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一、流行病学
流行病学数据显示，2014年12月至2015年12月中国大陆20岁以上人群中慢性阻塞性肺疾病（COPD，慢阻肺）患者约占8.6%，推测中国COPD患病人数约为9990万。2012年6月至2015年5月，40岁以上人群中COPD患者约占13.6%。国外数据显示，在过去的12个月中有24%的COPD患者到急诊就诊，15%的患者需要住院；大多数COPD轻度加重患者（70%～90%需住院）可以仅通过氧疗和药物来治疗，余下的10%～30%需要呼吸机辅助通气。
二、COPD全程呼吸支持
针对COPD的治疗，现有指南分为急性加重期和稳定期两个阶段，其中呼吸支持是重要的治疗举措，根据COPD病情可选择不同的呼吸支持方式。
（一）慢阻肺急性加重期（AECOPD）
1. 氧疗
西班牙一项研究发现，在急诊就诊的AECOPD患者中，50%存在低氧血症（SaO2＜90%），57%存在PaCO2＞45 mmHg。在英国就诊的AECOPD患者中，20%存在呼吸性酸中毒，24%的低氧血症患者在到达医院时未接受恰当的氧疗。在美国，因长期氧疗估计每年花费医疗护理费用约23亿美元；因需要急性氧疗而住院或到急诊就诊的花费约为每年18亿美元。然而，实际上有1/4的患者并没有得到恰当的氧疗。
AECOPD患者的氧合目标是多少？从研究来看，以88%~92%的氧饱和度（SpO2）为基准，对于正常碳酸血症患者，SpO2＜88%或＞92%可以显著增加死亡率；而对于高碳酸血症患者，SpO2＜88%或＞92%同样有增加死亡率的趋势，但没有达到统计学差异。因此，对于AECOPD患者，指南推荐的SpO2目标为88%~92%，氧分压（PaO2）为55~75 mmHg。
当SpO2低于88%才需要启动氧疗，氧疗方式包括鼻导管和文丘里面罩。简单面罩和储氧面罩可增加死腔，有二氧化碳重复吸入和潴留加重的风险，不推荐使用。对于SpO2≥88%的患者，不推荐氧疗。如果氧疗后出现二氧化碳分压（PaCO2）升高，即呼吸性酸中毒，可以考虑无创或有创通气。
2. 经鼻高流量氧疗（HFNC）
HFNC的作用机制：①高吸气流量：在充分加温湿化的基础上，HFNC可给予很高的吸气流量（最高可达60~80 L/min），从而产生一系列生理作用，包括：产生PEEP效应，对抗内源性PEEP；增加通气量，冲洗死腔，增加二氧化碳的排出，减少二氧化碳重复吸入；保证恒定的吸入氧浓度（FiO2），改善患者的低氧状态。②充足的气道湿化：保护气道上皮细胞，提高气道廓清功能。③提高患者舒适度：HFNC能够增加患者舒适度，改善耐受性。
2019年发表的一篇综述提及，无论是稳定期还是急性加重期的COPD患者，都能从HFNC中获益，包括改善高碳酸血症状态，减少呼吸驱动以及增加舒适性等。有关HFNC用于COPD患者的研究比较少，现有研究的样本量非常少，研究结果也存在差异。2022年，夏金根等开展的一项多中心随机对照研究纳入了轻度高碳酸血症AECOPD患者（pH≥7.35，PaCO2>45 mmHg），随机分配至HFNC组或传统氧疗组。结果发现，相较于传统氧疗，HFNC不仅没有改善插管或死亡率等相关结局，反而延长了患者的住院时间，增加了住院花费。2023年一项荟萃分析发现，HFNC与传统氧疗在气管插管方面无差异。因此，对于HFNC用于AECOPD患者，目前的研究数量和证据不足，最佳适应证、最佳参数设置和每天氧疗的时长均不确定。
3. 无创通气（NIV）
