張琳琳 田 野 苗明月 段雨晴 田 瑩 周建新

(首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院重癥醫(yī)學(xué)科,北京 100070)

機(jī)械通氣是危重患者的重要生命支持手段之一。輔助通氣的安全有效實(shí)施，取決于呼吸機(jī)所輸送的通氣支持是否與患者的呼吸驅(qū)動(dòng)和努力相匹配[1]。通氣支持過度和不足，均會(huì)造成患者呼吸系統(tǒng)的進(jìn)一步損傷，也與不良臨床轉(zhuǎn)歸相關(guān)[2-3]。因此,評(píng)估患者的呼吸驅(qū)動(dòng)和努力具有非常重要的臨床意義[4-5]。目前評(píng)價(jià)患者自主呼吸驅(qū)動(dòng)和吸氣努力的金標(biāo)準(zhǔn)是食道壓監(jiān)測(cè)[6]。通過對(duì)食道壓波形的分析，可以計(jì)算出諸如吸氣過程中呼吸肌收縮產(chǎn)生的壓力下降幅度、壓力-時(shí)間乘積和呼吸做功等參數(shù)，用于評(píng)價(jià)吸氣努力[4]。然而，由于食道壓的測(cè)量需要放置額外的壓力監(jiān)測(cè)導(dǎo)管，需要額外的數(shù)據(jù)采集設(shè)備，臨床難以常規(guī)實(shí)施。此外，食道壓參數(shù)計(jì)算復(fù)雜，需要特殊軟件。這些因素限制了食道壓監(jiān)測(cè)的臨床實(shí)用性。到目前為止，以食道壓為基礎(chǔ)的吸氣努力評(píng)價(jià)，多僅應(yīng)用于呼吸力學(xué)研究，并未在臨床中得到實(shí)際推廣[7]。

基于上述食道壓臨床常規(guī)監(jiān)測(cè)的局限性，近年來有研究[8]探索了根據(jù)呼吸機(jī)固有的壓力波形監(jiān)測(cè)進(jìn)行吸氣努力的評(píng)價(jià)，其中以實(shí)施呼氣末氣道阻斷時(shí)100 ms的氣道阻斷壓(airway occlusion pressure，P0.1)的研究最為充分。研究[9]結(jié)果顯示，P0.1在診斷吸氣努力過度和不足時(shí)，均具有良好的靈敏度和特異度。

基于P0.1的相關(guān)臨床研究結(jié)果，現(xiàn)代呼吸機(jī)均整合了P0.1的監(jiān)測(cè)功能，多以按下測(cè)量鍵啟動(dòng)一次完全呼氣末阻斷的形式實(shí)現(xiàn)。但是，其中也有應(yīng)用非完全呼氣末阻斷,采用數(shù)學(xué)擬合的方法實(shí)現(xiàn)P0.1自動(dòng)測(cè)量的呼吸機(jī)品牌，且算法并未公開。這種測(cè)量方式的準(zhǔn)確性鮮有評(píng)估,且在不同觸發(fā)方式下P0.1測(cè)量的準(zhǔn)確性也未見報(bào)道。因此,本研究在模擬肺和機(jī)械通氣患者中，分別在不同觸發(fā)形式下收集呼吸機(jī)自動(dòng)測(cè)量的P0.1，與標(biāo)準(zhǔn)阻斷法獲得的結(jié)果進(jìn)行比較，旨在評(píng)估兩者的一致性,以及觸發(fā)形式對(duì)P0.1測(cè)量結(jié)果的影響。

1 對(duì)象與方法

1.1 研究對(duì)象

該臨床研究為前瞻性隨機(jī)交叉設(shè)計(jì)，研究計(jì)劃經(jīng)首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京天壇醫(yī)院倫理委員會(huì)審查并批準(zhǔn)(審批號(hào)：KY2021-118-02號(hào))，且所有參與者均簽寫知情同意書。研究對(duì)象為2020年9月2日至2021年12月15日收治于本院重癥醫(yī)學(xué)科且正在接受壓力支持通氣的15例成年患者?；颊呷脒x后，記錄基線資料。

