High-frequency oscillatory ventilation in children with hematologic neoplasms and other causes induced acute hypoxic respiratory failure

Xiang Long; Zhang Jian; Ren Hong; Qian Juan; Li Biru; Wang Ying; Hu Xiaowei

doi:10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2014.08.010

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高频振荡机械通气在血液肿瘤及多种疾病并发儿童急性低氧性呼吸衰竭中的应用

中国小儿急救医学, 2014,21(8) : 508-512,516. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2014.08.010

摘要

目的

评估儿童急性低氧性呼吸衰竭(acute hypoxemic respiratory failure，AHRF)给予高频振荡机械通气(high-frequency oscillatory ventilation，HFOV)治疗的意义。

方法

回顾2011年1月至2013年9月收入我院PICU诊断为AHRF的病例，首先给予常规机械通气(CMV)，当PIP>30 cmH₂O(1 cmH₂O＝0.098 kPa)或PEEP>10 cmH₂O、FiO₂100%时具有以下情况之一：(1)SpO₂<90%或PaO₂<60 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)；(2)有严重呼吸性酸中毒(PaCO₂>80 mmHg)；(3)严重气漏(纵隔气肿或气胸)，改为HFOV通气治疗。收集患儿性别、年龄、住PICU时间、CMV通气时间、HFOV通气时间等一般资料。分别于CMV通气末(H₀)及HFOV后2 h(H₂)、6 h(H₆)、12 h(H₁₂)、24 h(H₂₄)、48 h(H₄₈)记录并比较各时间点呼吸机参数(平均气道压、振幅、频率、FiO₂)、氧合指数(PaO₂/FiO₂、OI)、动脉血气、心率、血压变化。分别比较存活组与死亡组、血液肿瘤组及非血液肿瘤组在H₀、H₂、H₆、H₁₂、H₂₄、H₄₈时间点的指标变化。

结果

HFOV通气后，H₂时间点PaO₂较H₀升高[76.9(61.9～128.0) mmHg vs 50.1(49.5～68.0) mmHg]，差异有统计学意义(P＝0.006)。H₂、H₄₈时间点PaO₂/FiO₂分别较H₀、H₂₄升高，差异有统计学意义[94.9(66.8～138.9) mmHg vs 68.0(49.5～86.8) mmHg，P＝0.039；135.0(77.6～240.0) mmHg vs 90.7(54.6～161.7) mmHg，P＝0.023)]。所有患儿收缩压、舒张压、心率在各时间点没有明显变化(P>0.05)。存活组(n＝9)与死亡组(n＝14)相比，PaO₂/FiO₂、OI在H₆、H₁₂、H₂₄、H₄₈差异有统计学意义(P<0.05)。非血液肿瘤组(n＝10)与血液肿瘤组(n＝13)相比，OI在H₂、H₆差异有统计学意义[19.2(13.9～26.6) vs 33.8(19.7～48.3)，P＝0.049；16.0(8.4～27.1) vs 28.9(20.9～38.9)，P＝0.027)]，两组的平均气道压在H₂、H₆、H₁₂差异有统计学意义(P<0.05)。两组病死率差异无统计学意义(40.0% vs 76.9%，P＝0.086)。

结论

AHRF患儿给予CMV通气失败后改用HFOV可以改善患儿的PaO₂和氧合指数，对患儿心率、血压没有明显影响。血液肿瘤伴AHRF组较非血液肿瘤伴AHRF组HFOV初始阶段需要较高的MAP改善氧合，但对病死率无影响。

引用本文: 项龙, 张建, 任宏, 等. 高频振荡机械通气在血液肿瘤及多种疾病并发儿童急性低氧性呼吸衰竭中的应用 [J] . 中国小儿急救医学,2014,21 (8): 508-512,516. DOI: 10.3760/cma.j.issn.1673-4912.2014.08.010

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急性低氧性呼吸衰竭(acute hypoxemic respiratory failure，AHRF)是指由各种肺内外因素所致肺实质病变导致的急性、进行性低氧性呼吸衰竭，如不及时干预，最终可能会发展成急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)。日本东北急性肺损伤调查组报道了85例AHRF患者中，49例(55.6%)进展为ARDS，其中53.1%患者在诊断AHRF后第1天进展为ARDS^[1]。机械通气虽然是治疗AHRF和ARDS的重要方法，但是，不适宜地反复张开和关闭病变肺泡会造成呼吸机相关性肺损伤，如生物伤、气压伤、容量伤等。2000年推荐给予ARDS患者小潮气量肺保护性通气策略，以减少呼吸机相关性肺损伤的发生^[2]。十余年来，肺保护通气策略已经成为治疗此类疾病的经典通气标准^[3]。

