ICU管理與實踐,第21卷-第3期,2021年

重症監護醫學中的氧療

目前不同患者人群氧管理建議的概述
並對最佳氧目標值進行了討論。

O氧是目前醫院中最常用的物質。在1771年左右,德國-瑞典藥劑師卡爾·威廉·謝勒和英國化學家約瑟夫·普利斯特利發現氧氣後,氧氣迅速被用作藥物,並在1783年被用於治療結核病患者和新生兒窒息。然而,氧氣合成仍然存在問題,直到1902年C. von Linde開發了一種至今仍在使用的空氣分離工藝後,才有了足夠數量的氧氣。1889年,J. H.德爾格和他的兒子B.德爾格申請了Lubeca閥門的專利,最初是為啤酒飲料機中的二氧化碳劑量設計的,但同樣適用於壓縮氣瓶中醫用氧氣劑量的壓力調節器(Koehler et al. 2011)。但很快,氧氣中毒的第一份報告浮出水麵。實驗哺乳動物在不同的時間暴露在不同的氧氣環境中,例如,癲癇發作、肺水腫或死亡。隨著當時的精神,研究人員在自己身上驗證了結果,盡管這些實驗通常在造成嚴重傷害之前就流產了(Bornstein 1912)。


今天,我們對氧氣的了解有了顯著的增長,不僅限於觀察它的毒性作用。我們知道,在血液中,氧氣主要由血紅蛋白運輸,由於乙狀形結合曲線,隻有少量的氧氣在大約80毫米汞柱的分壓以上運輸,而在常壓條件下,總的物理溶解氧仍然可以忽略不計。在呼吸鏈中,氧被細胞色素c氧化酶還原,有助於形成質子的線粒體跨膜梯度,這是合成三磷酸腺苷所必需的。如果沒有足夠的氧氣,呼吸鏈就會中斷,能量產生僅限於厭氧糖酵解。臨床上,缺氧可導致乳酸性酸中毒和缺氧敏感組織如中樞神經係統細胞壞死。因此,在出現低氧血症的緊急情況下,氧氣對靈長類動物及其應用至關重要,可以挽救生命(Grensemann等,2021年)。


然而,有時我們似乎忘記了早期醫學研究的結果,這些研究指出了氧氣毒性方麵的不良影響。盡管我們知道高氧會導致遊離氧自由基(活性氧,ROS)的增加,從而導致細胞損傷,導致細胞凋亡或壞死,但我們經常會在重症患者中看到氧分壓遠高於生理範圍的血氣分析。其他因素,如感染,其中病原體相關分子模式(PAMPs)被釋放,進一步促進細胞損傷。細胞凋亡和壞死都會導致進一步的介質和危險相關分子模式(DAMPs)的釋放,而這些介質和危險相關分子模式又與氧自由基一起導致進一步的細胞損傷,從而維持惡性循環(Helmerhorst et al. 2015)。高氧分壓有利於ROS的形成。


但這與臨床相關嗎?觀察血管閉塞引起的疾病,如心肌梗死或缺血性中風,乍一看,增加氧張力以試圖改善缺血組織的氧合似乎是合乎邏輯的。然而,這反過來可能導致上述惡性循環中處於危險中的組織死亡。就目前可用的數據而言,這第二種機製似乎處於領先地位。


在st段抬高型心肌梗死患者的前瞻性隨機AVOID試驗中,當通過脈搏血氧儀測量外周氧飽和度< 94%時,一組接受吸氧,而另一組接受8 L/min的固定劑量(Stub et al. 2015)。6個月後,固定劑量氧組血清肌酸激酶較高,再梗死率和心律失常較高,磁共振成像梗死麵積較大。


在deto2 - ami研究中,氧氣組接受固定劑量的6 L/min氧氣,而另一組僅在外周測量氧飽和度< 90%時接受氧氣(Hofmann et al. 2017)。非st段抬高型心肌梗死(NSTEMI)患者也包括在內。死亡率沒有差異,再梗死、心房顫動或心源性休克的發生率也沒有差異。


綜上兩項研究,必須假定高氧對心肌梗死可能有害,但至少沒有好處。因此,隻要外周氧飽和度≥90%,就不應像現在歐美指南所建議的那樣給予補充氧。


此外,氧氣不僅對冠狀動脈係統有收縮血管的作用,可能是通過對抗作為血管擴張劑的一氧化氮(NO)。可以證明,在沒有冠狀動脈疾病的患者中,乙酰膽堿激發試驗在呼吸純氧時誘發冠狀動脈痙攣,但在呼吸環境空氣時不誘發冠狀動脈痙攣(McNulty等人,2005年)。


