急性加重的哮喘能导致呼吸衰竭，并且需要通气辅助。无创通气可以使部分哮喘病人免于气管插管。对于那些气管插管和呼吸机机械通气支持的患者，近30年的治疗策略是首先避免机械通气并发症，其次是纠正高碳酸血症的治疗策略，。过度肺膨胀是低血压及气压伤的主要原因，而机械通气的适当设置是改善肺过度膨胀的重要手段。机械通气支持的哮喘患者的标准疗法包括：吸入性支气管扩张药物、糖皮质激素等药物治疗有助于改善通气功能障碍。非常规干预措施例如氧氦混合气体吸入、全身麻醉、支气管镜检查、以及体外生命支持已经主张用于爆发性哮喘的病人，但是并不作为常规治疗手段。猝死在机械通气的急性重症哮喘患者中发生率是很低的，其常常与院外插管前心脏呼吸骤停有关。然而，气管插管的重症哮喘患者常因后续病情的恶化而增加死亡风险，这些患者应该在入院前积极处理。
缩写：ECLS=体外生命支持；NIV=无创通气；NMBA=神经肌肉阻滞剂；PEEP=呼气末正压；Ppk=气道峰压；Pplat=气道平台压；Vei=吸气末肺容积。
大约2-4%的急性加重哮喘住院患者需要机械通气支持。气管插管的适应证包括：呼吸停止、意识状态的改变、极度呼吸窘迫。大多数高碳酸血症患者不需要气管插管，但是接受合理治疗后但病情仍进行性恶化的呼吸性酸中毒或渐进性疲劳提示需要呼吸支持。哮喘病人的气管插管术在另外的文章综述。
急性加重哮喘病人无创通气的作用不是很明确。一篇关于呼吸衰竭无创通气的综述建议支持哮喘实施无创通气的应用仅为C级证据，无创通气仅仅推荐用于个别患者，并且在实施过程中需要严密的监测。尽管如此，国家数据库最近的分析表明致命性哮喘应用无创通气有所增加，而有创通气逐渐减少。5项研究评价了无创通气在应用了支气管扩张剂和糖皮质激素后仍存在持续高碳酸血症或呼吸功增加哮喘患者的治疗效果。在112名无创通气患者中，只有19（17%）例最终需要气管插管。在其中一项研究中，无创通气和有创通气在降低高碳酸血症患者的PaCO2是同样有效的（图1）。尽管没有设置对照，这些研究表明，在无明确禁忌证（例如意识改变、血流动力学不稳定、分泌物过多以及不合作）情况下，有插管风险的哮喘患者可先尝试使用无创通气。
呼吸机管理
急性重症哮喘患者呼吸机管理的关键性问题包括：1、评估肺过度膨胀的方法；2、机械通气设置对肺过度膨胀严重性的影响；3、高碳酸血症的处理及疗效评价。
肺过度膨胀的评价
急性重症哮喘以显著增加的气道阻力和肺过度膨胀为特征。当呼气流量降低，致使吸入的潮气量呼出不完全，动态肺过度膨胀就会发生。伴随着呼吸进行，呼气末肺容积逐渐增加，从而使肺组织顺应性恶化，产生更大的弹性回缩力并使小气道直径扩张，使得呼气气流增大，从而在呼气末肺容积明显增加的基础上达到稳定的状态，此时全部的潮气量能够被呼出（见图2）。一系列具有里程碑意义的研究提示，Tuxen和他的同事们以及Williams等人通过呼气屏气的方法，测量呼出气体的容积来评估严重哮喘的肺过度膨胀，即被定义为吸气末肺容积（VEI）（见图2）。VEI包括潮气量和由于动态过度充气的额外气体容积（图2）。正如随后讨论所示，VEI既受气道痉挛严重程度的影响，又受呼吸机设置的影响（图3）。一项研究提示，VEI认为是呼吸机相关并发症最可靠的预测指标。
