機械通氣治療重癥社區獲得性肺炎所致呼吸衰竭研究進展

賈文婷，楊婷，徐思成

（新疆醫科大學第一附屬醫院，新疆 烏魯木齊）

0 引言

重癥社區獲得性肺炎(Severe community-acquired pneumonia,SCAP)是導致全球感染死亡的主要原因。近年來，盡管在病原學診斷、新型抗生素應用以及生命支持等方面取得了令人鼓舞的進展，但SCAP患者的死亡率仍居高不下。美國一項多中心前瞻性研究顯示，肺炎年發病率為24.8/10000成人，發病率隨著年齡的增長而升高[1]，這種表現在其他國家也有相同趨勢[2,3]。據統計，ICU中SCAP患者病死率在18%以上[4,5]。目前為止，我國仍缺少與SCAP相關的年發病率和病死率數據。目前機械通氣是治療SCAP所致呼吸衰竭的有效的措施之一，其主要通過改善通氣血流比例、增加血氧含量、提高氧分壓等，為患者爭取時間控制原發感染。本文就機械通氣治療SCAP研究進展進行綜述如下。

1 SCAP的概述

1.1 SCAP的定義及診斷標準

CAP(Community-acquired pneumonia,CAP)是指在醫院外罹患的感染性肺實質(含肺泡壁，即廣義上的肺間質)炎癥，包括具有明確潛伏期的病原體感染在人院后于潛伏期內發病的肺炎。SCAP是需要入住重癥監護病房（ICU）或存在高死亡風險的肺炎。因病原學復雜，當患者免疫力低下、排痰能力下降或合并多種基礎疾病時，CAP極易發展成為SCAP。根據2016年中華醫學會呼吸病學分會關于重癥CAP的診斷標準[6]：主要標準：(1)需要氣管插管行機械通氣治療；(2)膿毒癥休克經積極液體復蘇后仍需要血管活性藥物治療。次要標準：(1)呼吸頻率≥30次/min；(2)氧合指數≤250 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)；(3)多肺葉浸潤；(4)意識障礙和(或)定向障礙；(5)血尿素氮≥7.14 mmol/L；(6)收縮壓＜90mmHg需要積極的液體復蘇。符合以上1項主要標準或≥3項次要標準者可診斷為重癥肺炎。

1.2 SCAP的發病機制

過去認為SCAP的發病機制是病原體或毒素直接損害人體的相關靶器官，造成靶器官功能障礙。近年來的研究結果認為這種觀點不夠全面，SCAP的炎癥反應是個復雜的過程，人體在肺部感染病原體誘導下產生炎癥因子及抗炎因子（包括TNF-α，IL-1β，IL-6，IL-8，生長因子，黏附分子及IL-10，可溶性TNF-α受體，IL-1受體拮抗蛋白等），兩者之間的平衡關系打破后，導致患者免疫功能失調、凝血功能障礙以及多器官功能損害等。目前為止，SCAP的發病機制仍不清楚。

2 機械通氣在SCAP患者中的應用及研究進展

早在1832年，蘇格蘭人Dalziel制作第一臺成型負壓呼吸機，而呼吸機廣泛應用于臨床是在20世紀初脊髓灰質炎流行時，Driker-Shaw研制的“鐵肺”應用后，大大降低了該病的死亡率，從此開啟了機械通氣時代。至今，機械通氣應用于臨床90余年，隨著科技的進步、呼吸病理生理研究的不斷深入及通氣模式的多樣化，現已成為目前全球最常用的呼吸支持技術。

SCAP患者致病病原體復雜多樣，導致其病理生理學改變也千差萬別，但出現肺通氣、肺換氣功能嚴重障礙時，該類患者均不能進行有效的氣體交換，主要表現為嚴重的低氧血癥、低二氧化碳血癥及酸中毒，此時常常需要行機械通氣治療，以糾正或改善低氧血癥及酸堿失衡酸中毒，緩解呼吸肌疲勞以及防治各個臟器功能損害。目前根據連接方式的不同，臨床上將呼吸機分為有創機械通氣（Invasive mechanical ventilation，IMV）和無創正壓通氣（Noninvasive positive pressure ventilation，NIPPV）兩大類。近年來，學者們又陸續提出了新的通氣方法，包括有創-無創序貫通氣、液體通氣、體外膜氧合、高頻振蕩通氣、高流量濕化氧療等。本文重點介紹3種常用的通氣方式：無創正壓通氣、有創正壓通氣以及有創-無創序貫通氣。

2.1 有創機械通氣治療SCAP

在治療SCAP所致的呼吸衰竭上，IMV的使用比較普遍，它是通過經口/鼻氣管插管或氣管切開等方法建立人工氣道，由呼吸機在吸氣相施加一個較高的壓力協助通氣，在呼氣相施加一個較低的壓力使氣道保持開放。這樣產生的壓力差，使氣體容易進入肺泡，從而增加通氣/血流比、減少肺泡殘氣量，同時降低呼吸做功并緩解呼吸肌疲勞。SCAP患者因為感染重、呼吸功能差，往往需要行長時機械通氣，傳統的呼吸支持，為使PaO2、PaCO2和動脈血pH達到正常水平，常常采用10～15mL/kg潮氣量（VT）、高平臺壓的通氣策略[7]。而大量研究表明，大潮氣量容易造成低氧血癥、肺泡水腫及順應性降低等問題[8，9,11]。為降低治療帶來的損傷，科學家們提出了肺保護性通氣及氣道壓力釋放通氣。