高频振荡机械通气(high-frequency oscillatory ventilation，HFOV)通过高频振荡给予患者1～2 ml/kg潮气量，理论上满足小潮气量肺保护通气策略。HFOV首先在新生儿ARDS中被应用，取得了较为肯定的治疗效果^[4,5,6]。随后，HFOV在PICU中被应用于多种原因所致的AHRF^{[7,8,9,10,11,12]}。目前，给予AHRF患儿HFOV通气的有效性和安全性仍存在争议。本研究对2011年1月至2013年9月收入我院PICU的23例诊断为AHRF的患儿给予HFOV治疗进行回顾性总结，对AHRF实施HFOV通气策略提供一定的参考。

1　资料与方法

1.1　一般资料

23例患儿中，肺炎19例，其中16例伴有基础疾病：血液系统恶性肿瘤13例，左向右分流先天性心脏病2例，自身免疫性溶血1例，哮喘持续状态、溺水综合征、急性肝功能衰竭和弥漫性细支气管炎各1例。并发脓毒症9例(9/23，39.1%)、ARDS 14例(14/23，60.9%)。

1.2　诊断标准

AHRF诊断标准参考2006年全国小儿AHRF协作组诊断标准^[13]：在海平面、静息状态、吸入空气时PaO₂≤50 mmHg(1 mmHg＝0.133 kPa)，合并或不合并PaCO₂≥50 mmHg；或吸氧气下PaO₂/FiO₂≤250 mmHg，持续6 h以上；机械通气[FiO₂≥30%、PEEP≥2 cmH₂O(1 cmH₂O＝0.098 kPa)]方能维持PaO₂≥60 mmHg或SpO₂≥90% 6 h以上；或者机械通气6 h后仍存在呼吸衰竭，PaO₂/FiO₂≤250 mmHg。ARDS诊断标准符合2012年柏林ARDS诊断标准^[14]。

1.3　治疗方案

1.3.1　HFOV通气指征

首先给予AHRF患儿常频机械通气(PB840或Maquet)，当常规机械通气(CMV)参数设置PIP>30 cmH₂O或PEEP>10 cmH₂O，FiO₂ 100%时仍伴有以下之一者：(1)SpO₂<90%或PaO₂<60 mmHg；(2)有严重呼吸性酸中毒(PaCO₂>80 mmHg)；(3)严重气漏(纵隔气肿或气胸)者。更换为SensorMedics高频呼吸机机械通气治疗(体重≤30 kg给予SensorMedics 3100A机型，体重>30 kg给予SensorMedics 3100B机型)。

1.3.2　HFOV通气初始设置

FiO₂ 100%，平均气道压(MAP)较CMV时高2～3 cmH₂O。振幅初设40 cmH₂O，增加振幅直到观察到胸壁振荡延续到患儿骨盆处，增减步幅以5 cmH₂O为单位。振荡频率：按照患儿体重及气道顺应性调节。吸气时间初始设置为33%。

1.3.3　撤机指征

HFOV治疗后，当原发疾病好转，气胸和(或)间质气肿吸收，MAP下降至10～12 cmH₂O，振幅<30 cmH₂O。血气分析示：pH 7.35～7.45，PaCO₂ 35～50 mmHg，PaO₂ 50～80 mmHg，改为CMV机械通气，直至撤机。

1.3.4　排除标准

HFOV通气2 h内死亡，或HFOV通气2 h内反复给予心肺复苏，直至死亡。考虑为疾病终末期予以姑息性HFOV通气者，予以排除。

1.4　参数记录

分别于CMV末(H₀)及HFOV后2 h(H₂)、6 h(H₆)、12 h(H₁₂)、24 h(H₂₄)、48 h(H₄₈)记录呼吸机参数、氧合指数(PaO₂/FiO₂、OI＝MAP×FiO₂×100/PaO₂)、动脉血气、心率、血压变化。

1.5　其他治疗

所有患儿均按照AHRF治疗给予液体管理，营养支持，酌情给予抗感染(细菌、病毒、霉菌等病原体)、血管活性药物、脏器功能支持及气道管理，所有患儿均持续给予阿片类药物(吗啡或芬太尼)及苯二氮类药物(咪唑安定)镇痛镇静，根据病情需要酌情给予神经-肌肉阻滞剂维库溴铵。

