慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary diseases, COPD)是一种严重危害人类健康的常见病、多发病。COPD急性加重(acute exacerbation of chronic obstructive pulmonary disease, AECOPD)或合并肺炎是COPD患者死亡的重要因素。Ⅱ型呼吸衰竭是COPD常见严重并发症,无创通气(non-invasive ventilation, NIV)是指南推荐的标准治疗手段[1-2]。然而,临床实践过程中存在NIV禁忌证或不耐受的患者较多,目前尚没有公认的替代治疗方法。经鼻高流量氧疗(high-flow nasal cannula, HFNC)是一种通过无需密封的导管,经鼻输入经过加温湿化的高流量混合气体的新型氧疗方法,已被证实对急性Ⅰ型呼吸衰竭有良好的治疗效果[3, 4]。目前关于HFNC治疗COPD的文献报道非常有限,一些个案报道显示HFNC对AECOPD伴呼吸衰竭患者有良好的疗效和安全性[5-6]。本研究通过回顾性队列分析对比HFNC和NIV治疗COPD合并急性中度Ⅱ型呼吸衰竭的疗效,来探讨HFNC治疗COPD合并呼吸衰竭的可行性。
1 资料与方法 1.1 一般资料采用回顾性研究方法,选择2017年4月至2017年12月于本院急诊ICU、综合ICU及呼吸ICU住院,根据2013年《中国慢性阻塞性肺疾病诊治指南》诊断为AECOPD或COPD合并肺炎,且动脉血气pH 7.25~7.35,PaCO2>50 mmHg(mmHg=0.133Kpa)。排除标准为:①不足18周岁;②严重呼吸衰竭需要即刻气管插管:呼吸频率>40次/min以上、严重低氧(高浓度吸氧下氧合指数<150)、严重呼吸性酸中毒pH<7.25、意识障碍(格拉斯哥评分<8分)等;③存在NIV禁忌者:口面部创伤、痰多排痰能力差、血流动力学不稳定等;④短期预后不良者,7天内死亡风险大者,正在进行姑息性治疗;⑤其他器官功能衰竭;⑥气管切开者;⑦出院后失访者;⑧入ICU接受普通氧疗4 h以上,后因插管预氧合或作为补救措施而使用HFNC或NIV者。本研究符合医学伦理学标准,经医院伦理委员会批准,因本研究为回顾性研究,知情同意得以豁免。
根据患者入ICU后首次使用的呼吸支持方式(HFNC或NIV)及时间进行分组。入ICU后4 h内采用HFNC治疗并持续2 h以上,且在第一个24 h内至少使用4 h者,进入HFNC组(新西兰费雪派克);NIV组(BiPap Vision伟康或飞利浦V60)为入ICU 4 h内采用NIV治疗并持续2 h以上,且在第一个24 h内至少使用4 h者。治疗期间可给予鼻导管普通氧疗。两组患者在入选后因各种原因更换为另一种呼吸支持方式,或进行气管插管有创机械通气,该患者分组仍为最初的分组。
参与研究的各ICU的COPD患者的气管插管指针为[7]:pH≤7.20,且治疗中PaO2进行性上升;缺氧难以纠正(充分氧疗条件下PaO2<50 mmHg);严重意识障碍:昏迷、昏睡或谵妄;呼吸或心搏停止;呼吸抑制(呼吸频率<8次/min)或严重呼吸困难(呼吸频率>40次/min)。
1.2 数据采集根据电子病历系统,记录入选患者入ICU时间、年龄、性别、基础病史、COPD病史年限及基础用药、此次急性发病至入ICU时间、影像学特征、急性生理与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHEⅡ)、简化急性生理学评分(SAPSⅡ)。入选时血气分析参数,及生命体征如心率、呼吸频率、血压、脉搏氧饱和度等。记录两组患者HFNC及NIV初始参数设置,每日治疗时间及参数设置,呼吸支持变更情况及时间(从NIV变更为HFNC或相反,或气管插管有创通气),及呼吸支持变更的原因。记录患者每日气道护理干预次数、初始呼吸支持治疗后24 h的实际呼吸频率及血气分析情况。记录整个治疗期间鼻面部皮肤破损情况、ICU住院时间及总住院时间。根据住院病历及随访情况确定28 d存活情况。
