【doc】呼气触发灵敏度对压力支持通气时慢性阻塞性肺疾病患者人-机呼气同步性及呼吸功的影响

【doc】呼气触发灵敏度对压力支持通气时慢性阻塞性肺疾病患者人-机呼气同步性及呼吸功的影响 呼气触发灵敏度对压力支持通气时慢性阻塞性肺疾病患者人-机呼气同步性及呼吸功 的影响 中国医学科学院 ACTAACADEMIAEMEDICINAESINICAE 呼气触发灵敏度对压力支持通气时慢性阻塞性肺疾病 患者人-机呼气同步性及呼吸功的影响 徐拥庆#,吴大玮,解建,李涛 (山东大学医学院千佛山医院ICU,济南250014) ? 论着? 摘要:目的探讨呼气触发灵敏度(ETS)对压力支持通气(PSV)时慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者呼气同 步性及呼吸功的影响.方法对31例行机械通气治疗的COPD患者采用PSV模式,使用呼吸力学监护仪进行呼吸力学 监测,同时进行膈肌肌电图检测.选择5个水平的ETS:1%,15%,25%,35%及50%吸气峰流速(PIF)进行研究. 在每次改变ETS水平30min后,对所有数据进行3min的同步采集.通过测量膈肌肌电图与呼吸流速波形之间的呼气相 位角(0),计算总呼吸功(Wtot),吸气肌做功(Wi,P),呼气肌做功(Wex), ETS对人一机呼气同步性及呼吸功 的影响.结果有10人被排除研究.ETS在25%PIF水平时人一机呼气 同步性最佳,0=(8?3).,有16人一15.? ?15.;Wtot,Wi,P,Wex也最小,分别为 (1.86?0.53)J/L,(0.54?0.13)J/L,(0.16?0.08)J/L.随ETs水平 降低,吸气结束延迟及Wex逐渐增多,1%PIF时0=(86?22).,有18人 0>15.,Wex为(0.48?0.10)J/L,此时 Wi,P显着增高至(0.65?0.16)J/L;而随ETS水平升高,吸气结束提前的 发生及Wi,P逐渐增加,50%PIF时0=一 (72?15).,有19人0<一15.,Wi,P为(1.33?0.14)J/L.结论PSV时适当 调节ETS能够改善COPD患者的人.机 呼气同步性,降低呼吸功. 关键词:呼气触发灵敏度;压力支持通气;慢性阻塞性肺疾病;呼气同 步性;呼吸功 中图分类号:R563.8文献码:A文章编 号:1000-503X(2006)04.0507—05 EffectsofExpiratoryTriggeringSensitivityonPatient-ventilatorExpiratory SynchronyandWorkofBreathinginPatientswithChronicObstructive PulmonaryDiseaseduringPressureSupportVentilation XUYong-qing,WUDa.wei,XIEJian,LITao (IntensiveCareUnit,QianfoshanHospital,MedicalSchoolofShandongUni versity,Jinan250014,China) ABSTRACT:ObjectiveTostudytheeffectsofexpiratorytriggeringsensitivity(ETS)onpatient-vent~- latorexpiratorysynchronyandworkofbreathinginchronicobstructivepulmonarydisease(COPD)patients duringpressuresupportventilation(PSV).MethodsAtotalof31COPDpatientswereventilatedinPSV mode,andmeasuredbyapulmonarymonitor.Meanwhile,theelectromyogramofthediaphragm(EMGdiBDh) wasobtainedwithelectromyography.FivelevelsofETS,1%,15%,25%,35%,and50%ofpeakinspira- toryflow(PIF),werestudiedinrandomorder.EachETSlevellasted30minutesandallthedatawererecor- dedsimultaneouslyfor3minutesattheendofeachperiod.TheeffectsofETSonpatient-ventilatorexpiratory