不同變異率noisy PSV對急性呼吸窘迫綜合征患者呼吸功能的影響

管雙仙 張新 張玲玲 丁東亮 徐文波 劉松橋 李國民

急性呼吸窘迫綜合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)作為重癥醫(yī)學科(intensive care unit，ICU)常見的臨床綜合征，病死率高達27%～45%[1]。其重要的病理生理特點是肺內氣體分布不均。目前，改善通氣不均一性仍然是ARDS機械通氣治療的難點。與控制通氣相比，壓力支持通氣(pressure support ventilation， PSV)可以改善膈肌收縮功能，增加呼吸的驅動壓，進而改善ARDS患者的通氣不均一性[2-3]。但PSV提供的支持壓力相對固定，造成呼吸變異性下降，可能不利于改善肺功能以及減輕肺損傷[4-5]。變異性(PSV)是通過變異的支持壓力增加潮氣量變異性的一種改良通氣模式，這種模仿生理性呼吸變異性狀態(tài)的通氣模式有望改善通氣/血流比例(alveolar ventilation/perfusion ratio，V/Q)及氧合指數(arterial oxygen tension，PaO2/FiO2)，更符合生理需要[6-8]。noisy PSV可通過設置支持壓力的變異率實現對不同變異壓力支持的調整水平。筆者探討并評價不同變異水平的noisy PSV對ARDS患者氧合狀況、呼吸力學及肺內氣體分布的影響。

資料與方法

一、一般資料

選取2014年5月至8月東南大學附屬中大醫(yī)院重癥監(jiān)護病房(intensive care unit,ICU)收治的機械通氣輔助呼吸的17例ARDS患者，其中男性11例，女性6例。納入標準：(1)年齡18～90歲。(2)符合ARDS柏林診斷標準[1]。(3)臨床醫(yī)師判斷可以采用PSV模式輔助通氣的有創(chuàng)機械通氣患者。排除標準：(1)胸廓不穩(wěn)定。(2)惡性疾病或者慢性疾病終末期。(3)合并有氣胸、中到大量胸腔積液、支氣管胸膜瘺、肺葉切除或肺部其他手術術后中任意一項者。(4)心臟起搏器植入術后。(5)4周前曾參加其他研究。該研究為單中心隨機對照研究，獲東南大學附屬中大醫(yī)院醫(yī)學倫理委員會的審批準(2014ZDSYLL092.0)。

二、干預措施

對患者實施監(jiān)測后，予PSV模式通氣10 min以達到穩(wěn)態(tài)，PSV通氣模式下壓力支持條件通過滴定達到潮氣量約為6 mL/kg(理想體重)，壓力支持(pressure support，PS)、呼氣末正壓(positive end expiratory pressure，PEEP)和吸入氧濃度(fraction of inspiration O2，FiO2)保持原治療條件不變，流速促發(fā)均設置為2 L/min，呼氣促發(fā)標準為降至吸氣峰流速的25%。noisy PSV通氣時選用variable PSV模式，設置壓力變異率分別為15%、30%、45%。以抽簽的方法隨機決定每例患者采用noisy PSV通氣時3種壓力變異率設置的先后順序，3種通氣模式各通氣10 min，并在每種通氣模式前予控制性肺膨脹 (sustained inflation，SI)手法進行肺復張一次。試驗期間避免鎮(zhèn)靜藥物的調整。整個機械通氣過程持續(xù)實施呼吸力學和氣體分布監(jiān)測。在通氣10 min時記錄肺氣體交換指標：動脈血酸堿度(potential of hydrogen，PH)、動脈血氧分壓(arterial partial pressure of oxygen，PaO2)、動脈血二氧化碳分壓(arterial partial pressure of carbon dioxide,PaCO2)。如果出現以下任意一種情況，立即終止試驗：(1)呼吸困難。(2)矛盾腹式呼吸。(3)呼吸>30次/min或<6次/min、PH<7.30。(4)精神狀態(tài)改變。(5)大汗。(6)心率較基礎值增加20%以上，或絕對值<50次/min或>110次/min。(7)平均動脈壓較基礎值增加20%以上，或絕對值<70 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，或>110 mmHg。

三、儀器和設備

心電監(jiān)護儀(型號865240,荷蘭，PHILIPS公司)，血氣分析儀(Nova M，Nova美中互利公司)，如沒有禁忌則實施電阻抗斷層攝影(electrical impedance tomography，EIT)監(jiān)測，所應用呼吸機為配置有noisy PSV模式的呼吸機(infinity C500，德國，Drager公司)。

