机械通气患者氧合目标的确定与实现

余红贵州省人民医院呼吸与危重症医学科发布于2024-08-15 浏览 2174 收藏

作者：余红

单位：贵州省人民医院呼吸与危重症医学科

一、机械通气患者氧合目标的确定

机械通气的目的是提供充足（不是完美）的氧合和通气，减少患者的呼吸功，并尽量减少呼吸机对肺部造成的损害，即呼吸机相关性肺损伤（VILI）。但目前机械通气最佳氧合目标并未确定。早期观点认为，氧分压高一点或者氧合目标高一点，对机体更有益。但后来逐渐发现高氧暴露会对肺部和全身器官产生一些不利的影响，例如：高氧血症会导致组织床（包括冠状动脉和脑血管）血管收缩，从而影响实际氧输送；心脏停搏后高氧血症对患者也会产生一定的危害；高氧血症可导致早产儿视网膜病变；在肺损伤和机械通气的情况下，高FiO2暴露导致的肺毒性风险增加。而较低的血氧饱和度目标可能会增加低氧血症和组织缺氧的风险。不同人群患者（包括手术患者）影响平衡最佳氧疗的获益和风险的因素不同。因此，最佳氧合目标的问题涉及多种因素。

1. 低氧合目标与高氧合目标会影响预后吗？

2022年发表于N Engl J Med 的一项非盲法、整群随机交叉试验、单中心研究纳入2018年7月1日至2021年8月31日首次接受有创机械通气的成年患者，通过连续脉搏血氧仪评估血氧饱和度（SpO2）。研究将患者随机分配至不同SpO2组：较低目标组（90%；目标范围为88%～92%）、中间目标组（94%；目标范围为92%～96%）或较高目标组（98%；目标范围为96%～100%）。研究主要结局是28 d内存活且无机械通气的天数，次要结局是28 d病死率。该研究共有2541例（85.1%）患者被纳入分析，其中808例患者（31.8%）被分配到较低目标组，859例（33.8%）被分配到中间目标组，874例（34.4%）被分配到较高目标组，各组患者具有相似的基线特征。该研究每分钟测量一次患者的SpO2和相应的吸氧浓度（FiO₂）。所以入组患者一共测了700余万次SpO2和FiO2，并且每小时计算一次平均值。结果显示：对于机械通气的重症患者，维持较低或较高的SpO2目标，28 d无机械通气天数和病死率并无显著差异。由此可见，SpO2在90%～98%的范围内，较低或较高的氧合目标并不改变重症患者的临床预后。

2021年发表在JAMA杂志的一项RCT研究探讨了不同氧合目标对全身炎症反应综合征（SIRS）危重患者器官功能障碍的影响。最终有400例患者入组研究，其中较低正常动脉血氧分压（PaO2）组205例患者，较高正常PaO2组195例患者。低正常PaO2目标为8~12 kPa（60～90 mmHg），高正常PaO2目标为14～18 kPa（105～135 mmHg）。结果发现：在符合2项或2项以上SIRS标准的危重患者中，与较高正常PaO2目标组的患者相比，较低正常PaO2目标组患者的器官功能障碍发生率并无显著下降。

另外一项随机多中心研究分析了ICU患者保守氧合与自由氧合目标，入选患者按1:1随机分为低氧目标（PaO2 55～80 mmHg；或SpO2 91%～94%)、高氧目标（PaO2 110～150 mmHg；或SpO2 96%～100%)。主要终点为28 d病死率。研究共纳入664例患者，低氧合组335例，高氧合组329例。最终结果表明：在ICU机械通气患者中，与高氧合策略相比，低氧合策略并未降低患者28 d病死率。

另外一些研究认为，较低或较高的氧合目标对重症患者预后的影响还不能得出一致结论。2023年发表了一项关于危重患者较低与较高氧合目标的系统评价，共纳入19项研究，涉及72176例受试者，包括14项RCT研究。共有12项研究调查了ICU收治患者中较低和较高氧合靶点的疗效，其中有9项研究得出结论：与较高的氧合目标相比，较低的氧合目标可以改善或获得等效的临床结局，因此较低的氧合目标是有利的。这9项研究涉及的病例数也很多，患者种类涵盖了内科、外科、重症医学科等。此外，该系统评价中有7项研究评估了急性心肌梗死和卒中患者的疗效，其中4项研究显示，较低的氧合目标或较高的氧合目标没有差异，而只有2项研究支持较低的氧合目标。2022年发表的另一项系统综述评估了成人ICU幸存者低氧合策略与高氧合策略的长期结局。共纳入17项随机对照试验，包括6592例患者。主要结局是长期认知功能测量、任何有效的健康相关生活质量（HRQoL）评估的总分、标准化的6分钟步行测试和肺弥散能力。该系统评价最终认为，现有试验中发现证据强度较低，难以对低氧合策略与高氧合策略治疗目标的相对益处得出结论。

