Resuscitation & Intensive Care Med 2017;2: 徐雅貞等高頻震盪呼吸器運用於瀕死性氣喘病患之經驗徐雅貞, 朱修儁, 戴玉玲, 李靜怡摘要本篇報告為一位 33 歲女性患者, 本身有氣喘病史, 產後因哺餵母乳未遵從服藥, 而導致氣喘發作急性呼吸

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1 徐雅貞等高頻震盪呼吸器運用於瀕死性氣喘病患之經驗徐雅貞, 朱修儁, 戴玉玲, 李靜怡摘要本篇報告為一位 33 歲女性患者, 本身有氣喘病史, 產後因哺餵母乳未遵從服藥, 而導致氣喘發作急性呼吸衰竭入院使用傳統型呼吸器, 因呼吸道阻力過高, 無法正常換氣, 間歇使用人工甦醒球導致兩側氣胸及皮下氣腫並持續高碳酸血症且危及生命, 兩度執行心肺復甦術由於家屬擔心裝置體外膜氧合所產生合併症拒絕使用, 故選擇使用高頻震盪呼吸器,8 小時後血中二氧化碳下降到 36.1 mmhg,7 天後脫離高頻震盪呼吸器使用傳統呼吸器之後順利拔除氣管內管瀕死性氣喘病患因氣道攣縮狹窄, 呈現嚴重呼吸道阻力導致吐氣不完全造成氣體滯留及動態過度充氣, 進一步造成急性呼吸衰竭且危及性命使用高頻震盪呼吸器以充足的平均氣道壓力打開塌陷的小呼吸道及維持已打開的呼吸道, 減少氣體滯留, 增加二氧化碳的排出, 可視為呼吸道打開策略, 是成功改善本個案之因素, 藉由此經驗之分享, 期望提供高頻震盪呼吸器應用於此類患者之參考關鍵詞 : 二氧化碳酸血症, 瀕死性氣喘, 高頻震盪呼吸器前言氣喘發作可構成生命威脅, 與嚴重的呼吸道阻力 (severe airway resistance) 及動態性過度充氣 (dynamic hyperinflation) 相關 1 氣喘病患由於炎症反應, 導致呼吸道黏液堵塞, 水腫, 支氣管痙攣, 形成較窄直徑, 廣泛狹窄或阻塞造成氣流限制, 使換氣 / 血流灌流分配不均, 嚴重程度造成瀕死性氣喘 (Near fatal asthma; NFA) 其定義為 paco 2 > 45 mmhg 或 ph < 7.3 且急性呼吸衰竭需使用呼吸機, 2 其死亡率高達 10 ~ 25% 3 瀕死性氣喘病人運用傳統機械通氣 (Conventional mechanical ventilation, CMV) 以高的吸氣壓力打開阻塞的氣道和肺泡在呼氣過程中因氣流受限制, 呼氣流速低, 導致吐氣不完全, 進而動態空氣滯留 (dynamic air trapping) 生理死腔增加, 形成無效性換氣, 使血中二氧化碳增加為了排出二氧化碳, 臨床醫護人員會調整更高的吸氣壓力及呼吸次數更加劇此進程, 進而影響血液動力學之穩定並造成氣壓傷 (barotrauma) Emerson 在 1959 年推出了第一台高頻呼吸器, 高頻通氣技術早期使用在新生兒, 主要是通訊作者 : 李靜怡 114 台北市內湖區成功路二段 325 號 ; 三軍總醫院胸腔內科呼吸治療室電話 : 轉 34233; [email protected] 164

HFOV 運用於瀕死性氣喘被兩種傳統機械通氣的併發症所激發 : 肺部氣漏 (pulmonary air leak) 與支氣管肺發育不全 (bronchopulmonary dysplasia, BPD)

HFOV) 可視為肺保護通氣模式, 以非常小的潮氣容積 1-4 毫升 / 公斤, 高流速 (30-60 L/min) 和高頻率 (high frequencies), 每分鐘 180-900 次 (3-15 HZ) 循環用於打開肺,

HFOV 應用於氣喘病人呼吸衰竭極為罕見, 本個案於緊急狀況下介入 HFOV, 使病人病況獲得適時緩解,HFOV 或許也是嚴重氣喘病人另一選擇的換氣模式, 因此值得深入探討並將此成功經驗與大家分享個案報告 33 歲女性, 過去病史

E4M6V5 E1M1V1, 插上氣管內管使用呼吸器, 給予之藥物包含 :MgSO 4 肌肉鬆弛劑 (NIMBEX) 鎮靜藥物 (DORMICUM) 及類固醇 (MEPRON), 因呼吸道阻力過高,

