引用本文： 王金荣, 高攀, 郭淑芬, 刘亚晶, 刘淑红, 高秀玲, 崔朝勃. 慢性阻塞性肺疾病无创通气期间高浓度吸氧对二氧化碳分压的影响. 中国呼吸与危重监护杂志, 2016, 15(4): 329-332. doi: 10.7507/1671-6205.2016078 复制
慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)急性加重期是一种急性起病的过程，呼吸系统症状出现急性加重，典型表现为呼吸困难、咳嗽、痰量增多和/或痰液呈脓性，超出日常的变异，并且需要改变药物治疗。住院期间的治疗包括控制性氧疗、抗感染、应用糖皮质激素和支气管舒张剂，以及通气支持等措施。氧疗是慢阻肺急性加重住院患者的基础治疗，但吸氧浓度(FiO2)不宜过高，否则可能发生潜在的二氧化碳潴留及呼吸性酸中毒[1]。其原因一直以来都存在争议，有研究者认为高FiO2将减少颈动脉感受器对呼吸的驱动能力，另有研究者认为将导致通气-血流比例失调进一步加重[2]。慢阻肺急性加重时无创通气治疗可改善呼吸性酸中毒，提高pH，降低动脉二氧化碳分压(PaCO2)、呼吸频率，减轻气促，降低气管插管率、住院天数及病死率[1]。但由于患者急性发作时呼吸肌疲劳甚至麻痹，血中二氧化碳清除虽然增加，总的通气-血流比值并无变化[3-4]。Crossley等[5]认为二氧化碳潴留患者有创通气期间增加吸氧浓度至70%，并保持动脉氧分压(PaO2)在正常范围内，不会加重二氧化碳潴留和减弱呼吸驱动，但无创通气(NIV)期间高浓度吸氧是否安全尚不清楚。本研究旨在观察慢阻肺急性加重二氧化碳潴留患者在NIV治疗期间高FiO2情况下PaCO2的变化情况。
对象与方法
一 对象
纳入2013年3月至2015年8月在哈励逊国际和平医院呼吸和危重症医学科住院的慢阻肺急性加重患者。所有患者均诊断明确(基于病史、血气分析、胸部X线片或CT、既往肺功能检查结果)，并达到NIV应用指征[1]。排除NIV不耐受或需要气管插管的患者。所有患者均使用口鼻面罩(Performa Trak，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)持续应用NIV(BiPAP Vision，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)治疗24 h以上，直至PaCO2趋于稳定。本研究符合医学伦理学标准，并经医院伦理委员会批准，所有治疗获得患者或家属知情同意。
二 方法
所有患者均在病情缓解、不需要气管插管后接受本试验。试验前对无创呼吸机均进行FiO2校正，调整面罩位置及松紧度至最佳，漏气量控制在20 L/min以下。呼吸机设为S/T模式，呼气末正压设为5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，吸气压≥10 cm H2O，使目标潮气量达到并保持在6~8 mL/kg。 所有患者试验前NIV期间FiO2为0.25~0.5，记录患者年龄、性别、体重、急性生理学和慢性健康状况评分系统Ⅱ(APACHEⅡ)评分，同时记录试验前潮气量、呼吸频率、分钟通气量、Glasgow评分、动脉血气分析(ABL90 FLEX，Aakandevej 21，DK-2700 Bronshoj，Denmark)和指氧饱和度(SpO2)。待患者病情稳定后，调高FiO2至1.0。高FiO2通气期间只调整FiO2，并不调整其他呼吸机参数。FiO2 1.0持续40 min后再次记录潮气量、呼吸频率、分钟通气量、Glasgow评分、动脉血气分析和SpO2。试验结束后将FiO2降至试验前水平，整个过程中勿使患者感觉到FiO2的变化。
三 统计学处理
用SPSS 19.0软件行统计学分析，连续性计量资料以x±s表示，试验前后数据比较用配对t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