指南推荐：NIV主要适合于轻中度呼吸衰竭，没有紧急插管指征、生命体征相对稳定和没有NIV禁忌证的患者，用于呼吸衰竭早期干预和辅助撤机。因此，对于AECOPD患者，可以在早期呼吸衰竭阶段介入，避免进展为严重的呼吸衰竭而进行气管插管，或者在严重呼吸衰竭阶段插管后介入，辅助撤机拔管，缩短有创通气时间，避免相关并发症。目前的研究证据均显示NIV可以显著改善AECOPD患者预后，相较于标准治疗，NIV可以降低气管插管率和死亡率。国内外指南对于NIV用于AECPD患者均为最高推荐。
GOLD指南推荐：有呼吸性酸中毒，或者严重呼吸困难并伴有呼吸肌疲劳、呼吸功增加或两者兼有的临床表现，如辅助呼吸肌参与、胸腹矛盾运动等，或者已经接受了常规氧疗但仍然持续低氧，出现这些情况就可以考虑给予NIV。此外，欧洲呼吸学会和美国胸科协会指南也提及，无论pH值低到何种程度，都可以在严密监测下试用NIV。但要注意，pH越低，无创通气失败率越高。当pH＜7.25，NIV失败率可能达到50%～60%。美国一项流行病学调查纳入了72万余例的COPD患者，18.2%使用了机械通气，其中10.6%使用NIV，NIV成功率为83%。在NIV失败患者中，14%～22%是因无法耐受NIV。
2020年发表的综述中纳入了直接比较HFNC和NIV的研究有3项，其中仅有1项RCT，这三项研究结论也不一致，总体而言，HFNC和NIV在插管率和死亡率方面并没有差异。2023年的一项荟萃分析纳入的研究类型是RCT，纳入了急性高碳酸血症性呼吸衰竭患者（包括COPD以及心源性肺水肿和拔管后患者），干预方式为NIV和HFNC。结果发现，无论是血气分析指标，还是插管率、死亡率等指标，二者之间均无明显差异。2022年欧洲呼吸学会指南推荐，在使用HFNC之前应先试用NIV，因为需要更多的证据来确定哪些患者可以从HFNC中获益；此外，还需要更多的证据来预测哪些患者可以成功地从NIV过渡到HFNC。
如果COPD患者已经有呼吸性酸中毒，此时就应使用NIV；如果仅是单纯低氧，可以先用标准氧疗，在使用过程中如果出现了呼吸性酸中毒，再切换到NIV；如果患者不耐受NIV或已经准备NIV脱机，可以选择HFNC，前提是HFNC没有造成呼吸性酸中毒和低氧加重。
4. 有创通气（IMV）
立即插管有创通气适应证包括：①危及生命的低氧血症（PaO2＜50 mmHg或PaO2/FiO2＜200 mmHg）；②PaCO2进行性升高伴严重酸中毒（pH≤7.20）；③严重的神志障碍（如昏睡、昏迷或谵妄）；④严重的呼吸窘迫症状（如呼吸频率＞40次/分、矛盾呼吸等）或呼吸抑制（如呼吸频率＜8次/分）；⑤血流动力学不稳定；⑥气道分泌物多且引流障碍，气道保护能力丧失；⑦NIV治疗失败的严重呼吸衰竭患者。
何种情况可判断为NIV失败？如下指标可作为判断标准：①意识恶化或烦躁不安；②不能清除分泌物；③无法耐受连接方法；④血流动力学指标不稳定；⑤氧合功能恶化；⑥CO2潴留加重；⑦治疗1~4 h后如无改善【PaCO2无改善或加重，出现严重的呼吸性酸中毒（pH<7.20）或严重的低氧血症（FiO2≥0.5，PaO2≤8 kPa或氧合指数<120 mmHg）】。
COPD最重要的特点是肺弹性回缩力下降，进而导致呼气驱动力不足，加之气道阻力增加。当需氧量增加（如活动时），会导致呼吸频率加快，呼气时间不足；或者机械通气导致的呼气时间不足，就会造成动态肺部过度充气或内源性PEEP产生。所以，对于COPD患者，机械通气参数设置的最重要原则就是避免过快的呼吸频率和过高的潮气量，延长呼气时间。通常情况下，我们认为当患者PaCO2高，应该增加呼吸频率和潮气量，以增加通气量，降低PaCO2。然而，实际上这种做法反而可能会导致内源性PEEP增加，进而导致通气不良，加重CO2潴留，甚至发生气压伤。
《慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的机械通气指南（2007）》推荐：对于接受IPPV的AECOPD患者，应尽早选用辅助通气模式（D级）。对于接受IPPV的AECOPD患者，应采取限制潮气量和呼吸频率、增加吸气流速等措施以促进呼气（D级）。对于接受IPPV的AECOPD患者，应给予合适水平的外源性PEEP（D级）。对于接受IPPV的AECOPD患者，应避免PaCO2下降过快（E级）。