定容通气时，一种更为常用的评价肺过度膨胀的方法是测量平台气道压（Pplat）和内源性呼吸末正压（PEEP）（见图4）。非肥胖的哮喘患者，其呼吸系统的顺应性通常接近正常。Pplat主要受肺过度膨胀程度的影响。在有关急性重症哮喘机械通气4篇系列研究中，平均Pplat是24-26 cmH2O。Pplat能够代表平均吸气末肺泡压，但在有些肺泡中吸气末肺泡压可能会更大。Pplat上限尚不明确，但是既往研究发现，Pplat应小于30 cmH2O。虽然有研究发现Pplat与低血压或气压伤的发生率之间无关，但当Pplat＜30cmH2O时，这些并发症发生率明显下降。Pplat升高常提示存在肺过度膨胀。但是，当肥胖或者其他原因使胸壁顺应性降低时，高Pplat可能会高估跨肺压以及高估呼吸机相关性并发症发生的危险。
严重哮喘患者内源性PEEP常常在10-15cmH2O，但可能更高。目前尚不能确认内源性PEEP及Pplat的水平与并发症发生的相关性。患者用力呼气可导致内源性PEEP明显被高估，并且进一步控制分钟通气量，但是临床上，呼气肌活动并不常见，尤其是肥胖患者。如果在镇静状态下，内源性PEEP仍显著升高，建议在给予暂时肌松后重新评估。有时在机械通气的爆发性重症哮喘患者中，即使给予很慢的呼吸频率，测得的内源性PEEP仍然很低，其原因可能是由于气道陷闭，从而影响了呼气末肺泡压的准确评估。
气道峰压（Ppk）也可应用于指导机械通气设置。最初被大家接受的是在严重哮喘以Ppk<50cmH2O为目标的控制性低通气策略，这种通气策略的局限在于Ppk水平升高基于吸气流速受限，而不能可靠的反映过度肺膨胀的程度。哮喘患者机械通气的高吸气流速常致Ppk>50cmH2O，这样不能预测气压伤的风险，另外，因呼气时间延长导致Ppk的改变不能反映动态性肺膨胀的减少，也可能是由于气道阻力增加所致肺容积减少。
呼吸机的设置
在重度气流受限患者的通气设置中，分钟通气量是过度肺膨胀的决定性因素。Tuxen和Lane描述了随着分钟通气量的增加（10L/min，16L/min，26 L/min）出现了显著的肺膨胀并增加低血压和气压伤的风险（图3），对于这种原因分钟通气量的增加应当避免，但其他一些研究者认为过度限制分钟通气量是不必要的。当哮喘患者以基础分钟通气量约10L/min通气时，并逐步降低呼吸频率，平均气道压和内源性PEEP出现了下降，但是下降的幅度相当有限（图5），这是因为在呼气末仍存在较低的呼气流速（图6）。由于呼气末呼气相流速的进行性下降，设定较长的呼气时间对动态性肺膨胀的影响将减小（图6）。另外，有一大部分哮喘患者的整体肺膨胀是由于气道陷闭引起，这些陷闭的气道不易被机械通气改善。简单的说，当潮气量为7-9ml/kg时，呼吸频率低于10-14次/分时，患者往往很少获益。但是当肺过度膨胀（如Pplat>30cmH2O）明显增加或已经导致相关的并发症，通过降低呼吸频率对于改善过度肺膨胀也具有一定的临床意义。
严重气道阻塞时推荐使用高吸气流速（≥100L/min）和方波，理论依据为缩短吸气时间和延长呼气时间，减少肺膨胀。虽然可以优化吸呼时间比，但呼气时间延长较小（表1），如Tuxen和Lane论述在高分钟通气量水平时吸气流速是动态性肺膨胀中的主要决定因素，但在分钟通气量为10L/min时吸气流速对动态肺膨胀影响甚小（图3）。总而言之，在限制分钟通气量时，吸气流速和波形对肺膨胀的程度影响小（表1）。