2. 什么是最佳氧合目标？

为什么上述临床试验得到的结果不一致？这是由于不同的临床研究受到研究人群（亚组）差异、不同靶点（SpO2或PaO2）以及组间对比不足（研究组之间的差异有时低至7.5～15 mmHg或22 mmHg的动脉氧浓度差异）的影响。另外，ICU患者的个体差异，例如基线特征是否会改变较低和较高的SpO2目标对28 d病死率的预测影响？

2024年JAMA发表的一项研究，从一项随机试验（PILOT研究）中得出的数据建立一个机器学习模型，并在另一项试验（ICU-ROX研究）中验证，结果发现：对于低SpO2目标与高SpO2目标治疗的患者，28 d病死率预测效果从绝对降低27%到绝对增加34%不等，并且根据个体特征存在显著差异。当按最适合每位患者情况选择相应SpO2治疗时，而不是随机化的SpO2目标，绝对总病死率将降低6.4%。预计受益于较低SpO2目标的特征包括年龄较大、男性、存在缺氧或非缺氧性脑损伤和心血管疾病。相比之下，预计受益于较高SpO2目标的患者共同特征包括年龄较小、生命体征异常升高（心率、平均动脉压、呼吸频率和体温）以及存在败血症和呼吸系统疾病。该研究得出结论：利用机器学习分析随机试验数据来制定个体化的氧合目标，可能会降低成人重症患者的病死率。这项研究也给了我们启示——最佳的氧合目标也许就是个体化的氧合目标。

上述试验的氧合目标使用的都是SpO2或PaO2，但PaO2或SpO2均不能真正代表组织氧供，只有在保证充分灌注条件下，这些指标才能代表器官组织氧供。因此，组织氧合是我们需要关注的指标。组织氧合受氧供、氧耗、血红蛋白浓度等多种因素影响。影响氧供的核心因素包括：气体交换功能障碍（动脉血氧饱和度降低），贫血（血红蛋白数量减少），心输出量减少（心排血量降低）。此外，运动、败血症、高热等会导致外周氧需求增加，进而使氧耗增加。所以我们也要关注氧供与氧耗的平衡，不仅要关注血氧饱和度，更要关注组织氧合。

二、实现最佳氧合的措施

全身氧合受氧输送量和通气-灌注匹配程度的影响。氧合的主要决定因素是肺泡气氧分压，它取决肺泡气氧浓度和平均气道压。而肺泡气氧分压是肺泡和血液进行氧交换的根本动力。我们可以通过提高平均气道压（增加PEEP、I:E比或延长吸气时间）来提高平均肺泡压，减少不张和肺内分流，改善缺氧状况。但增加平均气道压，可能会导致肺部气压伤，增加吸气时间，可能导致内源性PEEP，进而出现过度动态通气。

1. 高PEEP策略

较高水平的PEEP可以复张塌陷的肺泡、减少通气-灌注不匹配、改善动脉氧合以及增加功能性残气量。通过荟萃分析可以发现，任何益处都仅限于中度或重度ARDS患者。最佳PEEP水平仍不确定。随机试验中测试的PEEP设置高于常见临床实践中的设置，即在将FiO2增加到0.60之前，PEEP为16～20 cmH2O。虽然增加PEEP在某些情况下可能会改善氧合，但这并不完全是一种良性的干预。高水平的PEEP（>15 cmH2O）会损害静脉回流，从而降低心输出量和血压，然而即使较高水平的PEEP可以改善PaO2，但心输出量的下降实际上会损害对组织的氧气输送。此外，高水平的PEEP也会增加气压伤的风险。因此，在2023年更新的欧洲重症医学学会（ESICM）ARDS治疗指南中，已经将“较高PEEP策略以改善ARDS肺泡复张和减少不张伤”的建议降级为“不建议或不反对"。

2. 提高FiO2

改善氧合最简单的方式是提高FiO2，提高肺泡气氧浓度，从而提高肺泡气氧分压。有可能这种方法能够立竿见影，然而这对于重度的动静脉分流、严重弥散功能障碍等患者疗效不佳。而且长时间吸入高浓度氧可能会因氧中毒而继发对患者气道和肺泡上皮的损伤。

