阻塞性呼吸系統(tǒng)疾病包括慢性阻塞性肺疾病(COPD)和哮喘(AA)。在肺氣腫性COPD患者中，由于肺實質破壞導致肺彈性回縮力下降，導致呼氣時小氣道塌陷和呼氣氣流阻力增加[1]。以呼吸系統(tǒng)癥狀急性惡化為特征的間歇性急性加重是阻塞性呼吸系統(tǒng)疾病臨床病程的一部分，在嚴重的情況下可能需要有創(chuàng)機械通氣。無創(chuàng)呼吸機

▲ 簡化模型來解釋在肺泡和氣道病變?nèi)菀姿莸牟糠址螀^(qū)域發(fā)生的呼氣流量限制的發(fā)病機制。從肺頂端到基底部有一個胸膜內(nèi)壓(Ppl)梯度。注意小氣道關閉是不均勻的，往往發(fā)生在肺體積較小的地方。

病理生理學

COPD急性加重(AE-COPD)的特征是分泌物增加、炎癥增加和一定程度的支氣管痙攣。急性哮喘(或哮喘發(fā)作,AA)的主要特征是嚴重的支氣管痙攣導致非常高的氣道阻力，一定程度的炎癥和氣道中存在粘液[2]。雖然AE-COPD和AA加重的病理生理不同，但存在兩個主要特征：氣道阻力增加和氣流受限。因此，AE-COPD和AA期間的通氣支持管理非常相似。

氣流受限導致空氣在呼氣結束時滯留在肺泡中。呼氣末肺容積高于功能殘氣量，肺泡壓高于大氣壓(或高于外設的呼氣末正壓)，這種現(xiàn)象被稱為動態(tài)過度充氣或動態(tài)氣阻，呼氣末高于大氣壓的壓力(或設定呼氣末正壓)被稱為內(nèi)源性呼氣末正壓(PEEPi)或auto-PEEP[3]。在臨床實踐中，典型呼吸窘迫的呼吸驅動、潮氣量和呼吸頻率增加(因此呼氣時間縮短)會加劇動態(tài)過度充氣。

AE-COPD和AA的病理生理機制如圖所示：

▲ 慢性阻塞性肺病加重和哮喘發(fā)作中呼吸衰竭的生理病理學

AE-COPD和AA患者在自主呼吸和控制通氣時均有動態(tài)過度充氣的風險。動態(tài)過度充氣有嚴重的不良影響，包括氣壓損傷的風險增加(因為肺泡內(nèi)壓力增加)，血流動力學改變(因為胸內(nèi)壓力增加和靜脈回流持續(xù)減少)[4]。當過度充氣發(fā)生時，通氣改變導致高碳酸血癥和低氧血癥，V/Q比失衡和順應性降低。膈肌的收縮功能也會因為膈肌增厚而降低。此外，在輔助呼吸過程中，動態(tài)過度充氣會增加呼吸功(WOB)，并導致患者與呼吸機同步性差(延遲觸發(fā)、無效努力和呼氣循環(huán)延遲)。

下圖總結動態(tài)過度充氣的主要不良影響：

▲ 動態(tài)過度充氣的主要不良影響。EELV=呼氣末容積，VA/Q=通氣灌注比，WOB=呼吸功，RR=呼吸窘迫，VT=潮氣量；灰色部分為輔助呼吸。

一般呼吸支持策略

有創(chuàng)機械通氣與AE-COPD和AA的高死亡率相關[5]。與標準氧療相比，無創(chuàng)通氣(NIV)作為一線呼吸支持可降低AE-COPD的插管率和死亡率[6,7]。因此，在沒有禁忌癥或立即插管指征的情況下，NIV被推薦作為AE-COPD的一線通氣支持。值得注意的是，由于NIV失敗而插管的AE-COPD患者與未進行過NIV試驗的插管患者相比，死亡率沒有增加[9,10]。AA的一線治療方法是使用大劑量吸入性支氣管擴張劑（β2衍生物）。NIV在AA中的作用仍然存在爭議，并且在近期的指南[8]中不推薦使用。在嚴重AA患者中，插管后可出現(xiàn)嚴重低血壓(由于肺過度充氣和低血容量)，插管后哮喘患者的死亡率仍然很高。因此，在AA中，插管應僅 限于有立即危及生命的患者（呼吸停止、呼吸急促、疲憊和/或嚴重惡化的高碳酸血癥或嚴重呼吸窘迫的患者，盡管有充分的藥物治療或意識水平改變）。