1.6　统计学处理

采用SPSS 21.0进行统计学分析，偏态分布数值采用中位数(四分位数间距)[M(Q₂₅－Q₇₅)]表示，存活组与死亡组、血液肿瘤组与非血液肿瘤组间及不同时间点间的参数比较采用秩和检验，P<0.05为差异有统计学意义。

2　结果

2.1　一般资料

AHRF患儿23例，平均年龄60.5个月，男女比例16∶7。HFOV前CMV平均通气时间为109.6 h，HFOV平均时间134.1 h，平均住PICU时间535.3 h。23例AHRF主要病因为肺炎19例(82.6%)、弥漫性细支气管炎1例(4.3%)、急性肝功能衰竭1例(4.3%)、哮喘持续状态1例(4.3%)、溺水综合征1例(4.3%)。其中肺炎19例中合并血液肿瘤13例、合并先天性心脏病2例、自身免疫性溶血1例。HFOV治疗前并发气漏11例(11/23，47.9%)，HFOV治疗后并发气漏3例(3/23，13%)。

2.2　HFOV通气后不同时间点各参数比较

HFOV通气后，H₂时间点PaO₂/FiO₂较H₀升高，差异有统计学意义(P＝0.006)。HFOV后，H₂、H₄₈时间点PaO₂/FiO₂分别较H₀、H₂₄升高，差异有统计学意义(P＝0.039，P＝0.023)。各个时间点OI差异无统计学意义(P>0.05)。所有患儿收缩压、舒张压、心率在HFOV后各时间点差异无统计学意义(P>0.05)，见表1。

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表1

HFOV通气后患儿氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

表1

HFOV通气后患儿氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

时间	PaO₂(mmHg)	OI	PaO₂/FiO₂(mmHg)
H₀	59.1(49.5～68.0)	－	68.0(49.5～86.9)
H₂	76.9(61.9～128.0)	24.6(15.6～34.3)	94.9(66.8～138.9)
H₆	75.8(59.3～96.5)	24.8(15.0～30.5)	87.8(72.2～139.5)
H₁₂	55.8(48.0～81.8)	33.5(11.7～45.7)	69.8(54.3～181.8)
H₂₄	71.3(43.7～82.6)	23.1(16.1～41.3)	90.7(54.6～161.7)
H₄₈	84.0(49.1～115.5)	14.7(8.0～52.3)	135.0(77.6～240.0)

2.3　存活组和死亡组组间各参数比较

9例患儿成功撤机并存活，14例患儿死亡，死亡原因均为低氧性呼吸衰竭。与存活组(n＝9)相比，死亡组(n＝14)的PaO₂/FiO₂、OI在H₆、H₁₂、H₂₄、H₄₈均明显降低，差异有统计学意义(P<0.05)，见表2。

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表2

存活组和死亡组氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

表2

存活组和死亡组氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

指标与时间		死亡组(n＝14)	存活组(n＝9)	Z值	P值
PaO₂/FiO₂(mmHg)
	H₀	61.5(42.9～87.0)	74.7(66.6～90.9)	－1.297	0.179
	H₂	90.0(67.4～139.8)	97.7(65.1～132.3)	－0.137	0.877
	H₆	78.3(64.0～111.3)	139.0(72.5～263.1)	－1.952	0.027
	H₁₂	57.3(48.1～74.5)	131.0(72.5～263.1)	－2.132	0.017
	H₂₄	46.3(36.7～68.2)	120.4(92.3～195.8)	－2.680	0.003
	H₄₈	41.0(27.9～142.4)	189.6(134.1～304.2)	－2.192	0.019
OI
	H₂	25.5(16.3～38.1)	24.4(12.9～37.9)	－0.546	0.477
	H₆	28.4(25.5～34.0)	14.1(8.7～22.4)	－2.147	0.016
	H₁₂	37.4(33.7～50.4)	17.6(8.9～27.4)	－2.310	0.010
	H₂₄	53.6(26.0～82.8)	18.8(10.6～22.8)	－2.517	0.006
	H₄₈	63.4(16.5～111.3)	11.0(5.7～15.6)	－2.373	0.010

2.4　血液肿瘤组及非血液肿瘤组组间各参数比较

血液肿瘤组(n＝13)与非血液肿瘤组(n＝10)相比，OI在H₂、H₆差异有统计学意义，MAP在H₂、H₆、H₁₂差异有统计学意义(P<0.05)，见表4。两组间病死率差异无统计学意义(P>0.05)，见表5。

