重癥醫(yī)學(xué)科有創(chuàng)機(jī)械通氣患者發(fā)生高氧血癥的危險(xiǎn)因素及早期預(yù)警模型

李曉婕, 吳喆, 俞一琴, 鄧佩瑛, 楊翃

南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科(廣東廣州 510630)

氧療是危重癥患者主要的治療手段之一，但不適當(dāng)?shù)难醑熆赡軙?huì)導(dǎo)致高氧血癥。高氧血癥通過(guò)產(chǎn)生活性氧和過(guò)氧化可導(dǎo)致肺泡萎陷和肺損傷、破壞呼吸道微生態(tài)、影響心腦局部灌注及導(dǎo)致彌漫性缺血[1-4]，從而對(duì)危重癥患者造成危害[5]。研究表明，高氧血癥與醫(yī)院死亡率、ICU死亡率增加有關(guān)[6-9]，是呼吸機(jī)相關(guān)性肺炎的獨(dú)立危險(xiǎn)因素[10]。盡管如此，對(duì)危重癥患者應(yīng)該如何正確地實(shí)施氧療尚無(wú)統(tǒng)一規(guī)范，臨床醫(yī)務(wù)人員也傾向于為患者提供更多的氧氣。為了解重癥患者高氧血癥的現(xiàn)狀及相關(guān)因素，進(jìn)一步規(guī)范重癥患者的氧療措施，我們對(duì)ICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者進(jìn)行了回顧性隊(duì)列研究，分析高氧血癥患者與非高氧血癥患者臨床特征的異同，探討有創(chuàng)機(jī)械通氣患者高氧血癥的影響因素并建立預(yù)測(cè)模型。

1 資料與方法

1.1 一般資料 回顧性收集2020年1月至2021年3月期間在南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院中心ICU接受有創(chuàng)機(jī)械通氣的患者。納入標(biāo)準(zhǔn)：年齡>18歲；有創(chuàng)機(jī)械通氣時(shí)間>24 h。排除標(biāo)準(zhǔn)：治療性低溫；心肺復(fù)蘇期間；進(jìn)行體外膜肺氧合(ECMO)治療；不接受積極治療的患者；臨床數(shù)據(jù)不完整。滿足以上任意1條排除標(biāo)準(zhǔn)則被排除。本研究符合醫(yī)學(xué)倫理學(xué)標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)南方醫(yī)科大學(xué)第三附屬醫(yī)院醫(yī)學(xué)倫理委員會(huì)批準(zhǔn)(2021-012-003)。

1.2 方法 連續(xù)觀察患者機(jī)械通氣72 h，記錄患者機(jī)械通氣開始后4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的臨床特征：機(jī)械通氣開始后(T1)、機(jī)械通氣24 h(T2)、機(jī)械通氣48 h(T3)和機(jī)械通氣72 h(T4)。若患者機(jī)械通氣不足48 h，則記錄T1、T2，若機(jī)械通氣不足72 h則記錄T1、T2、T3。高氧血癥定義為動(dòng)脈氧分壓(PaO2)≥120 mmHg。根據(jù)患者機(jī)械通氣72 h內(nèi)最高PaO2將患者分為高氧血癥組(最高PaO2≥120 mmHg)和非高氧血癥組(最高PaO2<120 mmHg)。

1.3 觀察指標(biāo) 基本人口統(tǒng)計(jì)學(xué)特征包括：性別、年齡、體質(zhì)指數(shù)(BMI)、急性生理與慢性健康評(píng)分(APACHE Ⅱ評(píng)分)、序貫器官衰竭評(píng)分(SOFA評(píng)分)、慢性合并疾病(慢性阻塞性肺疾病、慢性心功能不全、慢性腎功能不全)、收治原因及途徑、機(jī)械通氣的原因；動(dòng)脈血?dú)夥治鲋笜?biāo)包括：酸堿度(pH)、PaO2、二氧化碳分壓(PaCO2)、氧合指數(shù)；呼吸機(jī)通氣參數(shù)包括：氧濃度(FiO2)、呼吸機(jī)模式、呼氣末正壓(PEEP)；循環(huán)狀況指標(biāo)：乳酸值；化驗(yàn)指標(biāo)包括：血紅蛋白(Hb)、總膽紅素。