结果
一 一般资料
共有56例慢阻肺急性加重患者参与本研究，其中男45例，无患者中途症状加重或退出。患者年龄(68±16)岁，体重(65±13)kg，所有患者试验前NIV期间FiO2 0.25~0.5，APACHEⅡ评分(15±5)分。
二 试验前后各临床参数比较
基本参数方面变化见表 1。患者NIV期间高浓度吸氧后，SpO2明显提高(P＜0.001)，而潮气量、呼吸频率、分钟通气量及Glasgow评分均无明显变化(P＞0.05)。血气分析结果见图 1，仅PaO2明显提高，由(83±14)mm Hg增加至(165±41)mm Hg(P＜0.001)(1 mm Hg=0.133 kPa)，而试验前后pH值无明显变化(7.26±0.04和7.28±0.04，P=0.054)，PaCO2试验前后变化亦不明显[(72±15) mm Hg和(72±14)mm Hg，P=0.438]。
表1
无创通气期间高浓度吸氧前后基本参数的比较(n=56，x±s)
图1
试验前后血气分析变化
讨论
慢阻肺急性加重患者多存在呼气性呼吸困难、呼吸做功增加、气道分泌物增加或清除能力下降，血气分析则显示PaO2下降，并导致肺动脉血管收缩和肺动脉高压[6]。氧疗是治疗慢阻肺急性加重合并呼吸衰竭的基本措施，能够减少无氧代谢和乳酸生成；改善脑功能和右心功能；减少心律失常；缓解肺动脉高压；减少抗利尿激素分泌，增加肾排水；减少血管外肺水；减少红细胞聚集并降低红细胞压积[6-7]。辅助给氧时PaCO2通常会上升，但氧疗导致的高碳酸脑病并不常见，不应因为担心氧疗会加重二氧化碳潴留而给氧不足[8]。二氧化碳增加主要是由于死腔改变或氧合-解离曲线移位，而非呼吸驱动减弱[9]。预料中的PaCO2轻度升高无需特殊处理，除非血气分析显示呼吸性酸中毒呈加重趋势，甚至出现中枢或心血管不良事件。高碳酸脑病仅在过度吸氧时可能发生，控制性、低流量氧疗时较少发生[10]。本研究显示，慢阻肺急性加重期有二氧化碳潴留但病情稳定的患者，在NIV治疗期间，短期高浓度吸氧并不会加重二氧化碳潴留。
既往多个研究观察了自主呼吸和接受有创通气的患者增加FiO2后PaCO2对意识的影响，但针对NIV的研究相对较少。Sassoon等[11]对17例病情稳定的慢阻肺患者进行研究，发现平均FiO2增加至0.94，PaCO2增加4.4 mm Hg，死腔增加4%。他们推测高氧诱发的高碳酸血症主要是由于气体交换功能障碍[第1秒用力呼气容积(FEV1)下降是一个重要危险因素]，而非呼吸抑制。Aubier等[12]研究发现慢阻肺合并呼吸衰竭患者吸氧5 L/min持续30 min后，PaCO2从61 mm Hg升至68 mm Hg，分钟通气量下降14%，但PaCO2上升与分钟通气量下降之间并无相关性，提示有其他因素参与其中。另一研究也得出相似结果，机械通气患者FiO2设置为1.0时，虽然去除了低氧的刺激，但呼吸肌仍保持驱动能力，分钟通气量变化不明显。PaCO2与分钟通气量之间亦无相关性，推测通气减少并非导致PaCO2上升的主要原因。本研究中试验前后慢阻肺患者分钟通气量分别为(12.2±1.8) L/min和(11.9±1.7) L/min，试验后稍有下降，但差异并无统计学意义。有研究者认为慢阻肺急性加重患者吸纯氧后PaCO2上升，通气减少，肺泡死腔增加，生理性死腔的变化足以解释高碳酸血症的原因[13-14]。Scano等[15]发现高碳酸血症患者的呼吸驱动能力对二氧化碳的反应与健康人群相似，但比PaCO2正常的慢阻肺者要弱。本研究中患者高FiO2过程中，只有SpO2和PaO2明显升高，而Glasgow评分、呼吸频率、PaCO2、pH及分钟通气量均无明显变化，故无证据显示高FiO2加重了呼吸抑制。本研究尚存在一些缺陷，首先呼吸机相关参数和血气分析结果来自于仪器，对相关数据进行整合时容易出现偏倚。另外，本研究并未测量死腔，样本量也偏小。
