不同无创正压通气模式治疗COPD伴急性高碳酸血症的临床效果研究

袁聪 崔少帅 安君娜 王东平 尚茜 王海播

(河南省人民医院呼吸与危重症医学科 郑州大学人民医院，河南 郑州 450000)

无创正压通气(Noninvasive positive pressure ventitation，NPPV)治疗慢性阻塞性肺疾病(Chronic obstructive pulmonary disease，COPD)引起的急性高碳酸血症[1]，若不能快速有效降低P(CO2)，会导致患者意识状态逐渐恶化[2]，当出现肺性脑病时，则需要立即接受有创通气[3-4]。然而，有创通气并发症较多，如机械通气相关性肺损伤和呼吸机相关性肺炎导致ICU住院时间延长等[5]。因此，寻找并应用能迅速纠正急性高碳酸血症从而消除CO2对脑的损伤的NPPV模式是非常有必要的，目前，根据不同疾病的病理生理研发出来多种NPPV模式，如无创性平均容量保证压力支持(Average volume assured pressure support，AVAPS)通气模式，兼具压力控制和容量控制的优点，即每次呼吸均用最小的气道压达到预设潮气量。无创性压力支持(Bilevel positive airway pressure-spontaneous/timed，BiPAP S/T)通气模式，具有最佳人机协调性的优势。无创性压力控制(Pressure control ventilation，PCV)通气模式，具有吸气时间和气道压恒定的特点。但国内少见文献报道治疗COPD伴急性高碳酸血症最有效的NPPV模式。鉴此，本研究在COPD伴急性高碳酸血症患者中应用并观察不同NPPV模式的治疗效果，现报告如下。

1 资料与方法

1.1一般资料 选取2019年10月-2020年10月郑州大学人民医院呼吸重症监护病房收治的COPD伴急性高碳酸血症患者，所有患者的诊断符合慢性阻塞性肺疾病诊治指南(2013年修订版)[6]。纳入标准：(1)吸室内空气时，动脉血气分析pH≤7.35，P(O2)/FiO2<200 mmHg，P(CO2)>45 mmHg(1 mmHg≈0.133 kPa)。(2)NPPV依从性良好。(3)格拉斯哥昏迷评分(Glasgow coma scale , GCS)>8分。(4)呼吸频率>25次/min。排除标准：(1)不适合无创通气，需要立即气管插管。(2)血流动力学不稳定(收缩压<90 mmHg，平均动脉压<65 mmHg)。(3)使用血管活性药。(4)严重心率失常。(5)烦躁、谵妄不能配合NPPV。(6)大量气道分泌物。2019年10月-2020年10月呼吸重症监护病房收治的122 例AECOPD患者，符合纳入研究条件的患者有100例，10例患者拒绝参加试验，接受随机分组的患者有90例，5例中途退出，其中2例不耐受NPPV，2例自动出院，1例撤回同意而退出。最终85例患者纳入分析，其中AVAPS组27例，BiPAP S/T组28例，PCV组30例。NPPV治疗均在随机化分组后立即开始实施。3组患者pH、P(O2) /FiO2、心率、血压在任何时间点差异均无统计学差异(P>0.05)，具有可比性，见表1。研究方案经医院伦理委员会批准[(2019)伦审第(37)号]。

表1 3组患者的一般资料比较 例(%)

1.2方法 将符合研究标准的患者按随机数字表法分为AVAPS组、BiPAP S/T组、PCV组3组。患者入科后，立即抽取动脉血气分析并评估患者GCS评分，患者入组后立即给予佩戴无创呼吸机(Respironics,Inc、型号：V60)，均使用口鼻面罩(Respironics,Inc、型号：PerformaTrak)，通过调整面罩将总漏气量控制在30～60 L/min，避免漏气对触发的影响。将床头抬高30～45°以防止误吸。患者持续NPPV治疗，除清醒后进食及咳痰。NPPV治疗过程中严密观察患者的通气情况、意识状态改变、生命体征等。当患者疾病情况好转后，可逐渐下调压力支持力度。如出现下列情况则认定为NPPV治疗成功：(1)在自主呼吸情况下无气促。(2)GCS=15分。(3)呼吸频率<25次/min。(4)吸鼻导管1～2 L/min时，pH>7.35，P(O2)>60 mmHg，P(CO2)恢复到稳定期水平。(5)上述情况持续24 h。如出现下列任何一条情况时给予气管插管：(1)心跳呼吸骤停。(2)严重酸中毒 pH<7.20。(3)收缩压较基础收缩压下降20%。(4)意识障碍不断加重或无改善(GCS<8分)。(5)呼吸频率>40次/min或吸入纯氧条件下，SpO2<90%。(6)大量气道分泌物。患者持续NPPV治疗直到治疗成功或气管插管。

