引用本文: 刘小毅, 冉慧, 陈立立, 周永方, 康焰. VOX指数预测Ⅰ型呼吸衰竭患者早期无创正压通气疗效的回顾性研究. 中国呼吸与危重监护杂志, 2024, 23(2): 110-116. doi: 10.7507/1671-6205.202310040 复制
无创正压通气(non-invasive positive pressure ventilation,NIPPV)是治疗呼吸衰竭的主要措施之一,能显著降低患者病死率[1],在临床诊疗广泛推广[2-6]。但是,NIPPV治疗失败率及其失败所致患者死亡风险仍高 [7-10],主要原因为较难早期预测无创失败,从而导致延迟气管插管时间[11,12]。
目前,文献报道判断NIPPV有效性包括单一变量法和HACOR评分。单一变量法评价NIPPV的有效性仅达到中度效能[13-16]。HACOR评分[17,18]采用的心率(HR)、呼吸频率(RR)、意识状态、pH和氧合指数(P/F)五个指标并不能完全反映Ⅰ型呼吸衰竭患者的病理改变,比如低氧状态下的高呼吸驱动影响[19,20],特别是高潮气量潜在的有害影响[21]。
VOX指数首次被提出作为急性呼吸衰竭(acute respiratory failure,ARF)患者经鼻高流量氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC)失败的新的早期预测指标,研究证实VOX指数可以很好地反应呼吸驱动的早期增加,失败风险判别潜力高[22]。在早期NIPPV治疗的Ⅰ型呼吸衰竭患者中,我们对2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,AUC结果为0.862,AUCD 95%CI 0.797-0.927,发现VOX指数对气管插管具有很好的预测价值。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾分析2019年9月—2022年9月我院重症医学科(ICU)收治的Ⅰ型呼吸衰竭患者。
纳入标准[17-18]:(1)年龄≥16岁;(2)发生ARF,PaO2/FiO2<300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa);(3)PaCO2<50 mm Hg;(4)RR>25次/min或呼吸做功增加出现明显的辅助呼吸肌运动;(5)发生ARF后行NIPPV治疗;(6)NIPPV治疗≥2 h。
排除标准[17,18]:(1)年龄 < 16岁;(2)已达气管插管标准,拒绝气管插管而使用NIPPV替代治疗者;(3)意外拔管后使用NIPPV者;(4)有创无创序贯者(拔管后发生呼吸衰竭使用NIPPV者可以纳入);(5)心衰导致的Ⅰ型呼吸衰竭患者。
本研究经医院伦理委员会审批通过,整个治疗过程按照诊疗规范,告知并征得患者及家属同意。伦理审查批件2023年审(060)号。
1.2 方法
按照纳入排除标准筛选入组研究,早期NIPPV治疗且符合入组研究患者142例,剔除NIPPV不耐受及数据缺失患者9例,最终纳入研究133例,以2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,见图1,以约登指数临界值20.95进行分组,VOX指数>20.95为观察组(n=69),VOX指数≤20.95为对照组(n=64)。入住患者流程图见图2。两组患者治疗方案相同,依据NIPPV相关指南进行NIPPV使用和管理,NIPPV不耐受者行HFNC且剔除研究,NIPPV成功者采用降阶梯氧疗,根据患者呼吸支持情况选择HFNC或普通氧疗,NIPPV失败者采用升阶梯氧疗,依据指针气管插管后行有创机械通气治疗,拒绝气管插管患者行姑息式NIPPV治疗,其他治疗方案依据病情行药物祛痰、平喘、抗感染、镇痛、镇静、营养支持,必要时机械通气、支气管镜检查、重症监护等治疗。统计所有患者基线数据及NIPPV治疗2小时、12小时、24小时动脉血气结果,记录NIPPV结局、插管情况、NIPPV时间、住院时间、病死率等。