一些研究评价在机械通气的重度哮喘患者给予外源性PEEP的治疗效果。一些哮喘患者显示了双相的反应表明呼气流速受限，在应用设定值为大约80%的水平auto-PEEP的PEEP情况下不会影响肺容积或气道压力,但当应用更高水平的PEEP时两者均增加(图7)。
对不同的病理生理机制对于外源性PEEP的反应也是不同。一项前瞻性研究对于哮喘患者实施控制性机械通气发现，应用PEEP可造成动态过度充盈和有害的血流动力学效应。由于这个研究没有记录auto-PEEP，因此超过auto-PEEP的PEEP导致并发症的几率并不明确。与此相反，也有研究发现应用PEEP可能会产生肺气体容积的减少，这一结论已经被肺容积和气道压力的减少所证明（图7）。尽管有后者的观察，临床经验表明，在机械通气的哮喘患者中使用PEEP并不利于患者，所以推荐应用最小的PEEP（≤5cmH2O）。如果Pplat增加，应及时停止PEEP的滴定。
高碳酸血症
高碳酸血症是严重哮喘患者机械通气期间较常见的。一个研究发现，尽管给予9升/分钟通气量，PaCO2和pH仍然为68mmHg和7.18。在随后的研究中，机械通气第一天最高的PaCO2平均为67mmHg，并且12%的患者PaCO2超过100mmHg。“允许性”高碳酸血症可能不适用于重症哮喘。由于高碳酸血症是肺泡过度膨胀导致死腔增加造成的后果，增加分钟通气量将导致更为严重的肺过度膨胀和生理死腔增加。Tuxen和他的同事们发现，维持正常二氧化碳分压常常需要15到20升/分钟通气量，这种通气水平通常与肺过度膨胀的潜在危险水平相关。高碳酸血症的严重不良后果是罕见的，其对于中枢神经系统和心血管系统的影响是需要密切关注的。高碳酸血症导致的脑水肿、蛛网膜下腔出血非常罕见。急性高碳酸血症可增加脑血流和颅内压，但在由于心跳呼吸骤停气管插管前更关注的应该是脑缺氧。急性高碳酸血症对于心脏的作用为细胞内pH降低导致收缩力下降，但交感神经激活可直接代偿高碳酸血症对于心肌收缩的抑制，心输出量通常是增加。高碳酸血症相关心律失常在无潜在心脏病患者中是罕见的。
在动脉血pH值小于7.15~7.2时可适当碱化。但是碳酸氢钠在治疗呼吸性酸中毒时具有局限性。由于碳酸氢钠的输注时产生的CO2容易透过细胞膜，快速输注可导致细胞内pH值显著下降。此外，部分纠正严重呼吸性酸中毒甚至可能需要几百毫升的碳酸氢钠。当患者需要碱化，而且肾功能能够代偿，氨丁三醇可作为替代药物。氨丁三醇不产生CO2或导致细胞内pH值降低，并且已被证明能部分逆转急性高碳酸血症导致的心肌抑制作用。除非在一些紧急情况下（如高钾血症，严重心律失常，原因不明的血流动力学不稳定），可暂不应用碱化纠正呼吸性酸中毒，可以纠正气流受阻进一步改善呼吸性酸中毒。许多患者第一个12小时的插管过程中高碳酸血症得以改善。
非机械通气治疗
进行机械通气的重症哮喘病人的治疗有三个要点：支气管扩张剂的吸入，肾上腺皮质激素的使用和优化人-机同步性。诸如氦氧混合气体的吸入或全身麻醉，纤维支气管镜和体外生命支持（ECLS）等在内的一些非传统治疗方式，可以在一些特殊病例中使用，但很少常规实施。
标准治疗
定量吸入气雾剂（即气雾剂）或者雾化器都可以用作支气管扩张剂的吸入。合适的吸入方式（气雾剂或雾化）下，沙丁胺醇（舒喘灵）的用量是4-6喷（气雾剂）或者2.5mg（雾化）。