在過去的幾十年里，NIV在AE-COPD中的使用增加和吸入性支氣管擴張劑對AA的積極治療顯著降低插管率[12]。然而，在嚴重的情況下，仍然需要插管，以允許足夠的氣體交換。對插管阻塞性患者進行通氣時的目標是在呼吸周期結束時盡可能限制肺內(nèi)的空氣量，其目的不是使氣體交換正?；ㄌ貏e是不使高碳酸血癥正常化），因為這將加劇動態(tài)過度通氣。因此，允許性高碳酸血癥與哮喘狀態(tài)的嚴重阻塞性患者預后的改善有關[13]。

阻塞性患者的有創(chuàng)控制通氣：

目標、監(jiān)測動態(tài)氣體潴留及設置策略

在急性加重期，插管阻塞性患者需要控制通氣。為了限制動態(tài)過度充氣，允許性高碳酸血癥(和呼吸性酸中毒)通常是可以耐受的。pH值在7.25-7.30之間被認為是安 全的，而更低的pH值已被證明在較長時間內(nèi)是可以耐受的[13,14]。

動態(tài)過度充氣可以通過呼氣末閉塞(關閉吸氣和呼氣閥)來量化。在沒有完全氣道關閉和處于平衡狀態(tài)時，呼吸機回路中測量的壓力等于氣道和肺泡壓。在閉塞期間測量的呼氣末壓稱為總呼氣末正壓（PEEPtot）。當存在動態(tài)空氣潴留時，PEEPtot高于設置的PEEP。PEEPtot和PEEPi與呼氣結束時肺部潴留的高于功能殘氣量的空氣量相關。因此限制動態(tài)過度通氣意味著保持PEEPtot和PEEPi盡可能低。如果不進行呼氣末閉塞，可以通過觀察呼吸機屏幕上的流速-時間曲線來判斷動態(tài)空氣潴留(非量化)。當流速-時間曲線在呼氣末時沒有回到基線時，動態(tài)空氣潴留很可能發(fā)生。另一個重要的監(jiān)測參數(shù)是平臺壓(Pplat)，通過吸氣末閉塞測量。Pplat等于吸氣結束時的肺泡壓，與呼吸系統(tǒng)的順應性、PEEPtot相關?？刂仆獾哪康氖潜３諴plat低于28或大30cmH2O，甚至更低。

▲ 在健康受試者(A)中，呼氣流量在呼氣末止于基線，排除動態(tài)過度充氣。慢性阻塞性肺病患者(B組)呼氣流量在呼氣末不止于基線，提示動態(tài)過度充氣和內(nèi)在呼氣末正壓(PEEPi)。

對于插管患者，使用壓力或容量調節(jié)模式對阻塞性患者進行通氣并沒有顯示對預后有影響[15]。容量輔助控制具有優(yōu)勢，首先潮氣量和分鐘通氣量不受阻塞程度變化的影響，不受支氣管痙攣嚴重程度變化的影響。其次如果使用恒定的吸氣流速，容量輔助控制可以相對容易地監(jiān)測呼吸系統(tǒng)力學，包括氣道阻力。與所使用的通氣模式類型(壓力或容量調節(jié))無關，必 須盡量減少分鐘通氣，并且必須有足夠的呼氣時間，以限制動態(tài)過度充氣[16]。可通過提供相對較低的潮氣量（預測體重的6-8mL/kg）和較低的呼吸頻率來獲得（如12次呼吸/分鐘）[17,18]，目的是在阻塞特別嚴重時，提供大10L/min或甚至更少的分鐘通氣，這種策略被稱為控制性低通氣，會導致允許性高碳酸血癥。