NIPPV 2小时VOX指数获取:根据NIPPV相关指南使用和管理NIPPV,参照相关研究报道[22],采集2小时后SpO2、FiO2及VT(连续三次潮气量监测值求平均数/理想体重),按照公式VOX指数=SpO2/(FiO2*VT)计算获得。
NIPPV设置[6]:选择无创S/T模式,目标潮气量>300 mL或>5 mL/kg理想体重,呼气正压(EPAP) 5~10 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa),吸气压力(IPAP)5~12 cm H2O,RR设置应<25次/min。
1.3 统计学方法
采用SPSS 22.0统计学软件。计量资料以均数±标准差(±s)表示,采用t检验或秩和检验,计数资料采用χ2检验,气管插管独立风险采用多因素逻辑回归分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 基本资料
最终入组133例,其中男72例,女61例,年龄16~101岁,平均年龄(61±18.7)岁,基础疾病包括高血压、糖尿病、艾滋病、恶性肿瘤、冠心病、慢性肾功能不全、慢性肝功能不全、心功能不全。使用NIPPV前基线资料包括:体温35.8~40.3 ℃,RR 14~56次/min,HR 42~176次/min,收缩压53~210 mm Hg,舒张压32~143 mm Hg,动脉血气pH 6.975~7.598,动脉血二氧化碳分压(PaCO2)16.8~49.9 mm Hg、P/F 51~228.6 mm Hg,白细胞计数(1.34~45.6)×109/L,中性粒细胞百分比5.87%~98.1%,血红蛋白43~172 g/L,红细胞压积13.6%~58.8%,血小板计数(3~466)×109/L,凝血酶原时间9.3~58.9 s,国际标准化比值0.82~5.08,纤维蛋白原0.35~10.8 g/L,谷丙转氨酶6~3788 IU/L,谷草转氨酶12~6717 IU/L,总胆红素3.7~524.6 μmol/L,肌酐33.8~1690 μmol/L,白蛋白12.95~55.9 g/L,急性生理与慢性健康评分(APACHEⅡ)5~42分,格拉斯哥昏迷评分(GCS)3~15分,序贯器官衰竭评分(SOFA)3~16分。患者基线资料见表1。

2.2 2小时NIPPV VOX指数-气管插管的ROC曲线
以2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,AUC结果为0.862(95%CI 0.797,0.927),对气管插管具有很好的预测价值,取约登指数临界值为20.95时,灵敏度为74.7%,特异性为93.5%。见图1。
2.3 入组研究时患者基线资料
入组研究时,对照组RR较高,差异具有统计学意义(P<0.05)。两组患者年龄、性别、基础疾病、APACHEⅡ、GCS、SOFA、体温、收缩压、舒张压、实验室检查结果差异无统计学意义(P>0.05)。结果见表1。
2.4 NIPPV治疗2小时、12小时、24小时,两组患者NIPPV结局
NIPPV 2小时内,两组NIPPV成功撤离率及失败插管率均为零,P>0.05。NIPPV 12小时内,观察组NIPPV成功撤离率(5.8% 比0%,P>0.05)更高,NIPPV失败插管率(4.35% 比32.81%,P<0.05)更低。NIPPV 24小时内,观察组NIPPV成功撤离率(40.58% 比0%,P<0.05)明显高于对照组,NIPPV失败插管率(4.35% 比46.88%,P<0.05)显著低于对照组。结果见表2。

2.5 NIPPV治疗0小时、2小时,两组患者动脉血气变化情况
NIPPV治疗2小时后,两组患者的pH、PaCO2与治疗前差异无统计学意义,P/F均较治疗前升高(P<0.05)。与对照组比较,观察组NIPPV 2小时的P/F升高更明显(P<0.05),pH和PaCO2差异无统计学意义。见表3。

2.6 治疗结局
治疗后,观察组NIPPV成功率(95.65% 比85.71%,P<0.05)高于对照组,气管插管率(4.35% 比67.19%,P<0.05)和NIPPV时间[(1.8±1.93) 比(2.2±3.12) d,P<0.05]低于对照组,观察组病死率(4.79% 比17.5%,P>0.05)更低。两组住院时间差异无统计学意义。见表4。

2.7 与气管插管相关的独立危险因素
气管插管独立风险多因素逻辑回归分析发现,2小时NIPPV VOX指数≤20.91和APACHE II是气管插管危险因素。结果见表5。