目前还没有关于在机械通气的重症哮喘病人中进行持续沙丁胺醇吸入的研究，但是在未行气管插管的病人中进行的研究则证明持续的沙丁胺醇吸入同间断吸入相比并未带来更多的益处。高剂量的沙丁胺醇增加了发生副作用的可能。尤其是对于存在呼吸性酸中毒的哮喘病人，需要警惕沙丁胺醇相关乳酸性酸中毒的发生。异丙托溴铵可与沙丁胺醇联用。在开始治疗的6-12小时内使用糖皮质激素会带来显著、有益的抗炎作用。而且糖皮质激素的应用也是急性严重哮喘治疗的重要手段。在需要机械通气支持的哮喘病人中，糖皮质激素用量仍然没有定论，但2 mg/kg/d甲基强的松龙或等效剂量的其他激素应该是足够的。
实施控制性低通气往往会导致人机不同步，此时给予深度镇静常常是必要的。推荐的方法是联合使用丙泊酚（或苯二氮卓类）和芬太尼进行，并且可能需要使用大剂量实施镇静。鉴于病人气道梗阻的状况会在24-48小时内得到较大改善，有必要避免由于镇静剂的残留所致的非必要的延迟拔管。丙泊酚相比苯二氮卓类药物的主要的优势在于使用它可达到深度镇静的同时停药后可迅速唤醒。在需要长期机械通气支持的病人中进行每日唤醒和物理治疗可以降低发生ICU获得性肌肉萎缩的风险，且停止镇静时也不会导致过度的烦躁或者明显气道压力的上升。
某些情况下使用神经肌肉阻断剂是有必要的。在使用方法上，间断给药较持续输注更可取，因为间断给药利于对镇静深度进行连续评估且可以降低长期肌松相关肌肉病变的发生（参见讨论）。在大量使用镇静剂和阿片类药物，按需使用神经肌肉阻断剂的情况下，病人不需要长期持续地使用肌松药。
非常规治疗措施
氦氧混和气是氦气与氧气混合制成的一种低密度气体。当气流发生湍流时，氦氧混和气雷诺数小，气体更倾向于层流运动，可明显降低呼吸道阻力。因为氦氧混和气益处取决于氦气的百分比，因此如果想使用氦气，吸氧浓度应低于40%。尽管氦氧混和气用于治疗哮喘患者已超过80年，但用于机械通气的患者的研究却很少。两个早期的研究注意到应用氦氧混合气治疗哮喘患者可以降低二氧化碳分压，但是其中一个研究中不断调整的呼吸机设置可能会影响研究结果，而另一个研究多数患者为非气管插管的患者。随后的一些研究发现，在保证潮气量和呼吸频率恒定的情况下，氦氧混和气对二氧化碳分压没有直接影响。氦氧混和气也被报道能够减少动态的过度充气。两个研究评价了机械通气的COPD患者使用氦氧混和气可以使内源性PEEP可以分别下降4 cmH2O和8cmH2O。9名行机械通气的COPD或哮喘的患者给予氦氧混和气（70：30）治疗却得到了相反的结果，结果发现并没明显减少过度充气的指标如峰压、内源性PEEP并且二氧化碳分压也没有降低。导致不同结论的原因并不清楚。氦氧混和气的治疗效果会在应用之后很快出现，长期应用之后出现的病情变化与它的使用关系不大。实施一个简单的治疗性研究(20min左右)，排除其他治疗的干扰，记录使用氦氧混合气前后测量过度充气指标和二氧化碳分压，能够验证氦氧混合气治疗的有效性。使用氦氧混和气之前，有必要明确它对呼吸机理的影响。
吸入性麻醉剂常用于那些常规支气管扩张剂难以缓解气道痉挛的哮喘患者。据我们所知，唯一一项评估肺力学的研究，异氟醚可使三个严重哮喘患者的气道阻力和内源性PEEP下降。目前麻醉剂储存装置可使吸入性麻醉剂在ICU内使用。吸入性麻醉剂可降低动静脉血管张力，进而导致血压下降，这时会需要液体复苏，有时甚至需要血管活性药物维持循环。与氦氧混和气一样，吸入性麻醉剂的益处会在很短的时间内显现出来，而持续的给药对过度充气或高碳酸血症的影响尚未证实。