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表4

血液肿瘤组及非血液肿瘤组病死率比较(例)

表4

血液肿瘤组及非血液肿瘤组病死率比较(例)

分组	死亡组	存活组	合计
血液肿瘤组	10	3	13
非血液肿瘤组	4	6	10
合计	14	9	23

注：χ²＝0.102，P＝0.86。

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表3

血液肿瘤组及非血液肿瘤组氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

表3

血液肿瘤组及非血液肿瘤组氧合指数比较[M(Q₂₅－Q₇₅)]

指标与时间		血液肿瘤组(n＝13)	非血液肿瘤组(n＝10)	P值
OI
	H₂	33.8(19.7～48.3)	19.2(13.9～26.6)	0.049
	H₆	28.9(20.9～38.9)	16.0(8.4～27.1)	0.027
	H₁₂	34.7(33.3～53.5)	18.8(8.0～33.9)	0.075
	H₂₄	27.7(18.2～63.4)	20.4(9.3～30.9)	0.234
	H₄₈	18.7(11.8～63.4)	10.9(5.6～45.0)	0.268
MAP(cmH₂O)
	H₂	27.0(21.0～33.0)	20.0(16.6～25.8)	0.077
	H₆	25.0(22.0～31.2)	19.5(17.8～22.4)	0.012
	H₁₂	25.0(22.0～30.0)	19.5(17.8～24.5)	0.041
	H₂₄	25.1(22.0～26.0)	19.4(17.7～25.8)	0.295
	H₄₈	25.0(22.0～26.0)	22.0(17.3～25.8)	0.234

3　讨论

1980年Bohn等^[15]报道通过15 Hz的振荡给予1～2 ml/kg潮气量，通过容积运动、整体对流等机制实现通气是可行的。Arnold等^[7]于1994年报道在5所PICU共70例AHRF患儿或合并气漏患儿中使用HFOV，与CMV相比，虽然两组间30 d病死率没有差异，但HFOV可以改善患儿氧合指数。Arnold等^[7]的临床报道早于ARDS小潮气量肺保护通气策略的提出。尽管关于HFOV模式是否优于CMV保护性肺通气策略值得商榷，但是，这篇报道仍是HFOV在PICU中应用于AHRF患儿的里程碑。其后十余年来不断有HFOV在儿童AHRF中治疗的相关报道^{[7,8,9,10,11,12]}。

3.1　HFOV治疗AHRF的有效性

Babbitt等^[16]报道了102例AHRF患儿HFOV治疗的单中心研究，HFOV 4 h后存活组与死亡组比较，FiO₂(0.88 vs 0.65)，OI(42 vs 22)，pH(7.25 vs 7.32)的改善差异均有统计学意义(P<0.05)。HFOV通气24 h后，OI>35与死亡呈正相关。2013年，Pinzon等^[17]报道了25例AHRF患儿在CMV失败后给予HFOV机械通气治疗，48 h OI较CMV治疗时降低[38(31～50)vs 17(10～27)]；并且HFOV可以减低患儿心率[(141±32)次/min vs (199±22)次/min]，而两组间的动脉血压差异无统计学意义。因此，与CMV相比，HFOV可以改善严重AHRF患儿的氧合。本研究中23例患儿在给予HFOV通气后H₂时间点PaO₂较H₀有所改善，HFOV后H₂、H₄₈时间点PaO₂/FiO₂分别较H₀、H₂₄升高，提示在给予CMV失败后，给予HFOV可以一定程度改善患儿的氧合。在死亡组和存活组的比较中，存活组PaO₂/FiO₂、OI在H₆、H₁₂、H₂₄、H₄₈较死亡组均升高，提示AHRF患儿HFOV通气后，氧合指数有改善，并且HFOV后6 h氧合指数持续不改善可能提示预后不佳。本研究的结果与文献中报道较为一致。到目前为止，虽然没有明确的随机对照研究证明氧合的改善和改善AHRF病死率具有相关性，但是短期内氧合指数的改善在一定程度上提示HFOV作为CMV失败的挽救性治疗措施，仍具有积极的治疗意义。