▲ 在病人管理的不同階段的治療選擇。NIV=無創(chuàng)通氣，PEEP=呼氣末正壓，NAVA=神經(jīng)調節(jié)呼吸機輔助;PA=V比例輔助通氣

將呼吸頻率降低至低于12次/分鐘，即使有助于限制動態(tài)過度充氣，但在低通氣時，只有輕微的附加效果[19,20]。只有在嚴重的情況下，當Pplat仍高于30cmH2O，且通氣時間已經(jīng)很低，并且已經(jīng)發(fā)生動態(tài)過度充氣相關并發(fā)癥(例如氣壓創(chuàng)傷)時，才應考慮使用低于12次/分鐘的呼吸頻率。

提供足夠的呼氣時間，除了設定較低的呼吸頻率外，重要的是降低吸氣與呼氣比(I:E)設定，例如1:4，而不是1:2的生理值。對于給定且穩(wěn)定的分鐘通氣，增加呼氣時間對動態(tài)過度通氣[16]的影響相對有限，降低呼吸頻率更有效。抑 制吸氣暫停是增加呼氣時間的另一種選擇，但影響Pplat的準靜態(tài)測量，只有在嚴重的阻塞情況下才應考慮在容量輔助控制通氣期間抑制吸氣暫停。

▲ 慢性阻塞性肺病呼氣流量限制患者的流量-時間曲線顯示呼氣時間延長的結果。

下表(上半部分)總結在疾病急性期采用控制模式對阻塞性患者進行通氣時設置呼吸機的一般原則。如果預測體重的潮氣量為6-8ml/kg，呼吸頻率為12次呼吸/分鐘，平臺壓低于28cmH2O，PEEPtot足夠低，則可以考慮緩慢而逐步地增加呼吸頻率來改善血氣。對于每個增量步驟，必須監(jiān)視Pplat和PEEPtot，如增加，呼吸頻率應再次降低。

▲ 在控制通氣和輔助通氣下對阻塞性患者進行呼吸機設置的一般原則

關于阻塞性患者在控制通氣期間的外源性PEEP (PEEPe)設置的數(shù)據(jù)很少，仍是有爭議的話題。從根本上說，在控制通氣過程中使用PEEPe可以降低阻塞性患者的呼氣驅動壓力，從而降低呼氣流量，但這主要發(fā)生在PEEPe高于或接近PEEPi時。存在呼氣流量限制的情況下，只要PEEPe低于PEEPi的80%，動態(tài)過度充氣不會因使用PEEPe[21]而增加。此外，適量的PEEPe有助于防止有創(chuàng)通氣時的肺不張并改善氧合。

當我們考慮在阻塞性有創(chuàng)通氣患者[22]中使用中等水平的PEEPe時，患者可出現(xiàn)三種不同表型：(1)使用中度PEEP的患者耐受性良好，在達到PEEPe閾值之前，PEEPtot和Pplat不會增加；(2)PEEPe升高導致PEEPtot和Pplat升高的患者；(3)適量的PEEPe與PEEPtot和Pplat降低的有關。在控制通氣期間阻塞性疾病對中等水平PEEPe的反應，每個患者都應該進行謹慎的PEEPe試驗。

▲ 各種PEEPtot和PEEPi對應用PEEP的反應。在ZEEP(左)和PEEP設置在5cmH2O(右)時的流量時間和壓力時間曲線分別顯示在A(無EFLT)和B(有EFLT)中。A，在沒有EFLT的情況下，施加5cmH2O的PEEP(壓力-時間曲線底部的陰影區(qū)域)導致PEEPtot增加5cmH2O，而PEEPi (7.5cmH2O)沒有變化，峰壓和平臺壓力增加相同的量。B，存在EFLT，當施加5cmH2O的PEEP(陰影區(qū)域)時，PEEPtot僅增加很小(2cmH2O， <施加PEEP的50%)。PEEPi由7.3cmH2O降至4.3cmH2O。出現(xiàn)這種現(xiàn)象的患者被稱為PEEP吸收者。ZEEP和PEEP為5cmH2O時的吸氣壓力峰值僅增加2cmH2O。EFLT=呼氣氣流受限。

