氦-氧混合气治疗哮喘的机理及临床应用探讨

中华结核和呼吸感染 1998年第3期第21卷 论　　著

作者：解立新　刘又宁　马迎民

单位：100853 北京 解放军总医院呼吸内科

　　关键词： 哮喘；氦-氧混合气；呼吸功能；辅助呼吸装置

　　【摘要】　目的　探讨氦-氧混合气(Heliox，21% O₂～79%He)对气道痉挛模型犬及支气管哮喘急性发作患者的作用。方法　选择6只健康杂种犬，激发气道痉挛后每次分别吸入Heliox和空气(12 ml/kg)，观察呼吸力学、血液动力学及血气的变化；选择支气管哮喘急性发作患者8例，应用自制的重复利用氦气装置，观察吸入Heliox后肺功能、血气的变化。结果　Heliox可以迅速降低气道压力、气道阻力，降低呼吸功耗，提高肺顺应性；可以促进氧合，提高动脉血氧分压，促进二氧化碳的排除，但后续效应短暂。我们研制的循环式氦-氧混合气辅助呼吸装置可以显著节省氦气消耗，临床应用效果理想。结论　Heliox可以降低气道压力，促进氧合，促进二氧化碳排除。故而吸入Heliox是治疗哮喘的有效手段之一。

The experimental and clinical study of heliox in treating bronchial asthma

Xie Lixin,Liu Youning,Ma Yingmin. General Hospital of PLA, Beijing 100853

　　【Abstract】　Objective　To evaluate the effects of breathing helium-oxygen(heliox:79%He-21%O₂) on bronchial asthma by way of experimental and clinical observations.Method　Six mongrel dogs were randomly inspired air or heliox after dripping 2% methacholine in its' tracheas controlled by 900C ventilator. During the experimental course, respiratory mechanical limits, hemodynamic index and blood gas values were observed. Eight asthmatic patients inspired heliox with assisted respirator of recycle-used helium, and the data of pulmonary function tests,arterial blood gas values of patients were recorded.Result　The results demonstrated that heliox could reduce airway resistance,airway pressure and work of breathing, improve lung effective compliance, but had no effects on pulmonary circulation and systemic circulation. Heliox could ameliorate oxygen diffusion and CO₂ eliminating, but the duration was very short after stopping breathing heliox. The assisted respirator of recycle-used helium could save helium distinctively, and the clinical application demonstrated that the instrument may be useful for pulmonary obstructive diseases.Conclusion　Heliox can reduce airway pressure, ameliorate oxygen diffusion and CO₂ eliminating, so breathing heliox might be one of effective ways for asthmatic patients.

　　【Key words】　Bronchial asthma　　Heliox　　Respiratory function　　Assisted respirator

　　近年来，国内外哮喘发病率均呈上升趋势，而机械通气作为重症哮喘治疗的最后有效手段，却因多采用正压通气方式，很难避免容积、气压伤。氦气(He)是一种小分子惰性气体，其与氧混合形成的氦-氧混合气(Heliox)具有降低气道压、促进氧气向肺泡弥散及二氧化碳排除的优点，可减少机械通气并发症^［1］。近年有关Heliox治疗哮喘、呼吸衰竭等研究与应用在国外发展迅速，而国内鲜有报道^［2，3］。我们研究的目的在于进一步探讨Heliox治疗哮喘的机理，并通过自制的辅助呼吸装置，重复利用氦气减少成本，以期在临床上推广这一无任何副作用的非药物疗法。

