 6 月至 2017 年 6 月在廣州醫科大學附屬第一醫院、廣州呼吸健康研究院重癥加強治療病房(ICU)內氣管插管的患者。采用 SAS 9.0 軟件,以隨機區組設計的方式將入選患者分為兩組,區組長度為 4:BVM 輔助通氣預氧合的患者為對照組,NIV 預氧合的患者為 NIV 組。納入標準:ICU 住院期間氣管插管的患者。排除標準:年齡<18 歲、孕婦、心跳停止、有 BVM 和 NIV 輔助的禁忌證、嚴重凝血功能障礙。本研究方案經過廣州醫科大學附屬第一醫院倫理委員會批準(No. 2015[24]),取得患者或家屬的知情同意,并簽署知情同意書。
1.2 方法
1.2.1 記錄一般臨床指標
性別、年齡、脈搏血氧飽和度(SpO2)、急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ(APACHEⅡ)、血氣分析、機械通氣時間、28 天生存率、ICU 病死率。
1.2.2 治療方法
在篩選期間,患者接受面罩吸氧,流量 10~15 L/min 或者 NIV 輔助,吸入氧濃度(FiO2)為 60%~100% 來保證 SpO2>90%。入選后,在氣管插管前患者接受 BVM 或 NIV 預氧合至少 3 min,目的是使得 SpO2 保持在 90% 以上。對照組采用 BVM 給患者進行輔助通氣,氧氣流量 15 L/min,呼氣末正壓設為 5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa);NIV 組患者采用無創呼吸機輔助通氣(BiPAP vision ventilator,荷蘭飛利浦公司),呼吸機設置:模式 S/T,f 20/min,吸氣正壓(IPAP)12~20 cm H2O(調整達到目標潮氣量 7~10 mL/kg),呼氣正壓(EPAP)5 cm H2O,FiO2 100%。預氧合后所有的患者均采用支氣管鏡經鼻氣管插管。
1.2.3 預后指標
預氧合后的血氧指標[SpO2 和動脈血氧分壓(PaO2)],預氧合相關的并發癥,機械通氣時間為有創通氣時間,28 天生存率為住院患者 28 天生存率,ICU 病死率為患者在 ICU 內住院的病死率。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 19.0 統計軟件。正態分布的計量資料以均數±標準差(±s)表示,組間比較采用獨立樣本 t 檢驗;非正態分布的計量資料以中位數(四分位數)[M(P25,P75)]表示,組間比較采用 Mann-Whitney U 檢驗;計數資料以例數或百分比(%)表示,組間比較采用 χ2 檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 患者基線資料
本研究共納入 106 例患者,基線資料見表 1。患者中男 75 例,女 31 例;年齡 19~98 歲,平均年齡(65.0±12.6)歲。對照組 53 例,NIV 組 53 例,兩組患者性別、年齡、身高、體重、插管原因、氧合指數、APACHEⅡ評分、機械通氣時間、28 天生存率、ICU 病死率等基線數據無顯著差異(均 P>0.05)。插管原因中其他疾病:對照組急性左心衰竭 1 例;NIV 組急性左心衰竭 2 例,感染性休克 1 例。NIV 組 IPAP 為(14.66±2.85)cm H2O,EPAP 為 5 cm H2O。

2.2 預氧合前后 SpO2 和血氣分析的變化