本研究中有两例小气道病变患儿。通常小气道病变首先引起通气功能障碍，导致高碳酸血症。但在严重小气道病变时，高碳酸血症易合并低氧血症，导致AHRF。小气道病变给予相对大潮气量和低频率的通气方式，容易并发气胸、纵隔气肿等呼吸机相关性肺损伤。而HFOV通气时，较小的潮气量和较高频率更适于改善此类患儿低氧血症和高碳酸血症。Berner等^[18]报道9例呼吸道合胞病毒所致的小气道阻塞性病变致低氧血症患儿，在CMV通气治疗失败后，给予HFOV通气治疗后，所有患儿小气道病变好转，均成功拔除气管插管并更换为持续气道正压通气治疗。本研究中两例小气道病变患儿经HFOV通气治疗后均成功撤机，与Berner等^[18]的报道一致，提示HFOV可能对小气道病变的患儿有较好的治疗效果。

血液肿瘤患儿在化疗期间出现骨髓抑制，或者在骨髓干细胞移植后使用免疫抑制剂，造成免疫功能抑制，肺部感染后出现难治性AHRF，并且易伴有严重脓毒症、脓毒性休克、弥散性血管内凝血，使得救治难度增大。本研究的血液肿瘤组患儿中，造血干细胞移植3例，均常规使用免疫抑制剂，在肺部感染后出现顽固性低氧血症，并且3例均并发严重脓毒症。在两组的比较中，血液肿瘤组较非血液肿瘤组在HFOV通气初期依赖较高的MAP，与其ARDS进展迅速，肺顺应性差及自身免疫功能抑制等因素有关。非血液肿瘤组患儿在H₂、H₆氧合指数OI较血液肿瘤组有改善，也一定程度提示血液肿瘤组较非血液肿瘤组低氧血症更难以纠正。Faqih等^[19]报道了12例儿童肿瘤或者造血干细胞移植后并发ARDS患儿中，在CMV失败后给予HFOV通气治疗，24 h后肺泡-动脉氧分压差改善，氧合指数OI改善，其中7例患儿经HFOV治疗后存活，存活率58%。本研究中血液肿瘤组的存活率为23.1%(3/13)，低于Faqih等^[19]的报道。两组存活率差异无统计学意义，可能与样本量相对较小有关。因此，HFOV在儿童肿瘤或者造血干细胞移植后并发AHRF患儿中的治疗，亦具有一定的意义。

3.2　HFOV治疗AHRF的安全性

Moniz等^[20]报道了80例ARDS患儿给予HFOV通气治疗，4例(5%)在HFOV前并发气漏，7例(8.8%)在HFOV后并发气漏，HFOV没有加剧原有气漏患儿的病情。16例(20%)吸痰时出现心动过缓，10例(10%)患儿在HFOV期间因气管插管内堵管或意外脱管而再次插管，51例(63.8%)患儿HFOV通气期间无并发症。本研究中HFOV治疗前并发气漏11例(11/23，47.8%)，均因重度ARDS并发气漏，在HFOV后并未加剧原有气漏，HFOV治疗后并发气漏3例(3/23，13.1%)，本研究中HFOV前后气漏发生率均高于Moniz等^[20]报道，可能与HFOV使用时机选择有关。本研究中无气管插管内堵管、颅内出血等并发症。

尽管2013年新英格兰医学杂志先后发表了加拿大和英国的研究结果^[21,22]，显示HFOV并不能改善中-重度ARDS患者的病死率，相反，在一定程度上可能提高患者的病死率。但是，针对中-重度ARDS患者给予HFOV治疗时机的把握本身就值得商榷。美国和英国二项研究得出的阴性结论，也引起儿科重症医学专家对HFOV治疗儿童AHRF和ARDS的反思。2014年Gupta等^[23]对1个月～18岁儿童急性呼吸衰竭进行多中心回顾性调查，共纳入患儿9 177例，其中CMV组8 275例，早期HFOV组483例(插管后24 h内给予HFOV)，晚期HFOV组419例(插管后24 h以后给予HFOV)。其中HFOV组(包括早期、晚期)机械通气时间、住PICU时间及病死率均较CMV组增加，而早期HFOV组在机械通气时间、住PICU时间及病死率亦高于CMV组，其结果与上述提及的两项研究较为一致。

未来，应致力于HFOV在儿童AHRF治疗的多中心研究，探讨对于选择何种呼吸衰竭患儿是HFOV的最佳治疗对象，给予HFOV通气的时机(早期或挽救)，HFOV时的最佳参数设置和管理等诸多问题，从而获得可以进一步评估HFOV在PICU中使用价值的临床资料。目前，HFOV作为CMV通气治疗失败的挽救性机械通气方案在儿童AHRF患儿中的使用仍有积极作用。

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项龙