非心臟術后低氧性呼衰患者經鼻高流量氧療失敗危險因素及早期預警模型

杜安琪 李紓 呂姍 趙連澤 安友仲

北京大學人民醫院重癥醫學科（北京100044）

經鼻高流量氧療（HFNC）設備可提供持續穩定高達60 L/min 并可精確控制氧濃度（21% ～100%）的恒定氣流［1］。較傳統低流量氧療而言，可有效沖刷上呼吸道死腔，減少二氧化碳重復吸入，并可提供一定的呼氣末正壓作用（PEEP）改善陪肺泡通氣［2］。另配有主動加溫濕化系統，極大程度降低了由于高流量給患者帶來的不適，保護黏液纖毛系統功能［3］。由于其特殊的生理效應，近年來被廣泛應用到低氧型呼衰患者中。既往研究顯示成人急性呼衰患者應用HFNC 可有效改善氧合、緩解呼吸困難的癥狀、降低呼吸頻率（RR）［4］。脫機后低氧患者應用HFNC較傳統氧療，可有效改善氧合，降低再插管率［5］。但并非所有患者都能從中獲益，對免疫抑制患者合并低氧性呼衰患者應用HFNC，與傳統氧療相比并不能改善死亡率［6］。ZHANG 等［7］人發現HFNC 可導致部分患者出現肺過度膨脹。KANG 等［8］研究顯示HFNC 應用48 h 后失敗較48 h內失敗并插管患者住院死亡率顯著增高。另Besnier團隊［9］對法國235 家ICU 中HFNC 應用狀況進行調查，發現盡管高流量被廣泛接受用于呼衰治療且評價HFNC 失敗的標準較一致，但各醫院間參數調節、監測指標均存在顯著差異，而這可能是影響HFNC 效果的重要因素。因此，本研究旨在分析圍手術期重癥低氧性呼衰HFNC 氧療失敗與成功患者臨床特征的異同，探討HFNC 失敗危險因素，期望對臨床適應癥選擇及監測提出指導性意見。

1 對象與方法

1.1 研究對象連續收集2016年1月至2018年12月期間在北京大學人民醫院重癥醫學科接受HFNC氧療的圍手術期低氧血癥患者。納入標準：年齡＞18歲；APACHⅡ＞8分；氧合指數（PaO2/FiO2）＜300 mmHg 的低氧血癥患者。排除標準：孕產婦；HFNC 前接受心臟手術或心肺復蘇；放棄無創、有創通氣或不積極接受治療的患者；臨床數據不完整者。滿足以上任意一條則被排除。

1.2 本研究符合醫學倫理學標準經北京大學人民醫院倫理委員會批準，審批號：2018PHB115-01。

1.3 研究分組HFNC 失敗定義為患者需要更高級呼吸支持（無創或有創機械通氣），具體標準需同時結合臨床醫生判斷。根HFNC 是否失敗，將患者分為HFNC 成功及失敗組。

1.4 觀察指標基本人口統計學特征：性別、年齡、體質量指數（BMI）；接受HFNC 前APACHII 評分、基礎疾病（高血壓、陳舊性心梗、冠心病、間質性肺疾病、慢性阻塞性肺疾病）、化驗指標：TnI、腦利鈉肽（BNP）、血紅蛋白（Hb）；HFNC 初始濃度（FiO2）及流量設定；HFNC 使用初始及1 h 后：心率（HR）、RR、脈氧飽和度（SpO2）、平均動脈壓（MAP）、酸堿度（pH）、氧分壓（PaO2）、二氧化碳分壓（Pa-CO2）、ROX（SpO2/FiO2/RR）；意識狀態GCS 評分（格拉斯哥昏迷評分）、HFNC 使用時長。

1.5 統計學方法使用SPSS 25.0 進行數據分析。正態分布的計量資料用均數±標準差表示，數據比較采用Student t 檢驗，非正態分布的計量數據用中位數和四分位數間距表示［M（P25，P75）］，數據比較采用非參數秩和檢驗；計數資料以例數（%）表示，比較采用χ2檢驗。多因素分析采用二元logistic 回歸模型。并用受試者工作特征曲線（ROC）評價各獨立危險因素的預測價值。P＜0.05認為差異具有統計學意義。

2 結果

2.1 一般資料及HFNC 前患者臨床特點最終納入133 例患者，男性68 例（51.1%），年齡67（53，76）歲。兩組間性別、年齡、BMI 并無明顯差別。失敗組合并呼吸系統疾病者、發熱者較多，且TNI、BNP及APACEⅡ評分更高，且差異具有統計學意義（P＜0.05，表1）。

表1 兩組患者一般資料及基礎臨床特點比較Tab.1 Comparison of baseline characteristics

2.2 HFNC參數兩組患者初始流量相似［50（40，60）vs.50（50，60），Z=-0.792，P=0.428］，但失敗組FiO2更高［0.5（0.4，0.7）vs.0.4（0.4，0.6），Z=-3.275，P= 0.013］。治療1 h 時兩組使用流量并無明顯變化，但失敗組FiO2依舊更高［0.6（0.4，0.7）vs.0.5（0.4，0.6），Z=-3.275，P=0.001］。

2.3 HFNC 使用前、1 h 后各項指標HFNC 失敗組接受治療前RR 更高且ROX 指數更低；治療1 h后HFNC 失敗HR、RR 都略有上升且明顯高于成功組。ROX 指數、SpO2較基礎變化不明顯，但較成功組低，差異具有統計學意義（P＜0.05）。其余指標未見明顯差別（表2）。