關於缺血性中風,有幾個prospectivE項隨機試驗共納入8300多例患者,研究了非糖尿病患者的常規氧給藥hypoxaemic病人缺血性中風。其中最大的研究是SO2S試驗,單是8000多名患者,其中一組僅在夜間吸氧,一組持續吸氧,一組不吸氧。然而,所有組的最低氧飽和度都維持在94%。根據改良Rankin量表測量的結果無差異(Roffe et al. 2017)。這種方法也在指南中得到了應用,指南建議在缺血性中風中保持目標氧飽和度在94%到98%之間。


當關注沒有潛在缺血的患者時,實際數據是什麼?對於機械通氣重症監護患者,十多年前的一項回顧性分析發現,氧分壓與死亡率之間呈u型關係,分壓約為65至80 mmHg之間的生存率最高(de Jonge et al. 2008)。有趣的是,從嚴格的理論角度來看,這些極限接近人們所期望的值:低於60 mmHg,氧飽和度下降到90%以下,缺氧風險增加;高於80 mmHg,在ROS形成增加的同時,隻有少量額外的氧氣可能被運輸。從那時起,在該患者群體中進行了幾項隨機對照試驗,試圖確定氧氣分壓的最佳範圍,並證明這一目標範圍的優越性。


納入434例患者的oxygen -ICU研究表明,采用中位氧分壓87 mmHg比102 mmHg治療時,ICU和住院死亡率較低[ICU死亡率11.6%比20.2%,相對風險0.57,p=0.01] (Girardis et al. 2016)。但必須指出的是,由於地震,本研究提前終止,因為必要的基礎設施退化,無法再納入更多的患者。此外,盡管是隨機的,但患者的基線特征不同,自由供氧組的預測死亡率略高。


由於高氧組嚴重不良事件發生率明顯較高(85% vs. 76%, p=0.02,包括肌肉無力、肺不張),在442例膿毒症ICU患者中進行的HYPER2S試驗出於安全原因被停止(Asfar et al. 2017)。


在ICU-ROX研究中,965例患者的死亡率在兩組之間沒有發現差異。然而,有人可能會說,這項研究是相似的比較,因為兩組之間幾乎不存在差異:一組的目標是氧飽和度為90-97%,導致平均分壓約為80 mmHg,而另一組的目標是氧飽和度為> 90%,分壓約為90 mmHg (Mackle et al. 2020)。


最近,LOCO2比較動脈氧分壓55-70和90-105 mmHg組的研究在850名原計劃患者中的205名入組後終止,因為似乎不太可能在主要結局指標(第28天的死亡率)上達到差異(Barrot et al. 2020)。此外,還提出了安全原因。一個次要終點略有不同,低氧組第90天的死亡率更高(44.4% vs. 30.4,差異:14%,95%置信區間0.7 - 27.2)。為了解釋結果,值得注意的是,本研究納入了兩組p/ f比值約為120±50 mmHg,吸氣氧分數為0.8±0.2的ARDS(急性呼吸窘迫綜合征)患者。到目前為止,還沒有其他研究納入如此嚴重的肺氣體交換障礙患者。對於幹預措施,如抽吸,沒有進行預充氧,這可能會在一些情況下引起缺氧,應該避免。


O2來自荷蘭的icu研究(clinicaltrials.gov NCT02321072)60-90, 105-135 mmHg,目前仍在招募患者。


通氣重症監護患者的最佳氧分壓問題目前仍未得到答案,但毫無疑問,高氧肯定對這組患者沒有好處。


對於急性加重型慢性阻塞性肺疾病(COPD),治療的主要重點無疑是緩解呼吸肌肉疲勞,最好采用無創通氣。然而,應特別注意氧治療,因為過度應用已被證明有不良後果。氧的應用可導致二氧化碳的動脈分壓進一步增加,隨之而來的CO2麻醉。長期以來,這一機製被認為是由於慢性阻塞性肺病中發生的慢性高碳酸血症引起的頸動脈球中參與呼吸控製的外周化學感受器脫敏所致。在這種情況下,大部分呼吸驅動將由低氧血症觸發,低氧血症通過供氧減少;這將導致連續高碳酸血症時呼吸分鍾容積減少。根據實驗研究,這一機製可能隻對所觀察到的高碳酸血症的一小部分負責,呼吸分鍾容積減少約15%,例如,在二氧化碳分壓增加23 mmHg的數學上,這一機製可能僅占5 mmHg。大多數高碳酸血症是由於肺內通氣/灌注比的改變。氧應用抑製低氧血管收縮,這對於維持最佳通氣/灌注比很重要,並導致次最佳通氣肺泡的灌注和肺泡死腔的增加。此外,還涉及霍爾丹效應,即脫氧血紅蛋白能夠通過氨基結合碳氨基化合物形式的二氧化碳,並在肺中氧化後釋放二氧化碳。




