作者：辛天宇译
单位：医院第六医学中心
急性加重的哮喘能导致呼吸衰竭，并且需要辅助通气。无创通气可以使部分哮喘患者免于气管插管。对于那些气管插管和机械通气支持的患者，近30年的治疗策略是首先避免机械通气并发症，其次是纠正高碳酸血症的治疗策略。过度肺充气是低血压及气压伤的主要原因，而机械通气的适当设置是改善肺过度充气的重要手段。需机械通气支持哮喘患者的标准治疗还包括：吸入性支气管扩张药物、糖皮质激素、以及其他有助于改善通气功能障碍的药物。非常规干预措施例如氧氦混合气体吸入、全身麻醉、支气管镜检查、以及体外生命支持已经主张用于爆发性哮喘的患者，但是并不作为常规治疗手段。猝死的急性重症哮喘患者常常与院外插管前心脏呼吸骤停有关，而在已接受机械通气的患者中发生率是很低的。然而，气管插管的重症哮喘患者常因后续病情的恶化而增加死亡风险，这些患者应该在入院前积极处理。
缩写：
ECLS=体外生命支持
NIV=无创通气
NMBA=神经肌肉阻滞剂
PEEP=呼气末正压
Ppk=气道峰压
Pplat=平台压
Vei=吸气末肺容积
大约2-4%的因哮喘急性加重住院的患者需要机械通气支持。气管插管的适应证包括：呼吸停止、意识状态的改变、极度呼吸窘迫。大多数高碳酸血症患者不需要气管插管，但是接受合理治疗后病情仍进行性恶化的呼吸性酸中毒或渐进性疲劳提示需要机械通气支持。哮喘患者的气管插管术在另外的文章综述。
急性加重哮喘患者无创通气的作用不是很明确。一篇关于呼吸衰竭无创通气的文献回顾显示，支持在哮喘患者中实施无创通气的证据应用仅为C级，无创通气仅仅推荐用于个别患者，并且在实施过程中需要密切监测。尽管如此，国家数据库最近的分析表明致命性哮喘应用无创通气有所增加，而有创通气逐渐减少。5项研究评价了在使用了支气管扩张剂和糖皮质激素后仍存在持续高碳酸血症或呼吸功增加的哮喘患者中应用无创通气的治疗效果。在名接受无创通气的哮喘患者中，只有19（17%）例最终需要气管插管，其中一项研究中显示在降低高碳酸血症患者的PaCO2方面无创通气和有创通气同样有效（图1）。尽管没有设置对照，这些研究表明，在无明确禁忌证（例如意识改变、血流动力学不稳定、分泌物过多以及不合作）情况下，有插管风险的哮喘患者可先尝试使用无创通气。
图1.急性哮喘、重度高碳酸血症患者进行无创通气和有创机械通气（插管）时PaCO2的变化（观察性数据，非随机患者）。ETI=气管插管；MV=机械通气；NIV=无创通气。
呼吸机原理
急性重症哮喘患者呼吸机管理的关键问题包括：1、评估肺过度充气的方法；2、机械通气设置对肺过度充气严重性的影响；3、高碳酸血症的处理及疗效评价。
肺过度充气的评价
急性重症哮喘以显著增加的气道阻力和肺过度充气为特征。当呼气流量降低，致使吸入的潮气量呼出不完全，动态肺过度充气就会发生。伴随着呼吸进行，呼气末肺容积逐渐增加，从而使肺组织顺应性恶化，产生更大的弹性回缩力并使小气道直径扩张，使得呼气气流增大，从而在呼气末肺容积明显增加的基础上达到稳定的状态，此时全部的潮气量能够被呼出（图2）。一系列具有里程碑意义的研究，如Tuxen和他的同事们以及Williams等人的研究通过呼气屏气的方法测量呼出气体的容积来评估重症哮喘的肺过度充气，定义为吸气末肺容积（VEI）（图2）。VEI包括潮气量和由于动态过度充气的额外气体容积（图2）。正如随后讨论所示，VEI既受气道痉挛严重程度的影响，又受呼吸机设置的影响（图3）。一项研究提示，VEI认为是呼吸机相关并发症最可靠的预测指标。