　　资料与方法

　　1.基础部分：健康杂种犬6只，雄性，体重14～16 kg，按交叉设计方法及自身对照方式，每只犬随机先后呼吸空气及Heliox(FiO₂:21%，12 ml/kg)进行两次实验观察。麻醉后置犬仰卧位，行气管插管，900C呼吸机容量控制通气。向股动脉内插入硅塑料管，监测血压；向股静脉内插入SWAN-GANZ右心漂浮导管，监测血液动力学指标。2%乙酰甲胆碱(methacholine)经输液泵气管内滴入使犬吸气阻力升高3倍后分别吸入Heliox或空气20分钟。在气道痉挛激发前、激发后即刻、吸入Heliox 1、5、10、20分及停止吸入Heliox后1、3、5、10分钟依次测定血气［动脉血pH值(pHa),动脉血氧分压(PaO₂)，动脉血二氧化碳分压(PaCO₂)，动脉血氧饱和度(SaO₂)，混合静脉血pH值(pH)，混合静脉血氧分压(P_O2)混合静脉血二氧化碳分压(P_CO₂)，混合静脉血氧饱和度(SO₂)］、呼吸力学［气通峰压(P_peak)，气道暂停压(P_pause)，吸气阻力(Ri)，呼气阻力(Re),肺有效顺应性(C_eff)，呼吸功(W_b)］、血液动力学［平均肺动脉压(mPAP)，肺毛细血管嵌压(P_paw)，心输出量(CO)，动静脉分流与总血流量的百分比(_S/_T)］等。

　　2.临床部分：支气管哮喘急性发作期患者8例，其中男7例，女1例，年龄41～75岁，平均60岁，均符合支气管哮喘诊断标准^［4］。患者经鼻罩与循环式氦-氧混合气辅助呼吸装置连接，分别测定试验前、吸入Heliox(FiO₂∶21%)后15、60、120分钟及停止吸入Heliox 15分钟肺功能［肺活量(FVC)，一秒钟用力呼气容积(FEV₁)，FEV₁/FVC，最大呼气中段流量(MMEF)、PEFR，FEF₅₀及PaO₂，PaCO₂。

　　3.资料处理：检测数据运用SAS软件进行处理，实验结果以±的形式表示，组内比较均用F检验及q检验，组间比较采用t检验。

　　结果

　　一、基础部分

　　如表1,2所示，吸入Heliox后Ri,Re,W_b较吸入空气均有明显降低，但停止吸入Heliox后则很快上升；模型犬吸入Heliox后C_eff较吸入空气有明显改善，但停止3分后则又降低；P_peak,P_pause的变化与Ri,Re,C_eff相似。如表3,4所示，模型犬激发后，pH,PaO₂明显降低，PaCO₂,s/_T升高，吸入Heliox与吸入空气比较，pH,PaO₂均有明显改善，PaCO₂,s/_T明显降低，停止吸入Heliox后pH及PaCO₂恢复到吸入空气的水平，PaO₂和s/_T在停止吸入Heliox 10分钟时仍与吸入空气时差异有显著性。另外实验证明，犬诱发气道痉挛后，血液动力学指标：mPAP、平均肺动脉嵌顿压(Ppaw)、平均右房压(Pra)明显上升，平均系统动脉压(Psa)、CO显著下降，但吸入Heliox与吸入空气比较差异无显著性，表明Heliox对肺循环及体循环系统无明显影响。

表1　激发气道痉挛前后模型犬气道阻力的变化(kPa·L^-1.·s^-1，±)

　　^*与激发前比较，P＜0.05；^△与激发前比较，P＜0.05;^▲与停止3分比较P＜0.05

表2　激发气道痉挛前后模型犬肺有效顺应性及呼吸功的变化(±)

　　^*与激发前比较，P＜0.05；^△与停止3分比较，P＜0.05

　　二、临床部分

　　如表5所示，哮喘患者吸入Heliox(79%He)后FEV₁、FEV₁/FVC、MMEF、FEF₅₀均明显上升，停止吸入后又降至试验前水平；FVC在吸入后120分钟有所升高，其余点无明显变化；吸入Heliox后PaO2从10.1±0.3 kPa(1 kPa=7.5 mmHg)分别升高到11.4±0.2 kPa(60分钟)及11.9±0.3 kPa(120分钟)，且与试验前比较，P＜0.05；而PaCO₂无明显变化。

　　三、重复利用氦气装置

　　我们在临床应用重复利用氦气装置治疗8例哮喘患者、17例慢性阻塞性肺疾病(COPD)合并高二氧化碳血症患者和1例呼吸衰竭气管插管机械通气患者，试验证明，该装置设计合理，应用效果良好，可节省90%以上氦气消耗，显著降低医疗成本。

表3　激发气道痉挛前后模型犬pH值及动静脉分流的变化(±)