引用本文： 农凌波, 余裕恒, 张容, 刘冬冬, 陈思蓓, 徐永昊, 桑岭, 刘学松, 杨淳, 周静, 何为群, 黎毅敏, 刘晓青, 梁微波. 无创正压通气在重症加强治疗病房危重患者预氧合中的应用. 中国呼吸与危重监护杂志, 2021, 20(1): 17-21. doi: 10.7507/1671-6205.202002104 复制
气管插管是抢救呼吸衰竭患者的重要手段，插管过程中常常会出现低氧血症，而预氧合能够提高患者气管插管前的氧气储备，减少低氧血症的发生[1]。传统的预氧合方法是使用球囊面罩（BVM）通气。如果肺功能正常的手术患者在全麻气管插管前充分进行预氧合，通常不会发生低氧血症。而危重患者常常合并心肺功能异常、高代谢、贫血等基础疾病，即使气管插管前进行充分的预氧合，也容易出现低氧血症[2-3]，所以 BVM 预氧合在危重患者中的效果并不确定。无创正压通气（NIV）已经被证实能够改善呼吸衰竭患者的血氧水平。因此，本研究通过比较 NIV 与 BVM 通气的预氧合效果来评估 NIV 是否能够改善危重症患者气管插管前的预氧合。
1 资料与方法
1.1 临床资料
这是一个单中心、前瞻性随机对照研究（临床试验注册号：NCT02462668）。研究纳入 2015 年 6 月至 2017 年 6 月在广州医科大学附属第一医院、广州呼吸健康研究院重症加强治疗病房（ICU）内气管插管的患者。采用 SAS 9.0 软件，以随机区组设计的方式将入选患者分为两组，区组长度为 4：BVM 辅助通气预氧合的患者为对照组，NIV 预氧合的患者为 NIV 组。纳入标准：ICU 住院期间气管插管的患者。排除标准：年龄<18 岁、孕妇、心跳停止、有 BVM 和 NIV 辅助的禁忌证、严重凝血功能障碍。本研究方案经过广州医科大学附属第一医院伦理委员会批准（No. 2015［24］），取得患者或家属的知情同意，并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 记录一般临床指标
性别、年龄、脉搏血氧饱和度（SpO2）、急性生理学和慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）、血气分析、机械通气时间、28 天生存率、ICU 病死率。
1.2.2 治疗方法
在筛选期间，患者接受面罩吸氧，流量 10～15 L/min 或者 NIV 辅助，吸入氧浓度（FiO2）为 60%～100% 来保证 SpO2>90%。入选后，在气管插管前患者接受 BVM 或 NIV 预氧合至少 3 min，目的是使得 SpO2 保持在 90% 以上。对照组采用 BVM 给患者进行辅助通气，氧气流量 15 L/min，呼气末正压设为 5 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）；NIV 组患者采用无创呼吸机辅助通气（BiPAP vision ventilator，荷兰飞利浦公司），呼吸机设置：模式 S/T，f 20/min，吸气正压（IPAP）12～20 cm H2O（调整达到目标潮气量 7～10 mL/kg），呼气正压（EPAP）5 cm H2O，FiO2 100%。预氧合后所有的患者均采用支气管镜经鼻气管插管。
1.2.3 预后指标
预氧合后的血氧指标［SpO2 和动脉血氧分压（PaO2）］，预氧合相关的并发症，机械通气时间为有创通气时间，28 天生存率为住院患者 28 天生存率，ICU 病死率为患者在 ICU 内住院的病死率。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 19.0 统计软件。正态分布的计量资料以均数±标准差（
±s）表示，组间比较采用独立样本 t 检验；非正态分布的计量资料以中位数（四分位数）［M（P25，P75）］表示，组间比较采用 Mann-Whitney U 检验；计数资料以例数或百分比（%）表示，组间比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 患者基线资料