預氧合前對照組和 NIV 組的 SpO2 為 92%(85%,98%)比 91%(85%,98%)(P=0.87),預氧合后 NIV 組的 SpO2 顯著高于對照組[99%(96%,100%)比 96%(90%,99%),P=0.001]。預氧合前對照組在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范圍內的患者數分別為 34 例(64.6%)、13 例(24.5%)、6 例(11.3%);而 NIV 組對應的患者數分別為 33 例(62.3%)、13 例(24.5%)、7 例(13.2),兩組比較無顯著差異(P=0.95)。預氧合后對照組在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范圍內的患者數分別為 41 例(77.4%)、8 例(15.1%)、4 例(7.6%);而 NIV 組患者則分別為 50 例(94.3%)、3 例(5.7%)、0 例(0%)。預氧合后 NIV 組在 SpO2≥90% 范圍內的患者多于對照組,并且消除了 SpO2<80% 范圍內的患者,兩組比較有顯著差異(P=0.03)。
預氧合前后血氣分析改變見表 2。預氧合前對照組和 NIV 組的 PaO2 和 SaO2 無顯著差異,預氧合后 NIV 組的 PaO2 和 SaO2 顯著高于對照組。兩組在預氧前后 pH 值、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)、HCO3- 均無顯著差異。

預氧合前 SpO2<90% 亞組的患者預氧合前后的 SpO2 和 PaO2 的變化見表 3。在預氧合前就存在嚴重低氧血癥 SpO2<90% 的亞組患者預氧合前兩組 SpO2 和 PaO2 無顯著差異;預氧合后,NIV 組的 SpO2 和 PaO2 比對照組有顯著提高,差異有統計學意義(P<0.05)。

預氧合前 SpO2≥90% 亞組的患者預氧合前后的 SpO2 和 PaO2 變化見表 4。預氧合前 SpO2≥90% 亞組的患者在預氧合前后兩組的 SpO2 和 PaO2 均無顯著差異。

2.3 預氧合相關的并發癥
兩組不同預氧合方法相關的并發癥見表 5。對照組和 NIV 組在預氧合期間血壓變化、心率增快等相關并發癥的發生率沒有差異。在預氧期間,兩組均未發生心跳減慢、心臟驟停、嚴重心律失常等嚴重并發癥。插管后胸部 X 線和支氣管鏡檢查未發現氣胸、反流誤吸。

3 討論
氣管插管前進行充分的預氧合可以增加患者的氧儲備,從而使得患者可以耐受更長的呼吸暫停時間而不發生低氧血癥。本研究比較 NIV 與 BVM 輔助通氣在 ICU 危重患者預氧合效果,發現 NIV 預氧合是安全有效的;在重度低氧血癥(SpO2<90%)亞組患者中 NIV 預氧合效果更明顯,而在輕中度低氧血癥(SpO2≥90%)亞組患者中兩種預氧合方法效果相似。
傳統的預氧合方法是在氣管插管前使用 BVM 給患者進行輔助通氣[4-5],100% 的氧氣濃度,通氣至少 3 min[6-7]。但是使用 BVM 給危重患者預氧合時往往效果并不理想[8]。這是因為與擇期手術中的全麻患者相比,重癥監護病房的危重患者常合并心血管和肺的基礎疾病,所以這些患者在插管過程中常常出現嚴重的低氧血癥[2, 9-10]。Farmery 等[11]報道預氧合后正常成人 SpO2 下降至 85% 的時間是 502 s,而危重癥患者只需要 23 s。因此,需要研究改進預氧合的方法來降低危重患者發生低氧血癥的風險。研究報道經鼻高流量吸氧(HFNC)可以提高危重患者氣管插管前的血氧飽和度[4, 12-13]。但也有研究表明,使用 HFNC 與高流量面罩吸氧來進行預氧合,HFNC 并沒有顯著改善最低血氧飽和度[13]。