图2.A动态过度充气；B通过长时间呼吸暂停测量VEI和VEE。VEE和VDHI是相等的。FRC=功能残气量；TE=呼气时间；TI=呼气时间；VDHI=动态过度充气容积（功能残气量之上）；VEE=呼气末容积（功能残气量之上）；VEI=吸气末容积（功能残气量之上）；VT=潮气量。
图3.重症哮喘机械通气过程中，VE和VI对动态过度充气影响。在两个较高水平的VE时，VI对动态过度充气影响显著；而在10L/min的VE时无显著影响。VE=分钟通气量；VI=吸气流量；其他缩写词参见图2。
定容通气时，一种更为常用的评价肺过度充气的方法是测量平台压（Pplat）和内源性呼吸末正压（PEEP）（图4）。非肥胖的哮喘患者，其呼吸系统的顺应性通常接近正常，Pplat主要受肺过度充气程度的影响。在有关急性重症哮喘机械通气4篇系列研究中，平均Pplat为24-26cmH2O。Pplat能够代表平均吸气末肺泡压，但在有些肺泡中吸气末肺泡压可能会更大。Pplat上限尚不明确，但是既往研究发现，Pplat应小于30cmH2O。虽然有研究发现Pplat与低血压或气压伤的发生率之间无关，但当Pplat＜30cmH2O时，这些并发症发生率明显下降。Pplat升高常提示存在肺过度充气。但是，当肥胖或者其他原因使胸壁顺应性降低时，高Pplat可能会高估跨肺压以及高估呼吸机相关性并发症发生的危险。
图4.控制性机械通气过程中气道压力（A）和流速（B）变化示意图。注意，在呼气末存在持续气流，提示呼气末肺泡压大于管路内压力（比如，存在内源性PEEP）。PALV=肺泡内压；PEEP=呼气末正压；PPK=气道峰压；PPLAT=气道平台压；PRES=吸气气流阻力。
重症哮喘患者内源性PEEP常常在10-15cmH2O，但可能更高。目前尚不能确认内源性PEEP及Pplat超过何种水平后就会明显增加并发症的风险。患者用力呼气可导致内源性PEEP明显被高估，从而导致非必要的进一步限制分钟通气量。但是临床上，呼气肌活动并不明显，尤其是肥胖患者。如果在镇静状态下，内源性PEEP仍显著升高，建议在给予短暂肌松后重新评估。有时，在呼吸频率已经很慢的接受机械通气的爆发性重症哮喘患者中测得的内源性PEEP很低，其原因可能是由于气道陷闭影响了呼气末肺泡压的准确评估。
气道峰压（Ppk）也可应用于指导机械通气设置。最初被大家接受的是在重症哮喘中以Ppk50cmH2O为目标的控制性低通气策略，这种通气策略的局限在于Ppk水平升高基于吸气流速受限，而不能可靠的反映肺过度充气的程度。哮喘患者机械通气的高吸气流速常致Ppk50cmH2O，这样不能预测气压伤的风险。另外，由于呼气时间延长而使动态性肺充气减轻的效应并不能被Ppk的改变所反映，其原因可能是由于肺容积减少所致的气道阻力增加（图5）。
呼吸机的设置
在重度气流受限患者的通气设置中，分钟通气量是过度肺充气的决定性因素。Tuxen和Lane描述了随着分钟通气量的增加（10L/min、16L/min、26L/min）出现了显著的肺充气并增加了低血压和气压伤的风险（图3）。诚然，如此高水平的分钟通气量应当避免，但其他一些研究者认为过度限制分钟通气量也是没必要的。哮喘患者以大约10L/min的分钟通气量通气时，逐步降低呼吸频率，可观察到Pplat和内源性PEEP出现下降，但是下降的幅度相对平缓（图5），这是因为在呼气结束后的数秒内仍存在较低的气流（图6）。由于呼气相气流进行性下降，在较低的呼吸频率时再进一步延长呼气时间对动态肺充气的影响将减小（图6）。另外，哮喘患者肺充气有相当一部分是由于气体被陷闭在阻塞的气道之后，这一情况并不易被机械通气所改善。简言之，当潮气量为7-9mL/kg，将呼吸频率降低至10-14次/分以下时，患者往往很少获益。但是，当肺过度充气非常明显（如Pplat30cmH2O），或者已经出现了相关的并发症，仍可以进一步降低呼吸频率，因为既使肺过度充气很少量的改善也可以带来明显的临床益处。