3. 肺保护性通气

肺保护性通气策略：①设定目标潮气量接近6 ml/kg预测体重（PBW）；②平台压限制在≤30 cmH2O；③使用尽可能低的FiO2保持血氧饱和度≥90％；④调整PEEP水平保持肺泡开放，同时防止肺泡过度膨胀和关闭/重新开放。

2023年ESICM ARDS指南和美国胸科学会（ATS）ARDS指南更新都强烈建议，肺保护性通气仍是ARDS机械通气的基线治疗标准。对于非ARDS的ICU患者，尽管PReVENT（非ARDS患者的保护性通气）试验发现，使用低潮气量与使用中等潮气量的容量控制通气模式相比，无呼吸机天数并无显著差异。但在重症监护的指南建议和实践中，还是倾向于降低潮气量，以尽量减少VILI的发生。

4. 肺复张

肺复张是重新开放不稳定的无气肺泡的动态过程，以增加可参与气体交换的总体肺泡单位，其核心概念在于“肺泡的开放压和闭合压”。肺复张策略的证据基础是相互矛盾的，甚至观察到在进行复张操作的同时使用较高PEEP的患者病死率较高。因此在2023年更新的ESICM指南中，已经不建议ARDS患者常规使用长时间的肺复张操作（气道压>35 cmH2O，持续至少1 min），也不建议将短暂的肺复张操作（气道压>35 cmH2O，持续<1 min）作为降低病死率的策略。对于预估能从肺复张中获益的特定患者可以考虑使用，例如肥胖、难治性低氧血症患者等。

5. 俯卧位通气

俯卧位通气通过改善通气-灌注匹配、胸壁顺应性和改善肺部重力依赖部分的肺不张来增加氧合。60%～70%的患者氧合状况可以得到迅速改善。俯卧位通气可以降低中至重度ARDS患者的病死率。

在COVID-19流行期间，俯卧位通气得到了广泛应用，其应用领域也得以延展，既往针对机械通气患者（氧合指数＜150 mmHg甚至＜100 mmHg），在COVID-19期间，清醒俯卧位被广为接受，甚至在没有插管的患者中也逐渐应用。有相关证明表明清醒俯卧位改善了患者预后。

俯卧位通气对肺外源性ARDS患者的效果更为明显, 但合并休克、室性/室上性心律失常等血流动力学不稳定、存在颜面部创伤或未处理的不稳定性骨折患者, 是俯卧位通气的相对禁忌证。

6. ECMO

两项随机对照临床试验表明，ECMO对重症ARDS患者有益：CESAR研究、EOLIA研究以及H1N1和COVID-19大流行期间的早期临床成功。VV-ECMO越来越多地被用作严重ARDS患者的抢救疗法。目前的ESICM指南建议："非COVID-19引起的重度ARDS患者（如EOLIA研究入组标准所定义）应在符合规定组织标准的ECMO中心接受ECMO治疗，并遵守与EOLIA研究类似的管理策略"。

7. 其他

实现最佳氧合的措施除了呼吸支持策略，还可以降低氧耗，改善高代谢，提高血红蛋白，纠正心衰/休克，改善组织灌注，最终达到改善组织氧合的目的。临床观察发现还有一些措施确实能改善组织氧合，但缺乏支持病死率获益的数据，这些措施包括吸入性肺血管扩张药物（一氧化氮或前列环素）、高频振荡通气（HFOV）、神经肌肉阻滞剂等。

三、小结

对于机械通气患者，如何确认最佳的氧合目标又如何实现，其实就是个体化原则。即使没有模型，我们也可以通过观察乳酸、中心静脉血氧饱和度、微循环情况等来判断。除了血氧饱和度，我们还要关注组织氧合，改善氧供、降低氧耗，维持供耗平衡。最重要的是，尽量不要因为治疗而给患者带来新的损害。

参考文献

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[8] 王辰，译. 哈里森内科学（第19版）呼吸与危重症医学分册[M]. 17版. 北京：北京大学医学出版社，2017.

作者介绍

余红

贵州省人民医院呼吸与危重症医学科主任医师，贵州省呼吸疾病研究所临床研究室主任。中国医师协会呼吸医师分会危重症工作组委员，中国老年医学学会呼吸病学分会呼吸危重症学术工作委员会委员，贵州省医学会流行病学分会副主委，贵州省生物医学工程学会高级生命支持分会副主委，贵州省呼吸内科医疗质量控制中心副主任，贵州省医学会呼吸病学分会委员，贵州省职业病鉴定专家，贵州省结核病防治专家组专家。

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