3 讨论
Ⅰ型呼吸衰竭是ARF的一种分型,由各种原因突发引起肺通气和(或)换气功能严重障碍,以致不能进行有效的气体交换,导致缺氧不伴二氧化碳潴留,而引起一系列生理功能和代谢紊乱的临床综合征,已有文献推荐NIPPV作为治疗方案[3,6],但缺少有关预测NIPPV治疗Ⅰ型呼吸衰竭疗效的研究报道。现有NIPPV有效性评价方法包括单一变量法和HACOR评分,单一变量法[13-16]已被证实其评价NIPPV的有效性仅达到中度效能,HACOR评分量表[17,18]可预测NIPPV失败率、识别高危患者进行早期气管插管和降低院内病死率,但HACOR评分并不能完全反映Ⅰ型呼吸衰竭患者病理的改变,机体在低氧状态下的高呼吸驱动变化等[19]。因而,本研究拟解决呼吸驱动变化预测Ⅰ型呼吸衰竭患者NIPPV疗效评估的问题。
通过本研究发现,观察组NIPPV成功率明显高于对照组,气管插管率和病死率低于对照组,与中大医院研究结果相似[22],说明VOX指数可作为Ⅰ型呼吸衰竭患者NIPPV失败的新的早期预测指标,且2小时NIPPV VOX指数>20.95预测NIPPV成功率为高达93.5%。
本研究发现,观察组VOX指数高、潮气量更低,反映出观察组高呼吸驱动影响更小,NIPPV治疗后P/F升高更明显,同时间内低氧纠正后NIPPV撤离率更高,治疗结局更好。这与大多数无创通气研究[6,19,20,23,24]结论相符,低氧状态下机体表现为高呼吸驱动[19],自发性努力产生的高潮气量会加重呼吸机诱导的肺损伤[6,23,24],尤其是较高的潮气量而非RR与Ⅰ型呼吸衰竭患者的NIPPV失败独立相关[20]。
在回顾研究中,两组患者仅有RR的基线数据存在统计学差异,可能与两组患者NIPPV治疗结局、病死率相关,因为较快的RR反映机体更大的高呼吸驱动影响,研究结果与HACOR评分等[17,18]研究一致。
同时,研究结局发现,观察组平均NIPPV时间更短,可能原因是观察组NIPPV成功率高且早期NIPPV撤离人数较多,而对照组早期NIPPV治疗反应较差,使用NIPPV时间更长。观察组患者住院时间长于对照组,可能原因是观察组NIPPV成功率高且接受后期住院治疗人数多,而对照组NIPPV失败率高、接受后期治疗人数少。NIPPV用于Ⅰ型呼吸衰竭患者,能够改善氧合,促进通气,减少呼吸功和呼吸困难,避免插管,减少有创机械通气相关并发症[25],但NIPPV失败患者可能存在气管插管有创机械通气时间延迟,导致病死率增加[26-28],这与本研究观察组P/F高、NIPPV成功率高、气管插管率低、病死率低结果相一致。研究发现两组患者病死率差异无统计学意义,可能与样本量小有关。
气管插管独立风险多因素逻辑回归分析发现,2小时NIPPV VOX指数≤20.95和APACHE II是气管插管危险因素,可能原因为患者呼吸衰竭症状更严重,呼吸驱动更强,产生更大的潮气量引起肺损伤,致使无创通气失败后气管插管,与相关研究[6,19,23,24]结果一致。
然而,本研究亦存在不足,回顾性研究VOX指数测量方法设计时NIPPV设置虽然严格按照指南规范,但NIPPV未做到完全统一设置,同时本研究纳入的样本量较小,缺少多中心大样本的随机对照研究。
综上,VOX指数能够作为Ⅰ型呼吸衰竭患者早期NIPPV疗效的有效评价指标,以2小时NIPPV VOX指数>20.95作为评价指标,能够较好的预测低氧血症改善及NIPPV结局,可指导NIPPV失败早气管插管干预,对患者治疗结局具有一定的预测作用,值得开展多中心大样本的随机对照临床研究。
致谢 感谢达州市中心医院提供研究项目,感谢冉慧、陈立立等进行数据收集,感谢康焰、周永方对研究的指导。
利益冲突:本研究不涉及任何利益冲突。
无创正压通气(non-invasive positive pressure ventilation,NIPPV)是治疗呼吸衰竭的主要措施之一,能显著降低患者病死率[1],在临床诊疗广泛推广[2-6]。但是,NIPPV治疗失败率及其失败所致患者死亡风险仍高 [7-10],主要原因为较难早期预测无创失败,从而导致延迟气管插管时间[11,12]。
目前,文献报道判断NIPPV有效性包括单一变量法和HACOR评分。单一变量法评价NIPPV的有效性仅达到中度效能[13-16]。HACOR评分[17,18]采用的心率(HR)、呼吸频率(RR)、意识状态、pH和氧合指数(P/F)五个指标并不能完全反映Ⅰ型呼吸衰竭患者的病理改变,比如低氧状态下的高呼吸驱动影响[19,20],特别是高潮气量潜在的有害影响[21]。
VOX指数首次被提出作为急性呼吸衰竭(acute respiratory failure,ARF)患者经鼻高流量氧疗(high-flow nasal cannula oxygen therapy,HFNC)失败的新的早期预测指标,研究证实VOX指数可以很好地反应呼吸驱动的早期增加,失败风险判别潜力高[22]。在早期NIPPV治疗的Ⅰ型呼吸衰竭患者中,我们对2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,AUC结果为0.862,AUCD 95%CI 0.797-0.927,发现VOX指数对气管插管具有很好的预测价值。现报道如下。
1 资料与方法
1.1 临床资料
回顾分析2019年9月—2022年9月我院重症医学科(ICU)收治的Ⅰ型呼吸衰竭患者。
纳入标准[17-18]:(1)年龄≥16岁;(2)发生ARF,PaO2/FiO2<300 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa);(3)PaCO2<50 mm Hg;(4)RR>25次/min或呼吸做功增加出现明显的辅助呼吸肌运动;(5)发生ARF后行NIPPV治疗;(6)NIPPV治疗≥2 h。
排除标准[17,18]:(1)年龄 < 16岁;(2)已达气管插管标准,拒绝气管插管而使用NIPPV替代治疗者;(3)意外拔管后使用NIPPV者;(4)有创无创序贯者(拔管后发生呼吸衰竭使用NIPPV者可以纳入);(5)心衰导致的Ⅰ型呼吸衰竭患者。
本研究经医院伦理委员会审批通过,整个治疗过程按照诊疗规范,告知并征得患者及家属同意。伦理审查批件2023年审(060)号。
1.2 方法
按照纳入排除标准筛选入组研究,早期NIPPV治疗且符合入组研究患者142例,剔除NIPPV不耐受及数据缺失患者9例,最终纳入研究133例,以2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,见图1,以约登指数临界值20.95进行分组,VOX指数>20.95为观察组(n=69),VOX指数≤20.95为对照组(n=64)。入住患者流程图见图2。两组患者治疗方案相同,依据NIPPV相关指南进行NIPPV使用和管理,NIPPV不耐受者行HFNC且剔除研究,NIPPV成功者采用降阶梯氧疗,根据患者呼吸支持情况选择HFNC或普通氧疗,NIPPV失败者采用升阶梯氧疗,依据指针气管插管后行有创机械通气治疗,拒绝气管插管患者行姑息式NIPPV治疗,其他治疗方案依据病情行药物祛痰、平喘、抗感染、镇痛、镇静、营养支持,必要时机械通气、支气管镜检查、重症监护等治疗。统计所有患者基线数据及NIPPV治疗2小时、12小时、24小时动脉血气结果,记录NIPPV结局、插管情况、NIPPV时间、住院时间、病死率等。