本研究共纳入 106 例患者，基线资料见表 1。患者中男 75 例，女 31 例；年龄 19～98 岁，平均年龄（65.0±12.6）岁。对照组 53 例，NIV 组 53 例，两组患者性别、年龄、身高、体重、插管原因、氧合指数、APACHEⅡ评分、机械通气时间、28 天生存率、ICU 病死率等基线数据无显著差异（均 P>0.05）。插管原因中其他疾病：对照组急性左心衰竭 1 例；NIV 组急性左心衰竭 2 例，感染性休克 1 例。NIV 组 IPAP 为（14.66±2.85）cm H2O，EPAP 为 5 cm H2O。
表1
两组患者基线资料（n=53）
2.2 预氧合前后 SpO2 和血气分析的变化
预氧合前对照组和 NIV 组的 SpO2 为 92%（85%，98%）比 91%（85%，98%）（P=0.87），预氧合后 NIV 组的 SpO2 显著高于对照组［99%（96%，100%）比 96%（90%，99%），P=0.001］。预氧合前对照组在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范围内的患者数分别为 34 例（64.6%）、13 例（24.5%）、6 例（11.3%）；而 NIV 组对应的患者数分别为 33 例（62.3%）、13 例（24.5%）、7 例（13.2），两组比较无显著差异（P=0.95）。预氧合后对照组在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范围内的患者数分别为 41 例（77.4%）、8 例（15.1%）、4 例（7.6%）；而 NIV 组患者则分别为 50 例（94.3%）、3 例（5.7%）、0 例（0%）。预氧合后 NIV 组在 SpO2≥90% 范围内的患者多于对照组，并且消除了 SpO2<80% 范围内的患者，两组比较有显著差异（P=0.03）。
预氧合前后血气分析改变见表 2。预氧合前对照组和 NIV 组的 PaO2 和 SaO2 无显著差异，预氧合后 NIV 组的 PaO2 和 SaO2 显著高于对照组。两组在预氧前后 pH 值、动脉血二氧化碳分压（PaCO2）、HCO3－ 均无显著差异。
表2
预氧合前后的血气分析改变［M（P25，P75）］
预氧合前 SpO2<90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2 和 PaO2 的变化见表 3。在预氧合前就存在严重低氧血症 SpO2<90% 的亚组患者预氧合前两组 SpO2 和 PaO2 无显著差异；预氧合后，NIV 组的 SpO2 和 PaO2 比对照组有显著提高，差异有统计学意义（P<0.05）。
表3
预氧合前 SpO2<90% 亚组的患者在预氧后 SpO2和 PaO2的变化［M（P25，P75）］
预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2 和 PaO2 变化见表 4。预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者在预氧合前后两组的 SpO2 和 PaO2 均无显著差异。
表4
预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2和 PaO2变化［M（P25，P75）］
2.3 预氧合相关的并发症
两组不同预氧合方法相关的并发症见表 5。对照组和 NIV 组在预氧合期间血压变化、心率增快等相关并发症的发生率没有差异。在预氧期间，两组均未发生心跳减慢、心脏骤停、严重心律失常等严重并发症。插管后胸部 X 线和支气管镜检查未发现气胸、反流误吸。
表5
预氧合相关的并发症［例（%）］
3 讨论
气管插管前进行充分的预氧合可以增加患者的氧储备，从而使得患者可以耐受更长的呼吸暂停时间而不发生低氧血症。本研究比较 NIV 与 BVM 辅助通气在 ICU 危重患者预氧合效果，发现 NIV 预氧合是安全有效的；在重度低氧血症（SpO2<90%）亚组患者中 NIV 预氧合效果更明显，而在轻中度低氧血症（SpO2≥90%）亚组患者中两种预氧合方法效果相似。