2 結(jié)果

2.1 一般資料及患者基礎(chǔ)臨床特點(diǎn) 本研究共納入147例有創(chuàng)機(jī)械通氣患者，收集動(dòng)脈血?dú)夥治鼋Y(jié)果528項(xiàng)。其中男104例(70.7%)，中位年齡63(51，76)歲，中位BMI為23.0(21.3，26.1)kg/m2，APACHE Ⅱ評(píng)分和SOFA評(píng)分分別為19(12，25)分和8(5，11)分，急診途徑收治的患者48例(32.7%)，外科患者71例(48.3%)，有慢性合并癥患者36例(24.5%)。147例患者中高氧血癥組94例，非高氧血癥組53例，發(fā)生高氧血癥患者占ICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者的63.9%。高氧血癥組與非高氧血癥組在年齡、性別、BMI、APACHEⅡ評(píng)分、收治途徑、慢性合并癥方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)(P>0.05)，見(jiàn)表1。高氧血癥組SOFA評(píng)分低于非高氧血癥組，高氧血癥組中因內(nèi)科疾患轉(zhuǎn)入、因肺部病變上機(jī)患者多于非高氧血癥組，因意識(shí)狀態(tài)改變上機(jī)患者少于非高氧血癥組，差異均有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

表1 兩組患者基線及臨床特征比較 M(P25,P75)

2.2 血?dú)夥治?在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)(T1～T4)，PaO2分別為96(78，131)、102(85，127)、109(86，132)和102(87，122)mmHg。高氧血癥在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)的發(fā)生率分別為T1 27.2%，T2 32.7%，T3 35.9%，T4 29.2%，在T3時(shí)間點(diǎn)(機(jī)械通氣48 h)高氧血癥發(fā)生率最高。在T2時(shí)間點(diǎn)(機(jī)械通氣24 h)，高氧血癥組pH、PaO2、氧合指數(shù)均高于非高氧血癥組(P<0.05)，見(jiàn)表1。

2.3 呼吸機(jī)參數(shù) 在4個(gè)時(shí)間點(diǎn)(T1～T4)，呼吸機(jī)氧濃度分別為40(35，50)%，35(30，45)%，35(30，40)%，35(30，40)%。在T2時(shí)間點(diǎn)，高氧血癥組與非高氧血癥組在FiO2與PEEP方面差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，見(jiàn)表1。使用CPAP通氣模式的患者高氧血癥的發(fā)生率較低，使用SIMV通氣模式的患者高氧血癥的發(fā)生率較高，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.05)，見(jiàn)表1。

2.4 循環(huán)狀況 高氧血癥組乳酸值低于非高氧血癥組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.024)，見(jiàn)表1。

2.5 化驗(yàn)指標(biāo) 高氧血癥組Hb高于非高氧血癥組，差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.034)。高氧血癥組總膽紅素與非高氧血癥組比較差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P=0.422)，見(jiàn)表1。

2.6 高氧血癥危險(xiǎn)因素分析 結(jié)合單因素分析及指標(biāo)特點(diǎn)，以是否發(fā)生高氧血癥為因變量(Y)，年齡、APACHEⅡ評(píng)分、SOFA評(píng)分、因內(nèi)科疾患轉(zhuǎn)入、因肺部病變上機(jī)、因意識(shí)狀態(tài)改變上機(jī)、乳酸、Hb為自變量(X)，行二元logistic回歸分析。結(jié)果顯示發(fā)生高氧血癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素見(jiàn)表2。回歸模型Y=3.414-0.037×年齡-0.145×SOFA+1.679×內(nèi)科患者-1.503×因意識(shí)狀態(tài)改變上機(jī)。模型系數(shù)行Omnibus檢驗(yàn)，2=32.288，P<0.01。