综上所述，慢阻肺急性加重患者NIV治疗期间，对于低浓度吸氧仍不能有效纠正低氧血症的患者，可短期增加FiO2，不会加重二氧化碳潴留。但这一结论尚需随机、对照及大样本研究进一步证实。
慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)急性加重期是一种急性起病的过程，呼吸系统症状出现急性加重，典型表现为呼吸困难、咳嗽、痰量增多和/或痰液呈脓性，超出日常的变异，并且需要改变药物治疗。住院期间的治疗包括控制性氧疗、抗感染、应用糖皮质激素和支气管舒张剂，以及通气支持等措施。氧疗是慢阻肺急性加重住院患者的基础治疗，但吸氧浓度(FiO2)不宜过高，否则可能发生潜在的二氧化碳潴留及呼吸性酸中毒[1]。其原因一直以来都存在争议，有研究者认为高FiO2将减少颈动脉感受器对呼吸的驱动能力，另有研究者认为将导致通气-血流比例失调进一步加重[2]。慢阻肺急性加重时无创通气治疗可改善呼吸性酸中毒，提高pH，降低动脉二氧化碳分压(PaCO2)、呼吸频率，减轻气促，降低气管插管率、住院天数及病死率[1]。但由于患者急性发作时呼吸肌疲劳甚至麻痹，血中二氧化碳清除虽然增加，总的通气-血流比值并无变化[3-4]。Crossley等[5]认为二氧化碳潴留患者有创通气期间增加吸氧浓度至70%，并保持动脉氧分压(PaO2)在正常范围内，不会加重二氧化碳潴留和减弱呼吸驱动，但无创通气(NIV)期间高浓度吸氧是否安全尚不清楚。本研究旨在观察慢阻肺急性加重二氧化碳潴留患者在NIV治疗期间高FiO2情况下PaCO2的变化情况。
对象与方法
一 对象
纳入2013年3月至2015年8月在哈励逊国际和平医院呼吸和危重症医学科住院的慢阻肺急性加重患者。所有患者均诊断明确(基于病史、血气分析、胸部X线片或CT、既往肺功能检查结果)，并达到NIV应用指征[1]。排除NIV不耐受或需要气管插管的患者。所有患者均使用口鼻面罩(Performa Trak，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)持续应用NIV(BiPAP Vision，Respironics，Murrysville，Pennsylvania)治疗24 h以上，直至PaCO2趋于稳定。本研究符合医学伦理学标准，并经医院伦理委员会批准，所有治疗获得患者或家属知情同意。
二 方法
所有患者均在病情缓解、不需要气管插管后接受本试验。试验前对无创呼吸机均进行FiO2校正，调整面罩位置及松紧度至最佳，漏气量控制在20 L/min以下。呼吸机设为S/T模式，呼气末正压设为5 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，吸气压≥10 cm H2O，使目标潮气量达到并保持在6~8 mL/kg。 所有患者试验前NIV期间FiO2为0.25~0.5，记录患者年龄、性别、体重、急性生理学和慢性健康状况评分系统Ⅱ(APACHEⅡ)评分，同时记录试验前潮气量、呼吸频率、分钟通气量、Glasgow评分、动脉血气分析(ABL90 FLEX，Aakandevej 21，DK-2700 Bronshoj，Denmark)和指氧饱和度(SpO2)。待患者病情稳定后，调高FiO2至1.0。高FiO2通气期间只调整FiO2，并不调整其他呼吸机参数。FiO2 1.0持续40 min后再次记录潮气量、呼吸频率、分钟通气量、Glasgow评分、动脉血气分析和SpO2。试验结束后将FiO2降至试验前水平，整个过程中勿使患者感觉到FiO2的变化。
三 统计学处理
用SPSS 19.0软件行统计学分析，连续性计量资料以x±s表示，试验前后数据比较用配对t检验。P＜0.05为差异有统计学意义。
结果
一 一般资料
共有56例慢阻肺急性加重患者参与本研究，其中男45例，无患者中途症状加重或退出。患者年龄(68±16)岁，体重(65±13)kg，所有患者试验前NIV期间FiO2 0.25~0.5，APACHEⅡ评分(15±5)分。