1.3 观察指标主要观察终点为治疗失败率,指治疗期间患者更换到另一组的呼吸支持方式,或进行气管插管有创通气。次要观察终点为28 d病死率,入选24 h内气道护理干预次数和呼吸支持时间,及治疗期间鼻面部皮损发生率。同时观察两组患者治疗24 h后的呼吸频率和氧合指数、呼吸支持时间、ICU住院时间及总住院时间。
1.4 统计学方法采用SPSS 17.0统计软件对研究数据进行分析处理。计量资料采用Kolmogorov-Smirnov检验分布情况,呈正态分布以以均数±标准差(x±s)表示,呈偏态分布以中位数(四分位数)表示,两组比较采用成组t检验或Mann-Whitney U检验;计数资料以百分数表示,采用χ2检验。采用Kaplan-Meier法绘制累积失败率和生存曲线,并对曲线进行Log Rank检验。以P<0.05为差异具有统计学意义。
2 结果 2.1 入选病例基本情况筛选了入ICU的COPD患者共277例,符合血气分析标准者142例,60例因各种原因排除,最终入选82例患者,其中HFNC组39例,NIV组43例(图 1)。入选患者平均年龄为72(65~79)岁,男性占65.9%,平均COPD病史8.2年,此次,急性发作至入ICU时间为5(4~9) d,41.4%的患者为COPD合并肺炎。入ICU时,入选病例平均呼吸频率为27(24~32)次/min,动脉pH 7.31±0.28,PaO2 58.5±11.4 mmHg(表 1)。
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COPD:慢性阻塞性肺疾病;HFNC:经鼻高流量氧疗;NIV:无创通气 图 1 患者入选流程 Figure 1 Flow chart of patients enrollment |
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指标 | 所有患者 (n=82) |
HFNC组 (n=39) |
NIV组 (n=43) |
P值 |
男性(例,%) | 54 (65.9) |
24 (61.5) |
30 (69.8) |
0.645 |
年龄 | 72 (65~79) |
74 (69~79) |
71 (67~76) |
0.424 |
COPD年限(年) | 8.2 (6~14) |
9 (6.5~15) |
8 (5~13.5) |
0.793 |
基础疾病(例,%) | ||||
糖尿病 | 22 (26.8) |
9 (23.1) |
13 (30.2) |
0.618 |
心血管疾病 | 37 (45.1) |
18 (46.2) |
19 (44.2) |
1.0 |
慢性肝病 | 7 (8.5) |
4 (10.3) |
3 (7.0) |
0.703 |
慢性肾病 | 23 (28.0) |
9 (23.1) |
14 (32.3) |
0.461 |
脑血管病 | 13 (15.9) |
7 (17.9) |
6 (14.0) |
0.764 |
恶性肿瘤 | 9 (11.0) |
4 (10.3) |
5 (11.6) |
1.0 |
COPD基础用药(例,%) | ||||
吸入皮质激素 | 40 (48.8) |
18 (46.2) |
22 (51.2) |
0.665 |
β受体激动剂 | 49 (49.8) |
23 (59.0) |
26 (60.5) |
1.0 |
抗胆碱能药物 | 33 (40.2) |
17 (43.6) |
16 (37.2) |
0.654 |
发病至入ICU时间(d) | 5 (4~9) |
4 (3~7) |
6 (4~10) |
0.177 |
入ICU时 | ||||
APACHEⅡ评分 | 17.8±4.9 | 18.7±4.7 | 17.4±4.3 | 0.662 |