在控制通氣期間設置阻塞性患者PEEPe的一種實用方法是從0cmH2O開始PEEPe，并在監(jiān)測PEEPtot和Pplat的同時逐步增加PEEPe，一旦PEEPtot和Pplat增加，PEEPe滴定應停止，PEEPe應減少到上一設定值。盡管存在風險，但PEEPe滴定的原因是在耐受范圍內(nèi)使用PEEPe，以防止肺不張。然而，這一策略主要對慢性阻塞性肺病患者有效。在哮喘患者中，即使使用少量PEEPe，動態(tài)過度充氣加劇的風險較高，因此在這種情況下應高度謹慎。盡管如此，在哮喘患者[19]中，如果嚴格監(jiān)測PEEPtot和Pplat，也可以考慮低水平的PEEPe（<5cmH2O）。

阻塞性患者的輔助有創(chuàng)通氣及脫機策略

延長機械通氣時間與預后不良相關[23]。因此，盡早轉向輔助通氣，并盡早啟動機械通氣脫機過程是很重要的。壓力支持是常用選擇，但應特別注意潮氣量，其目標是大可達到預測體重的8mL/kg。壓力支持應相應調整，并避免過度輔助[24]。存在殘余氣流阻塞的情況下，特別注意在壓力支持期間呼氣觸發(fā)設置。由于氣流的阻礙，默認的切換關閉標準25-30%的峰值吸氣流量達到較晚，這減少可用于呼氣的時間，導致延遲切換，并加劇動態(tài)過度充氣。將切換標準提高到45-50%可以幫助克服此問題。

當出現(xiàn)PEEPi時，患者必須在觸發(fā)呼吸機[26]之前產(chǎn)生顯著的吸氣努力來克服PEEPi。在存在高PEEPi和/或存在膈肌無力時，當吸氣力度不足以克服PEEPi和觸發(fā)呼吸機[27]時，就會出現(xiàn)無效的努力。減少觸發(fā)呼吸機所需的努力強度的解決方案是設置一個PEEPe，這可抵消PEEPi，促進觸發(fā)，并改善患者-呼吸機的同步性（PEEPe應保持在PEEPi的80%以下）。在輔助通氣過程中，臨床無法輕易獲取PEEPi，PEEPe應該逐步調整，目的是抑制或至少盡量減少無效的努力。另一種有助于阻塞性患者設置PEEPe的臨床工具是觀察輔助呼吸肌的使用，不平衡的PEEPi與輔助呼吸肌更明顯的收縮有關。在壓力支持通氣期間，吸氣觸發(fā)須設置為較敏感的值，而不會產(chǎn)生自動觸發(fā)。上表（下部分）總結使用壓力支持的阻塞性患者通氣時設置呼吸機的一般原則。

▲ 流量、氣道壓力和食管壓力信號顯示內(nèi)源性呼氣末正壓(PEEPi)，定義為觸發(fā)呼吸機(第 一次努力)前所需的壓力下降。當吸氣努力未能克服由PEEPi引起的負荷，因此未能觸發(fā)呼吸機呼吸(第 二次努力)時，會發(fā)生無效觸發(fā)。第 二次呼吸時，PEEPi大于患者產(chǎn)生的食管壓力下降。

對于所有通氣患者，應每天篩查是否準備好脫機，并在符合準備好脫機標準時進行自主呼吸試驗(SBT)[28]。如果SBT成功且無拔管禁忌癥，患者應盡快拔管。在COPD患者中，拔管后預防性NIV已被證明可有效降低再插管率[29]。也有研究表明，對于SBT失敗的COPD患者，拔管后序貫無創(chuàng)通氣也可成功脫機拔管。