2.1.1 肺保護性通氣

1998年Amato[9]等人發現，采取小潮氣量(6mL/kg)、合適的PEEP、允許性高碳酸血癥及限壓通氣模式治療存在肺部損傷的ARDS患者，其28天的病死率顯著下降。2000年Brower[10]等人的一項多中心前瞻性研究，對861例需要進行機械通氣的急性肺損傷（ALI）/急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）患者進行隨機分組，與傳統通氣（12mL/kg）組相比，小潮氣量（6mL/kg）的機械通氣組患者IL-6濃度降低，凝血障礙及循環衰竭等并發癥的發生率減少，呼吸機使用時長縮短，并且死亡率也顯著降低。Serpa[11]等人對20篇文章進行薈萃分析，在非ALI/ARDS患者中，保護性通氣組1113例，常規通氣組1090例，兩組潮氣量梯度為2-6mL/kg（理想體重），發現低潮氣量的保護性通氣在降低肺部感染發生率及病死率上有顯著療效。小潮氣量通氣主要以降低氣道內壓力，避免氣壓傷和呼吸機相關肺損傷。正因為如此，可能導致患者CO2潴留，使PaCO2達不到傳統控制標準，但多數學者認為允許性高碳酸血癥（PHC）幾乎不會導致嚴重不良反應的發生[12]。Petridis[13]等人對12例合并蛛網膜下腔出血的ARDS患者給予PHC處理，并記錄顱內壓，發現PaCO2在50～60mmHg之間不會造成顱內壓的升高，并且可以改善肺部情況。此外，合適的呼氣末正壓（PEEP）可維持肺泡開放，避免肺泡周期性開放和閉合造成的剪切力損傷，也減少了呼吸機相關性肺損傷。

目前認為的肺保護性通氣策略均是基于小潮氣量（6-8mL/理想體重），控制平臺壓（小于30-35cmH2O），合理的PEEP，允許性高碳酸血癥等四個方面，這種通氣策略也同樣適用于SCAP患者，尤其在SCAP導致的ARDS的治療上發揮了極大作用，但在小兒重癥肺炎的治療上尚無定論。在細李林[14]等人對小兒重癥肺炎機械通氣的研究中顯示，小潮氣量對于肺實變較輕患者有較好療效，傳統潮氣量對于肺順應性差的患者有較好療效。

2.1.2 氣道壓力釋放通氣

1978年Downs[15]首次提出了氣道壓力釋放通氣（APRV）。目前其參數的設置尚未達成共識，目前大致包括高壓水平（＜35cmH2O）、高壓時間（2.5-6s）、低壓水平及低壓時間，旨在通過周期性的釋放壓力以避免肺泡過度擴張，并在整個呼吸周期中都允許患者自主呼吸。Andrews等人的研究發現，與行常規通氣的成年創傷患者相比，早期行氣道壓力釋放通氣的患者發生ARDS的發病率（14.0%比1.3%）及死亡率（14.1%比3.9%）均顯著下降[16]。這表明早期行氣道壓力釋放通氣可防止急性肺損傷的進展并降低ARDS的死亡率。此外，Kaplan[17]等人發現，在患者治療前相似氧合指數的情況下，使用APRV較壓力控制的反比通氣患者在氧輸送量、心臟指數、中心靜脈壓上均有明顯改善，并減少了鎮靜藥物和血管活性藥物的使用。但Maung[18]對單中心361名創傷患者進行回顧性分析，并控制潛在混雜因素后發現，APRV組較使用自主呼吸試驗的輔助控制容量通氣組機械的通氣時間明顯延長。在過去的30年里，APRV的設置一直沒有統一的認識，亦沒有研究表明APRV與常規MV方式相比是有顯著劣勢[19]，對于APRV治療SCAP還需廣大臨床工作者進一步研究探討。