1.2.1AVAPS组 调节无创呼吸机模式为AVAPS，设置最大吸气正压(Inspiratory positive airway pressure,IPAP)为26 cmH2O(1 cmH2O≈0.098 kPa)，最小IPAP为12 cmH2O，呼气正压(Expiratory positive airway pressure,EPAP)为4～8 cmH2O，目标潮气量为8～12 mL/kg，后备呼吸频率10～12次/min。调整FiO2使SpO2波动在88%～92%。NPPV治疗期间如患者病情加重达到气管插管标准即转为有创通气。

1.2.2BiPAP S/T组 调节无创呼吸机模式为BiPAP S/T，EPAP设置为4～8 cmH2O，后备呼吸频率10～12次/min，递增IPAP自4 cmH2O开始，监测潮气量变化，每6次呼吸调整1次，幅度为2 cmH2O，保证压力支持水平(即IPAP-EPAP)能满足8～12 mL/kg的潮气量，调整FiO2使SpO2保持在88%～92%。NPPV治疗期间如患者病情加重达到气管插管标准即转为有创通气。

1.2.3PCV组 调节无创呼吸机模式为PCV，设置IPAP为12～20 cmH2O，EPAP为4～8 cmH2O，吸气时间为0.8～1.2s，后备呼吸频率10～12次/min，根据患者耐受性及临床效果逐渐调整IPAP、EPAP，并保证压力支持水平能满足8～12 mL/kg的潮气量，调整FiO2使SpO2波动在88%～92%。NPPV治疗期间如患者病情加重达到气管插管标准即转为有创通气。

1.3观察指标 (1)记录NPPV治疗28 d后3组患者发生气管插管的情况，并比较气管插管率。(2)记录并比较3组患者NPPV治疗前及治疗1 h、2 h、24 h时的血气分析、GCS评分、pH、P(CO2)、P(O2) /FiO2及呼吸频率的变化。

2 结果

2.13组患者28 d气管插管率的比较 AVAPS组、BiPAP S/T组、PCV组28 d气管插管率分别为5(18.5%)、11(39.3%)、9(30.0%)，差异有统计学意义(χ2=7.70，P=0.029)。进一步两两比较结果显示：AVAPS组患者28 d气管插管率明显低于BiPAP S/T组(18.5%VS39.3%，OR=0.25，95%CI0.13～0.71)和PCV组(18.5%VS30.0%，OR=0.33，95%CI0.12～0.72)。

2.23组患者GCS、血气分析在不同时间点与基线之间的差值比较 见表2。治疗2 h、24 h后，AVAPS组P(CO2)、GCS评分较BiPAP S/T组、PCV组均显著降低(P<0.05)；治疗24 h后，AVAPS组P(CO2)基本恢复至稳定期水平，两两比较中，治疗2 h、24 h后PCV组提高GCS评分较BiPAP S/T组更有优势，而AVAPS组与PCV组两者在提高GCS评分方面差异有统计学意义(P<0.05)。治疗1 h、2 h、24 h后，AVAPS组呼吸频率较BiPAP S/T组、PCV组均显著降低(P<0.05)。