传统的预氧合方法是在气管插管前使用 BVM 给患者进行辅助通气[4-5]，100% 的氧气浓度，通气至少 3 min[6-7]。但是使用 BVM 给危重患者预氧合时往往效果并不理想[8]。这是因为与择期手术中的全麻患者相比，重症监护病房的危重患者常合并心血管和肺的基础疾病，所以这些患者在插管过程中常常出现严重的低氧血症[2, 9-10]。Farmery 等[11]报道预氧合后正常成人 SpO2 下降至 85% 的时间是 502 s，而危重症患者只需要 23 s。因此，需要研究改进预氧合的方法来降低危重患者发生低氧血症的风险。研究报道经鼻高流量吸氧（HFNC）可以提高危重患者气管插管前的血氧饱和度[4, 12-13]。但也有研究表明，使用 HFNC 与高流量面罩吸氧来进行预氧合，HFNC 并没有显著改善最低血氧饱和度[13]。由于 HFNC 并不能提供正压通气的效果，因此 HFNC 并不是一个理想的预氧合手段。NIV 能够保证患者较高的吸氧浓度，提供正压支持来增加潮气量和减少呼吸做功，维持呼气末正压来保证肺的扩张，避免肺塌陷[14-15]。无创呼吸机还能够通过监测潮气量、气道压力、呼吸频率来调节参数以达到理想的通气效果。目前 NIV 已经广泛应用于各种呼吸衰竭的治疗，并已证实它能改善氧合，避免有创机械通气，促进撤离呼吸机[16-17]。我们既往的研究发现在 ICU 发生非计划拔管后，可以考虑使用 NIV 来避免患者重新插管[18]。Baillard 等[19]曾经报道使用 NIV 进行预氧合，比 BVM 辅助通气能更有效地防止低氧血症。但是使用 NIV 来预氧合的局限性包括：（1）需要时间来准备无创通气的物品；（2）对操作无创呼吸机的医护人员的技术要求较高；（3）某些患者存在 NIV 的禁忌证。因此，如果不加选择地对所有危重患者使用 NIV 进行预氧合，会增加不必要医疗支出和负担。目前没有文献报道哪些特定的患者可能会从 NIV 预氧合中获益。本研究发现预氧合前 SpO2≥90% 的患者使用 BVM 或者 NIV 预氧合的效果是相似的，换而言之，对于轻到中度的危重症低氧血症患者，应用 BVM 预氧合已经足够；而在预氧合前采取了积极的氧疗后还是存在严重低氧血症（SpO2<90%）的患者中，NIV 预氧合的效果明显优于 BVM。因此，我们推荐气管插管前存在严重低氧血症（SpO2<90%）患者可以考虑使用 NIV 进行预氧合。另外，为了保证 NIV 的成功，必须把握好 NIV 的适应证和禁忌证，加强医护人员 NIV 的技术培训。
反流误吸是气管插管常见的并发症[10]。这是由于危重症患者常常出现胃动力障碍，NIV 时气体容易进入胃内，导致胃充气。面罩正压通气送气压力大于 25 cm H2O 时，胃扩张和肺吸入的风险随之增加[20-21]。使用 BVM 进行正压通气时，送气压力较容易达到 25 cm H2O[20]。在本研究中，最大的 IPAP≤20 cm H2O，EPAP 为 5 cm H2O，送气压力未超过 25 cm H2O，因此反流误吸的风险相应减少，本研究未发现有反流误吸的现象发生。另外，在本研究中，两组的高血压、低血压、心动过速等并发症的发生率相近似，无心跳停止、严重心律失常等并发症发生，说明使用 NIV 对危重症患者进行预氧合是安全的。
本研究存在一定局限性。首先这是一个单中心和非盲设计研究。因为试验的特点，无法设盲，这可能会影响结果，降低研究的普遍性意义。其次，NIV 应用的效果与操作者的技术水平、NIV 的参数调节等因素密切相关，以及人机协调程度这些因素都将直接影响 NIV 预氧合的效果。最后，本研究无创通气呼吸机设定时没有能够根据患者病情特点做相应的呼气末正压的调整。例如不同的疾病，特别是急性呼吸窘迫综合征的患者可能从更高的呼气末正压中获得氧合的改善；另外某些呼吸肌肉无力、肺顺应性较差的患者可能需要更高的送气压力。NIV 预氧合是对预氧合方式的一种探索，并不适用于所有的患者，NIV 在特定患者预氧合中的应用价值仍有待今后开展更多的随机对照研究来证实。