四、監(jiān)測

所有患者予以持續(xù)監(jiān)測心率(heart rate，HR)、血壓(blood pressure，BP)及呼吸頻率(respiratory rate，RR)等定時經橈動脈置管抽取動脈血行血氣分析，記錄pH、PaCO2和PaO2。通過呼吸力學監(jiān)測儀持續(xù)監(jiān)測獲得氣道壓數據。將肺區(qū)橫斷面從腹側到背側分為4個區(qū)域(region of interest，ROI)，依次記為ROI 1～4，其中ROI 1、2為非重力依賴區(qū)，ROI 3、4為重力依賴區(qū)[9]。EIT通過監(jiān)測胸腔阻抗的變化反映肺內這4個區(qū)的氣體分布，數據記錄保存在設備中，由Drager公司提供的程序進行離線分析獲得規(guī)定的各肺區(qū)通氣比例。

五、呼吸力學情況的差異比較

15%、30%、45%3種變異率noisy PSV通氣模式相比較，ARDS患者的RR、PEEP、氣道峰壓(airway peak inspiratory pressure，PIP)以及潮氣量(tidal volume，TV)的差異均無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表1。

表1 3種模不同變異率noisy PSV模式通氣后ARDS患者RR、PEEP、PIP、TV的變化

注：noisy PSV為變異性壓力支持通氣，ARDS為急性呼吸窘迫綜合征，RR為呼吸頻率，PEEP為呼氣末正壓，PIP為氣道峰壓，TV為潮氣量，1 mmHg=0.133 kPa

六、統(tǒng)計學分析

結 果

一、氣體交換情況比較

3種變異率noisy PSV通氣模式相比較，PaO2/FiO2以及PaCO2的差異無統(tǒng)計學意義(F=0.231，P>0.05)，但進行組間兩兩比較時發(fā)現，noisy PSV 30%通氣模式下患者的PaO2/FiO2高于noisy PSV 15%模式，差異有統(tǒng)計學意義(t=2.372，P<0.05)。 noisy PSV 45%模式與noisy PSV 30%模式相比，PaO2/FiO2和PaCO2的差異無統(tǒng)計學意義(tPaO2/FiO2=1.605，tPaCO2=0.459，P均>0.05)。見表2。

二、氣體分布情況比較

在ROI 1～4的相同區(qū)域內，不同變異率noisy PSV通氣模式間，氣體分布的差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)，但在ROI 3區(qū)域內，noisy PSV 30%時的肺內吸入氣體分布高于noisy PSV 15%，差異有統(tǒng)計學意義(t=2.19，P<0.05)，余區(qū)域內的氣體分布在noisy PSV 30%和15%之間差異無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。各區(qū)域內的氣體分布情況在noisy PSV 45%與noisy PSV 30%模式下的差別無統(tǒng)計學意義(P>0.05)。見表3。

表2 3種不同變異率noisy PSV模式通氣后ARDS患者PaO2/FiO2、PaCO2的變化

注：noisy PSV為變異性壓力支持通氣，ARDS為急性呼吸窘迫綜合征，PaO2/FiO2為氧合指數，PaCO2為動脈血二氧化碳分壓。與noisy PSV 15%比較：aP<0.05，t=2.372

討 論

變異性是一種普遍存在的自然現象，人體在健康狀態(tài)下，呼吸系統(tǒng)的TV和RR也存在變異性。研究表明健康成人在平靜狀態(tài)下，自主呼吸TV、RR和吸氣時間的變異率分別為33%、21%和18%[9]。這種生理性的呼吸變異有利于改善V/Q，防止局部肺通氣不足[4-5]。目前輔助機械通氣PSV模式雖然在一定程度上保留了患者的自主呼吸，但忽視或限制了患者呼吸運動的變異性。有研究觀察急性呼吸衰竭患者進行PSV通氣時，TV的變異性僅為6.9%～9.9%[10]，這不符合患者呼吸的生理需要。noisy PSV可通過設置支持壓力的變異率達到不同的變異水平。對不同變異率水平noisy PSV的動物實驗研究顯示，變異率在30%時，氧合狀態(tài)及靜脈分流改善更佳[11]，與本研究結果一致，故noisy PSV設置30%的變異率可能與生理情況更相符合。

表3 3種模不同變異率noisy PSV模式通氣后ARDS患者同一時間點各肺區(qū)氣體分布的變化

注：noisy PSV 為變異性壓力支持通氣，ROI 1～4為從腹側至背側的各不同肺區(qū)。與noisy PSV 15%比較：aP<0.05

本研究提示3種不同變異率的noisy PSV并未改變氣道壓力，這可以利用ARDS機械通氣的壓力-容積(pressure-volume，P-V)曲線特點來解釋。Suki等[12]提出呼吸系統(tǒng)是一個隨機共振系統(tǒng)，P-V曲線的“S”型特點決定了在一定壓力范圍內，單位壓力引起的單位容積變化是增加的，這種容積的增大可以改善通氣進而提高PaO2/FiO2，但是由于壓力值在所設置的值上下呈正態(tài)分布，因此盡管noisy PSV的變異率不等，但noisy PSV的平均支持壓力與PSV相比并未增高，即氣道壓的平均值并不增加。Noisy PSV 30%在不增加氣道壓力的前提下改善氧合狀態(tài)，對實現保護性肺通氣有重要的意義。