图5.重症哮喘患者（n=12）机械通气过程中，在呼吸频率分别为18、12、6次/分时，峰压、平台压和内源性PEEP的变化。缩写词参见图4。
图6.A、重症哮喘患者（n=7）在机械通气过程中，呼吸频率分别为18、12、6次/分时的呼气末流速；B、患者的呼气流速描记图。
严重气道阻塞时，主张使用高吸气流速（≥L/min）和方波，理论依据为该策略可缩短吸气时间和延长呼气时间，从而减少肺充气。虽然这一方法可以优化吸呼时间比，但对呼气时间的延长非常有限（表1），正如Tuxen和Lane等论述的那样，在高分钟通气量水平时吸气流速是动态性肺充气的主要决定因素，但在分钟通气量为10L/min时吸气流速对动态肺充气影响甚小（图3）。简言之，如果限制了分钟通气量，吸气流速和波形对肺充气程度的影响将非常有限（表1）。
假设潮气量mL，呼吸频率14次/分，呼吸系统顺应性60mL/cmH2O，呼气末流速为60mL/S。DHI=动态过度充气；I:E=吸呼比；PEEP=呼气末正压；TE呼气时间；TI=吸气时间；VI=吸气流速。
关于在接受控制性机械通气重症哮喘患者中实施外源性PEEP的资料非常有限。在部分哮喘患者中显示出对于呼气气流受限具有双向影响，大约80%auto-PEEP以下水平的外源性PEEP不会影响肺容积或气道压力，但当更高水平的PEEP可使两者均增加（图7）。
部分研究针对哮喘患者对于外源性PEEP反应的差异性进行了描述。一项前瞻性研究显示，对于接受控制性机械通气的哮喘患者，应用PEEP可带来恶化的动态过度充气和有害的血流动力学效应。由于该研究并没有记录auto-PEEP，因此仍不清楚关于应用超过auto-PEEP的PEEP会导致何种程度的并发症发生。相反地，也有研究发现应用PEEP可能会产生肺充减少，因观察到了肺容积和气道压力的减少（图7）。尽管有后者的发现，但是临床经验仍然提示在控制性机械通气的哮喘患者中使用PEEP不太可能带来有益效应，所以推荐应用最小的PEEP（≤5cmH2O）。如果尝试增加PEEP，一旦发现Pplat增加，应及时停止。
图7.逐渐增加外源性PEEP时，严重气流阻塞患者肺容积、平台压和总PEEP（定义为呼气末阻断气流时测得的压力）的变化：三种反应。A、双向反应提示呼气气流受限（随着外源性PEEP的增加，肺容积、平台压和总PEEP无变化，直至外源性PEEP超过内源性PEEP）；B、过度充气（随着外源性PEEP的增加，肺容积、平台压和总PEEP亦增加）；C、“矛盾”放气（平台压、总PEEP和肺容积随着外源性PEEP增加而减少，直至外源性PEEP超过内源性PEEP）。缩写词参见图4。
高碳酸血症
高碳酸血症是重症哮喘患者机械通气期间比较常见。一项研究发现，尽管给予9L/min的通气量，PaCO2和pH仍然为68mmHg和7.18。在另一项研究中，机械通气第一天最高PaCO2平均为67mmHg，并且有12%的患者PaCO2超过mmHg。“允许性”高碳酸血症这一术语可能并不完全适用于重症哮喘。高碳酸血症是由于肺泡过度充气导致死腔增加的结果，尝试增加分钟通气量将导致更为严重的肺过度充气和生理死腔增加。Tuxen及其同事研究发现，维持正常二氧化碳分压常需15-20L/min的分钟通气量，而这一水平的通气量常会显著增加肺过度充气的潜在风险。
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