synchronywereanalyzedbymeasuringthephaseangleofexpirationbetweentheEMGdia.handtheflowwave curve,andtheeffectsofETSonworkofbreathingbycalculatingtotalworkofbreathing(Wtot),workofin- spirationbypatients(Wi,P)andexpiratoryworkofbreathing(Wex).ResultsTenpatientswereexcluded ?DepartmentofRespiratoryMedicine,QiluHospital,ShandongUniversity, Jinan250012;#CorrespondingauthorTel:0531?82968900?2582;E?mail:sdieu @163.corn Vo;.28No.450 中国医学科学院 fromthestudy.Atthe25%PIFlevelofETS,patient-ventilatorexpiratorysynchronywasthebest,0:(8? 3).,l6patients—l5.??15.,andtheamountofWtot,Wi,P,W既 wasthesmallestamongallthe5le— velsofETS,whichwas(1.86?0.53)J/L,(0.54?0.13)J/L,and(0.16?0.08)J/Lrespectively.When thelevelofETSdecreased.theoccurrenceofdelayedterminationofinspirationandthemountofWexin— creased.Atthelevelofl%PIF,18patients0>15.,andWexWas(0.48?0.10)J/L;atthislevelofETS, Wi,Palsoincreasedsignificantlyto(0.65?0.16)J/LButwhenthelevelofErI’Sincreased,theoccurrence ofprematureterminationofinspirationandtheamountofWi,Pincreased:at50%PIFlevelofETS,0<一l5. andWi,PWas(1.33?0.14)J/Lin19patients.ConclusionTheproperadjustmentofETSduringPSVim— provespatient-ventilatorsynchronyanddecreasesworkofhreathinginCOP Dpatients. Keywords:expiratorytriggeringsensitivity;pressuresupportventilation;ch ronicobstructivepulmonarydisease;expiratory synchrony;workofbreathing ActaAcadMedSin,2006.28(4):507—51l 压力支持通气(pressuresuppoflventilation, PSV)的优势之一是更好的人-机同步能力,从而降 低呼吸功【1.2J,而这种优势的效力依赖于患者自主呼 吸气流与呼吸机输送气流的关系.患者自主呼吸的 方式(包括吸/呼气时间,所需气体流速等)取决于 呼吸驱动的输出;而PSV输送气流的机制包括吸气 触发,吸气流速及呼气触发等.若呼气触发灵敏度 (expiratorytriggeringsensitivity,ETS)与患者的吸/呼 气时间不匹配,就会发生人-机呼气不同步.目前有 关ETS的报道不多,结果也不尽一致.4J.