由于 HFNC 并不能提供正壓通氣的效果,因此 HFNC 并不是一個理想的預氧合手段。NIV 能夠保證患者較高的吸氧濃度,提供正壓支持來增加潮氣量和減少呼吸做功,維持呼氣末正壓來保證肺的擴張,避免肺塌陷[14-15]。無創呼吸機還能夠通過監測潮氣量、氣道壓力、呼吸頻率來調節參數以達到理想的通氣效果。目前 NIV 已經廣泛應用于各種呼吸衰竭的治療,并已證實它能改善氧合,避免有創機械通氣,促進撤離呼吸機[16-17]。我們既往的研究發現在 ICU 發生非計劃拔管后,可以考慮使用 NIV 來避免患者重新插管[18]。Baillard 等[19]曾經報道使用 NIV 進行預氧合,比 BVM 輔助通氣能更有效地防止低氧血癥。但是使用 NIV 來預氧合的局限性包括:(1)需要時間來準備無創通氣的物品;(2)對操作無創呼吸機的醫護人員的技術要求較高;(3)某些患者存在 NIV 的禁忌證。因此,如果不加選擇地對所有危重患者使用 NIV 進行預氧合,會增加不必要醫療支出和負擔。目前沒有文獻報道哪些特定的患者可能會從 NIV 預氧合中獲益。本研究發現預氧合前 SpO2≥90% 的患者使用 BVM 或者 NIV 預氧合的效果是相似的,換而言之,對于輕到中度的危重癥低氧血癥患者,應用 BVM 預氧合已經足夠;而在預氧合前采取了積極的氧療后還是存在嚴重低氧血癥(SpO2<90%)的患者中,NIV 預氧合的效果明顯優于 BVM。因此,我們推薦氣管插管前存在嚴重低氧血癥(SpO2<90%)患者可以考慮使用 NIV 進行預氧合。另外,為了保證 NIV 的成功,必須把握好 NIV 的適應證和禁忌證,加強醫護人員 NIV 的技術培訓。
反流誤吸是氣管插管常見的并發癥[10]。這是由于危重癥患者常常出現胃動力障礙,NIV 時氣體容易進入胃內,導致胃充氣。面罩正壓通氣送氣壓力大于 25 cm H2O 時,胃擴張和肺吸入的風險隨之增加[20-21]。使用 BVM 進行正壓通氣時,送氣壓力較容易達到 25 cm H2O[20]。在本研究中,最大的 IPAP≤20 cm H2O,EPAP 為 5 cm H2O,送氣壓力未超過 25 cm H2O,因此反流誤吸的風險相應減少,本研究未發現有反流誤吸的現象發生。另外,在本研究中,兩組的高血壓、低血壓、心動過速等并發癥的發生率相近似,無心跳停止、嚴重心律失常等并發癥發生,說明使用 NIV 對危重癥患者進行預氧合是安全的。
本研究存在一定局限性。首先這是一個單中心和非盲設計研究。因為試驗的特點,無法設盲,這可能會影響結果,降低研究的普遍性意義。其次,NIV 應用的效果與操作者的技術水平、NIV 的參數調節等因素密切相關,以及人機協調程度這些因素都將直接影響 NIV 預氧合的效果。最后,本研究無創通氣呼吸機設定時沒有能夠根據患者病情特點做相應的呼氣末正壓的調整。例如不同的疾病,特別是急性呼吸窘迫綜合征的患者可能從更高的呼氣末正壓中獲得氧合的改善;另外某些呼吸肌肉無力、肺順應性較差的患者可能需要更高的送氣壓力。NIV 預氧合是對預氧合方式的一種探索,并不適用于所有的患者,NIV 在特定患者預氧合中的應用價值仍有待今后開展更多的隨機對照研究來證實。
綜上所述,與 BVM 相比,NIV 輔助預氧合對危重患者來說是安全有效的。嚴重低氧血癥危重患者更有可能從 NIV 輔助預氧合中獲益。
利益沖突:本研究不涉及任何利益沖突。
