重癥醫學科有創機械通氣患者發生高氧血癥的危險因素及早期預警模型

李曉婕, 吳喆, 俞一琴, 鄧佩瑛, 楊翃

南方醫科大學第三附屬醫院重癥醫學科(廣東廣州 510630)

氧療是危重癥患者主要的治療手段之一，但不適當的氧療可能會導致高氧血癥。高氧血癥通過產生活性氧和過氧化可導致肺泡萎陷和肺損傷、破壞呼吸道微生態、影響心腦局部灌注及導致彌漫性缺血[1-4]，從而對危重癥患者造成危害[5]。研究表明，高氧血癥與醫院死亡率、ICU死亡率增加有關[6-9]，是呼吸機相關性肺炎的獨立危險因素[10]。盡管如此，對危重癥患者應該如何正確地實施氧療尚無統一規范，臨床醫務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狀及相關因素，進一步規范重癥患者的氧療措施，我們對ICU有創機械通氣患者進行了回顧性隊列研究，分析高氧血癥患者與非高氧血癥患者臨床特征的異同，探討有創機械通氣患者高氧血癥的影響因素并建立預測模型。

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月期間在南方醫科大學第三附屬醫院中心ICU接受有創機械通氣的患者。納入標準：年齡>18歲；有創機械通氣時間>24 h。排除標準：治療性低溫；心肺復蘇期間；進行體外膜肺氧合(ECMO)治療；不接受積極治療的患者；臨床數據不完整。滿足以上任意1條排除標準則被排除。本研究符合醫學倫理學標準，經南方醫科大學第三附屬醫院醫學倫理委員會批準(2021-012-003)。

1.2 方法 連續觀察患者機械通氣72 h，記錄患者機械通氣開始后4個時間點的臨床特征：機械通氣開始后(T1)、機械通氣24 h(T2)、機械通氣48 h(T3)和機械通氣72 h(T4)。若患者機械通氣不足48 h，則記錄T1、T2，若機械通氣不足72 h則記錄T1、T2、T3。高氧血癥定義為動脈氧分壓(PaO2)≥120 mmHg。根據患者機械通氣72 h內最高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 基本人口統計學特征包括：性別、年齡、體質指數(BMI)、急性生理與慢性健康評分(APACHE Ⅱ評分)、序貫器官衰竭評分(SOFA評分)、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、機械通氣的原因；動脈血氣分析指標包括：酸堿度(pH)、PaO2、二氧化碳分壓(PaCO2)、氧合指數；呼吸機通氣參數包括：氧濃度(FiO2)、呼吸機模式、呼氣末正壓(PEEP)；循環狀況指標：乳酸值；化驗指標包括：血紅蛋白(Hb)、總膽紅素。

2 結果

2.1 一般資料及患者基礎臨床特點 本研究共納入147例有創機械通氣患者，收集動脈血氣分析結果528項。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評分和SOFA評分分別為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，發生高氧血癥患者占ICU有創機械通氣患者的63.9%。高氧血癥組與非高氧血癥組在年齡、性別、BMI、APACHEⅡ評分、收治途徑、慢性合并癥方面差異無統計學(P>0.05)，見表1。高氧血癥組SOFA評分低于非高氧血癥組，高氧血癥組中因內科疾患轉入、因肺部病變上機患者多于非高氧血癥組，因意識狀態改變上機患者少于非高氧血癥組，差異均有統計學意義(P<0.05)，見表1。

表1 兩組患者基線及臨床特征比較 M(P25,P75)

2.2 血氣分析 在4個時間點(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個時間點的發生率分別為T1 27.2%，T2 32.7%，T3 35.9%，T4 29.2%，在T3時間點(機械通氣48 h)高氧血癥發生率最高。在T2時間點(機械通氣24 h)，高氧血癥組pH、PaO2、氧合指數均高于非高氧血癥組(P<0.05)，見表1。

2.3 呼吸機參數 在4個時間點(T1～T4)，呼吸機氧濃度分別為40(35，50)%，35(30，45)%，35(30，40)%，35(30，40)%。在T2時間點，高氧血癥組與非高氧血癥組在FiO2與PEEP方面差異無統計學意義(P>0.05)，見表1。使用CPAP通氣模式的患者高氧血癥的發生率較低，使用SIMV通氣模式的患者高氧血癥的發生率較高，差異有統計學意義(P<0.05)，見表1。

2.4 循環狀況 高氧血癥組乳酸值低于非高氧血癥組，差異有統計學意義(P=0.024)，見表1。

2.5 化驗指標 高氧血癥組Hb高于非高氧血癥組，差異有統計學意義(P=0.034)。高氧血癥組總膽紅素與非高氧血癥組比較差異無統計學意義(P=0.422)，見表1。

2.6 高氧血癥危險因素分析 結合單因素分析及指標特點，以是否發生高氧血癥為因變量(Y)，年齡、APACHEⅡ評分、SOFA評分、因內科疾患轉入、因肺部病變上機、因意識狀態改變上機、乳酸、Hb為自變量(X)，行二元logistic回歸分析。結果顯示發生高氧血癥的獨立危險因素見表2?；貧w模型Y=3.414-0.037×年齡-0.145×SOFA+1.679×內科患者-1.503×因意識狀態改變上機。模型系數行Omnibus檢驗，2=32.288，P<0.01。