表2 3组患者GCS、血气分析在不同时间点与基线之间的差值比较

3 讨论

3.1AVAPS模式可明显改善患者意识状态，并降低28 d气管插管率 COPD伴急性高碳酸血症患者呼吸力学特征变差的主要原因是气道阻力显著增加，此种呼吸力学改变采取深而慢的呼吸形式可以最小化呼吸作功，但通过临床观察发现，患者使用BiPAP S/T模式易发生呼吸肌疲劳，出现气促症状，导致过早达到呼气触发灵敏度而引起实际吸气时间减少。此时，设置的气道压不足以提供合适的潮气量及肺泡分钟通气量，故有时不能提供给患者稳定的通气支持。PCV通过设置恒定的吸气时间，虽有利于气体在肺内不同区域分布，但当气道阻力增加时，相同气道压力下输送的潮气量会下降，加重CO2潴留。AVAPS根据疾病进展过程中患者呼吸努力、气道阻力、肺顺应性的变化，自动计算近2 min内的平均潮气量和平均吸气压，若二者的变化幅度<20%均值，呼吸机自动计算此时患者的呼吸力学及下1 min通气所需的气道压力，保证实际潮气量与预设潮气量相等[7]。此过程可以避免频繁手动调节压力，减少医护工作量。二氧化碳具有较高的脂溶性，容易越过血脑屏障，引起脑脊液和脑间质组织酸中毒，AVAPS通过动态调整吸气压提供一个恒定的吸入潮气量，可以较快地增加肺泡通气量，从而迅速降低P(CO2)，消除CO2对脑的损伤，提升患者意识状况。AVAPS显著降低28 d气管插管率的原因可能在于其能在治疗2 h内快速降低P(CO2)，有助于改善患者意识状态，进一步避免肺性脑病的发生。此外，AVAPS根据肺部呼吸力学渐进式调整吸气压力，提高患者的舒适度和依从性。

3.2AVAPS可作为治疗急性高碳酸血症的首选NPPV模式 本研究结果显示，对急性高碳酸血症无论应用AVAPS、BiPAP S/T或者是PCV治疗，均能使各项监测指标得到改善，提示不同无创模式对急性高碳酸血症患者均能达到一定治疗效果。COPD伴急性高碳酸血症患者神志的恢复与二氧化碳的清除速率相关。本研究发现，AVAPS能快速改善意识障碍，得益于持续输出稳定的潮气量，纠正肺泡低通气。Canpolat等[8]发现，NPPV治疗急性高碳酸血症时，AVAPS通气2 h后对pH和P(CO2)的改善效果优于BiPAP S/T，并且有较好的患者依从性。蒋萍等[9]也得出了相同的结果。Briones Claudett等[10]发现，在改善COPD伴肺性脑病患者神志方面，AVAPS相较于BiPAP S/T更具优势，但AVAPS并没有缩短无创通气时长。本研究显示，AVAPS模式可有效降低患者呼吸频率，NPPV治疗过程中呼吸频率的下降意味着呼吸做功减少[11]，该结果与赵冰清等[7]的研究一致。

急性高碳酸血症可引起意识障碍[12]，肺性脑病是COPD的主要并发症和主要死因。考虑到气道保护能力差，误吸风险高，NPPV禁用于意识状态较差的患者[1]。然而，对于拒绝有创通气的重度肺性脑病患者，可从NPPV治疗中获益[13]，Zhu等[14]在22例COPD急性发作患者(GCS=7.5±1.9)中使用NPPV治疗，发现和清醒组患者相比，治疗成功率和住院病死率无统计学差异(P>0.05)。上述经验或为临床治疗COPD伴急性高碳酸血症提供了新思路。本研究纳入85例GCS>8分的中度急性呼吸性酸中毒患者，其NPPV治疗成功率与Zhu等[14]的研究一致。而AVAPS组与BiPAP S/T组和PCV组相比，AVAPS治疗成功率更高，提示COPD伴急性高碳酸血症患者可从AVAPS治疗中获益更多，Huang等[15]认为应用常规NPPV模式治疗呼吸衰竭失败后，方可考虑更换AVAPS模式。但本研究结果表明，AVAPS可作为治疗急性高碳酸血症的首选NPPV模式。本研究未能对NPPV通气参数进行归纳整理，无法比较不同模式之间治疗时的具体通气参数有无差异，也未观察不同模式的并发症情况。

综上所述，与BiPAP S/T和PCV相比，AVAPS的优势在于可持续保证目标潮气量的稳定性，快速提高患者意识状态，且为患者提供一个舒适且高效的治疗效果，并能降低28 d气管插管率。同时，本研究治疗过程有明确的治疗流程，如气管插管时机等，既保证患者安全，又易于临床操作，为临床治疗COPD伴急性高碳酸血症提供了一个新的选择。