一、病理生理机制
动态肺过度充气和内源性呼气末正压：慢阻肺患者因为肺泡弹性回缩力丧失、支持结构破坏以及小气道狭窄而导致呼气气流受限，在呼气时间内肺内气体呼出不完全，导致气体陷闭。此时呼气末尚存在动态弹性回缩力，在有效呼气时间内不足以完全排空吸入肺内的气体，即呼气末肺容积(EELV)>弹性平衡容积(Vr)，形成动态肺过度充气(dynamic pulmonary hyperinflation，DPH)。DPH时呼气末肺泡内残留的气体过多，呼气末肺泡内呈正压，成为内源性呼气末正压(intrinsic positive end-expiratory pressure，PEEPi)。DPH和PEEPi的存在是慢阻肺患者呼吸衰竭的最重要的呼吸力学改变，是导致慢阻肺患者呼吸困难和活动受限的主要原因，也是导致患者需要呼吸支持的主要原因。
慢阻肺急性加重时上述呼吸力学异常进一步加重，氧耗量和呼吸负荷显著增加，超过呼吸肌自身的代偿能力使其不能维持有效的肺泡通气，从而造成缺氧及CO2潴留，严重者发生呼吸衰竭。针对上述慢阻肺的病理生理的治疗除了应用支气管扩张剂、抗炎药物和加强营养来改善患者的基础状况外，最重要的是选择合适的呼吸支持方式和策略来减少DPH与PEEPi，并改善其带来的不利的生理学影响，如改善通气和换气功能，缓解呼吸肌疲劳等。
二、常规通气方式
1．无创机械通气：
NIPPV是通过鼻罩、口鼻面罩或全面罩等无创连接方式给予患者一定的正压辅助通气支持。NIPPV治疗可降低气道阻力，减少呼吸肌做功，增加肺泡通气量，改善氧合和促进CO2的排出。NIPPV是目前慢性阻塞性肺疾病合并Ⅱ型呼吸衰竭患者首选的呼吸支持方式[2,3]。
NIPPV用于慢阻肺急性加重的成功率可达80%～85%，在轻中度呼吸性酸中毒(pH值为7.25～7.35)的慢阻肺急性加重患者临床应用的研究依据最为充分。大量随机对照研究[4,5,6,7]均针对轻中度呼吸性酸中毒以及有呼吸困难表现(辅助呼吸肌参与呼吸、呼吸频率>25次/min)的慢阻肺急性加重患者，与常规治疗相比，NIPPV疗效显著，无论是即时效应(NIPPV短时间应用后的呼吸困难症状、基本生命体征及血气指标)，还是住院期间的整体疗效(气管插管率、病死率及住院/住ICU时间)均有明显改善。对于pH值≥7.35的慢阻肺急性加重患者，由于其通气功能尚可，PaCO2处于轻度升高水平，pH值处于代偿范围，应用NIPPV，可以降低其吸气作功，达到缓解呼吸肌疲劳和改善通气功能的目的。一项早期应用NIPPV治疗慢阻肺急性加重患者的多中心RCT中[8]，根据血气分析指标进行亚组分析后提示，对于pH值≥7.35的患者，在入选后2 h即可出现呼吸频率降低，辅助呼吸肌的参与减少，后期气管插管率较对照组(11.3%)明显降低(2.8%，P＝0.047)。Squadrone等[9]发现对于pH值<>
NIPPV可使部分慢阻肺急性加重患者免于气管插管，同时也可作为已经插管行IPPV的患者拔管后的序贯通气手段。多项RCT研究[10]发现对于NIPPV以肺部感染控制窗为切换点行有创-无创序贯通气治疗慢阻肺急性加重并严重呼吸衰竭患者，不仅能明显缩短有创通气时间，减少VAP发生，还能降低患者病死率。
NIPPV在慢阻肺急性加重整个救治过程中，无论是作为IPPV的替代手段预防气管插管还是插管后作为序贯手段辅助拔管，都有确切的疗效。与IPPV相比NIPPV使用方便、耐受性好，可减少镇静药的使用，避免气道损伤和呼吸机相关性肺炎等。但是NIPPV不利于患者咳痰且要求患者必须清醒配合，因此不适用于呼吸心跳停止、意识障碍(如果意识障碍与CO2潴留有关，也可短时间先尝试NIPPV，若治疗后意识显著改善，则可以继续NIPPV治疗)、误吸危险性高、呼吸道保护能力差和气道分泌物清除障碍的患者。总之，NIPPV较IPPV可使患者明显受益，在排除禁忌证的情况下可作为慢阻肺急性加重患者的一线呼吸支持方式。
2．IPPV：
随着NIPPV的应用技术越来越成熟，慢阻肺患者对IPPV的需求越来越少[11]，但仍有部分患者需要建立人工气道进行IPPV。2017年慢性阻塞性肺疾病全球倡议(GOLD)[3]指南推荐慢阻肺IPPV适应证如下：(1)无法耐受NIPPV或NIPPV治疗失败；(2)呼吸或心跳停止；(3)精神状态受损，严重的精神障碍需要镇静剂控制；(4)大量吸入或持续呕吐；(5)长期不能排出气道分泌物；(6)严重的血流动力学不稳定，液体和血管活性药物治疗无改善；(7)严重的室性或室上性心律失常；(8)危及生命的低氧血症，不能耐受NIPPV。