（1）限制呼吸频率：在呼吸频率方面，不同研究有不同结果，包括10~15次/分，12~18次/分，12~16次/分。实际上，呼吸频率越快会导致呼气时间越短，从而导致内源性PEEP，呼气末肺容积增加。因此我们要根据患者呼气末流速的波形来确定呼吸频率是否过快。如果出现了内源性PEEP的征象，说明呼吸频率过快。
（2）增加吸气流速：主要是为了减少吸气时间，延长呼气时间，避免内源性PEEP形成。研究发现，在30 L/min和90 L/min吸气流速情况下，无效触发的次数会明显减少。这是由于30 L/min的流速太慢，吸气时间太长，不足以延长呼气，造成内源性PEEP增加，从而引起无效触发。一旦将流速提高，这种情况会明显缓解。
（3）限制潮气量：潮气量限制到何种程度，不同研究得出的结果也不一致。结合我们的经验，6～8 ml/kg的潮气量是针对类似于ARDS这种大面积肺泡塌陷或实变患者，可以更好地保护“婴儿肺”，但小潮气量可能不足以纠正COPD患者的呼吸性酸中毒。12～15 ml/kg的潮气量更多是针对神经肌肉疾病患者，大潮气量扩张患者背侧重力低垂部位的肺泡，增加引流。因此，对于COPD患者，8～10 ml/kg的潮气量比较适合。
（4）适当水平的PEEP：适当的外源性PEEP来对抗内源性PEEP，其原理是使气道开口处的压力和肺泡内的压力达到一致，这样患者只需要与平时一样的呼吸做功，就可以形成肺泡和外界之间的压力差，推动气流形成，从而使肺泡扩张，降低呼吸做功。外源性PEEP水平可以≤80%内源性PEEP。
当患者通过IMV病情缓解后，考虑过渡到稳定期需要拔管时，应该如何选择？传统方法是包括T形管试验和PSV法。王辰院士早在2000年就提出以“肺部感染控制窗”作为无创序贯脱机的切换点，其标准如下：①引起呼吸衰竭的诱发因素得到有效控制，支气管-肺部感染影较前明显吸收，无明显融合斑片影，a. 体温较前下降并低于38℃；b. 外周血白细胞计数低于10000个/mm3或较前下降2000个/mm3以上；c. 痰量较前明显减少，痰色转白或变浅，黏度降低并在Ⅱ度以下；②意识清楚可主动配合；③自主呼吸能力有所恢复；④通气及氧合功能良好：PSV水平10 cmH2O，PEEP 5 cmH2O，PaO2/FiO2>250 mmHg，pH>7.35，PaCO2达到缓解期水平；⑤血流动力学稳定：无活动性心肌缺血，未使用升压药治疗或升压药剂量较小。该标准中PSV的水平要高于SBT时的支持水平，患者在这一水平下能够达到较好的通气和氧合，就可以考虑拔管。
相关的荟萃分析也得出结论：在机械通气撤机过程中使用NIV可以降低住院死亡率及呼吸机相关肺炎（VAP）发生率，缩短ICU住院时间。当然，这种获益仅针对COPD患者，对于混合人群，实际上并没有达到统计学差异。
《慢性阻塞性肺疾病急性加重患者的机械通气指南（2007）》推荐：NPPV是AECOPD患者早期拔管的有效治疗手段（B级）。对于以支气管-肺部感染为诱发加重因素的AECOPD患者，可以肺部感染控制窗作为IPPV转为NPPV的切换点（B级）。
拔管后选择HFNC还是NIV？2022年发表的一项荟萃分析纳入的研究类型是RCT，结果发现：在再插管率方面，如果没有高碳酸血症，NIV优于HFNC；如果有高酸血症，二者基本没有差异。在病死率和住ICU时间方面，NIV和HFNC没有差异。在并发症方面，HFNC明显优于NIV。所以，对于AECOPD患者拔管后氧疗方式的选择，仍然需要更多研究证实。
（二）慢阻肺稳定期
1. 长期家庭氧疗（LTOT）