SAPSⅡ评分 | 33.1±7.4 | 34.7±9.2 | 32.0±6.9 | 0.571 |
动脉血PH | 7.31±0.28 | 7.32±0.25 | 7.30±0.28 | 0.378 |
脉搏氧饱和度(%) | 88.6±4.4 | 87.7±3.0 | 89.1±4.6 | 0.205 |
PaO2(mm Hg) | 58.5±11.4 | 56.6±10.9 | 59.7±11.9 | 0.082 |
平均动脉压(mm Hg) | 93.7 (82.2~103.4) |
88.5 (81.4~97.6) |
95.3 (82.8~106.6) |
0.286 |
心率(次/min) | 106 (88~118.5) |
104 (86~116.5) |
107 (92.5~120) |
0.441 |
呼吸频率(次/min) | 27 (24~32) |
28 (23~32) |
27 (24~31) |
0.113 |
氧合指数(mm Hg) | 133.2±10.1 | 137.8±11.1 | 131.5±8.4 | 0.282 |
合并肺炎(例,%) | 34 (41.4) |
14 (35.9) |
20 (46.5) |
0.375 |
注:HFNC经鼻高流量氧疗;NIV无创通气;COPD慢性阻塞性肺疾病;APACHEⅡ急性生理与慢性健康状况评分Ⅱ;SAPSⅡ简化急性生理学评分 |
HFNC组初始吸氧体积分数为0.3(0.2~0.4),气体流速50(40~50)L/min。NIV组初始吸氧体积分数为0.4(0.3~0.6),吸气相压力IPAP 10(8~12)cmH2O(1 cmH2O=0.098 Kpa),呼气相压力EPAP 4(4~5)cmH2O。开始NIV治疗的24 h内平均呼气末潮气量为5.4±2.4 mL/kg理想体质量。两组患者年龄、基础疾病、COPD基础用药、入ICU时APACHEⅡ和SAPSⅡ评分、生命体征及血气分析参数差异无统计学意义(表 1)。
2.2 观察指标分析HFNC组患者治疗失败率为28.2%,低于NIV组(39.5%),但Kaplan-Meier曲线(图 2)显示两组累积失败率差异无统计学意义(Log Rank检验1.228,P=0.268)。两组气管插管有创通气发生率差异无统计学意义。HFNC组28 d病死率为15.4%,与NIV组(14%)差异无统计学意义(图 3,Log Rank检验0.049,P=0.824)。(表 2)
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HFNC:经鼻高流量氧疗;NIV:无创通气 图 2 Kaplan-Meier曲线累积失败率分析 Figure 2 Kaplan-Meier curve analysis for cumulative failure rate |
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HFNC:经鼻高流量氧疗;NIV:无创通气 图 3 Kaplan-Meier曲线累积生存率分析 Figure 3 Kaplan-Meier curve analysis for cumulative survival rates |
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指标 | HFNC组(n=39) | NIV组(n=43) | P值 |
主要结局指标(例,%) | |||
治疗失败率 | 11(28.2) | 17(39.5) | 0.268 |
有创通气 | 8(20.5) | 9(20.9) | 1.0 |
次要结局指标 | |||
28天病死率(%) | 6(15.4) | 6(14.0) | 0.824 |
气道护理干预(次/d)a | 5(3~8) | 11(7~15) | 0.045 |
平均治疗时间(h)a | 16(9~22) | 8(4~11) | 0.031 |