当慢阻肺急性加重患者需要接受IPPV时，通常提示呼吸肌无力甚至耗竭，结合其病理生理学特点，在IPPV早期治疗的重点是缓解呼吸肌疲劳，改善CO2潴留并有效降低PEEPi。此时应当短期使用镇静剂，以消除自主呼吸，便于呼吸肌力的恢复，也可以更好地实施控制性低通气。而当患者一旦恢复自主呼吸，就需要及时更换为辅助模式或者自主呼吸模式来增加人际协调性。机械通气过程中具体参数调节如下：(1)VT或Paw：目标VT达到6～8 ml/kg即可，或使平台压不超过30 cmH2O(1 cmH2O＝0.098 kPa)和(或)气道峰压(PIP)不超过35～40 cmH2O，以避免DPH的进一步加重和气压伤的发生。同时要配合一定的通气频率以保证基本分钟通气量，使PaCO2值逐渐恢复到缓解期水平；(2)通气频率：需与VT配合以保证基本的分钟通气量，同时注意过高频率可能导致DPH加重，一般10～15次/min即可；(3)吸气流速：一般选择较高的峰流速(如40～60 L/min)，缩短吸气时间，以延长呼气时间，同时满足慢阻肺急性加重患者较强的通气需求，降低呼吸功耗；(4)外源性PEEP：慢阻肺急性加重机械通气早期(患者没有自主呼吸)，此时使用外源性PEEP目的并非对抗PEEPi降低触发功，而是为了防止小气道塌陷，降低气道阻力，从而改善气体陷闭和PEEPi。但慢阻肺急性加重患者的小气道塌陷并不一定可逆，同时，应用外源性PEEP可以降低呼气驱动压，影响呼气气流。因此，慢阻肺急性加重患者对外源性PEEP的反应取决于上述2种机制的综合效应。对于慢阻肺急性加重患者早期不应常规设置外源性PEEP，而应当根据患者对外源性PEEP的反应进行个体化设置。一般早期常规使用零PEEP或者低水平PEEP。但是当患者稳定自主呼吸恢复后，在及时更改为辅助模式或自主呼吸模式来增加人机协调性的同时，需要加用合适的外源性PEEP(50%～80%的PEEPi)来对抗PEEPi，减少触发做功，避免无效触发，改善人机协调性[12]。
IPPV能解决很多问题，如气道引流，改善呼吸意识状态、减少呼吸机疲劳等，但同时也会带来很多问题，如VAP、气道损伤、抑制咳嗽等。因此对于慢阻肺急性加重患者是否需要IPPV，什么时候需要，还有赖于医生的临床经验、对病情严重程度的掌握、医院条件和机械通气临床应用水平的高低等因素，应权衡利弊，综合判断。
三、'新疗法/非常规'辅助疗法
1．经鼻高流量氧疗(HFNC)：
尽管NIPPV是目前慢阻肺合并Ⅱ型呼吸衰竭患者首选的呼吸支持方式，但在临床应用时20%～30%患者可能由于NIPPV相关并发症而出现不耐受[4,13]，如漏气、口鼻干燥、痰液引流障碍、幽闭恐惧症和腹胀等。HFNC是通过柔软的鼻塞导管直接将一定氧浓度的空氧混合高流量气体输送给患者的一种新型氧疗方式，能够提供10～60 L/min高效加温加湿的气体，比普通氧疗更能改善氧合，比无创机械通气更舒适[14]。对于合并Ⅱ型呼吸衰竭的慢阻肺患者而言，HFNC是一种较为理想的呼吸支持方式。首先，HFNC可精确控制吸氧浓度，避免CO2潴留；其次，HFNC可冲刷解剖死腔，类似CPAP的作用，产生一定的气道内正压对抗PEEPi，降低呼吸功耗；此外良好的气体温湿化效果提高纤毛黏液系统的功能，促进分泌物的引流。Bräunlich等[15]对54例慢阻肺急性加重患者(GOLD C/D)使用HFNC，发现使用30 L/min流量时比20 L/min的PaCO2更低，说明HFNC在降低CO2方面是有效的，并存在流量依赖性。同时Bräunlich等[16]还对11例处于稳定期的慢阻肺患者顺序使用HFNC(20 L/min)及CPAP各6周(至少使用5 h/d)，结果发现HFNC可显著降低静息状态下的PaCO2，随后使用的CPAP可以继续保持血碳酸水平处于正常，说明HFNC效果并不亚于无创CPAP通气。