美国胸科学会指南推荐：①对于重度低氧血症患者（在吸空气时，SpO2低于88%或PaO2低于55 mmHg）；或者PaO2在55～59 mmHg之间，SpO2在80%～89%之间，合并肺水肿，HCT增加，有肺心病表现，也可以进行LTOT，并且每天氧疗时长超过15 h。②对于中度低氧血症患者，SpO2在89%～93%之间，不推荐氧疗。③对于运动的低氧患者，应该动态吸氧。
2. 通气支持
HFNC用于稳定期COPD患者也有少量研究，包括随机交叉研究，结果发现HFNC在血气分析指标方面有一些获益，但在肺功能和生活质量方面的研究结果不一致。2019年的一项荟萃发现，相较于LTOT，HFNC可以降低患者PaCO2，但二者在死亡率和住院率方面都没有显著差异。
不同研究对于HFNC的参数设置原则也不同。理论上，无论是排出二氧化碳还是改善氧合，HFNC的作用都与流量呈正相关。多数情况下，如果能够耐受，流量越高越好。但不同研究推荐的流量存在差异。
在欧美国家，38.5%的COPD患者都在使用家庭NIV。2003年的荟萃分析发现，如果设置IPAP≥18 cmH2O，患者依从性较好，每天使用≥5 h，基线PaCO2≥55 mmHg，患者在降低PaCO2方面有明显获益。但稳定期COPD的治疗目标是改善生活质量，降低急性加重次数，减少住院次数，降低远期死亡率。单纯PaCO2下降并不足以改变患者的最终结局。此后陆续有研究提出“高强度无创通气”概念，即提高吸气压力，起始设置为18 cmH2O，逐渐滴定IPAP＞25 cmH2O，然后增加呼吸频率来抑制自主呼吸频率，以控制通气来代替其自主呼吸频率，最终目标是降低PaCO2至正常范围内，或者较基线降低20%。2020年发表的一项荟萃发现有关家庭NIV的RCT研究在死亡率和气管插管率方面都没有得出正向的结果，反而一些观察性研究得出一些正向的结论，但其证据等级弱于RCT研究。2022年另一篇荟萃分析发现如果患者PaCO2≥55 mmHg，家庭NIV可以降低病死率。
基于现阶段的研究证据，不同指南也有不同的推荐，比较统一的是，对于有慢性高碳酸血症的稳定期COPD患者，推荐使用NIV。对于高强度无创通气，没有做出明确的推荐。推荐2～4周后评重新评估，再决定是否需要使用家庭NIV。GOLD指南也推荐，如果患者有疲劳、日间嗜睡、呼吸困难等症状，或者有气体交换障碍，或者对最佳药物治疗无效，或者对中度至重度阻塞性睡眠呼吸暂停CPAP治疗无效，这些情况下可以考虑使用NIV。2个月后重新评估，如果患者依从性良好（每天使用>4 h）且治疗反应良好，则继续治疗。
三、总结
COPD的病程分为急性加重期和稳定期两个阶段，在急性加重期的氧疗应该明确目标（SpO2 88%~92%）。对于HFNC，无论是在避免插管阶段介入，还是在插管后提前拔管阶段介入，目前的研究证据仍不足，需要大样本RCT研究加以证实。NIV仍然是AECOPD患者的首选，IMV目前在COPD患者中使用越来越少。对于稳定期COPD患者，不能过度使用LTOT，应遵循指南推荐的指征进行，并且每天使用时长应≥15 h。在通气支持方面，多部指南也推荐稳定期COPD患者使用家庭NIV，尤其对于合并呼吸性酸中毒患者，而且尽可能降低PaCO2的参数设置方法得到越来越多研究的证实。家庭HFNC的研究目前样本量仍然太少，缺乏大型RCT研究证据。
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作者简介
吴运福
空军军医大学西京医院呼吸与危重症医学科呼吸治疗师；中国病理生理学会危重病专业委员会呼吸治疗学组委员；毕业于四川大学华西临床医学院呼吸治疗专业；从事呼吸治疗相关工作，有丰富的呼吸治疗工作经验。
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