1.2 實(shí)驗(yàn)室模擬

應(yīng)用全自動(dòng)自主呼吸模擬肺(ASL 5000，IngMar Medical公司，美國(guó))測(cè)試Servo-s呼吸機(jī)(Getinge group公司，瑞典)非阻斷P0.1測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。將壓力傳感器(KT 100D-2，KleisTEK公司，意大利，測(cè)量范圍：+/- 100 cmH2O，1 cmH2O=0.098 kPa)和流速傳感器(Fleisch pneumotachograph，Vitalograph公司，美國(guó))連接于呼吸機(jī)與模擬肺之間，以200 Hz的頻率采集數(shù)據(jù)，下載保存并進(jìn)行離線分析(ICU-Lab 2.5 Software Package，ICU Lab，KleisTEK公司，意大利)。每個(gè)模擬條件下，正式開始實(shí)驗(yàn)前，均以高壓法對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行漏氣測(cè)試[10]。

1.2.1 自主呼吸模擬條件的設(shè)定

(1)采用單室模型、減速波、呼吸頻率12次/min、吸氣時(shí)間1s；(2)吸氣壓力(代表呼吸肌肉用力程度)：26、23、20、17、14、11、8、5 cmH2O，共8個(gè)水平；(3)吸氣壓力升高速度：1%、5%、10%，共3個(gè)水平；(4)呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性：30、60 mL/cmH2O。該設(shè)定條件將模擬出48個(gè)自主呼吸狀態(tài)。

1.2.2 待檢呼吸機(jī)的設(shè)定

采用壓力支持模式，壓力支持水平設(shè)定為10 cmH2O，呼氣末正壓為5 cmH2O、壓力上升速度設(shè)置為最快、吸氣/呼氣切換為峰流速的25%。將吸氣觸發(fā)分別設(shè)定為壓力觸發(fā)(-1 cmH2O)和流量觸發(fā)(1 L/min)。

1.2.3 監(jiān)測(cè)流程

系統(tǒng)安裝完畢，漏氣測(cè)試通過后，在每個(gè)條件下給予模擬肺機(jī)械通氣。采用信封法隨機(jī)將觸發(fā)方式交叉設(shè)定為壓力觸發(fā)(-1 cmH2O)和流量觸發(fā)(1 L/min)，穩(wěn)定20 min后，記錄呼吸機(jī)屏幕顯示的P0.1監(jiān)測(cè)值。之后給予3次呼氣末阻斷，每次誘發(fā)一個(gè)自主吸氣努力。下載并保存數(shù)據(jù)用于離線分析。

1.3 P0.1標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法

輔助通氣過程中于呼氣末進(jìn)行氣道阻斷，患者的吸氣努力導(dǎo)致氣道壓力中出現(xiàn)負(fù)壓偏移。由于呼吸機(jī)管路的順應(yīng)性，流速波形也會(huì)出現(xiàn)一個(gè)微小的正向移動(dòng)，以此為起始點(diǎn)，測(cè)量之后100 ms內(nèi)的氣道壓力的降低值，即為P0.1(圖1)。模擬肺和臨床研究中，每個(gè)條件均進(jìn)行了3次呼氣末阻斷，其平均值即為P0.1的標(biāo)準(zhǔn)參考值。

圖1 氣道阻斷壓標(biāo)準(zhǔn)測(cè)量方法

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

2 結(jié)果

2.1 模擬肺試驗(yàn)

P0.1呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間具有良好的相關(guān)性(圖2A)。雖然在兩種觸發(fā)形式下的R2均較高(分別為0.991和0.972)，但是流量觸發(fā)的回歸線斜率(0.865)明顯偏離1，而壓力觸發(fā)時(shí)的斜率接近1(1.045)。

一致性分析顯示，兩種觸發(fā)形式合并時(shí)，呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值的殘差(95%一致性區(qū)間)為-0.25(-1.20～0.72)cmH2O，壓力觸發(fā)時(shí)為0.04(-0.63～0.70)cmH2O，流量觸發(fā)時(shí)為-0.54(-1.44～0.36)cmH2O(圖3 A～C)。流量觸發(fā)時(shí)的殘差[(-0.54±0.46) cmH2O]與壓力觸發(fā)[(0.04±0.34) cmH2O]時(shí)相比，差異具有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P<0.001)。