表2 有創(chuàng)機(jī)械通氣患者發(fā)生高氧血癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素

2.7 預(yù)測(cè)模型的ROC曲線分析 預(yù)測(cè)模型的曲線下面積(AUC)為0.766，95%CI：0.686～0.846(P<0.01)，提示預(yù)測(cè)模型的區(qū)分能力較好，見(jiàn)圖1。

圖1 回歸模型預(yù)測(cè)ICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者發(fā)生高氧血癥的ROC曲線

3 討論

近些年來(lái)高氧血癥對(duì)成人危重癥患者造成的危害已經(jīng)引起了關(guān)注[11-12]，目前的證據(jù)表明，高氧與心臟驟停、中風(fēng)、創(chuàng)傷性腦損傷以及膿毒癥后死亡率增加之間存在關(guān)聯(lián)[13]。在本研究中，我們調(diào)查分析了ICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者高氧血癥的現(xiàn)狀及導(dǎo)致高氧血癥的因素。相較于先前危重患者高氧血癥的危險(xiǎn)因素分析研究[14]，本研究納入了有創(chuàng)機(jī)械通氣>24 h的的患者，研究人群進(jìn)一步擴(kuò)大，并引入了更多的臨床特征指標(biāo)，包括是否存在慢性合并癥、機(jī)械通氣參數(shù)設(shè)置(FiO2、PEEP及呼吸機(jī)模式)、化驗(yàn)指標(biāo)(Hb、膽紅素)，并且建立了預(yù)警模型。本研究結(jié)果顯示，機(jī)械通氣72 h內(nèi)發(fā)生高氧血癥的患者占ICU有創(chuàng)機(jī)械通氣患者的63.9%。隨著機(jī)械通氣時(shí)間的延長(zhǎng)，盡管FiO2及PEEP差異無(wú)統(tǒng)計(jì)學(xué)意義，但高氧血癥的發(fā)生率增加，在機(jī)械通氣48 h高氧血癥的發(fā)生率最高(達(dá)35.9%)，可能與機(jī)械通氣及其他措施的應(yīng)用使得患者的氧合改善有關(guān)，這提示在機(jī)械通氣的早期應(yīng)該關(guān)注患者氧合狀況，進(jìn)一步滴定機(jī)械通氣水平以避免高氧血癥的發(fā)生。

本研究中年輕患者高氧血癥發(fā)生率較高，且SOFA評(píng)分較低，可能與此類患者基礎(chǔ)肺功能較好，病情相對(duì)較輕有關(guān)，與Itagaki等[14]的研究結(jié)果相似。Logistic回歸顯示因內(nèi)科疾患轉(zhuǎn)入的患者也是高氧血癥的獨(dú)立危險(xiǎn)因素，內(nèi)科患者發(fā)生高氧血癥的風(fēng)險(xiǎn)增加5倍以上，這些患者往往存在慢性合并癥，機(jī)械通氣時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng)，高氧血癥發(fā)生率增加。