综上所述，与 BVM 相比，NIV 辅助预氧合对危重患者来说是安全有效的。严重低氧血症危重患者更有可能从 NIV 辅助预氧合中获益。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
气管插管是抢救呼吸衰竭患者的重要手段，插管过程中常常会出现低氧血症，而预氧合能够提高患者气管插管前的氧气储备，减少低氧血症的发生[1]。传统的预氧合方法是使用球囊面罩（BVM）通气。如果肺功能正常的手术患者在全麻气管插管前充分进行预氧合，通常不会发生低氧血症。而危重患者常常合并心肺功能异常、高代谢、贫血等基础疾病，即使气管插管前进行充分的预氧合，也容易出现低氧血症[2-3]，所以 BVM 预氧合在危重患者中的效果并不确定。无创正压通气（NIV）已经被证实能够改善呼吸衰竭患者的血氧水平。因此，本研究通过比较 NIV 与 BVM 通气的预氧合效果来评估 NIV 是否能够改善危重症患者气管插管前的预氧合。
1 资料与方法
1.1 临床资料
这是一个单中心、前瞻性随机对照研究（临床试验注册号：NCT02462668）。研究纳入 2015 年 6 月至 2017 年 6 月在广州医科大学附属第一医院、广州呼吸健康研究院重症加强治疗病房（ICU）内气管插管的患者。采用 SAS 9.0 软件，以随机区组设计的方式将入选患者分为两组，区组长度为 4：BVM 辅助通气预氧合的患者为对照组，NIV 预氧合的患者为 NIV 组。纳入标准：ICU 住院期间气管插管的患者。排除标准：年龄<18 岁、孕妇、心跳停止、有 BVM 和 NIV 辅助的禁忌证、严重凝血功能障碍。本研究方案经过广州医科大学附属第一医院伦理委员会批准（No. 2015［24］），取得患者或家属的知情同意，并签署知情同意书。
1.2 方法
1.2.1 记录一般临床指标
性别、年龄、脉搏血氧饱和度（SpO2）、急性生理学和慢性健康状况评分系统Ⅱ（APACHEⅡ）、血气分析、机械通气时间、28 天生存率、ICU 病死率。
1.2.2 治疗方法
在筛选期间，患者接受面罩吸氧，流量 10～15 L/min 或者 NIV 辅助，吸入氧浓度（FiO2）为 60%～100% 来保证 SpO2>90%。入选后，在气管插管前患者接受 BVM 或 NIV 预氧合至少 3 min，目的是使得 SpO2 保持在 90% 以上。对照组采用 BVM 给患者进行辅助通气，氧气流量 15 L/min，呼气末正压设为 5 cm H2O（1 cm H2O=0.098 kPa）；NIV 组患者采用无创呼吸机辅助通气（BiPAP vision ventilator，荷兰飞利浦公司），呼吸机设置：模式 S/T，f 20/min，吸气正压（IPAP）12～20 cm H2O（调整达到目标潮气量 7～10 mL/kg），呼气正压（EPAP）5 cm H2O，FiO2 100%。预氧合后所有的患者均采用支气管镜经鼻气管插管。
1.2.3 预后指标
预氧合后的血氧指标［SpO2 和动脉血氧分压（PaO2）］，预氧合相关的并发症，机械通气时间为有创通气时间，28 天生存率为住院患者 28 天生存率，ICU 病死率为患者在 ICU 内住院的病死率。
1.3 统计学方法
采用 SPSS 19.0 统计软件。正态分布的计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本 t 检验；非正态分布的计量资料以中位数（四分位数）［M（P25，P75）］表示，组间比较采用 Mann-Whitney U 检验；计数资料以例数或百分比（%）表示，组间比较采用 χ2 检验。P<0.05 为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 患者基线资料