2.2 臨床觀察

納入的15例患者平均年齡為(55±13)歲，其中10例為男性。研究進(jìn)行時(shí)距離開始機(jī)械通氣的時(shí)間為(6.7±6.1)d，基線呼吸機(jī)設(shè)置為壓力支持(7.8±3.2) cmH2O，呼氣末正壓(5.3±0.8) cmH2O。

臨床觀察結(jié)果顯示，P0.1呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間具有相關(guān)性，壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)的R2分別為0.821和0.580，回歸線斜率分別為0.692和0.660(圖2 B)。呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值的殘差(95%的一致性區(qū)間)，總體分析時(shí)為-0.28(-1.20～0.63)cmH2O，而在壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)分別為-0.11(-0.73～0.52)cmH2O和-0.54(-1.50～0.59)cmH2O，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義(P>0.05)，表明呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值間存在一致性(圖3 D～E)。

圖2 氣道阻斷壓的呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間的相關(guān)性

圖3 氣道阻斷壓在呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值與標(biāo)準(zhǔn)參考值之間的一致性分析

3 討論

本研究結(jié)果提示，當(dāng)呼吸機(jī)采用非阻斷法進(jìn)行P0.1監(jiān)測(cè)時(shí)，與標(biāo)準(zhǔn)氣道阻斷方法比較，應(yīng)用壓力觸發(fā)時(shí)具有良好的準(zhǔn)確度(殘差接近0)和精密度(一致性區(qū)間窄)，而應(yīng)用流量觸發(fā)時(shí)將低估P0.1，且精密度降低。

保留患者的自主呼吸，并提供與之相匹配的呼吸機(jī)支持，是機(jī)械通氣治療的理想目標(biāo)[11]。也因此衍生出肺和膈肌保護(hù)性通氣的概念，以減少機(jī)械通氣時(shí)間，縮短住院時(shí)間，最終降低不良臨床轉(zhuǎn)歸發(fā)生率[5]。因此，評(píng)估患者的自主呼吸努力具有重要的臨床意義[5-13]。然而，目前臨床可日常應(yīng)用的監(jiān)測(cè)手段相對(duì)匱乏[4-5]。雖然食道壓測(cè)量一直以來作為呼吸努力評(píng)價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)方法，但是其臨床實(shí)用性受限[6-7]。利用簡(jiǎn)便無創(chuàng)的方法，以實(shí)現(xiàn)呼吸努力的床旁評(píng)估，是該領(lǐng)域的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

在未提示患者的情況下進(jìn)行呼氣末阻斷，出現(xiàn)自主吸氣努力初始100 ms的氣道壓力下降值，即P0.1，與患者的自主吸氣努力相關(guān)，反映患者的中樞呼吸驅(qū)動(dòng)力[8]。由于P0.1的測(cè)量?jī)H依靠氣道壓力和流速波形分析，現(xiàn)代呼吸機(jī)均整合了該監(jiān)測(cè)功能，其中多數(shù)采用一鍵式啟動(dòng)呼氣末阻斷，呼吸機(jī)后臺(tái)進(jìn)行波形分析和測(cè)量。然而進(jìn)行呼氣末阻斷畢竟可能干擾患者的自主呼吸，且無法進(jìn)行實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測(cè)，有些呼吸機(jī)則采用了非阻斷法實(shí)現(xiàn)P0.1的測(cè)量，其中以Servo系列呼吸機(jī)為代表。輔助通氣，尤其是壓力支持通氣，需要患者的吸氣努力觸發(fā)呼吸機(jī)，均會(huì)產(chǎn)生一定程度的氣道壓力短暫降低。非阻斷法通過對(duì)機(jī)械通氣觸發(fā)階段的波形進(jìn)行分析，采用數(shù)學(xué)擬合的方法推算出氣道壓力在100 ms時(shí)的降低值。但采用的是何種類型的數(shù)學(xué)擬合，如直線或曲線回歸，生產(chǎn)廠家并未公布。

