综述：急性呼吸衰竭患者在无创呼吸支持期间的监测，以减少伤害并识别治疗失败

这篇综述聚焦急性呼吸衰竭（ARF）患者的无创呼吸支持（NRS）。详细阐述了 NRS 的生理效应、适用场景、失败的影响因素，介绍了多种监测工具及临床应用，强调综合评估与监测对优化治疗、避免不良后果的重要性，为临床决策提供重要参考。

　　### 一、引言
急性呼吸衰竭（ARF）是全球重症监护病房（ICU）入院的主要原因之一。从病理生理学角度看，ARF 的特征是低氧血症，可能伴有通气泵衰竭导致的低通气和高碳酸血症，或在直接或间接肺损伤情况下出现低正常碳酸血症（即孤立性急性低氧性呼吸衰竭 - AHRF）。最终会导致心肺功能无法维持向重要器官充足供氧和排出 CO₂，进而引发酸碱失衡。虽然有时补充氧气足以纠正这些异常，但增加的通气需求可能需要更高级的呼吸支持。

无创呼吸支持（NRS）策略能在急性疾病期间引发满足患者需求的生理反应，有可能避免插管和有创机械通气（IMV）。然而，对于病情较重的患者，延迟启动 IMV 可能使患者承受过多呼吸功和增加耗氧量，进一步加重病情和影响临床结局。因此，决定是否实施 NRS、如何实施以及实施多长时间是关键的临床决策。

本文将概述在 ARF 患者接受 NRS 期间进行监测的相关性和可用工具，重点关注 NRS 的生理效应、主要适应症、设备 / 接口选择的重要性、NRS 失败的决定因素和影响。最后，还将描述可用的监测工具以及如何在临床背景下解读它们，以指导调整呼吸机设置和及时插管，避免伤害。本文不涵盖清醒俯卧位和拔管后的 NRS。

二、无创呼吸支持的生理效应

NRS 包括高流量鼻氧（HFNO）、持续气道正压通气（CPAP）和无创通气（NIV）。要正确解读监测参数，理解每种策略的生理效应至关重要。

HFNO 通过特殊的鼻导管以 30 - 80 L/min 的高流量输送加热和加湿的新鲜气体，吸入氧分数（FiO₂）可在 0.21 至 1.00 之间设置。高流量气体减少了鼻腔和上呼吸道的吸气阻力，同时增加了呼气阻力。这确保了稳定的 FiO₂输送，减少了室内空气的混入，增加了呼气末肺容积，产生少量的呼气末正压（PEEP，1 至 7 cmH₂O，随设置和条件而异），使通气分布均匀并改善氧合。此外，新鲜气体的输送还能冲洗 CO₂，减少解剖死腔和 CO₂重复呼吸。这些效应使许多患者，尤其是通气需求高的患者，吸气努力和呼吸频率降低。

CPAP 在整个呼吸周期中维持恒定的 PEEP 水平。它可作为上呼吸道的机械支架，增加呼气末肺容积，促进肺泡复张。当应用 NIV 时，在设定的 PEEP 之上增加吸气压力支持（PS）。CPAP 和 NIV 都能降低呼吸功，改善呼吸力学和气体交换。它们可通过不同的接口应用，如面罩和头盔。头盔能减少泄漏和不适，与面罩相比，可允许更高的 PEEP。对吸入气体进行主动加湿和加热可提高患者的耐受性和成功几率。

三、NRS 的主要适应症

基于这些生理原理和现有临床证据，HFNO 目前被推荐为 AHRF 的一线治疗方法。对于病情更严重的 AHRF 患者（PaO₂/FiO₂为 150 - 200 mmHg），头盔 NIV/CPAP 是合理的替代方案。大量数据支持在心源性肺水肿（CPE）患者中使用通过面罩或头盔接口的 CPAP/NIV，因为正压在这种情况下具有有益作用（即减少前负荷和后负荷）。也有研究表明 HFNO 对 CPE 有效，当 CPAP 和 NIV 不耐受或不可用时，HFNO 可作为替代方案。双水平面罩 NIV 仍然是慢性阻塞性肺疾病（COPD）高碳酸血症急性加重的一线呼吸支持方式，优于头盔 NIV 和 CPAP。虽然一些研究显示 HFNO 在这些患者中有前景，但在急性情况下，它仅适用于对 NIV 不耐受的患者。胸部创伤患者可能主要受益于面罩或头盔 NIV/CPAP。值得注意的是，一项回顾性队列研究表明，与 NIV 相比，HFNO 耐受性更好，成功率相当。临床指南建议在免疫功能低下的 ARF 患者中使用 CPAP/NIV，而非传统氧疗。近期数据表明，头盔可能优于或至少与面罩 CPAP/NIV 同样有效。此外，鉴于一些研究报告 HFNO 与 NIV 结果相似，在这些情况下也可考虑使用 HFNO。