氣管插管是搶救呼吸衰竭患者的重要手段,插管過程中常常會出現低氧血癥,而預氧合能夠提高患者氣管插管前的氧氣儲備,減少低氧血癥的發生[1]。傳統的預氧合方法是使用球囊面罩(BVM)通氣。如果肺功能正常的手術患者在全麻氣管插管前充分進行預氧合,通常不會發生低氧血癥。而危重患者常常合并心肺功能異常、高代謝、貧血等基礎疾病,即使氣管插管前進行充分的預氧合,也容易出現低氧血癥[2-3],所以 BVM 預氧合在危重患者中的效果并不確定。無創正壓通氣(NIV)已經被證實能夠改善呼吸衰竭患者的血氧水平。因此,本研究通過比較 NIV 與 BVM 通氣的預氧合效果來評估 NIV 是否能夠改善危重癥患者氣管插管前的預氧合。
1 資料與方法
1.1 臨床資料
這是一個單中心、前瞻性隨機對照研究(臨床試驗注冊號:NCT02462668)。研究納入 2015 年 6 月至 2017 年 6 月在廣州醫科大學附屬第一醫院、廣州呼吸健康研究院重癥加強治療病房(ICU)內氣管插管的患者。采用 SAS 9.0 軟件,以隨機區組設計的方式將入選患者分為兩組,區組長度為 4:BVM 輔助通氣預氧合的患者為對照組,NIV 預氧合的患者為 NIV 組。納入標準:ICU 住院期間氣管插管的患者。排除標準:年齡<18 歲、孕婦、心跳停止、有 BVM 和 NIV 輔助的禁忌證、嚴重凝血功能障礙。本研究方案經過廣州醫科大學附屬第一醫院倫理委員會批準(No. 2015[24]),取得患者或家屬的知情同意,并簽署知情同意書。
1.2 方法
1.2.1 記錄一般臨床指標
性別、年齡、脈搏血氧飽和度(SpO2)、急性生理學和慢性健康狀況評分系統Ⅱ(APACHEⅡ)、血氣分析、機械通氣時間、28 天生存率、ICU 病死率。
1.2.2 治療方法
在篩選期間,患者接受面罩吸氧,流量 10~15 L/min 或者 NIV 輔助,吸入氧濃度(FiO2)為 60%~100% 來保證 SpO2>90%。入選后,在氣管插管前患者接受 BVM 或 NIV 預氧合至少 3 min,目的是使得 SpO2 保持在 90% 以上。對照組采用 BVM 給患者進行輔助通氣,氧氣流量 15 L/min,呼氣末正壓設為 5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa);NIV 組患者采用無創呼吸機輔助通氣(BiPAP vision ventilator,荷蘭飛利浦公司),呼吸機設置:模式 S/T,f 20/min,吸氣正壓(IPAP)12~20 cm H2O(調整達到目標潮氣量 7~10 mL/kg),呼氣正壓(EPAP)5 cm H2O,FiO2 100%。預氧合后所有的患者均采用支氣管鏡經鼻氣管插管。
1.2.3 預后指標
預氧合后的血氧指標[SpO2 和動脈血氧分壓(PaO2)],預氧合相關的并發癥,機械通氣時間為有創通氣時間,28 天生存率為住院患者 28 天生存率,ICU 病死率為患者在 ICU 內住院的病死率。
1.3 統計學方法
采用 SPSS 19.0 統計軟件。正態分布的計量資料以均數±標準差(±s)表示,組間比較采用獨立樣本 t 檢驗;非正態分布的計量資料以中位數(四分位數)[M(P25,P75)]表示,組間比較采用 Mann-Whitney U 檢驗;計數資料以例數或百分比(%)表示,組間比較采用 χ2 檢驗。P<0.05 為差異有統計學意義。
2 結果
2.1 患者基線資料
本研究共納入 106 例患者,基線資料見表 1。患者中男 75 例,女 31 例;年齡 19~98 歲,平均年齡(65.0±12.6)歲。對照組 53 例,NIV 組 53 例,兩組患者性別、年齡、身高、體重、插管原因、氧合指數、APACHEⅡ評分、機械通氣時間、28 天生存率、ICU 病死率等基線數據無顯著差異(均 P>0.05)。插管原因中其他疾病:對照組急性左心衰竭 1 例;NIV 組急性左心衰竭 2 例,感染性休克 1 例。NIV 組 IPAP 為(14.66±2.85)cm H2O,EPAP 為 5 cm H2O。