综上所述，结合其固有的生理学机制和良好的耐受性，HFNC理论上非常适用于慢阻肺患者。在临床中HFNC也逐渐尝试应用于慢阻肺急性加重轻中度呼吸衰竭患者，与普通吸氧相比，HFNC有更好的加温湿化效果，并且可以冲刷CO2改善血气，产生一定的气道正压改善呼吸困难症状。与无创相比，HFNC有更好的舒适性及耐受性，更容易被患者接受。并且对于分泌物较多较稠的患者，也可优先选择HFNC来促进分泌物的引流。但HFNC在慢阻肺急性加重患者的使用经验不多，还需大样本研究进一步证明。在临床应用中，若短时间血气效果及临床症状改善不明显，需重新评估及时更改为无创或IPPV。
2．体外二氧化碳清除(ECCO2R)：
是体外膜肺氧合(ECMO)技术的一种应用，ECCO2R装置主要由输出管、泵、膜肺和输回管构成，用于清除二氧化碳。只需较少的血流量和简便安全的双腔深静脉置管就能改善高碳酸血症和失代偿呼吸性酸中毒，对慢阻肺患者避免有创气管插管的治疗策略中得到重视。Del等[17]对面临NIV失败风险的因慢阻肺急性加重导致的急性Ⅱ型呼吸衰竭的患者加用ECCO2R进行观察，发现联合NIV＋ECCO2R比常规的NIV组有更低的气管插管率(12% vs 33%)。Burki等[18]将20例慢阻肺急性加重合并高碳酸血症的患者分为3组：有高危插管风险的NIV组(7例)、困难脱机的NIV组(2例)、困难脱机的IMV组(11例)，均给予ECCO2R治疗。研究结果显示，有高危插管风险的NIV组全部避免插管、2例困难脱机的NIV患者成功撤离NIV、3例困难脱机的IMV患者成功撤离IMV，且PaCO2明显下降[(78.9±16.8 ) mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa) vs (65.9±11.5) mmHg]。但并非所有的慢阻肺急性加重患者均适合这项治疗，在Del等[17]的研究中，52%的患者均发生了不良反应，主要是出血，但是这些风险比气管插管所带来的风险小。因此临床应用时需注意其风险效益评估。ECCO2R已被证明能迅速纠正严重呼吸性酸中毒，这对于单纯改善高碳酸血症要求更高的呼吸衰竭患者，如重度慢阻肺急性加重患者，能最大限度地减少或避免有创插管通气，该装置可作为治疗高碳酸血症性呼吸衰竭的慢阻肺急性加重患者的一种辅助治疗方法。但ECCO2R在慢阻肺急性加重患者应用还需要更多的随机对照研究来评价其有效性及安全性。
3．氦/氧通气：
慢阻肺患者由于气道阻力增加、肺弹性回缩力下降以及PEEPi而导致呼吸作功增加。由于氦气密度低、扩散性高，在气道内能减少湍流的发生，可有效降低气道阻力，减少呼吸做功，并改善通气，使呼出量气体增加，降低PEEPi，促进CO2排出[19]。
Gerbeaux等[20]对急诊ICU的81例重症慢阻肺患者进行回顾性研究，结果表明，使用氦/氧通气能降低慢阻肺患者的插管率和病死率，减少入住ICU时间。国内也有相关研究报道，解立新等[21]对12例重症慢阻肺患者进行氦/氧混合机械通气，结果表明，氦/氧混合机械通气能明显降低气道压力和气道阻力、避免气压伤的发生，可有效避免脱机患者血气指标的恶化，有助于患者的顺利脱机。针对204例患者的大规模RCT研究将患者随机分为无创联合氦/氧通气组和常规组[22]，结果发现虽然氦/氧通气组严重不良事件的发生率较低，但二组之间的插管率、无创机械通气时间、住院时间、28 d病死率、动脉血气改善及呼吸频率均无明显差异。2016年BTS/ICS成人急性呼吸衰竭的通气管理指南推荐对于急性高碳酸血症型呼吸衰竭患者不建议常规行氦/氧通气[23]。目前，氦/氧通气在慢阻肺患者中的应用证据不充分，在国内还未普遍使用。由于氦/氧通气可有效的降低气道阻力、减少氧耗及呼吸做功，从而能有效地改善肺的通气功能和CO2潴留，在慢阻肺急性加重患者中有一定的应用价值，但还需要更多的研究结果证实。
总之，呼吸支持治疗在慢阻肺急性加重患者的整个救治过程起着相当重要的作用，对临床医生来说选择合适的呼吸支持策略和方式也是一巨大的挑战。显然，大部分慢阻肺急性加重患者都可以从NIPPV中获益，少部分需要插管。在进行IPPV时，采用合理的呼吸支持策略，并且在适当的时机使用有创-无创序贯通气治疗脱离IPPV也是非常关键。对于HFNC、ECCO2R、氦/氧通气在慢阻肺急性加重中的应用还需要更多的临床研究证明其有效性及安全性。
参考文献（略）
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