表2 有創機械通氣患者發生高氧血癥的獨立危險因素

2.7 預測模型的ROC曲線分析 預測模型的曲線下面積(AUC)為0.766，95%CI：0.686～0.846(P<0.01)，提示預測模型的區分能力較好，見圖1。

圖1 回歸模型預測ICU有創機械通氣患者發生高氧血癥的ROC曲線

3 討論

近些年來高氧血癥對成人危重癥患者造成的危害已經引起了關注[11-12]，目前的證據表明，高氧與心臟驟停、中風、創傷性腦損傷以及膿毒癥后死亡率增加之間存在關聯[13]。在本研究中，我們調查分析了ICU有創機械通氣患者高氧血癥的現狀及導致高氧血癥的因素。相較于先前危重患者高氧血癥的危險因素分析研究[14]，本研究納入了有創機械通氣>24 h的的患者，研究人群進一步擴大，并引入了更多的臨床特征指標，包括是否存在慢性合并癥、機械通氣參數設置(FiO2、PEEP及呼吸機模式)、化驗指標(Hb、膽紅素)，并且建立了預警模型。本研究結果顯示，機械通氣72 h內發生高氧血癥的患者占ICU有創機械通氣患者的63.9%。隨著機械通氣時間的延長，盡管FiO2及PEEP差異無統計學意義，但高氧血癥的發生率增加，在機械通氣48 h高氧血癥的發生率最高(達35.9%)，可能與機械通氣及其他措施的應用使得患者的氧合改善有關，這提示在機械通氣的早期應該關注患者氧合狀況，進一步滴定機械通氣水平以避免高氧血癥的發生。

本研究中年輕患者高氧血癥發生率較高，且SOFA評分較低，可能與此類患者基礎肺功能較好，病情相對較輕有關，與Itagaki等[14]的研究結果相似。Logistic回歸顯示因內科疾患轉入的患者也是高氧血癥的獨立危險因素，內科患者發生高氧血癥的風險增加5倍以上，這些患者往往存在慢性合并癥，機械通氣時間相對較長，高氧血癥發生率增加。

臨床醫生常常通過調整呼吸機模式、FiO2和PEEP來改善機械通氣患者的氧合，因此通氣參數的設置可能會直接影響氧療的效果。已經有研究顯示手術過程中使用高 FiO2通氣導致高氧可能對患者產生不良影響[15-16]。對新生兒的研究也表明FiO2調節不當與過高的SpO2有關[17]，并可導致與氧化應激相關的肺、中樞神經系統、視網膜、紅細胞及全身組織損傷[18]。本研究雖未發現FiO2與高氧血癥相關，但觀察到高氧血癥組使用高FiO2(FiO2≥50%)的比例更高。本研究還發現，使用CPAP通氣模式的患者其高氧血癥的發生率低于使用SIMV或A/C模式的患者。事實上，臨床醫生在選擇呼吸機模式時，往往需要綜合考慮患者自主呼吸觸發能力、肺順應性等因素，因此肺內疾病和肺外疾病都會影響模式選擇，例如中樞神經病變患者整體病情較重(SOFA評分高)，呼吸驅動差，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病變較輕或處于疾病的恢復期，呼吸驅動正常，吸氣流速由患者自身調節，相對來說不易出現呼吸參數匹配過高的問題。因此，不同呼吸模式的選擇歸根結底是由患者病情決定的。Gie等[19]對早產兔幼崽的研究結果顯示每天間歇性CPAP可限制與高氧相關的肺功能下降，并減弱肺動脈和呼吸道上皮的結構變化，因此認為間歇性CPAP可限制高氧血癥引起的兔支氣管肺發育不良模型的肺損傷。Macfarlane等[20]研究發現CPAP對高氧血癥誘導的氣道炎性反應有保護作用。CPAP模式是否有高氧血癥的保護作用，還有待進一步研究，但可能提示在病情允許的情況下應進一步優化患者的通氣模式。

當然，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)只連續觀察機械通氣72 h的血氣分析，未能觀察高氧血癥的持續時間；(4)評估了機械通氣后24 h高氧血癥患者的臨床特征和相關因素，這個時間點并不能完全代表患者的整個病程；(5)未能收集其他臨床干預指標，如液體累積量、血液凈化等。因此，需進一步進行前瞻性研究，擴大涉及人群及數量，延長觀察時間，并結合血液凈化等干預指標進行驗證，為避免高氧血癥提供更全面的指導意見。

機械通氣是危重患者重要的的氧療措施之一，當患者年輕、SOFA評分較低、罹患內科疾病時，應警惕高氧血癥的發生。機械通氣治療過程中應嚴密監測PaO2，動態滴定通氣水平，病情允許的情況下應進一步優化患者的通氣設置。

利益相關聲明：所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻說明：李曉婕：研究設計及實施、統計分析、論文起草及修訂，吳喆：研究實施、采集整理數據、統計分析，俞一琴：研究實施、采集整理數據、整理文獻，鄧佩瑛：研究實施、采集整理數據，楊翃：研究選題、論文修訂及終審。