鼻面部皮损(例,%) | 2(5.1) | 9(20.9) | 0.036 |
其他 | |||
呼吸频率(次/min)b | 22(18~26) | 25(23~30) | 0.115 |
PaO2(mmHg)b | 48.2±8.4 | 50.5±10.1 | 0.446 |
氧合指数(mmHg)b | 181.4±21.5 | 201.6±26.6 | 0.081 |
呼吸支持时间(d) | 6(4~8) | 7(5~10) | 0.729 |
ICU住院时间(d) | 7(5~9) | 9(5~12) | 0.648 |
总住院时间(d) | 10(7~13) | 11(6~15) | 0.363 |
注:HFNC经鼻高流量氧疗;NIV无创通气。a初始治疗24 h内;b为初始治疗24 h后 |
HFNC组入选24 h内气道护理干预次数显著低于NIV组[5(3~8)次比11(7~15)次],而入选24 h内呼吸支持时间显著长于NIV组[16(9~22) h比8(4~11) h](均P<0.05)。NIV组治疗期间鼻面部皮损发生率为20.9%,显著高于HFNC组的5.1%(P<0.05)。两组患者治疗24 h后的呼吸频率、PaO2和氧合指数、呼吸支持时间、ICU住院时间及总住院时间均差异无统计学意义。
2.3 治疗失败原因分析NIV组治疗不耐受显著高于HFNC组(47.1%比9.0%,P=0.026),而呼吸窘迫、低氧血症和二氧化碳潴留加重发生率两组间差异无统计学意义。(表 3)。NIV组治疗失败者中11例(64.7%)为COPD合并肺炎,与HFNC组(6例,54.5%)差异无统计学意义。
因素 | HFNC组(n=11) | NIV组(n=17) | P值 |
治疗不耐受 | 1(9.0) | 8(47.1) | 0.026 |
呼吸窘迫加重 | 4(36.4) | 3(17.6) | 0.381 |
低氧血症加重 | 2(18.2) | 1(5.9) | 0.543 |
二氧化碳潴留加重 | 4(36.4) | 5(29.4) | 1.0 |
注:HFNC 经鼻高流量氧疗;NIV 无创通气 |
COPD患者常并发Ⅱ型呼吸衰竭,除常规氧疗外,常需机械通气来纠正严重低氧血症、呼吸性酸中毒,缓解呼吸窘迫和呼吸肌疲劳。多项研究表明,AECOPD时NIV可降低PaO2,改善呼吸性酸中毒,缓解呼吸窘迫,降低气管插管率、住院天数以及病死率[8-11]。因此,NIV已成为COPD合并呼吸衰竭的一线治疗。Toft-Petersen等[12]进行的大规模队列研究发现2004年NIV占AECOPD患者辅助通气的36%,至2011年所占比例升至67%,接受NIV患者的平均年龄从71.5岁升至73.6岁,提示NIV在AECOPD中使用越来越广泛。而HFNC是一种新型氧疗方法,已被证明对于急性低氧血症性呼吸衰竭有良好的治疗效果[13]。本研究显示对于COPD合并急性中度Ⅱ型呼吸衰竭,HFNC与NIV具有类似的治疗失败率和28 d病死率,但HFNC具有更好的治疗耐受性,更少的气道护理干预及鼻面部皮损发生率。提示HFNC治疗COPD合并中度呼吸衰竭非劣效于NIV,是临床治疗COPD新的有潜力的呼吸支持方式。
为维持呼吸兴奋性,低流量吸氧是COPD患者主要氧疗方法,故一些关于HFNC的大型研究排除了Ⅱ型呼吸衰竭患者[13]。但HFNC氧体积分数和气体流量分开设置,可提供高流量低氧体积分数的气体,加之呼气末正压效应、缓解呼吸窘迫、降低呼吸功及良好的耐受性,理论上HFNC适用于COPD患者。因此,近来国内外学者开始尝试使用HFNC治疗AECOPD。Pilcher等[14]发现和鼻导管氧疗相比,HFNC(35 L/min)可以使二氧化碳分压降低1.4 mmHg,呼吸频率降低2次/min。Pavlov等[5]使用HFNC(55 L/min)治疗4例伴有严重Ⅱ型呼吸衰竭的AECOPD患者,HFNC明显缓解呼吸性酸中毒,避免了气管插管和无创通气。