NIPPV 2小时VOX指数获取:根据NIPPV相关指南使用和管理NIPPV,参照相关研究报道[22],采集2小时后SpO2、FiO2及VT(连续三次潮气量监测值求平均数/理想体重),按照公式VOX指数=SpO2/(FiO2*VT)计算获得。
NIPPV设置[6]:选择无创S/T模式,目标潮气量>300 mL或>5 mL/kg理想体重,呼气正压(EPAP) 5~10 cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa),吸气压力(IPAP)5~12 cm H2O,RR设置应<25次/min。
1.3 统计学方法
采用SPSS 22.0统计学软件。计量资料以均数±标准差(±s)表示,采用t检验或秩和检验,计数资料采用χ2检验,气管插管独立风险采用多因素逻辑回归分析,P<0.05为差异有统计学意义。
2 结果
2.1 基本资料
最终入组133例,其中男72例,女61例,年龄16~101岁,平均年龄(61±18.7)岁,基础疾病包括高血压、糖尿病、艾滋病、恶性肿瘤、冠心病、慢性肾功能不全、慢性肝功能不全、心功能不全。使用NIPPV前基线资料包括:体温35.8~40.3 ℃,RR 14~56次/min,HR 42~176次/min,收缩压53~210 mm Hg,舒张压32~143 mm Hg,动脉血气pH 6.975~7.598,动脉血二氧化碳分压(PaCO2)16.8~49.9 mm Hg、P/F 51~228.6 mm Hg,白细胞计数(1.34~45.6)×109/L,中性粒细胞百分比5.87%~98.1%,血红蛋白43~172 g/L,红细胞压积13.6%~58.8%,血小板计数(3~466)×109/L,凝血酶原时间9.3~58.9 s,国际标准化比值0.82~5.08,纤维蛋白原0.35~10.8 g/L,谷丙转氨酶6~3788 IU/L,谷草转氨酶12~6717 IU/L,总胆红素3.7~524.6 μmol/L,肌酐33.8~1690 μmol/L,白蛋白12.95~55.9 g/L,急性生理与慢性健康评分(APACHEⅡ)5~42分,格拉斯哥昏迷评分(GCS)3~15分,序贯器官衰竭评分(SOFA)3~16分。患者基线资料见表1。