本研究共纳入 106 例患者，基线资料见表 1。患者中男 75 例，女 31 例；年龄 19～98 岁，平均年龄（65.0±12.6）岁。对照组 53 例，NIV 组 53 例，两组患者性别、年龄、身高、体重、插管原因、氧合指数、APACHEⅡ评分、机械通气时间、28 天生存率、ICU 病死率等基线数据无显著差异（均 P>0.05）。插管原因中其他疾病：对照组急性左心衰竭 1 例；NIV 组急性左心衰竭 2 例，感染性休克 1 例。NIV 组 IPAP 为（14.66±2.85）cm H2O，EPAP 为 5 cm H2O。
表1
两组患者基线资料（n=53）
2.2 预氧合前后 SpO2 和血气分析的变化
预氧合前对照组和 NIV 组的 SpO2 为 92%（85%，98%）比 91%（85%，98%）（P=0.87），预氧合后 NIV 组的 SpO2 显著高于对照组［99%（96%，100%）比 96%（90%，99%），P=0.001］。预氧合前对照组在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范围内的患者数分别为 34 例（64.6%）、13 例（24.5%）、6 例（11.3%）；而 NIV 组对应的患者数分别为 33 例（62.3%）、13 例（24.5%）、7 例（13.2），两组比较无显著差异（P=0.95）。预氧合后对照组在 SpO2≥90%、≥80% 且<90%、<80% 范围内的患者数分别为 41 例（77.4%）、8 例（15.1%）、4 例（7.6%）；而 NIV 组患者则分别为 50 例（94.3%）、3 例（5.7%）、0 例（0%）。预氧合后 NIV 组在 SpO2≥90% 范围内的患者多于对照组，并且消除了 SpO2<80% 范围内的患者，两组比较有显著差异（P=0.03）。
预氧合前后血气分析改变见表 2。预氧合前对照组和 NIV 组的 PaO2 和 SaO2 无显著差异，预氧合后 NIV 组的 PaO2 和 SaO2 显著高于对照组。两组在预氧前后 pH 值、动脉血二氧化碳分压（PaCO2）、HCO3－ 均无显著差异。
表2
预氧合前后的血气分析改变［M（P25，P75）］
预氧合前 SpO2<90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2 和 PaO2 的变化见表 3。在预氧合前就存在严重低氧血症 SpO2<90% 的亚组患者预氧合前两组 SpO2 和 PaO2 无显著差异；预氧合后，NIV 组的 SpO2 和 PaO2 比对照组有显著提高，差异有统计学意义（P<0.05）。
表3
预氧合前 SpO2<90% 亚组的患者在预氧后 SpO2和 PaO2的变化［M（P25，P75）］
预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2 和 PaO2 变化见表 4。预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者在预氧合前后两组的 SpO2 和 PaO2 均无显著差异。
表4
预氧合前 SpO2≥90% 亚组的患者预氧合前后的 SpO2和 PaO2变化［M（P25，P75）］
2.3 预氧合相关的并发症
两组不同预氧合方法相关的并发症见表 5。对照组和 NIV 组在预氧合期间血压变化、心率增快等相关并发症的发生率没有差异。在预氧期间，两组均未发生心跳减慢、心脏骤停、严重心律失常等严重并发症。插管后胸部 X 线和支气管镜检查未发现气胸、反流误吸。
表5
预氧合相关的并发症［例（%）］
3 讨论
气管插管前进行充分的预氧合可以增加患者的氧储备，从而使得患者可以耐受更长的呼吸暂停时间而不发生低氧血症。本研究比较 NIV 与 BVM 辅助通气在 ICU 危重患者预氧合效果，发现 NIV 预氧合是安全有效的；在重度低氧血症（SpO2<90%）亚组患者中 NIV 预氧合效果更明显，而在轻中度低氧血症（SpO2≥90%）亚组患者中两种预氧合方法效果相似。