四、谁可能不适合 NRS？

基线时患有更严重全身性疾病（如需要血管活性药物、多器官衰竭）和 / 或肺损伤的患者不太可能从 NRS 中获益，而应根据患者的治疗目标考虑 IMV。年龄较大的患者、入院时 SAPS II 评分较高、非呼吸性序贯器官衰竭评估（SOFA）评分较高、胸部 X 光片受累象限较多、诊断为肺炎或严重 ARDS（PaO₂/FiO₂<100 mmHg）、伴有免疫抑制、格拉斯哥昏迷评分较低以及需要血管活性药物的患者，NRS 失败的可能性更大。

NRS 的一个重要注意事项是，尽管呼吸肌得到了卸载，但呼吸肌收缩仍会消耗一些能量，这可能进一步损害危重患者的终末器官功能。此外，在更严重的肺损伤和全身炎症的情况下，患者自伤性肺损伤（P - SILI）和肌损伤的理论风险增加。如果临床医生因任何原因决定对这些患者进行 NRS 试验，应进行密切监测，若初始无积极反应，应尽早考虑转为 IMV。

五、接口选择和设置的相关性

NRS 期间的接口选择很重要。一项随机临床试验（RCT）显示，AHRF 且 PaO₂/FiO₂在 150 至 200 mmHg 之间的患者，与面罩 NIV 和传统氧疗相比，可能从 HFNO 作为一线治疗中获益。在这种情况下，不对称的鼻导管、较大的鼻 prong / 鼻孔直径比、最高可耐受的设定流量（理想情况下为 50 - 60 L/min）和个性化的温度选择可提高 HFNO 的生理益处和舒适度。头盔 NIV 可作为 AHRF 期间 HFNO 的替代方案，因为它引发类似的生理反应，并且在另一项 RCT 中显示优于面罩 NIV。此外，头盔 CPAP 无需机械呼吸机即可实施。在其他临床场景中，口鼻面罩或全面罩可互换使用。全面罩能在皮肤上均匀分布压力，不压迫鼻梁，但与口鼻面罩相比，更容易引起幽闭恐惧症。设置适当的加湿至关重要。热湿交换器在临床结果方面与 NIV 期间的主动加湿相似，但可能会增加呼吸功，并且在存在大量泄漏时会失去效果。其他回路设置和 NRS 设置的具体建议在其他文献中有描述。

重要的是，在患者稳定之前，密切监测接口的适用性和舒适度至关重要。在某些情况下，除了频繁调整呼吸机设置外，可能还需要更换接口。

六、NRS 失败的决定因素和影响

NRS 失败在流行病学上定义为随后需要气管插管。然而，插管的决定本质上基于临床判断，受医疗团队经验、当地实践和患者特定因素的影响，这些因素在不同的 ICU 中可能差异很大。因此，“NRS 失败” 的临床意义在不同环境中也可能有很大差异。事实上，观察数据表明，当患者接受面罩 NIV 时，基于病理生理阈值的插管在临床实践中很少实施。

NRS 失败伴延迟插管与较差临床结局之间的病理生理联系尚不清楚。至少有三种可能的途径被认为是 NRS 失败伴延迟插管与较差临床结局之间假定因果关系的潜在中介因素：（1）急性疾病期间过度呼吸努力对肺和呼吸肌的直接伤害（即 P - SILI 和肌损伤）；（2）潜在疾病进展，呼吸肌未充分卸载，重要器官供氧不足；（3）与插管和 IMV 相关的并发症，如镇静、制动、膈肌废用性萎缩、睡眠障碍、呼吸机相关性肺损伤。重要的是，后一种机制仅与 NRS 失败、需要 IMV 和较差临床结局之间的潜在因果关系相关，不一定与相对于失败的插管时间有关，因为 IMV 的并发症在早期和延迟插管中都很常见。因此，监测基线特征以确保更合适地选择 NRS 候选患者，监测呼吸努力的程度以及 NRS 期间疾病严重程度的变化轨迹，对于最小化对肺、膈肌的伤害风险以及相关的重要器官供氧减少至关重要。