2.2 2小时NIPPV VOX指数-气管插管的ROC曲线
以2小时NIPPV VOX指数作气管插管ROC曲线,AUC结果为0.862(95%CI 0.797,0.927),对气管插管具有很好的预测价值,取约登指数临界值为20.95时,灵敏度为74.7%,特异性为93.5%。见图1。
2.3 入组研究时患者基线资料
入组研究时,对照组RR较高,差异具有统计学意义(P<0.05)。两组患者年龄、性别、基础疾病、APACHEⅡ、GCS、SOFA、体温、收缩压、舒张压、实验室检查结果差异无统计学意义(P>0.05)。结果见表1。
2.4 NIPPV治疗2小时、12小时、24小时,两组患者NIPPV结局
NIPPV 2小时内,两组NIPPV成功撤离率及失败插管率均为零,P>0.05。NIPPV 12小时内,观察组NIPPV成功撤离率(5.8% 比0%,P>0.05)更高,NIPPV失败插管率(4.35% 比32.81%,P<0.05)更低。NIPPV 24小时内,观察组NIPPV成功撤离率(40.58% 比0%,P<0.05)明显高于对照组,NIPPV失败插管率(4.35% 比46.88%,P<0.05)显著低于对照组。结果见表2。

2.5 NIPPV治疗0小时、2小时,两组患者动脉血气变化情况
NIPPV治疗2小时后,两组患者的pH、PaCO2与治疗前差异无统计学意义,P/F均较治疗前升高(P<0.05)。与对照组比较,观察组NIPPV 2小时的P/F升高更明显(P<0.05),pH和PaCO2差异无统计学意义。见表3。

2.6 治疗结局
治疗后,观察组NIPPV成功率(95.65% 比85.71%,P<0.05)高于对照组,气管插管率(4.35% 比67.19%,P<0.05)和NIPPV时间[(1.8±1.93) 比(2.2±3.12) d,P<0.05]低于对照组,观察组病死率(4.79% 比17.5%,P>0.05)更低。两组住院时间差异无统计学意义。见表4。

2.7 与气管插管相关的独立危险因素
气管插管独立风险多因素逻辑回归分析发现,2小时NIPPV VOX指数≤20.91和APACHE II是气管插管危险因素。结果见表5。