2.2 無創正壓通氣（NIPPV）治療SCAP

NIPPV與有創通氣的不同點在于NIPPV通過鼻罩或口鼻面罩等方式將病人與呼吸機相連，兩者的通氣原理并無二致。1998年Antonelli[20]等人的一項前瞻性隨機試驗提出NIPPV治療低氧血癥急性呼吸衰竭，該實驗共納入64名患者，將其隨機分為無創通氣組和常規通氣組，結果發現在呼吸機設置相似的情況下，無創通氣在改善氣體交換方面與常規通氣一樣有效，并且插管相關并發癥更少，住ICU時間更短。此后大大加速了NIPPV的推廣，目前在AECOPD、急性肺水腫、免疫功能低下等多種病因導致急慢性呼吸衰竭的治療上均有良好的療效[21-23]，但在SCAP所致的呼吸衰竭治療上仍有爭議。Nicolini[24]的一項前瞻性的臨床研究，對127例合并嚴重急性呼吸衰竭的SCAP患者進行NIPPV，發現它可以降低插管率和死亡率。大量研究也表明NIPPV治療SCAP，不僅保留患者的咳嗽反射，減少插管時間，降低VAP發生率，而且還縮短住院時間及減少住院費用[25,26]。而Masclans[27]等人發現，在甲型H1N1流感引起的SCAP中，NIPPV與一開始就插管的患者相比死亡率相似。Rana[28]的研究指出，與接受有創通氣治療的患者相比，NIV失敗的患者的死亡幾率增加。這表明雖然NIPPV容易被患者接受，也降低了行IMV帶來的肺損傷、VAP等并發癥的發生率，但強調治療的成功與較輕的病情、良好的藥物治療以及早期NIPPV有密切關系，其次若指征或操作把握不當會嚴重影響治療效果。我們認為，由于NIPPV提供的呼吸支持達不到IMV水平，若患者病情過重或人機不同步，恐加重患者病情，導致不良預后。因此，要求臨床醫師能夠及早識別患者病情惡化，嚴格掌握指征，改進操作技術，并及時終止NIPPV并切換成IMV以免貽誤患者治療。

2.3 有創-無創序貫通氣治療SCAP

自1992年Udwadia提出有創-無創序貫通氣后，引起臨床工作者的廣泛關注，它主要是指急性呼吸衰竭患者行IMV后，在未達到拔管指征前，撤離IMV給予無創通氣。由于這種通氣策略不僅避免了長時間有創通氣造成的VAP、VILI、呼吸機依賴及撤機困難等問題，而且緩解了NIPPV不能使呼吸支持功能達到ETI-MV水平的尷尬局面，充分發揮兩者的優勢。雖然這種通氣策略已廣泛應用于臨床，但在治療SCAP導致的呼吸衰竭上，國內外多為小樣本的臨床試驗，大樣本高質量的文獻報道較少。徐思成[29]等人，對91例高齡SCAP患者進行隨機分組，分為序貫性通氣組（44例）和常規通氣組（47例），兩組初始通氣模式均采用同步間歇指令通氣（SIMV）或輔助/控制通氣（A/C），病情好轉后改為壓力支持通氣（PSV），序貫性通氣組當動脈血氧分壓（PaO2）≥65mmHg〔PSV 12 cmH2O，PEEP為4 cmH2O，FiO2為0.40〕，且自主呼吸試驗失敗時，拔除氣管內插管后序貫NIPPV；而常規通氣組在達到常規拔管指征后改為面罩吸氧，對研究結果進行統計分析發現與常規通氣組相比，序貫性通氣組VAP發生率顯著降低，而兩組病死率并無顯著差異，但伴腦血管疾病以及二次插管患者預后較差。Thille[30]等人發現，年齡大于65歲、有潛在心臟或呼吸系統疾病的插管患者拔管風險較高，與對照組相比，拔管后預防性的給予NIPPV可降低拔管高風險人群的再插管率〔15%（23/150）比28%(23/83)，P=0.02〕。王辰[31]等人提出對于需要MV的肺部感染及高碳酸血癥性呼吸衰竭的COPD患者，在PIC窗點開始進行早期拔管再進行無創性MV，可顯著縮短IMV時間，降低VAP發生率。目前對SCAP患者拔管序貫NIPPV的時機國內外尚無報道，仍有待廣大醫學工作者進一步研究探討。另外，Jaber[32]等人的研究表明在呼吸衰竭患者氣管插管前應用鼻高流量氧(HFNC)+NIPPV優于使用NIPPV進行預充氧。這或許為我們后續的臨床治療提供了新的思路，即治療時不僅僅只選擇單一的通氣方式，也不單單只是將兩種或三種通氣方式機械的組合起來，應在合適的時機選取合適的通氣策略。

3 總結與展望

由于SCAP發病率及病死率高，容易發生急性呼吸衰竭，臨床上快速識別病情并給予呼吸支持或成為該類患者成功存活的第一步。IMV可以給予患者足夠的呼吸支持，但因其以氣管插管與呼吸機連接的特點，使患者易出現呼吸機相關性并發癥，延長MV時間，增加住院費用還可能導致不良預后；NIPPV雖然可以避免這些問題，但在患者的選擇上較為苛刻，意識不清或血流動力學不穩定患者應用預后不佳；而有創-無創序貫通氣原則上是兩者的優化方案，但以何時作為切換點臨床上研究尚少，也暫無統一認識。但我們相信隨著醫學工程技術、人工智能技術及病理生理學的不斷發展，機械通氣技術正在不斷完善，無論是IMV、NIPPV、有創-無創序貫通氣還是新興的通氣方式都是臨床醫務人員救治患者的有力武器，未來都將為呼吸衰竭患者帶來生的希望。