七、如何监测对 NRS 的反应？

为了最小化失败风险，针对 AHRF 患者实施 NRS 提出了一种实用方法，重点关注 NRS 前和 NRS 期间的监测。该算法旨在为因炎症性疾病导致 AHRF 或 ARDS 的患者提供决策指导，但并不完全适用于 CPE 或术后患者，因为这些患者的临床判断可能需要纳入不同信息。

NRS 期间呼吸监测的目标是：（1）评估治疗反应；（2）指导调整呼吸机设置，确保满足患者的通气需求和呼吸模式（例如，增加 / 减少支持，纠正不同步）；（3）早期识别哪些患者可能从 IMV 中获益。多模式方法应整合患者的初始临床特征和疾病严重程度轨迹，重点关注呼吸努力、气体交换等测量指标，以及包括肺部成像在内的其他变量。

下面详细介绍一些重要的监测工具和变量：

• 呼吸困难和舒适度：在 NRS 期间应定期评估呼吸困难和不适。呼吸困难常与高呼吸驱动相关，且其强度与 ARF 自主呼吸患者的插管和死亡风险增加独立相关，因此这些患者需要更密切的监测。NIV 接口相关的不耐受和不适与 NIV 失败密切相关，凸显了选择合适接口和正确佩戴的重要性。一般来说，HFNO 和头盔 NIV 比面罩 NIV 带来更好的舒适度。使用面罩接口时，需要频繁调整和休息，可能需要与不同接口 / 设备（如 HFNO）交替支持。测量清醒可交流患者呼吸困难的首选方法是自我报告的视觉模拟量表（VAS），将呼吸困难量化为连续变量。患者在 0 至 100 mm 的水平线上指出代表其呼吸困难强度的垂直线（0 表示无呼吸困难，100 表示最大呼吸困难）。或者，也可使用更简单的数字评分量表（NRS），范围从 0 到 10，使用数字或代表性图形。VAS 和 NRS 也可用于评估患者在 NRS 期间的舒适度。
• 基本变量：在 NIV/CPAP 期间可监测呼气潮气量（Vte）。它代表呼吸努力的输出和肺应力的决定因素，常被视为这些变量的间接估计。事实上，在中重度 AHRF 患者接受面罩 NIV 时，较高的 Vte（≥9.5 mL/Kg 预测体重 [PBW]）一直与失败和较差的总体结局相关。然而，在 NIV/CPAP 期间对高 Vte 的临床解释应考虑生理背景。除呼吸努力外，其他变量也会影响监测到的 Vte，例如，高 PS 与高呼吸系统顺应性相关，可能导致高 Vte。但在相对较短的时间内，在呼吸机设置不变且呼吸系统力学稳定的情况下，Vte 增加通常表明呼吸努力增加，可能是由于高呼吸驱动或神经肌肉耦合改善。最近有研究表明，将 PS 设置为目标高 Vte（10 至 15 mL/Kg PBW）可减少 COPD 高碳酸血症急性加重需要插管的患者数量。这表明在部分患者中，高 PS 和高 Vt 可能有效缓解呼吸困难和呼吸努力，且不会增加 VILI 风险，但在所有情况下都建议密切监测。特别是在有内源性 PEEP 的患者中，过度辅助（即支持过度）时无效呼吸很常见，因此建议仔细检查呼吸机波形。此外，较高支持水平常伴有泄漏和其他不同步现象，应尽量避免。在 NRS 期间监测 Vte 时，有一些技术问题需要注意。使用头盔 CPAP/NIV 时，准确量化 Vte 不可行，因为部分注入体积用于扩张接口。同样，具有单肢配置和故意泄漏的专用 NIV 呼吸机不是测量而是根据预定义算法计算 Vte，因此 Vte 估计的准确性可能比双肢 ICU 呼吸机差。在任何情况下，监测 Vte 时都应尽量减少泄漏。在 HFNO 期间，Vt 监测在临床中并不广泛可用，理论上可使用电阻抗断层扫描（EIT）测量的肺阻抗动态变化进行纵向随访，但尚未得到验证。