表2 兩組患者HFNC 治療前指標比較Tab.2 Comparison of clinical parameters before HFNC therapy M（P25，P75）

2.4 預后相關指標40 例HFNC 失敗患者中12 例（9.0%）直接轉為有創通氣，28 例（21.1%）轉為無創通氣，并7 例需行有創通氣。失敗組HFNC 使用時長（h）較短［24（11，88）vs.46（24，109），Z=-2.400，P=0.016］。

2.5 HFNC 失敗危險因素分析結合單因素分析及臨床經驗，以HFNC 結果為因變量（Y），既往陳舊性心梗、間質性肺疾病、使用前發熱、APACHII、ROX、TNI，1 h HR 及ROX 為自變量（X），行多因素logistic 回歸分析。結果顯示獨立危險因素如表3，回歸模型Y=-2.158+1.882×發熱+0.283×APACHII-0.326×ROX+2.222×TNI。模型系數Omnibus 檢驗，χ2=75.283，P＜0.001。

2.6 對各獨立危險因素及預測模型進行ROC 曲線分析預測模型曲線下面積（AUC）為0.915（0.857，0.972），提示預測模型的區分能力較好（表4、圖1）。

表3 影響HFNC 失敗的獨立危險因素Tab.3 Multivariate analysis of risk factors associated with HFNC failure

表4 各獨立危險因素及回歸模型的預測價值評價Tab.4 Comparison of prediction value of each predictors and the predictive model

圖1 各獨立危險因素及回歸模型預測非心臟術后低氧性呼衰患者HFNC 失敗的ROC 曲線Fig.1 ROC curve of each predictors and predictive model for prediction HFNC outcome on post-noncardiac surgery patients with hypoxic respiratory failure

3 討論

目前流行病學調查顯示人群普遍心血管疾病發病率較高且心臟不良事件亦占圍手術期不良事件比例最高［10］。而心肺交互作用在維持氧合方面起著關鍵作用。相較于先前HFNC 治療失敗的危險因素分析研究，本研究引入更多心臟相關指標。其中液體負荷量可影響左心功能，BNP 可有效反映心臟舒張功能，而TNI 升高是非心臟術后心肌損傷及心梗的敏感診斷指標［11］。

本研究中兩組患者HFNC 使用前液體累積量相似，但失敗組中既往陳舊性心梗比例、基礎APACHⅡ評分、TNI 及BNP 水平更高，治療1 h 后HR 較基礎略有升高。logistic 回歸顯示接受治療前TNI 升高是導致HFNC 失敗的獨立危險因素，且風險增加9 倍以上。這說明心臟舒張功能損傷是影響HFNC 結果的重要原因。液體負荷的變化可導致肺水變化。而手術、疼痛等應激會影響血兒茶酚胺濃度，任何程度血流動力學波動，都會增加心臟負荷及心肌缺血缺氧風險［11］。CARRATALA等［12］對5 例急性肺水腫、心衰患者進行研究，證實HFNC可以產生較低水平PEEP效應，復張肺泡并調節左心負荷、改善呼吸困難程度［13-14］。但PEEP效果受流量大小、口腔閉狀態影響［15］，因此重癥患者可能不能獲益，仍需使用無創通氣［16-17］。另有研究表示BNP 水平可反映間質性肺疾病患者肺血管受累程度［18］。本研究雖未得到類似結果，但觀察到失敗組患者合并間質性肺疾病比例及初始BNP 明顯更高。HR 可反映交感興奮或是心肺系統的代償、儲備功能，HR 升高預示心臟相關不良事件風險增加。另本研究顯示發熱可導致HFNC 失敗風險提升6 倍。這可能是由于發熱將導致機體代謝增加，HR 代償性增加。且圍手術期發熱往往表明患者存在明顯的炎性反應，患者氧耗相對增加。有研究顯示［19］HFNC 治療早期呼吸、循環指標的惡化是治療失敗的危險因素，這與本研究結果相似。因此，對于心功能儲備或代償能力減弱的患者，在病情相對較重時應謹慎使用HFNC。

此外，本研究亦引入近期提出新預測HFNC 結果指數ROX 即SpO2/FIO2與RR 的比值［20-22］，并得到相似結果，接受HFNC 治療1 h 后成功組RR 降低，SpO2變化不明顯，而失敗組兩者均略有升高，但是失敗組ROX 下降明顯且明顯低于成功組。這提示SpO2僅反映氧合狀況但不能評價通氣狀況，而RR僅反映當前患者的呼吸狀況，受多方面影響，因此需綜合評估，以便及時作出調整。

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，且術后患者占75%，導致患者既往合并肺部疾病較少，且低氧性呼衰多由手術及臥床等因素造成；（3）心臟相關指標有限，未能收集心臟超聲指標；（4）HFNC 沒有統一的臨床操作標準，多根據臨床經驗進行調節。存在偏倚。 因此，需進一步進行前瞻性研究，擴大涉及人群及數量，并結合肺部及膈肌超聲等影像學指標進行驗證，為臨床應用HFNC 提供更全面的指導意見。

HFNC 具有獨特優勢并廣泛常用于重癥患者氧療支持，但并非所有患者都能獲益。非心臟術后低氧性呼衰的重癥患者，當APACHII 評分較高、合并發熱、TNI 增高時應格外謹慎選用HFNC。治療過程中應密切監測，若治療1 h 后ROX 仍然較低，應及時調整治療策略，以減少不良事件的發生。