王丽娟等[6]报道一例90岁AECOPD患者,有创通气后无法耐受NIV且二氧化碳潴留明显,而患者对HFNC依从性较好,血二氧化碳从90 mmHg将至60 mmHg。上述研究多为病例报道,近期Lee等[15]在一项入选92例合并中度Ⅱ型呼吸衰竭AECOPD(含COPD并肺炎)的观察性研究中,发现HFNC与NIV有类似的气管插管率和30天病死率,两组治疗6 h和24 h后血气参数亦无差别。本研究结果与Lee等的研究结果基本一致,发现HFNC可以显著改善二氧化碳潴留和低氧血症,具有良好的有效性和安全性。
目前HFNC治疗COPD机制方面的研究报道较少,除了在其他研究中证实的可控性精准给氧及充分加温湿化等机制外,HFNC治疗COPD可能的机制尚有:①减少解剖死腔:HFNC高流量气体持续冲刷鼻咽解剖死腔,减少呼出气体再吸入,增加肺泡有效通气量,从而提高呼吸效率,改善氧合,缓解呼吸困难,降低呼吸频率。Fricke等[16]发现HFNC可以降低COPD患者的解剖死腔来缓解二氧化碳潴留。②低水平气道正压:HFNC治疗时,鼻咽部及气道对高流量气体的阻力,形成了一定的气道正压(1.5~7cmH2O)。Parke等[17]发现流量每增加10 L/min,闭口呼吸患者平均气道压增加0.69 cmH2O,而张口呼吸患者平均气道压增加0.35 cmH2O。一定水平的气道正压可以改善氧合,抵抗COPD患者内源性呼气末正压,减少呼吸功。
虽然NIV在COPD的治疗中具有重要地位,但临床实践过程中超过15%的患者因幽闭恐惧、皮肤破损或皮疹、眼睛刺激症状,及影响交谈、进食饮水等因素拒绝或不能耐受NIV[18-19],从而恶化临床结局,增加医疗成本。Lee等[15]研究发现AECOPD患者接受HFNC和NIV治疗的时程差异无统计学意义,提示HFNC与NIV耐受性类似。而本研究发现第一个24 h HFNC组治疗时程明显长于NIV,更贴近于临床实际。本研究进一步分析了HFNC和NIV治疗失败的情况,提示治疗不耐受是NIV治疗失败的重要原因,HFNC较NIV具有更佳的舒适性和耐受性。
本研究中HFNC治疗失败率为28.2%,低于NIV的39.5%,两组未见统计学差异考虑与入选病例数相对较少有关。即使如此,治疗失败原因分析显示HFNC治疗耐受性显著优于NIV。在其他疾病治疗中HFNC的高度舒适及依从性,在本研究COPD人群中同样得到验证。HFNC可提供高达60 L/min的气体流量,但同时可提供37℃及绝对湿度44 mg H2O/L(相对湿度100%)的加温湿化能力,充足的加温湿化功能有效控制了高流量气体冲刷鼻咽腔带来的不适。高效的加温湿化增加黏膜湿度,促进分泌物清除,避免上皮损伤,保护黏膜及纤毛功能,改善患者舒适性[20]。长时间NIV治疗带来的鼻面部皮损临床较常见,亦增加治疗不耐受。与NIV显著不同的是HFNC使用特制的大孔鼻塞进行氧疗,皮损发生率极低,同时患者自觉自由呼吸,无幽闭感,这些均有效降低了治疗不耐受的发生。
对NIV耐受性和依从性不佳的患者常常自行取下鼻面罩,或者因为咳痰、饮水及进食等原因中断治疗。上述情况均显著增加气道护理干预次数,且常需要加强NIV患者的心理疏导和配合教育,显著增加护理工作量。HFNC因为独特的鼻塞设计,很少存在治疗中断的情况,亦不影响沟通及饮水进食等,是与NIV比较的一大优势。本研究尚存在一些不足。首先,由于入排标准较严格,最终入选样本量较少,可能影响统计结果。其次,因为样本量相对小,未对HFNC治疗失败的危险因素进行分析,因为有研究提示HFNC治疗失败可能导致呼吸衰竭患者气管插管延迟,预后更差[21]。最后,这是一项回顾性研究,在患者选择上可能存在一定的偏倚。目前国内外尚未见HFNC治疗COPD的随机对照研究报道,因此,有必要进行相关的研究来进一步验证HFNC治疗COPD合并呼吸衰竭的有效性和安全性。
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