本研究通 过同步检测膈肌肌电图与呼吸流速波形,测量呼气 相位角,计算总呼吸功(totalworkofhreathing, Wtot),吸气肌做功[workofinspirationhypatients, (Wi,P)]和呼气肌做功(expiratoryworkofbreath- ing,Wex),比较ETS在1%一50%吸气峰流速 (peakinspiratoryflow,PIF)变化对机械通气慢性阻 塞性肺疾病(chronicobstructivepulmonarydisease, COPD)患者的人-机呼气同步性及呼吸功的影响, 探讨其可能的机制. 对象和方法 对象根据2002年中华医学会呼吸病学分会制 定的慢性阻塞性肺疾病诊治指南]中的,选择 2004年lO月一2005年l0月在我院明确诊断为 COPD合并?型呼吸衰竭,行机械通气治疗的男性患 者3l例,年龄65—9l岁,平均年龄(74.13? 7.12)岁.有严重的心,肝,肾功能不全,中枢或 外周神经病变以及胸膜疾病,胸廓畸形者不纳入本 研究. 5惦August.2006 机械通气策略与步骤所有患者经口气管插管 (导管内径8.0mm),使用Puritan-BennettVentilator 840呼吸机(Mallinckrodt,CA,USA)治疗,在患者 呼吸循环功能稳定,能够平稳接受PSV模式时进入 研究.研究开始前至少6h停用肌松剂.研究过程中 持续静脉泵人咪达唑仑,维持Ramsay评分达4 级.PSV设置:吸气流量触发灵敏度0.2L/min;流 量加速比60%;外源性呼气末正压(extrinsicpositive end-expiratorypressure,PEEPe)0.49kPa;压力支持 保证潮气量8—10ml/kg,吸入氧浓度(35?3)%. 选择1%,15%,25%,35%及50%PIF5个水平的 ETS进行研究,在每个水平的ETS通气30min后进 行连续3min的测量.研究期间,除ETS外的所有变 量均保持不变;抗感染,营养支持等治疗原则相同, 不予支气管扩张剂,血管活性药物以及强心,利尿 药物,并保持输液速度恒定. 检测方法经鼻放置SmartCath食管导管(Bi. core,Imine,CA,USA),通过”阻断实验”确定在 食管中的位置;将VarFlex气流传感器(Bicore, Imine,CA,USA)连接于呼吸机Y管处;再将两者 与呼吸力学监护仪BicoreCP-100(Irvine,CA,USA) 连接,对食管压,气道压及气体流速进行动态监测. 用CounterpointMK?肌电图机(Dantec,Copenhag? en,Denmark)进行膈肌肌电图检查.PXI?6132同步 数据采集卡(NationalInstruments,USA)在Labview 软件支持下进行同步数据采集,采集频率为2000 Hz.采用MicrocalOrisin软件(MicrocalCo.,USA) 计算,分析数据. 数据的处理与计算 呼吸参数计算:流量对时间积分得到潮气量 呼气触发灵敏度对压力支持通气时慢性阻塞性肺疾病患者人一机呼气同步性及呼吸功的影响 (tidalvolume,Vt)及分钟通气量(minuteventilation, MV);利用流量信号测量呼吸频率(respiratoryrate, RR),吸气时间(inspiratorytime,Ti);经肺压=气道 压.食道压;动态内源性呼气末正压[dynamicintrin- sicpositiveend-expiratorypressure,(PEEPi,dyn)] 为吸气肌收缩始点与吸气气流始点之间的食管压差. 呼吸功计算:用深慢吸气法建立肺的静态压力 容积曲线;用正常预计值建立静态胸壁压力容积曲 线_8J.两条曲线与食管压容积环和经肺压容积环一 起构建成Campbell图.用经肺压的变化与Vt的积分 和Campbell图计算Wtot.用实测的经肺压和食管压 在Campbell图上与肺和胸壁的静态压力-容积曲线的 交叉点计算Wi,P和Wex_9J.取连续30个呼吸周期 的平均值计算. 膈肌肌电图的处理:首先利用软件去除膈肌肌 电图中的心肌电图QRS波的干扰,再进行整流,得 到膈肌肌电移动均值图. 呼气同步性检测:神经吸气始点以膈肌肌电图 出现吸气放电为判断标准.神经呼气始点以膈肌肌 电移动均值图出现迅速下降点为判断标准.呼吸机呼 气始点以呼吸流量图上由吸气转为呼气流量点为判断 标准.呼吸机呼气始点与神经呼气始点的关系以人一 机呼气相位角()示.借鉴呼吸电生理的研究 结果?,定义0<一15.