2 HFOV 運用於瀕死性氣喘被兩種傳統機械通氣的併發症所激發 : 肺部氣漏 (pulmonary air leak) 與支氣管肺發育不全 (bronchopulmonary dysplasia, BPD) 目前也有應用於急性呼吸窘迫症候群 (Acute Respiratory Distress Syndrome, ARDS) 的研究 4 高頻震盪呼吸器 (high-frequency oscillatory ventilator, HFOV) 可視為肺保護通氣模式, 以非常小的潮氣容積 1-4 毫升 / 公斤, 高流速 (30-60 L/min) 和高頻率 (high frequencies), 每分鐘次 (3-15 HZ) 循環用於打開肺, 避免因高峰氣道壓力, 肺泡過度膨脹 (alveolar overdistension), 和重復張的反覆循環而導致肺損傷, 5 且可以打開和支撐塌陷的小呼吸道 6 HFOV 禁忌症建議有已知的嚴重氣道阻塞及顱內高壓, 7 所以回顧文獻 HFOV 應用於氣喘病人呼吸衰竭極為罕見, 本個案於緊急狀況下介入 HFOV, 使病人病況獲得適時緩解,HFOV 或許也是嚴重氣喘病人另一選擇的換氣模式, 因此值得深入探討並將此成功經驗與大家分享個案報告 33 歲女性, 過去病史 : 氣喘 10 多年,97 年 12 月曾因重積氣喘症而執行過高級心臟救命術 (ACLS) 及插管治療此次 4 月 10 日因產後哺餵母乳未遵從服藥導致氣喘發作到本院急診求治, 於急診室時個案呈現呼吸喘, 意識改變 GCS: E4M6V5 E1M1V1, 插上氣管內管使用呼吸器, 給予之藥物包含 :MgSO 4 肌肉鬆弛劑 (NIMBEX) 鎮靜藥物 (DORMICUM) 及類固醇 (MEPRON), 因呼吸道阻力過高, 使用呼吸器無法正常供氣給予病患使用, 使用傳統呼吸器失敗故予間歇使用人工甦醒球, 病患仍持續呈現呼吸性酸中毒, 動脈二氧化碳分壓 (PaCO 2 ) 高達 mmhg 追蹤胸部 X 光及胸部電腦斷層, 左側氣胸及兩側皮下氣腫 ( 圖一 ), 於左側圖一胸部 X 光及胸部電腦斷層之圖像 165

3 徐雅貞等放置胸管引流急診室轉入加護病房後由於家屬擔心裝置體外膜氧合所產生合併症故拒絕使用, 持續使用肌肉鬆弛劑及鎮靜劑, 呼吸器則選擇高頻震盪呼吸器嘗試改善氣體交換, 氧合主要調整氧氣分壓 (FiO 2 ) 及平均氣道壓力 (Mean airway Pressure,MAP), 換氣則是利用呼吸頻率 (respiratory frequency,hz) 及振盪的大小 (pressure amplitude, P) 調整, 其初始設定為 FiO 2 : 60%,MAP: 29,Frequency: 4 HZ, Amplitude: 115,20 分鐘後病患心電圖顯示 : 無脈搏電氣活動 (Pulseless Electrical Activity: PEA) 執行心肺復甦術 10 分鐘及 5 分鐘各 2 次後恢復自主心律, 追蹤胸部 X 光後, 發現再度發生氣胸於右側, 左右兩側皆放置胸管引流因此調降 MAP 及 amplitude, 追蹤血中 PH: 7.198, PaCO 2 : 92.9 mmhg, 再度調整呼吸頻率從 6 HZ 降至 4.5 HZ,amplitude 增加至 115 ( 圖二 ), 持續使用 HFOV 並根據動脈血氣體結果調整設定,8 小時後血中 PaCO 2 下降到 36.1 mmhg,4 月 12 日至 4 月 16 日評估呼吸喘鳴音改善, 嘗試中斷鎮靜劑, 間歇使用傳統呼吸器模式讓病人每日醒來一次 ( 呼吸器設定詳見表一 ),4 月 17 日脫離高頻震盪呼吸器使用傳統呼吸器, 此病況漸趨穩定, 於 4 月 24 日成功拔除氣管內管後並順利出院討論氣喘是因為過敏造成上皮細胞水腫, 支氣管壁的肌肉收縮, 造成氣流分佈不均或局部分佈這意味著呼吸道遲滯現象, 因為增加肌肉張力, 需要較高的壓力, 來打開呼吸道及預防呼吸道塌陷此類病患發生急性呼吸衰竭, 目前機械通氣是首選治療, 當需要機械通氣時, 使用傳統呼吸器的通氣策略包括 : 延長呼氣時間 (prolonged expiratory time) 和較低的呼吸速率 (low respiratory rates) 並容許高碳酸血症 (Permissive hypercapnia), 在完全控制模式 (Control mandatory ventilation) 時使用低的吐氣末正壓 (positive end-expiratory pressure, PEEP) 避免空氣滯留, 並執行肺保護策略使呼吸道平原壓力小於 30 cmh 2 O (P plat < 30 cmh 2 O), 8 然而在傳統呼吸器, 因被動吐氣使呼吸道閉合, 吸氣時需要較大的壓力再度打開呼吸道, 使呼圖二 Time course of HFOV settings ( delta P) and results from arterial blood gas analysis (PaCO 2 ) 166