臨床醫(yī)生常常通過(guò)調(diào)整呼吸機(jī)模式、FiO2和PEEP來(lái)改善機(jī)械通氣患者的氧合，因此通氣參數(shù)的設(shè)置可能會(huì)直接影響氧療的效果。已經(jīng)有研究顯示手術(shù)過(guò)程中使用高 FiO2通氣導(dǎo)致高氧可能對(duì)患者產(chǎn)生不良影響[15-16]。對(duì)新生兒的研究也表明FiO2調(diào)節(jié)不當(dāng)與過(guò)高的SpO2有關(guān)[17]，并可導(dǎo)致與氧化應(yīng)激相關(guān)的肺、中樞神經(jīng)系統(tǒng)、視網(wǎng)膜、紅細(xì)胞及全身組織損傷[18]。本研究雖未發(fā)現(xiàn)FiO2與高氧血癥相關(guān)，但觀察到高氧血癥組使用高FiO2(FiO2≥50%)的比例更高。本研究還發(fā)現(xiàn)，使用CPAP通氣模式的患者其高氧血癥的發(fā)生率低于使用SIMV或A/C模式的患者。事實(shí)上，臨床醫(yī)生在選擇呼吸機(jī)模式時(shí)，往往需要綜合考慮患者自主呼吸觸發(fā)能力、肺順應(yīng)性等因素，因此肺內(nèi)疾病和肺外疾病都會(huì)影響模式選擇，例如中樞神經(jīng)病變患者整體病情較重(SOFA評(píng)分高)，呼吸驅(qū)動(dòng)差，因此需要使用含有控制通氣的模式(如SIMV)。另一方面，能夠使用CPAP模式的患者往往肺內(nèi)病變較輕或處于疾病的恢復(fù)期，呼吸驅(qū)動(dòng)正常，吸氣流速由患者自身調(diào)節(jié)，相對(duì)來(lái)說(shuō)不易出現(xiàn)呼吸參數(shù)匹配過(guò)高的問(wèn)題。因此，不同呼吸模式的選擇歸根結(jié)底是由患者病情決定的。Gie等[19]對(duì)早產(chǎn)兔幼崽的研究結(jié)果顯示每天間歇性CPAP可限制與高氧相關(guān)的肺功能下降，并減弱肺動(dòng)脈和呼吸道上皮的結(jié)構(gòu)變化，因此認(rèn)為間歇性CPAP可限制高氧血癥引起的兔支氣管肺發(fā)育不良模型的肺損傷。Macfarlane等[20]研究發(fā)現(xiàn)CPAP對(duì)高氧血癥誘導(dǎo)的氣道炎性反應(yīng)有保護(hù)作用。CPAP模式是否有高氧血癥的保護(hù)作用，還有待進(jìn)一步研究，但可能提示在病情允許的情況下應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化患者的通氣模式。

當(dāng)然，本研究存在一定的局限性：(1)為單中心、回顧性研究；(2)納入患者有限；(3)只連續(xù)觀察機(jī)械通氣72 h的血?dú)夥治?，未能觀察高氧血癥的持續(xù)時(shí)間；(4)評(píng)估了機(jī)械通氣后24 h高氧血癥患者的臨床特征和相關(guān)因素，這個(gè)時(shí)間點(diǎn)并不能完全代表患者的整個(gè)病程；(5)未能收集其他臨床干預(yù)指標(biāo)，如液體累積量、血液凈化等。因此，需進(jìn)一步進(jìn)行前瞻性研究，擴(kuò)大涉及人群及數(shù)量，延長(zhǎng)觀察時(shí)間，并結(jié)合血液凈化等干預(yù)指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證，為避免高氧血癥提供更全面的指導(dǎo)意見(jiàn)。

機(jī)械通氣是危重患者重要的的氧療措施之一，當(dāng)患者年輕、SOFA評(píng)分較低、罹患內(nèi)科疾病時(shí)，應(yīng)警惕高氧血癥的發(fā)生。機(jī)械通氣治療過(guò)程中應(yīng)嚴(yán)密監(jiān)測(cè)PaO2，動(dòng)態(tài)滴定通氣水平，病情允許的情況下應(yīng)進(jìn)一步優(yōu)化患者的通氣設(shè)置。

利益相關(guān)聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)說(shuō)明：李曉婕：研究設(shè)計(jì)及實(shí)施、統(tǒng)計(jì)分析、論文起草及修訂，吳喆：研究實(shí)施、采集整理數(shù)據(jù)、統(tǒng)計(jì)分析，俞一琴：研究實(shí)施、采集整理數(shù)據(jù)、整理文獻(xiàn)，鄧佩瑛：研究實(shí)施、采集整理數(shù)據(jù)，楊翃：研究選題、論文修訂及終審。