氯胺酮是具有支气管扩张作用的第Ⅳ类麻醉剂，它曾应用于非气管插管的哮喘患者，但是结果是不同的。
大多关于氯胺酮的研究涉及哮喘儿童机械通气中的应用，也有病例报道显示对成人有益。一项前曕性研究，对11例患有重度哮喘并机械通气的患者注射氯胺酮（1mg/kg,负荷量，然后1mg/kg/h持续2小时），能够降低峰压和二氧化碳分压。氯胺酮的使用通常仅给予几个小时，但是也有给予长期持续注射氯胺酮的研究。
据报道，支气管镜清除粘液堵塞可以降低气道压力，改善重症哮喘患者的气体交换。一项有关机械通气儿童哮喘的研究对比了29例行支气管镜检查及15例未做该项检查的患者，发现支气管镜检查可明显缩短机械通气的时间，且没有相关并发症。但是该研究为回顾性研究，而且两组患者的可比性并不明确。虽然支气管镜检查对于大多数患者是安全的，但它存在导致支气管痉挛加重的潜在风险。需要注意的是，未使用支气管镜治疗但预后良好的病例也有报道。对于机械通气几天后症状未能改善的患者可以考虑行诊断性支气管镜检查以发现可以吸除的粘液栓，从而减少机械通气的时间。有报道称，在支气管镜检查的过程中经气道给予N-乙酰半胱氨酸或重组人脱氧核糖核酸酶有助于清除粘液堵塞。
体外生命支持（ECLS）也已应用于重症哮喘。来自于国际ECLS登记的资料显示，24例体外支持的主要适应证是哮喘持续状态，其存活率为83%。尽管静脉-静脉ECLS最为常用，但通过一个无泵驱动的动静脉回路来清除体内CO2的治疗措施也已实现。由于急性重症哮喘是完全可逆的，且极少引起肺外器官的衰竭，因此，爆发性哮喘似乎是ECLS的一个理想的适应证。然而，已有大量预后良好未使用体外支持的报道，提示ECLS的应用并不广泛。ECLS可能对于严重呼吸性酸中毒及明显气压伤或肺过度膨胀导致血流动力学不稳定的患者是合适的。其潜在的获益是，可以在支气管镜清除粘液堵塞的过程中提供一个稳定治疗窗。
结果
机械通气的重度哮喘患者的结局主要包括死亡率，非致死性并发症，以及出院后的预后。
死亡率
在四大数据库的报导，对于需要机械通气的重症哮喘患者的病死率在6.5%-10.3%.。一篇文献综述描述了1977-2003年间多个单中心对于机械通气的重症哮喘患者病死率的报导，其平均病死率为8%，范围从0%-38%。病死率波动大的原因不是很明确。其中两个治疗经验丰富的治疗中心报导的病死率分别为2.5%（4/162）和0.6%（1/139）。
导致死亡的突发性的原因来源于多种并发症，包括脓毒症相关的多脏器功能衰竭，肺栓塞，急性心肌梗塞，张力性气胸和非计划拔管。在很多情况下致命性的后果是因为脑缺氧，因为院外发生的心跳呼吸骤停而非在ICU中发生各种并发症。一项纳入大于1200例机械通气的重症哮喘患者的研究显示此类患者发生的院内死亡是因为在入ICU前就发生了心跳呼吸骤停。Tuxen报道院前的心跳骤停导致脑缺氧是引起患者死亡的主要原因，一项分析162例机械通气重症哮喘患者，其中死亡的4例患者都是因为院前发生的心跳呼吸骤停导致的脑缺氧。
并发症