2.2 預氧合前后 SpO2 和血氣分析的變化
預氧合前對照組和 NIV 組的 SpO2 為 92%(85%,98%)比 91%(85%,98%)(P=0.87),預氧合后 NIV 組的 SpO2 顯著高于對照組[99%(96%,100%)比 96%(90%,99%),P=0.001]。預氧合前對照組在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范圍內的患者數分別為 34 例(64.6%)、13 例(24.5%)、6 例(11.3%);而 NIV 組對應的患者數分別為 33 例(62.3%)、13 例(24.5%)、7 例(13.2),兩組比較無顯著差異(P=0.95)。預氧合后對照組在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范圍內的患者數分別為 41 例(77.4%)、8 例(15.1%)、4 例(7.6%);而 NIV 組患者則分別為 50 例(94.3%)、3 例(5.7%)、0 例(0%)。預氧合后 NIV 組在 SpO2≥90% 范圍內的患者多于對照組,并且消除了 SpO2<80% 范圍內的患者,兩組比較有顯著差異(P=0.03)。
預氧合前后血氣分析改變見表 2。預氧合前對照組和 NIV 組的 PaO2 和 SaO2 無顯著差異,預氧合后 NIV 組的 PaO2 和 SaO2 顯著高于對照組。兩組在預氧前后 pH 值、動脈血二氧化碳分壓(PaCO2)、HCO3- 均無顯著差異。

預氧合前 SpO2<90% 亞組的患者預氧合前后的 SpO2 和 PaO2 的變化見表 3。在預氧合前就存在嚴重低氧血癥 SpO2<90% 的亞組患者預氧合前兩組 SpO2 和 PaO2 無顯著差異;預氧合后,NIV 組的 SpO2 和 PaO2 比對照組有顯著提高,差異有統計學意義(P<0.05)。

預氧合前 SpO2≥90% 亞組的患者預氧合前后的 SpO2 和 PaO2 變化見表 4。預氧合前 SpO2≥90% 亞組的患者在預氧合前后兩組的 SpO2 和 PaO2 均無顯著差異。

2.3 預氧合相關的并發癥
兩組不同預氧合方法相關的并發癥見表 5。對照組和 NIV 組在預氧合期間血壓變化、心率增快等相關并發癥的發生率沒有差異。在預氧期間,兩組均未發生心跳減慢、心臟驟停、嚴重心律失常等嚴重并發癥。插管后胸部 X 線和支氣管鏡檢查未發現氣胸、反流誤吸。

3 討論
氣管插管前進行充分的預氧合可以增加患者的氧儲備,從而使得患者可以耐受更長的呼吸暫停時間而不發生低氧血癥。本研究比較 NIV 與 BVM 輔助通氣在 ICU 危重患者預氧合效果,發現 NIV 預氧合是安全有效的;在重度低氧血癥(SpO2<90%)亞組患者中 NIV 預氧合效果更明顯,而在輕中度低氧血癥(SpO2≥90%)亞組患者中兩種預氧合方法效果相似。
傳統的預氧合方法是在氣管插管前使用 BVM 給患者進行輔助通氣[4-5],100% 的氧氣濃度,通氣至少 3 min[6-7]。但是使用 BVM 給危重患者預氧合時往往效果并不理想[8]。這是因為與擇期手術中的全麻患者相比,重癥監護病房的危重患者常合并心血管和肺的基礎疾病,所以這些患者在插管過程中常常出現嚴重的低氧血癥[2, 9-10]。Farmery 等[11]報道預氧合后正常成人 SpO2 下降至 85% 的時間是 502 s,而危重癥患者只需要 23 s。