为吸气结束提前;0>15.为 吸气结束延迟,一15.?0?15.为呼气同步.0的测 定由受过且不了解研究内容的2人专门负责, 每人均测定所有选定呼吸周期的0.每位患者若2人 测定的20%以上的呼吸周期的0值差别?5%,则被 排除研究. :统计学处理采用SPSS13.0统计软件包进行统 计学处理.计量资料以?s表示,对不同ETS水平 的指标进行双因素方差分析,采用Q检验进行两两 比较;计数资料比较采用x检验.P<0.05为差异 具有显着性. 结果 呼气同步性变化有10人被排除研究.ETS在 25%PIF水平时人.机呼气同步性最佳,0值为(8? 3)..随着ETS水平的降低,0正值逐渐增加,吸气 结束延迟发生率逐渐上升,并出现吸气触发失败. ETS<25%PIF时,无吸气结束提前发生.随着ETS 水平的升高,0负值亦逐渐增加,吸气结束提前发生 率逐渐上升.并出现”重叠呼吸”.ETS在50%PIF 水平时无吸气结束延迟发生(表1). 表1呼气触发灵敏度对2l例COPD患者人一机呼气同步性的 影响 Table1Effectofexpiratorytriggeringsensitivityonpatient??ventila?? torexpiratorysynchronyin21patientswithCOPD 0<一l5.一l5o?日>l5.一 ETS(n)?15~15(n)(n)日(.)( n)?(n)(n)’ l%PIF l5%PIF 25%PIF 35%PIF 50%PIF O O 2 ll’ l9’ l8’86?22’ l5’44?9’ 38?3 2—32?8. 0—72?l5’ COPD:chronicobstructivepulmonarydisease;ETS:expiratorytriggering sensitivity;PIF:peakinspimtoryflow ?P<0.0001comparedwith25%PIF 呼吸功及呼吸力学参数的变化Wtot,Wi,P及 Wex在25%PIF时最小.wt0t在1%,35%,50% PIF时均较25%PIF显着增高(P<0.05,P<0.O1). 随着ETS水平的降低,Wex逐渐增大;Wi,P在15% PIF时较25%PIF时无明显变化,1%PIF时则增加至 (0.65?0.16)J/L(P<0.05).而随着ETS水平的 升高,Wi,P逐渐增加,Wex无明显变化.随着ETS 的增高,Vt,1ri逐渐下降,RR逐渐上升.PEEPi, dyn在1%,15%PIF时较25%PIF时显着增高(P< 0.01)(表2). 讨论 理想条件下.PSV气流应当与患者的自主吸气 动作同时停止.然而,这两者的同步并不必然.患 者的自主吸气动作时间由神经吸气时间决定,取决 于呼吸驱动的输出.而PSV由吸气相向呼气相的转 换主要取决于吸人气流的衰减速率与ETS;前者取 决于患者的时间常数,后者或是一固定的流速 值,或是一固定的吸气峰流速的百分比,是呼吸机 由吸气向呼气转换的标准. COPD患者时间常数较大,一般认为ETS大于 25%PIF才能与呼吸机协调.本研究25%PIF时 COPD患者人.机呼气同步性最佳,可能的原因是使 用了PEEPe.但这是否就能减小COPD患者的时间常 数而改变最佳ETS,尚需要进一步的研究. 与25%PIF相比,当ETS<25%PIF时,吸气结 束延迟发生的比例显着增高,同时Wex及Wtot显着 中国医学科学院 Vt(ml/kg) Tj(8) RR(bpm) MV(L/min) PEEPi,dyn(kPa) Wtot(J/L) Wi,P(J/L) Wex(J/L) l3.6?2.6 1.46?0.21 l3.2?3.O lO.95?2.34 O.35?O.O5” 2.53?0.46 O.65?O.16’ 0.48?0.10 l1.7?2.3 1.20?O.19 l5.O?3.4” lO.63?2.1O O.13?0.04” 2.O8?O.52 O.57?O.12 O.26?O.O8’ 8.6?1.7 0.96?0.18 l8.3?3.7 9.57?1.93 O.O8?0.04 1.86?O.53 0.54?0.13 O.16?O.O8 8.3?1.6 O.73?O.15” 25.1?4.1’ l2.7O?2.17’ O.O9?0.04 2.3O?0.46 O.86?O.1O’ O.17?O.O7 7.7?1.8 O.6O?O.1l 32.7?4.2” l5.24?2.58’ O.1O?0.04 2.98?0.56’ 1.33?0.14”‘ O.19?0.09 Vt:tidalvolume;Ti:inspiratorytime;RR:respiratoryrate;MV:minuteventila tion;PEEPi,dyn:dynamicintrinsicpositiveend—expiratorypresSUre;Wtot: totalworkofbreathing;Wi,P:workofinspirationbypatients;Wex:expiratory workofbreathing ?P<0.05...P<0.01comparedwith25%PIF 增加,在1%PIF时Wi,P也显着增多.其可能的机 制有:(1)由于呼吸机送气停止过度延迟,当患者 试图呼气时气道中仍为正压,甚至可能仍有PSV气 流存在,患者将动用他们的呼气肌来对抗,结果使 Wex增加.(2)COPD患者肺脏顺应性高,Ti延长 容易造成肺脏过度膨胀,加之COPD患者存在呼气 流速受限,导致PEEPi,dyn增大.患者不得不增加 Wi,P以克服PEEPi,dyn触发呼吸机送气.(3)若 PEEPi,dyn过高,会造成呼吸肌疲劳,导致吸气触 发失败,而这仍然要消耗呼吸功. 当ETS>25%PIF时,吸气结束提前的发生率显 着增多,并出现”重叠呼吸”,同时Wi,P及Wtot 显着增加,而Wex无明显变化.其可能的机制为: (1)ETS水平增高使Ti缩短,Vt减小,通气量不能 满足患者的需要,患者呼吸驱动输出增强,导致RR 增快,Vt及MV明显增加,Wi,P与Wtot增多. (2)在食管压力曲线上可以看到,当PSV气流停止 后食管压仍有下降.这表明在呼吸机停止送气后患 者的吸气肌仍在继续用力.若吸气持续时间超过了 呼吸机的吸气触发阻止窗而达到吸气触发灵敏度, 就会产生双重触发,造成”重叠呼吸”.而”重叠呼 吸”显着增加呼吸功,造成呼吸肌疲劳?引. 目前已发表的有关ETS研究的报道较少,结果 也不尽一致.MacIntyre和Ho报道25%ETS变为 50%ETS对呼吸波形及人.机同步性影响很小.而 Tokioka等则认为在1%,45%PIF之间适当调节 ETS能改善急性呼吸窘迫综合征(acuterespiratory distresssyndrome,ARDS)患者的人-机同步性,并减 少呼吸功;并分析认为Maclntyre和Ho的研究没有 包括25%水平以下的ETS,并且主要根据最佳潮气 510August2006 量得出结论,而并不是患者的呼吸功,从而导致了 不同的研究结果.目前能够可靠地测定呼气起始点 的方法只有呼吸肌肌电图【15].本研究利用同步数据 采集技术,计算膈肌肌电图与呼吸流速波形的呼气 相位角0,表明ETS在1%PIF,50%PIF变化时对机 械通气的COPD患者的人-机呼气同步性有显着影响. 而同步采集的呼吸力学指标的变化恰能很好的解释 同步性的改变.另外,笔者认为,MacIntyre和Ho所 选病例的病种复杂,时间常数不均质性过大也影响 了他们研究的结果. 综上,本研究显示,在PSV模式时人.机呼气同 步是患者自主呼吸气流与呼吸机PSV气流相互匹配 的结果,对ETS的适当调节能够改善机械通气COPD 患者的人-机呼气同步性,降低患者的呼吸功.由于 ARDS与COPD患者的时间常数差异显着,所以该试 验结果不适用于ARDS患者.另外,PEEPe能否减 小COPD患者的时问常数而改变最佳ETS,尚需要进 一 步的研究. 参考文献 lMaclntyreNR.Respiratoryfunctionduringpressuresupport ventilation.Chest,1986,89(5):677?683. 2TokiokaH,Nagano0.OhtaY.eta1.Pressuresupportventila? tionaugmentsspontaneousbreathingwithimprovedthoracoab- domlnalsynchronyinneonateswithcongenitalheartdisease. 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