Respiratory Failure（呼吸衰竭）
參考指引： 2024 ATS/ERS/ESICM Critical Care Guidelines 更新日期： 2026-06（整合 Pocket Medicine 9th Ed.）
一、定義與分類
Respiratory Failure（呼吸衰竭）：肺部無法提供足夠的氣體交換，導致低氧血症（±高碳酸血症）
Type I：Hypoxemic Respiratory Failure（低氧型）
- 定義：PaO₂ <60 mmHg（室內空氣下）
- 機轉：V/Q mismatch、Shunt（右到左）、Diffusion defect
- PaCO₂ 正常或降低（代償性過度換氣）
- 常見病因：肺炎、ARDS、肺水腫、 PE、氣胸
Type II：Hypercapnic Respiratory Failure（高碳酸型）
- 定義：PaCO₂ >45 mmHg（± 低氧血症）
- 機轉：泵衰竭（通氣不足）
- pH 下降（急性）；代謝代償 → HCO₃⁻ 升高
- 常見病因：COPD（最常見）、重症肌無力、肉毒桿菌中毒、鎮靜劑過量、肥胖低通氣症候群（OHS）、呼吸肌疲乏
Type III：Perioperative Respiratory Failure
- 手術後肺不張（Atelectasis）→ 低氧
- 預防：早期下床活動、incentive spirometry
Type IV：Shock-related
- 灌流不足（組織缺氧）→ 呼吸肌氧需求增加
二、Pathophysiology（低氧血症機轉）
| 機轉 | 描述 | A-a gradient | 對 O₂ 的反應 |
|---|---|---|---|
| V/Q mismatch | 最常見；肺炎、COPD | 升高 | 良好 |
| Shunt（真性分流） | 右→左；ARDS、肺不張、心內分流 | 升高 | 差（100% O₂ 無法完全矯正） |
| Diffusion limitation | 運動時；ILD | 升高 | 良好 |
| Hypoventilation | 低通氣；CO₂↑、O₂↓ | 正常 | 良好 |
| Low FiO₂ | 高海拔 | 正常 | 良好 |
A-a gradient 計算：
- A-a = PAO₂ - PaO₂
- PAO₂ = FiO₂ × (Pb - PH₂O) - PaCO₂/0.8
- 室內空氣（FiO₂=0.21，Pb=760 mmHg）：PAO₂ ≈ 150 - PaCO₂/0.8
- 正常值：<10-15 mmHg（年齡越大越高）
- 公式：正常 A-a gradient = (age/4) + 4
三、臨床評估
症狀：
- 呼吸困難（dyspnea）
- 發紺（cyanosis）：SaO₂ <85% 時出現
- 意識改變（高碳酸血症：CO₂ narcosis）
- 使用輔助肌（accessory muscles）、鼻翼煽動、三凹症
ABG 判讀（詳見 PFT 筆記）：
- PaO₂、PaCO₂、pH、HCO₃⁻
- P/F ratio（PaO₂/FiO₂）：
-
300：正常
- 200-300：輕度 ARDS
- 100-200：中度 ARDS
- <100：重度 ARDS
-
四、低氧血症治療（Oxygen Therapy）
低流量（Low-flow）氧療
| 裝置 | FiO₂ | 備注 |
|---|---|---|
| Nasal cannula | 24-44%（1-6 L/min） | 輕中度低氧；1L/min ≈ FiO₂ 4% |
| Simple face mask | 35-55%（5-10 L/min） | 最低流量 5 L/min（否則 CO₂ 回流） |
| Non-rebreather mask（NRM） | 60-90%（10-15 L/min） | 儲氣袋；嚴重低氧 |
高流量氧療（High-Flow Nasal Cannula，HFNC）
- 高達 60 L/min、FiO₂ 21-100%（精確設定）
- 優點：溫熱加濕氣體、減少死腔效應（低 CO₂ 再吸入）、輕微 PEEP 效應
- 適應症：急性低氧性呼吸衰竭（AHRF）、Post-extubation support