重症哮喘患者常见的有与其他重症疾病类似的并发症，包括呼吸机相关肺炎，脓毒症，静脉血栓栓塞症。除此之外还有一些重要的并发症如：机械通气导致的肺气压伤，低血压，中枢神经损伤和呼吸肌群的废用性萎缩。
在三个较大规模的研究中显示重症哮喘应用机械通气患者气胸的发生率在3%-6%，肺过度充气往往提示可能会发生气胸，一项研究显示患者的潮气量超过20ml/kg较易发生气胸。即使是少量气胸对于机械通气的重症哮喘患者也是致命，因为高度膨胀的肺可以快速增加胸腔内压力，此时往往伴随着患者临床病情的突然加重，有些情况下甚至导致患者死亡。因此气胸应当需要我们早期诊断并迅速处理。不幸的是，临床上对于重症哮喘患者发生张力性气胸的早期诊断面临着较大的挑战，超声的应用有助于床边快速诊断。除非X胸片已经确认患者存在大量气胸，钝性分离放置胸引管优于应用Seldinger法置管，这样可以避免损伤过度充气的肺。
重症哮喘患者机械通气期间发生低血压的风险也与肺过度膨胀程度有关，极度的肺过度膨胀引起低血压的主要原因是回心血量的减少，但右心后负荷的增加也可能是重要的原因。极度的肺过度膨胀可导致少数患者出现循环阻断。当一个有严重气流阻塞接受机械通气的患者出现原因不明的低血压时，建议进行一次30-60秒的呼吸暂停试验，如果呼吸暂停试验和快速补液均不能使血压回升，必须要考虑其他引起低血压的原因，如气胸、心肌抑制等。有少数哮喘持续状态下的低血压是因为并发应激性心肌病所致，就像巨大的情感打击后出现的心脏疾病状况一样。
哮喘持续状态最严重的并发症是不可逆的中枢神经系统损伤，绝大多数情况下，是因为在给予气管插管前患者就出现了心肺骤停，导致脑缺氧。如果没有心脏骤停的发生，很少有哮喘持续状态的患者发生永久性的脑损伤。严重的高碳酸血症可引起患者昏迷，但长期的神经系统后遗症是罕见的，即使二氧化碳水平明显升高。
大约15%接受机械通气的重症哮喘患者因为严重的肌病出现肌无力，受累患者往往在镇静终止后，出现严重的全身无力，而往往不会影响膈肌功能，并且一旦气流受限缓解后严重肌病本身很少引起拔管延迟。重症哮喘患者严重肌病的发病机理仍未十分清楚，但已被归因于糖皮质激素和长时间肌松治疗的叠加效应。然而，长时间机械通气并维持深度镇静状态的哮喘患者，用最小剂量（或不用）肌松药，也会并发严重的肌病。并发严重肌病的患者，因为存在持续气流受限接受机械通气时间最少5-7天，在一些研究中，机械通气的平均持续时间是12天。不管是肌松治疗还是镇静治疗，长时间的肌肉静止状态很可能是并发严重肌病的关键因素。虽然有些患者需要≥2周的物理治疗，但最后都能完全恢复。
远期预后
尽管机械通气可降低重症哮喘患者短时间内的死亡率，但随后的十年内，患者反复发作哮喘并威胁生命的风险在增加。事实上，哮喘在插管前就已经被确定为致死的最重要的危险因素。这些治疗策略强调了哮喘患者出院后门诊管理至关重要，包括避免接触哮喘的诱发因素、规则使用气道扩张药物及在加重期早期使用糖皮质激素。必须让患者认识到呼叫急救医疗系统（EMS）的重要性，尤其在出现严重的临床症状时不能延误。即使对于那些在插管时已经是无意识或濒死的患者，只要他们不是心跳停止，要以良好的预后为评价治疗标准。相比之下，大部份在院外发生心脏骤停的哮喘患者，其结果不是死亡就是遭受极严重的神经系统后遗症。哮喘加重期的患者，是有潜在生命危险的，每一分钟都非常关键。