本研究利用EIT監(jiān)測到noisy PSV 30%有利于進一步增加肺內重力依賴區(qū)(ROI3)的氣體分布，這對改善ARDS患者肺內通氣不均一、減輕肺損傷有重要作用[9,13]。從noisy PSV通氣實現的原理來看，由于noisy PSV時支持壓力變異率的增加出現較大TV，使重力依賴肺區(qū)實現復張的機會增加，而noisy PSV給予大TV的時間間隔(220～280 s)小于去復張時間[14]，從而實現持久的肺復張。但提高變異率對肺復張的改善是有限的，而過低的變異率又不能實現肺復張，故設置合適的變異率非常必要。有研究者利用詹氏不等式數學原理探討noisy PSV的作用，并指出壓力<30 cmH2O時可獲益，過高的壓力反而有害[15]。這也符合臨床上ARDS保護性治療的原則。

綜上所述，noisy PSV變異率設置為30%能在一定程度上改善ARDS患者氧合狀態(tài)及肺內氣體分布不均一性，更有利于保護性肺通氣的實施。但本研究納入的樣本量有限，且僅進行了短時間的觀察，故要明確長期應用這3種變異率通氣模式對ARDS患者呼吸的影響，需更大的樣本及更長的研究時間以進一步完善。

1 Force ADT，Ranieri VM，Rubenfeld GD，et al.Acute respiratory distress syndrome:the Berlin Definition[J].JAMA,2012,307(23):2526-2533.

2 Yoshida T,Uchiyama A,Matsuura N,et al.The comparison of spontaneous breathing and muscle paralysis in two different severities of experimental lung injury[J].Crit Care Med,2013,41(2):536-545.

3 付守芝，陸輝志，楊璐瑜，等.優(yōu)先氣管插管搶救中毒所致呼吸衰竭患者30例體會[J/CD].中華衛(wèi)生應急電子雜志，2015，1(5)：370-371.

4 Gama de Abreu M,Spieth PM,Pelosi P，et al.Noisy pressure support ventilation:a pilot study on a new assisted ventilation mode in experimental lung injury[J].Crit Care Med,2008,36(3):818-827.

5 Spieth PM,Carvalho AR,Pelosi P,et al.Variable tidal volumes improve lung protective ventilation strategies in experimental lung injury[J].Am J Respir Crit Care Med,2009,179(8):684-693.

6 Lefevre GR,Kowalski SE,Girling LG，et al.Improved arterial oxygenation after oleic acid lung injury in the pig using a computer-controlled mechanical ventilator[J].Am J Respir Crit Care Med,1996,154(5):1567-1572.

7 Spieth PM,Güldner A,Beda A，et al.Comparative effects of proportional assist and variable pressure support ventilation on lung function and damage in experimental lung injury[J].Crit Care Med,2012,40(9):2654-2661.

8 Spieth PM,Carvalho AR,Guldner A,et al.Pressure support improves oxygenation and lung protection compared to pressure-controlled ventilation and is further improved by random variation of pressure support[J].Crit Care Med,2011,39(4):746-755.

9 Tobin MJ,Mador MJ,Guenther SM，et al.Variability of resting respiratory drive and timing in healthy subjects[J].J Appl Physiol，1988,65(1):309-317.

10 Colombo D,Cammarota G,Bergamaschi V，et al.Physiologic response to varying levels of pressure support and neurally adjusted ventilatory assist in patients with acute respiratory failure[J].Intensive Care Med,2008,34(11):2010-2018.

11 Spieth PM,Carvalho AR,Güldner A，et al.Effects of different levels of pressure support variability in experimental lung injury[J].Anesthesiology,2009,110(2):342-350.

12 Suki B,Alencar AM,Sujeer MK,et al.Life-support system benefits from noise[J].Nature,1998,393(6681):127-128.

13 朱宇，張謙.早期目標導向型鎮(zhèn)靜用于ICU機械通氣患者的臨床觀察[J/CD].中華衛(wèi)生應急電子雜志，2016，2(1)：43-45.

14 Bellardine CL,Hoffman AM,Tsai L，et al.Comparison of variable and conventional ventilation in a sheep saline lavage lung injury model[J].Crit Care Med,2006,34(2):439-445.

15 Brewster JF,Graham MR,Mutch WA.Convexity,Jensen’s inequality and benefits of noisy mechanical ventilation[J].J R Soc Interface,2005,2(4):393-396.