- FLORALI trial（NEJM 2015）：HFNC 優於 NIV 和傳統 O₂ 在急性低氧性呼吸衰竭（90天死亡率低）
非侵入性正壓通氣（NIV：Noninvasive Positive Pressure Ventilation）
適應症（Class I）：
- COPD 急性惡化（AECOPD） + 高碳酸血症（最強指引）
- 急性心源性肺水腫（ACPE） → CPAP 或 BiPAP
- 免疫功能低下 + 急性呼吸衰竭（避免插管的感染風險）
模式：
- BiPAP：IPAP（吸氣正壓）＋ EPAP（呼氣正壓）
- 典型設定：IPAP 10-15 cmH₂O，EPAP 4-5 cmH₂O
- CPAP：單一正壓；適合 OSA、ACPE
NIV 失敗指標（需插管）：
- 意識惡化（GCS 下降）
- 分泌物多、無法配合
- 1-2 小時內無改善（pH <7.25 持續）
- 血流動力學不穩定
五、急性高碳酸型呼吸衰竭管理
AECOPD with Hypercapnia
- Controlled O₂（目標 SpO₂88-92%）：避免高氧抑制低氧驅動（hypoxic drive）
- NIV BiPAP（首選）：降低插管率、死亡率（NICE guidelines）
- 支氣管擴張劑（SABA + SAMA 霧化）
- 全身性類固醇（Prednisolone 40 mg × 5 天）
- 若感染 → 抗生素
COPD 急性惡化：目標 SpO₂ 88-92%，NOT 100%！高氧可增加 CO₂ 滯留
Neuromuscular Disease（MG、ALS、GBS）
- 評估呼吸肌力：NIF（Negative Inspiratory Force）< -20~25 cmH₂O → 插管指徵
- GBS：FVC <20 mL/kg 或下降趨勢快速 → 預防性插管
- NIV 可延緩插管，但有些無法保護氣道者需早期氣切
六、臨床評估工具
ROX Index（預測 HFNC 失敗）：
- ROX = SpO₂/FiO₂ ÷ 呼吸速率
- ROX <2.85 after 2 hours → HFNC 失敗風險高 → 考慮 NIV 或插管
HACOR Score（預測 NIV 失敗）：
- 心率、酸中毒、意識、氧合、呼吸速率
-
5 分 at 1-2 h → NIV 失敗風險高
七、Clinical Pearls
- Type I = 低氧（PaO₂ <60）；Type II = 高碳酸（PaCO₂ >45）
- Shunt = 100% O₂ 無效（區分真性分流 vs V/Q mismatch 的關鍵）
- A-a gradient 正常 + 低氧 = hypoventilation（Type II）
- COPD + 急性呼吸衰竭 → NIV BiPAP（Class I）；O₂ 目標 88-92%
- HFNC（FLORALI trial） 優於 NIV 在急性低氧性呼吸衰竭
- ROX index <2.85 at 2h → HFNC 可能失敗 → 升階
- GBS = FVC 追蹤：<20 mL/kg 或快速下降 → 預防性插管
- OHS（Obesity Hypoventilation Syndrome）：BMI ≥30 + PaCO₂ >45（排除其他原因）→ 長期 NIV 或CPAP
References
| 來源 | 年份 | 重點 |
|---|---|---|
| FLORALI trial（NEJM 2015） | 2015 | HFNC vs NIV vs O₂ in acute hypoxemic RF |
| 2017 ATS Clinical Practice Guideline（NIV） | 2017 | NIV 適應症與模式 |
| 2019 BTS/ICS Guideline for ventilatory failure | 2019 | Type II RF 管理 |
| ROX Index（Intensive Care Med 2019） | 2019 | HFNC 失敗預測 |
| HACOR Score（Crit Care 2017） | 2017 | NIV 失敗預測 |