在急性加重性COPD的高碳酸血症中,血紅蛋白進一步結合二氧化碳的能力降低。正常情況下,二氧化碳會在肺中釋放並呼出,但由於呼吸努力已經達到最大,這在這些患者中不再可能。給氧會導致血紅蛋白對二氧化碳的結合能力降低,同時釋放出更多已經結合的二氧化碳,這也會增加高碳酸血症(Abdo和Heunks 2012)。


在一項隨機試驗中可以證明這與臨床相關:405例患者在院前接受了氧滴定至88-92%或8- 10l /min的固定氧治療(Austin et al. 2010)。在接受滴定氧治療的組中,死亡率顯著降低(2% vs. 9%),同樣,自由氧治療的酸中毒也更高,平均pH值比接受滴定氧治療的組低0.12。該試驗的結果是建議在急性加重性COPD患者中滴定氧氣,以達到88%-92%的氧飽和度目標範圍[英國建議以及GOLD(全球慢性阻塞性肺病倡議)的國際建議]。


雖然這些例子表明氧氣應該謹慎使用,但任何硬幣都有兩麵。在一氧化碳中毒的情況下,與氧氣相比,一氧化碳對血紅蛋白的200倍親和力的病理生理困境必須解決,以保持氧氣運輸和防止組織低氧血症。當一氧化碳競爭性地從血紅蛋白中取代氧氣時,解決方案是增加氧張力,從而將化學流動平衡轉移到氧氣一側。羧基血紅蛋白的半衰期從呼吸環境空氣時的320分鍾降低到呼吸純氧時的74分鍾。在高壓條件下,半衰期可能進一步縮短[e]。G. 2.5分鍾20分鍾(Rose et al. 2017;cdc.gov /災難/ co_guidance.html).然而,將危重病人轉移到高壓氧艙可能是一項艱巨的挑戰,由於到目前為止尚未達成共識,因此被視為可選方案。


除了一氧化碳中毒外,心髒驟停的患者應該用純氧通氣,因為這增加了自動循環恢複的機會。但是,在複蘇成功後,建議將氧分壓降低到生理範圍,以防止ROS介導的細胞損傷。


到目前為止,一個受到有限關注的問題是,氧氣是否能表現出劑量-效應關係。我們經常在醫療程序(如氣管內吸入或氣管插管)前進行預充氧時造成短期高氧。這導致肺功能剩餘容量的脫氮,產生“氧氣儲備”以延長呼吸暫停耐受性,從而防止低氧血症。目前,尚不清楚這種短期高氧是否已經對這些患者的結局產生了負麵影響,但另一方麵,應該與缺氧的有害影響相平衡。


關於這一問題,一項回顧性研究分析了急診科約700名患者,這些患者在轉移到重症監護病房前平均通氣約5.5小時(Page et al. 2018)。根據氧分壓對患者進行分類。高氧組死亡率最高,約為30%2> 120 mmHg);相比之下,常氧組的死亡率(pO260-120 mmHg)僅約20%。結果有統計學意義。雖然這是一項回顧性評估,但這些數據可能首次表明,即使是相對較短的高氧暴露在幾個小時內也可能對結果產生負麵影響。然而,臨床實踐的改變卻並非如此根據這些數據作保證的;據推測,預充氧對避免缺氧的好處大於氧毒性的缺點。最近,一項隨機前瞻性HOT-ICU研究在2017年至2020年期間從丹麥、瑞士、芬蘭、荷蘭、挪威、英國和冰島的35個icu中招募了2928名患者。對照組(目標PaO290mmhg)和幹預組(靶向PaO260mmHg)相似,即肺炎是主要急性疾病:57.7% vs 57.4%。作為主要結果,90天全因死亡率無顯著差異(42.9% vs 42.4%, p = 0.64)。此外,次要結局(無生命支持存活、出院後存活)和嚴重不良事件(休克、心肌缺血、缺血性卒中和腸缺血)也相當常見。為說明,目前的建議,調整氧管理在不同的患者群體總結在表1


盡管對最佳氧目標值的探索仍在進行中,未來應闡明可能的劑量-效應關係,但在臨床實踐中實施氧目標值至關重要,因為高氧可能是有害的,或至少是沒有益處的(Grensemann et al. 2018)。由於長期以來人們根深蒂固的思維模式認為隻有缺氧才會增加死亡率,實施起來可能會很困難。另一方麵,逐步實施策略並輔以適當的跨專業培訓已被證明是安全可行的(Helmerhorst et al. 2016)。


利益衝突

一個也沒有。



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機械通氣COVID-19患者俯臥位與生存

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