呼吸频率（RR）是 NRS 期间最常监测的变量之一。临床医生常将高 RR 与高呼吸驱动和努力联系起来，但它往往是高呼吸驱动的晚期表现。高 RR 在危重患者中很常见，可能反映其他因素，如全身炎症、焦虑、疼痛、不适和异常呼吸力学。此外，当存在内源性 PEEP 且呼吸肌输出不足以触发呼吸机时，无效呼吸可能掩盖患者的真实 RR。尽管存在这些问题，RR 仍然是一个关键变量，特别是在 HFNO 期间，因为其降低 RR 的预期生理效应非常明显。基线 RR 没有下降通常代表临床无反应，尤其是在 HFNO 期间。事实上，高 RR 和 NRS 开始时 RR 没有下降已被证明可预测面罩和头盔 CPAP/NIV 以及 HFNO 的失败。但由于 RR 调节的生理机制复杂，不建议仅基于 RR 做出决策。

分钟通气量是 Vt 和 RR 的乘积，在 AHRF 和轻度 ARDS 患者中，较高的分钟通气量也与 NIV 失败相关。

• 气体交换：氧合变化是 ARF 患者 NRS 成功 / 失败的重要决定因素，部分原因是它是疾病严重程度和临床治疗反应的标志，且常被视为影响插管决策的标准。因此，区分每个因素的相对重要性具有挑战性。所有 NRS 策略，尤其是那些促进更高气道压力的策略，都可通过多种机制增加氧合。实际上，ARF 患者在 NIV/CPAP 期间通常会出现氧合的短暂改善，但在设备移除后可能恢复到基线水平。重要的是，NRS 期间氧合的短暂改善但无明显临床改善趋势可能会让人产生错误的安全感，导致最终 NRS 失败并接受延迟插管的患者预后不良。可通过脉搏血氧饱和度连续监测氧合，并通过动脉血气间歇测量，以在 NRS 开始前和治疗后 2 - 6 小时获得准确的 PaO₂/FiO₂比值。较低的基线 PaO₂/FiO₂和随时间无改善是 NIV/CPAP 失败的独立预测因素。此外，较低的 SpO₂/FiO₂比值与 HFNO 在最初 24 小时内不同时间点的失败相关。但应考虑与 SpO₂测量相关的技术问题，如肤色、温度、血流动力学和灌注、贫血和高氧等。

在 AHRF 背景下解释二氧化碳分压（PaCO₂）水平很复杂。相对较低的 PaCO₂可能表明肺损伤较轻（死腔 / 分流分数较低）且无呼吸肌疲劳。然而，极低的 PaCO₂与高呼吸驱动和努力相关，可能是由强烈刺激引起的过度通气反应，超出了患者对呼吸的控制。最近一项单中心研究表明，PaCO₂低于 32 mmHg 与 NIV 失败密切相关。此外，一项随机试验的二次分析显示，与 HFNO 相比，有更明显低碳酸血症（<35 mmHg）的患者从头盔 NIV 中获益更多。这可能归因于头盔提供的更高 PEEP 和 PS，可能更有效地降低呼吸驱动和努力。没有低碳酸血症并不排除高驱动和努力，因为在高死腔 / 分流分数患者或呼吸肌衰竭时，高分钟通气量可能不足以清除 CO₂。在 ARDS 患者中，NIV 最初几天内 PaCO₂升高与 NIV 失败独立相关，可能表明肺功能恶化（即 VILI、P - SILI）和 / 或呼吸肌功能下降（即膈肌疲劳、肌肉损伤）。在急性高碳酸血症呼吸衰竭期间，监测 PaCO₂以确保其下降趋势至关重要。尽管通常需要采集血样，但经皮监测是一种有吸引力的替代方法，它与 PaCO₂密切相关，在急性呼吸衰竭期间偏差较小，尽管尚未广泛应用。

• 呼吸努力：直接监测呼吸努力的食管压力（Pes）能提供宝贵信息，但在急性环境中实施具有挑战性。它可反映基线通气需求，是衡量 NRS 对呼吸肌卸载和 P - SILI 风险的生理反应的直接指标。基于 Pes 量化吸气努力的金标准是肌肉压力（瞬时努力）和呼吸肌压力 - 时间乘积（整个吸气过程中的努力）。但这两个参数的计算依赖于胸壁顺应性的估计。测量 Pes 的潮气量摆动（ΔPes）是评估吸气努力的良好指标，可在床边轻松实施。通过计算驱动跨肺压（即气道压力和食管压力之间的差值）可估计 P - SILI 风险，从而量化动态肺扩张压力。关于如何进行 Pes 测量和计算的详细说明在其他文献中有描述。

一项前瞻性观察研究发现，面罩 NIV 2 小时后 ΔPes 降低 > 10 cmH₂O 是中重度 AHRF 患者 NIV 成功的最佳预测指标。此外，ΔPes 降低与 24 小时内影像学改善和 30 天死亡率呈正相关。尽管<