到目前為止，僅有兩項(xiàng)模擬肺研究驗(yàn)證了非阻斷法自動(dòng)測(cè)量P0.1的準(zhǔn)確性[9，14]。在Beloncle等[14]的研究中，采用了串聯(lián)兩臺(tái)機(jī)械模擬肺的方法，Servo呼吸機(jī)設(shè)置為靈敏的流量觸發(fā)。結(jié)果顯示，呼吸機(jī)自動(dòng)測(cè)量的P0.1明顯低估標(biāo)準(zhǔn)參考值，殘差(一致性區(qū)間)為-1.3(-3.7～1.0)cmH2O。這可能是由于觸發(fā)方式的影響，以及串聯(lián)機(jī)械模擬肺自身靈敏度較低所致。在Telias等[9]的研究中，應(yīng)用了與本研究相同的全自動(dòng)活塞式模擬肺，待檢Servo呼吸機(jī)設(shè)定為靈敏的壓力或流量觸發(fā)，所獲得的殘差(-0.3 cmH2O)與本研究模擬肺的整體結(jié)果相仿，一致性區(qū)間(-2.2～1.5 cmH2O)略大于本研究。該研究一致性區(qū)間較大的原因，可能在于模擬肺自主呼吸頻率(20次/min)的設(shè)置高于本研究(12次/min)。雖然這兩項(xiàng)研究初步驗(yàn)證了非阻斷法P0.1的測(cè)量，但是均未直接比較不同觸發(fā)形式對(duì)測(cè)量結(jié)果的影響[9，14]。

由于壓力和流量觸發(fā)原理不同，實(shí)現(xiàn)的手段也不同，因此觸發(fā)方式可能會(huì)影響到非阻斷P0.1的測(cè)量，這也是本研究的主要科學(xué)假設(shè)。本研究結(jié)果初步驗(yàn)證了當(dāng)采用流量觸發(fā)方式時(shí)，呼吸機(jī)非阻斷法的測(cè)量結(jié)果可能低估P0.1。無論模擬肺部分，還是臨床部分，流量觸發(fā)時(shí)的殘差(呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)值-標(biāo)準(zhǔn)參考值)均明顯偏負(fù)，一致性區(qū)間增寬。且隨著P0.1的升高，這種低估也有增大的趨勢(shì)。一般而言，流量觸發(fā)的延遲時(shí)間更短[15-16]。因此，流量觸發(fā)時(shí)P0.1被低估可能是由于這種相對(duì)較短的延遲時(shí)間，導(dǎo)致可用于非阻斷時(shí)氣道壓力數(shù)學(xué)擬合的數(shù)據(jù)量更少。

本研究也存在一些局限性。首先，雖然模擬肺可以很好地控制實(shí)驗(yàn)條件，但是也難以全面反映接受機(jī)械通氣治療患者的復(fù)雜臨床場(chǎng)景。其次，本研究的臨床部分納入的病例數(shù)較少，采集的數(shù)據(jù)點(diǎn)樣本量也較低。第三，由于通常情況下臨床醫(yī)師對(duì)呼吸努力過度的患者會(huì)及時(shí)采取相應(yīng)的治療措施，臨床部分納入患者的P0.1偏低(<3 cmH2O)，對(duì)一致性的總體評(píng)價(jià)也會(huì)造成一定影響。因此，本研究結(jié)果仍需要進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量，在不同患者群體進(jìn)行進(jìn)一步驗(yàn)證。

呼吸機(jī)自動(dòng)進(jìn)行P0.1監(jiān)測(cè)為臨床評(píng)估呼吸努力提供了便捷條件?；诒狙芯拷Y(jié)果，筆者提出兩點(diǎn)建議。第一，當(dāng)應(yīng)用呼吸機(jī)非阻斷法監(jiān)測(cè)P0.1時(shí)，建議臨床醫(yī)師選擇壓力觸發(fā)形式。第二，建議采用非阻斷法監(jiān)測(cè)P0.1的呼吸機(jī)廠家，進(jìn)一步探索不同觸發(fā)方式對(duì)監(jiān)測(cè)結(jié)果的影響，完善呼吸機(jī)后臺(tái)處理程序，改進(jìn)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確度和精密度。

利益沖突所有作者均聲明不存在利益沖突。

作者貢獻(xiàn)聲明張琳琳、田野、周建新：提出研究思路，設(shè)計(jì)研究方案；張琳琳：撰寫論文；苗明月、段雨晴、田瑩：數(shù)據(jù)采集；張琳琳、田野：統(tǒng)計(jì)分析；周建新：總體把關(guān)，審定論文。