4 HFOV 運用於瀕死性氣喘表一住院第一天至第七天之呼吸治療記錄 Date 4/10 4/11 4/11 4/11 4/11 4/12 Time 21:00 0:45 01:52 03:15 08:00 08:45 Ventilator Ambu bagging HFOV HFOV HFOV HFOV Vela Mode PC FiO 2 Full Pressure/ MAP /29 /23 /22 /22 18/ PEEP 8 Set RR/ RR 18/18 HZ MV/Vt 6.1/335 Amplitude Time 21:16 1:30 03:02 05:59 12:14 17:12 PH PaCO 2 /HCO / / / / / /28.5 SPO Date 4/12 4/13 4/14 4/16 4/16 4/17 Time 18:25 10:00 4:00 14:10 21:15 8:30 Ventilator HFOV Vela HFOV Galileo HFOV Galileo Mode PC PC PC FiO Pressure/ MAP /20 27/ /18 26/ /20 26/ PEEP Set RR/ RR 20/20 20/20 22/22 HZ MV/Vt 7.7/ / /340 Amplitude Time 19:25 4:53 19:48 23:00 21:34 PH PaCO 2 /HCO / / / / /23 SPO 吸道處在高的壓力震盪 (pressure swings), 無法執行肺保護策略最近一項多家醫學中心試驗, 在治療可逆性急性呼吸衰竭的成年人, 體外膜氧合 (ECMO) 與傳統的機械通氣相比可改善存活率氣喘為一可逆性疾病, 是 ECMO 之適應症 9 Kukita 等人提出, 使用 ECMO 的時機, 包括 : 低血氧,pH < 7.2,PCO 2 > 100 mmhg, 或是因機械通氣而導致的低血壓或氣壓傷 10 當然長期使用 ECMO, 卻有許多合併症, 包括出血及感染, 也因如此, 本個案家屬拒絕置放 ECMO, 所以我們選擇 HFOV 提供此病人另一種呼吸支持替代方式, 並且以 HFOV 成功地達 167

5 徐雅貞等到病人換氣的目的分析此個案使用 HFOV 成功因素如下 : 1. 呼吸道打開策略 (open airway strategy) HFOV 可以設定高於傳統呼吸器的平均氣道壓,MAP 有相當於 PEEP 效果, 在呼吸道形成支架減少空氣滯留, 有助二氧化碳的排出, 理想的 MAP 可以打開塌陷的小呼吸道以及維持已打開的呼吸道, 相似肺打開策略 (open lung strategy ), 可視為呼吸道打開策略, 並不會受肺部不同的時間常數 (time constant) 所影響, 6 呼吸道打開策略應為本個案使用 HFOV 成功治療之關鍵 2. 肺保護通氣策略 (Lung protectiveventilation strategy) 肺保護通氣策略為低潮氣容積及高的吐氣末正壓 (Low VT/High PEEP), 呼吸道平原壓力小於 30 cmh 2 O,HFOV 的設計原理符合此原則, HFOV 潮氣容積經常小於解剖性死腔, 較低的潮氣容積可避免容積傷害, 較高的 MAP 相當於 PEEP, 維持肺泡擴張, 即使在吐氣末期亦然維持恆定的氣道壓力, 保持適當程度的 MAP 可撐開肺泡及呼吸道, 同時避免過大的氣道壓力或容積變化, 降低肺過度擴張的危險性, 理論上應可以減少呼吸器引起的肺損傷 (VILI) 7 氣喘病人所造成呼吸道緊縮狹窄, 氣道阻力增加使氣體滯留, 無法適當換氣, 呼吸作功增加, 傳統呼吸器設定會以高的吸氣壓力及低的 PEEP 來達到換氣目的, 導致經肺壓力增加, 形成動態性過度充氣及自發性吐氣末正壓 (auto- PEEP), 造成胸腔內壓增加回心血量減少引起低血壓, 再加上氣體分配不均進而氣胸, 因此個案使用 HFOV 的肺保護通氣模式及低容積策略, 目標為減少 VILI 風險, 同時防止兩側氣胸氣漏更形擴大 3. 主動吐氣 (Active expiration) HFOV 是由返復式活塞產生壓力, 吸氣階段為正壓, 吐氣階段時為負壓 HFOV 其吸氣及吐氣維持恆定壓力, 但吐氣時活塞向後主動把空氣自系統中移除, 可能使空氣滯留減少, 增加二氧化碳排除 4. 肌肉鬆弛劑及鎮靜劑的使用 (muscle relaxants and sedation) HFOV 的使用需在病人無自呼情形下, 使用肌肉鬆弛劑及鎮靜劑, 避免病人與呼吸器不同步鎮靜劑的使用, 同時減少病人焦躁不安, 降低氧氣消耗量減少二氧化碳產量, 避免吐氣肌肉主動收縮 (expiratory muscle recruitment) 造成呼吸道動態壓縮, 使空氣滯留更嚴重, 肌肉鬆弛劑及鎮靜劑的使用之下, 病人可配合 HFOV 允許較長的吐氣時間, 減少氣體的滯留, 增加二氧化碳的排出結論雖然 HFOV 使用在氣喘的病患仍有些爭論, 但此案例成功以 HFOV 作為瀕死性氣喘病人改善換氣的替代模式, 也期待未來的研究仍更進一步的評估 HFOV 使用在氣喘病人急性呼吸衰竭之成效參考文獻 1. Leatherman J. Mechanical ventilation for severe asthma. Chest 2015;147: Global Initiative for Asthma (GINA). NHLBI/ WHO workshop report. Global strategy for asthma management and prevention Bethesda: National Institutes of Health, National Heart, Lung and Blood Institute. 3. Scholarly Editions. Allergies: New Insights for the Healthcare Professional: 2013 Edition Chapter 3 P Goffi A, Ferguson ND. High-frequency oscillatory ventilation for early acute respiratory distress syndrome in adults. Curr Opin Crit Care 2014;20:

6 HFOV 運用於瀕死性氣喘 5. González-Pacheco N, Sánchez-Luna M, Ramos- Navarro C, et al. Using very high frequencies with very low lung volumes during high-frequency oscillatory ventilation to protect the immature lung. A pilot study. J Perinatol 2016;36: Martin C.J. Kneyber, Frans B. Ploetz, et al.. Highfrequency oscillatory ventilation (HFOV) facilitates CO 2 elimination in small airway disease: The open airway concept. Respiratory Medicine 2005;99: 高國晉, 黃崇旂, 蔡熒煌. 高頻振盪式呼吸器於成人急性呼吸窘迫症的角色 Taiwan Crit Care Med 2008;9: Oddo M, Feihl F, Schaller MD, Perret C. Management of mechanical ventilation in acute severe asthma: practical aspects. Intensive Care Med 2006;32: Peek GJ, Clemens F, Elbourne D, et al. CESAR: conventional ventilator support vs extracorporeal membrane oxygenation for severe adult respiratory failure. BMC Health Serv Res 2006;6: Kukita I, Okamoto K, Sato T, et al. Emergency extracorporeal life support for patients with near-fatal status asthmaticus. Am J Emerg Med 1997;15:

7 Ya-Chen Hsu et al. Experience with use of High frequency oscillatory ventilator for near-fatal asthma patient Ya-Chen Hsu, Hsiu-Chun Chu, Yu-Ling Dai, Chu-Yi Lee Abstract This report is about a 33 year old female patient with history of asthma, postpartum breastfeeding non-compliance of medications, asthma attacks and acute respiratory failure leading to hospitalization. The airway resistance too high of this patient when using conventional mechanical ventilation can not keep ventilation and the management with intermittent ambu bagging caused bilateral pneumothorax and subcutaneous emphysema. That resulted in hypercapnia and sustained life-threatening, so that the patient was performed CPR twice. Her families refused to use extracorporeal membrane oxygenation due to the complications, so we chose to use high-frequency oscillatory ventilator (HFOV). Consequentially, her carbon dioxide in the blood droped to 36.1 mmhg in 8 hours. This patient shifted to conventional mechanical ventilation with weaning off HFOV after 7 days, and then removed endotracheal tube successfully. The bronchospasm of near-fatal asthma patient induces severe airway resistance,incomplete expiration and dynamic hyperinflation,and that usually leads to acute respiratory failure and life-threatening. The use of HFOV with adequate mean airway pressure open the collapse of small airway and keep open, reduces air trapping, and increases carbon dioxide elimination. It can be regarded as an open airway strategy and as the major factor of success improving this case. This experience sharing is desirable to provide some reference about application HFOV to these patients. Key Words: hypercapnia, near-fatal asthma, high-frequency oscillatory ventilator (HFOV) Correspondence: Chu-Yi Lee RT, Respiratory Therapist, Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, Tri-Service General Hospital; No. 325, Sec. 2, Chenggong Rd., Neihu District, Taipei City 114, Taiwan Phone: ext ; [email protected] 170

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