因此,需要研究改進預氧合的方法來降低危重患者發生低氧血癥的風險。研究報道經鼻高流量吸氧(HFNC)可以提高危重患者氣管插管前的血氧飽和度[4, 12-13]。但也有研究表明,使用 HFNC 與高流量面罩吸氧來進行預氧合,HFNC 并沒有顯著改善最低血氧飽和度[13]。由于 HFNC 并不能提供正壓通氣的效果,因此 HFNC 并不是一個理想的預氧合手段。NIV 能夠保證患者較高的吸氧濃度,提供正壓支持來增加潮氣量和減少呼吸做功,維持呼氣末正壓來保證肺的擴張,避免肺塌陷[14-15]。無創呼吸機還能夠通過監測潮氣量、氣道壓力、呼吸頻率來調節參數以達到理想的通氣效果。目前 NIV 已經廣泛應用于各種呼吸衰竭的治療,并已證實它能改善氧合,避免有創機械通氣,促進撤離呼吸機[16-17]。我們既往的研究發現在 ICU 發生非計劃拔管后,可以考慮使用 NIV 來避免患者重新插管[18]。Baillard 等[19]曾經報道使用 NIV 進行預氧合,比 BVM 輔助通氣能更有效地防止低氧血癥。但是使用 NIV 來預氧合的局限性包括:(1)需要時間來準備無創通氣的物品;(2)對操作無創呼吸機的醫護人員的技術要求較高;(3)某些患者存在 NIV 的禁忌證。因此,如果不加選擇地對所有危重患者使用 NIV 進行預氧合,會增加不必要醫療支出和負擔。目前沒有文獻報道哪些特定的患者可能會從 NIV 預氧合中獲益。本研究發現預氧合前 SpO2≥90% 的患者使用 BVM 或者 NIV 預氧合的效果是相似的,換而言之,對于輕到中度的危重癥低氧血癥患者,應用 BVM 預氧合已經足夠;而在預氧合前采取了積極的氧療后還是存在嚴重低氧血癥(SpO2<90%)的患者中,NIV 預氧合的效果明顯優于 BVM。因此,我們推薦氣管插管前存在嚴重低氧血癥(SpO2<90%)患者可以考慮使用 NIV 進行預氧合。另外,為了保證 NIV 的成功,必須把握好 NIV 的適應證和禁忌證,加強醫護人員 NIV 的技術培訓。
反流誤吸是氣管插管常見的并發癥[10]。這是由于危重癥患者常常出現胃動力障礙,NIV 時氣體容易進入胃內,導致胃充氣。面罩正壓通氣送氣壓力大于 25 cm H2O 時,胃擴張和肺吸入的風險隨之增加[20-21]。使用 BVM 進行正壓通氣時,送氣壓力較容易達到 25 cm H2O[20]。在本研究中,最大的 IPAP≤20 cm H2O,EPAP 為 5 cm H2O,送氣壓力未超過 25 cm H2O,因此反流誤吸的風險相應減少,本研究未發現有反流誤吸的現象發生。另外,在本研究中,兩組的高血壓、低血壓、心動過速等并發癥的發生率相近似,無心跳停止、嚴重心律失常等并發癥發生,說明使用 NIV 對危重癥患者進行預氧合是安全的。
本研究存在一定局限性。首先這是一個單中心和非盲設計研究。因為試驗的特點,無法設盲,這可能會影響結果,降低研究的普遍性意義。其次,NIV 應用的效果與操作者的技術水平、NIV 的參數調節等因素密切相關,以及人機協調程度這些因素都將直接影響 NIV 預氧合的效果。最后,本研究無創通氣呼吸機設定時沒有能夠根據患者病情特點做相應的呼氣末正壓的調整。例如不同的疾病,特別是急性呼吸窘迫綜合征的患者可能從更高的呼氣末正壓中獲得氧合的改善;另外某些呼吸肌肉無力、肺順應性較差的患者可能需要更高的送氣壓力。NIV 預氧合是對預氧合方式的一種探索,并不適用于所有的患者,NIV 在特定患者預氧合中的應用價值仍有待今后開展更多的隨機對照研究來證實。
綜上所述,與 BVM 相比,NIV 輔助預氧合對危重患者來說是安全有效的。嚴重低氧血癥危重患者更有可能從 NIV 輔助預氧合中獲益。
利益沖突:本研究不涉及任何利益沖突。