传统的预氧合方法是在气管插管前使用 BVM 给患者进行辅助通气[4-5]，100% 的氧气浓度，通气至少 3 min[6-7]。但是使用 BVM 给危重患者预氧合时往往效果并不理想[8]。这是因为与择期手术中的全麻患者相比，重症监护病房的危重患者常合并心血管和肺的基础疾病，所以这些患者在插管过程中常常出现严重的低氧血症[2, 9-10]。Farmery 等[11]报道预氧合后正常成人 SpO2 下降至 85% 的时间是 502 s，而危重症患者只需要 23 s。因此，需要研究改进预氧合的方法来降低危重患者发生低氧血症的风险。研究报道经鼻高流量吸氧（HFNC）可以提高危重患者气管插管前的血氧饱和度[4, 12-13]。但也有研究表明，使用 HFNC 与高流量面罩吸氧来进行预氧合，HFNC 并没有显著改善最低血氧饱和度[13]。由于 HFNC 并不能提供正压通气的效果，因此 HFNC 并不是一个理想的预氧合手段。NIV 能够保证患者较高的吸氧浓度，提供正压支持来增加潮气量和减少呼吸做功，维持呼气末正压来保证肺的扩张，避免肺塌陷[14-15]。无创呼吸机还能够通过监测潮气量、气道压力、呼吸频率来调节参数以达到理想的通气效果。目前 NIV 已经广泛应用于各种呼吸衰竭的治疗，并已证实它能改善氧合，避免有创机械通气，促进撤离呼吸机[16-17]。我们既往的研究发现在 ICU 发生非计划拔管后，可以考虑使用 NIV 来避免患者重新插管[18]。Baillard 等[19]曾经报道使用 NIV 进行预氧合，比 BVM 辅助通气能更有效地防止低氧血症。但是使用 NIV 来预氧合的局限性包括：（1）需要时间来准备无创通气的物品；（2）对操作无创呼吸机的医护人员的技术要求较高；（3）某些患者存在 NIV 的禁忌证。因此，如果不加选择地对所有危重患者使用 NIV 进行预氧合，会增加不必要医疗支出和负担。目前没有文献报道哪些特定的患者可能会从 NIV 预氧合中获益。本研究发现预氧合前 SpO2≥90% 的患者使用 BVM 或者 NIV 预氧合的效果是相似的，换而言之，对于轻到中度的危重症低氧血症患者，应用 BVM 预氧合已经足够；而在预氧合前采取了积极的氧疗后还是存在严重低氧血症（SpO2<90%）的患者中，NIV 预氧合的效果明显优于 BVM。因此，我们推荐气管插管前存在严重低氧血症（SpO2<90%）患者可以考虑使用 NIV 进行预氧合。另外，为了保证 NIV 的成功，必须把握好 NIV 的适应证和禁忌证，加强医护人员 NIV 的技术培训。
反流误吸是气管插管常见的并发症[10]。这是由于危重症患者常常出现胃动力障碍，NIV 时气体容易进入胃内，导致胃充气。面罩正压通气送气压力大于 25 cm H2O 时，胃扩张和肺吸入的风险随之增加[20-21]。使用 BVM 进行正压通气时，送气压力较容易达到 25 cm H2O[20]。在本研究中，最大的 IPAP≤20 cm H2O，EPAP 为 5 cm H2O，送气压力未超过 25 cm H2O，因此反流误吸的风险相应减少，本研究未发现有反流误吸的现象发生。另外，在本研究中，两组的高血压、低血压、心动过速等并发症的发生率相近似，无心跳停止、严重心律失常等并发症发生，说明使用 NIV 对危重症患者进行预氧合是安全的。
本研究存在一定局限性。首先这是一个单中心和非盲设计研究。因为试验的特点，无法设盲，这可能会影响结果，降低研究的普遍性意义。其次，NIV 应用的效果与操作者的技术水平、NIV 的参数调节等因素密切相关，以及人机协调程度这些因素都将直接影响 NIV 预氧合的效果。最后，本研究无创通气呼吸机设定时没有能够根据患者病情特点做相应的呼气末正压的调整。例如不同的疾病，特别是急性呼吸窘迫综合征的患者可能从更高的呼气末正压中获得氧合的改善；另外某些呼吸肌肉无力、肺顺应性较差的患者可能需要更高的送气压力。NIV 预氧合是对预氧合方式的一种探索，并不适用于所有的患者，NIV 在特定患者预氧合中的应用价值仍有待今后开展更多的随机对照研究来证实。
综上所述，与 BVM 相比，NIV 辅助预氧合对危重患者来说是安全有效的。严重低氧血症危重患者更有可能从 NIV 辅助预氧合中获益。
利益冲突：本研究不涉及任何利益冲突。