二 试验前后各临床参数比较
基本参数方面变化见表 1。患者NIV期间高浓度吸氧后，SpO2明显提高(P＜0.001)，而潮气量、呼吸频率、分钟通气量及Glasgow评分均无明显变化(P＞0.05)。血气分析结果见图 1，仅PaO2明显提高，由(83±14)mm Hg增加至(165±41)mm Hg(P＜0.001)(1 mm Hg=0.133 kPa)，而试验前后pH值无明显变化(7.26±0.04和7.28±0.04，P=0.054)，PaCO2试验前后变化亦不明显[(72±15) mm Hg和(72±14)mm Hg，P=0.438]。
表1
无创通气期间高浓度吸氧前后基本参数的比较(n=56，x±s)
图1
试验前后血气分析变化
讨论
慢阻肺急性加重患者多存在呼气性呼吸困难、呼吸做功增加、气道分泌物增加或清除能力下降，血气分析则显示PaO2下降，并导致肺动脉血管收缩和肺动脉高压[6]。氧疗是治疗慢阻肺急性加重合并呼吸衰竭的基本措施，能够减少无氧代谢和乳酸生成；改善脑功能和右心功能；减少心律失常；缓解肺动脉高压；减少抗利尿激素分泌，增加肾排水；减少血管外肺水；减少红细胞聚集并降低红细胞压积[6-7]。辅助给氧时PaCO2通常会上升，但氧疗导致的高碳酸脑病并不常见，不应因为担心氧疗会加重二氧化碳潴留而给氧不足[8]。二氧化碳增加主要是由于死腔改变或氧合-解离曲线移位，而非呼吸驱动减弱[9]。预料中的PaCO2轻度升高无需特殊处理，除非血气分析显示呼吸性酸中毒呈加重趋势，甚至出现中枢或心血管不良事件。高碳酸脑病仅在过度吸氧时可能发生，控制性、低流量氧疗时较少发生[10]。本研究显示，慢阻肺急性加重期有二氧化碳潴留但病情稳定的患者，在NIV治疗期间，短期高浓度吸氧并不会加重二氧化碳潴留。
既往多个研究观察了自主呼吸和接受有创通气的患者增加FiO2后PaCO2对意识的影响，但针对NIV的研究相对较少。Sassoon等[11]对17例病情稳定的慢阻肺患者进行研究，发现平均FiO2增加至0.94，PaCO2增加4.4 mm Hg，死腔增加4%。他们推测高氧诱发的高碳酸血症主要是由于气体交换功能障碍[第1秒用力呼气容积(FEV1)下降是一个重要危险因素]，而非呼吸抑制。Aubier等[12]研究发现慢阻肺合并呼吸衰竭患者吸氧5 L/min持续30 min后，PaCO2从61 mm Hg升至68 mm Hg，分钟通气量下降14%，但PaCO2上升与分钟通气量下降之间并无相关性，提示有其他因素参与其中。另一研究也得出相似结果，机械通气患者FiO2设置为1.0时，虽然去除了低氧的刺激，但呼吸肌仍保持驱动能力，分钟通气量变化不明显。PaCO2与分钟通气量之间亦无相关性，推测通气减少并非导致PaCO2上升的主要原因。本研究中试验前后慢阻肺患者分钟通气量分别为(12.2±1.8) L/min和(11.9±1.7) L/min，试验后稍有下降，但差异并无统计学意义。有研究者认为慢阻肺急性加重患者吸纯氧后PaCO2上升，通气减少，肺泡死腔增加，生理性死腔的变化足以解释高碳酸血症的原因[13-14]。Scano等[15]发现高碳酸血症患者的呼吸驱动能力对二氧化碳的反应与健康人群相似，但比PaCO2正常的慢阻肺者要弱。本研究中患者高FiO2过程中，只有SpO2和PaO2明显升高，而Glasgow评分、呼吸频率、PaCO2、pH及分钟通气量均无明显变化，故无证据显示高FiO2加重了呼吸抑制。本研究尚存在一些缺陷，首先呼吸机相关参数和血气分析结果来自于仪器，对相关数据进行整合时容易出现偏倚。另外，本研究并未测量死腔，样本量也偏小。
综上所述，慢阻肺急性加重患者NIV治疗期间，对于低浓度吸氧仍不能有效纠正低氧血症的患者，可短期增加FiO2，不会加重二氧化碳潴留。但这一结论尚需随机、对照及大样本研究进一步证实。