3 讨论
Ⅰ型呼吸衰竭是ARF的一种分型,由各种原因突发引起肺通气和(或)换气功能严重障碍,以致不能进行有效的气体交换,导致缺氧不伴二氧化碳潴留,而引起一系列生理功能和代谢紊乱的临床综合征,已有文献推荐NIPPV作为治疗方案[3,6],但缺少有关预测NIPPV治疗Ⅰ型呼吸衰竭疗效的研究报道。现有NIPPV有效性评价方法包括单一变量法和HACOR评分,单一变量法[13-16]已被证实其评价NIPPV的有效性仅达到中度效能,HACOR评分量表[17,18]可预测NIPPV失败率、识别高危患者进行早期气管插管和降低院内病死率,但HACOR评分并不能完全反映Ⅰ型呼吸衰竭患者病理的改变,机体在低氧状态下的高呼吸驱动变化等[19]。因而,本研究拟解决呼吸驱动变化预测Ⅰ型呼吸衰竭患者NIPPV疗效评估的问题。
通过本研究发现,观察组NIPPV成功率明显高于对照组,气管插管率和病死率低于对照组,与中大医院研究结果相似[22],说明VOX指数可作为Ⅰ型呼吸衰竭患者NIPPV失败的新的早期预测指标,且2小时NIPPV VOX指数>20.95预测NIPPV成功率为高达93.5%。
本研究发现,观察组VOX指数高、潮气量更低,反映出观察组高呼吸驱动影响更小,NIPPV治疗后P/F升高更明显,同时间内低氧纠正后NIPPV撤离率更高,治疗结局更好。这与大多数无创通气研究[6,19,20,23,24]结论相符,低氧状态下机体表现为高呼吸驱动[19],自发性努力产生的高潮气量会加重呼吸机诱导的肺损伤[6,23,24],尤其是较高的潮气量而非RR与Ⅰ型呼吸衰竭患者的NIPPV失败独立相关[20]。
在回顾研究中,两组患者仅有RR的基线数据存在统计学差异,可能与两组患者NIPPV治疗结局、病死率相关,因为较快的RR反映机体更大的高呼吸驱动影响,研究结果与HACOR评分等[17,18]研究一致。
同时,研究结局发现,观察组平均NIPPV时间更短,可能原因是观察组NIPPV成功率高且早期NIPPV撤离人数较多,而对照组早期NIPPV治疗反应较差,使用NIPPV时间更长。观察组患者住院时间长于对照组,可能原因是观察组NIPPV成功率高且接受后期住院治疗人数多,而对照组NIPPV失败率高、接受后期治疗人数少。NIPPV用于Ⅰ型呼吸衰竭患者,能够改善氧合,促进通气,减少呼吸功和呼吸困难,避免插管,减少有创机械通气相关并发症[25],但NIPPV失败患者可能存在气管插管有创机械通气时间延迟,导致病死率增加[26-28],这与本研究观察组P/F高、NIPPV成功率高、气管插管率低、病死率低结果相一致。研究发现两组患者病死率差异无统计学意义,可能与样本量小有关。
气管插管独立风险多因素逻辑回归分析发现,2小时NIPPV VOX指数≤20.95和APACHE II是气管插管危险因素,可能原因为患者呼吸衰竭症状更严重,呼吸驱动更强,产生更大的潮气量引起肺损伤,致使无创通气失败后气管插管,与相关研究[6,19,23,24]结果一致。
然而,本研究亦存在不足,回顾性研究VOX指数测量方法设计时NIPPV设置虽然严格按照指南规范,但NIPPV未做到完全统一设置,同时本研究纳入的样本量较小,缺少多中心大样本的随机对照研究。
综上,VOX指数能够作为Ⅰ型呼吸衰竭患者早期NIPPV疗效的有效评价指标,以2小时NIPPV VOX指数>20.95作为评价指标,能够较好的预测低氧血症改善及NIPPV结局,可指导NIPPV失败早气管插管干预,对患者治疗结局具有一定的预测作用,值得开展多中心大样本的随机对照临床研究。
致谢 感谢达州市中心医院提供研究项目,感谢冉慧、陈立立等进行数据收集,感谢康焰、周永方对研究的指导。
利益冲突:本研究不涉及任何利益冲突。