呼吸機(jī)PRVC模式對(duì)機(jī)械通氣效率的影響分析

司嘯辰 王 艷 秦 嵐

[文章編號(hào)] 1672-8270(2017)05-0034-04 [中圖分類(lèi)號(hào)] R197.39 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

呼吸機(jī)PRVC模式對(duì)機(jī)械通氣效率的影響分析

司嘯辰①王 艷②秦 嵐②

[文章編號(hào)] 1672-8270(2017)05-0034-04 [中圖分類(lèi)號(hào)] R197.39 [文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼] A

目的：分析呼吸機(jī)壓力調(diào)節(jié)容量控制(PRVC)模式較傳統(tǒng)持續(xù)指令通氣(CMV)模式在機(jī)械通氣效率上的優(yōu)勢(shì)。方法：采用氣體分析儀對(duì)相同條件下的PRVC模式、V-CMV模式及P-CMV模式的機(jī)械通氣情況進(jìn)行參數(shù)測(cè)試，分析PRVC模式與CMV模式在通氣性能上的差異。結(jié)果：在相同測(cè)試條件下，PRVC模式對(duì)比V-CMV模式可供給大致相同的潮氣量，并提供更低的壓力和更高的順應(yīng)性。PRVC模式對(duì)比P-CMV在相同壓力下可供給更多的潮氣量和略高的順應(yīng)性。結(jié)論：PRVC模式綜合了CMV模式的優(yōu)點(diǎn)，在保證目標(biāo)潮氣量的同時(shí)降低了氣道壓力，提高了回路順應(yīng)性，使得機(jī)械通氣的效率更加高效，安全性也得到了相應(yīng)的提高。

呼吸機(jī)；通氣模式；效率分析；壓力調(diào)節(jié)容量控制；持續(xù)指令通氣；技術(shù)評(píng)估

[First-author’s address]Department of Medical Engineering, Beijing Friendship Hospital, Capital Medical University, Beijing 100050, China.

近年來(lái)，由于呼吸機(jī)在各級(jí)醫(yī)療機(jī)構(gòu)的廣泛使用，呼吸機(jī)治療得到了業(yè)界更加廣泛的關(guān)注，而對(duì)于呼吸機(jī)相關(guān)的通氣模式的研究，也有了很大進(jìn)展，出現(xiàn)多種復(fù)合型模式、智能型模式和新型自主性模式。然而，傳統(tǒng)持續(xù)指令通氣(continuous mandatory ventilation，CMV)，間歇指令通氣(intermittent mandatory ventilation，IMV)和壓力支持通氣(pressure support ventilation，PSV)仍是臨床最常用的通氣模式[1]。為促進(jìn)新通氣模式的臨床應(yīng)用，本研究在采集測(cè)試數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，分析呼吸機(jī)壓力調(diào)節(jié)容量控制(pressure-regulated volume control，PRVC)模式較傳統(tǒng)持續(xù)指令通氣(CMV)模式在機(jī)械通氣效率上的優(yōu)勢(shì)。

1 呼吸機(jī)機(jī)械通氣模式

1.1 PRVC模式

PRVC模式，是在CMV模式下衍生發(fā)展而來(lái)。壓力控制通氣P-CMV通氣量會(huì)隨著肺的順應(yīng)性變化而變化，有可能出現(xiàn)通氣不足，而容量控制V-CMV模式，通氣量雖有保證，卻易引起氣壓傷。因此，PRVC是綜合P-CMV和V-CMV的優(yōu)點(diǎn)而開(kāi)發(fā)出的一種控制通氣模式[2]。其獨(dú)特之處是在確保預(yù)先設(shè)置潮氣量參數(shù)的基礎(chǔ)上，呼吸機(jī)能自動(dòng)連續(xù)監(jiān)測(cè)胸肺順應(yīng)性和容積和(或)壓力(回路順應(yīng)性)的關(guān)系，并據(jù)此反饋調(diào)節(jié)下次通氣的吸氣壓水平，使氣道壓盡可能降低，以減少正壓通氣的氣壓傷。PRVC的第一次通氣為試驗(yàn)性通氣，吸氣壓力較低，吸氣過(guò)程中微電腦測(cè)算胸肺順應(yīng)性，并計(jì)算出下次通氣要達(dá)到預(yù)設(shè)潮氣量所需的吸氣壓，經(jīng)過(guò)數(shù)次通氣即能達(dá)到實(shí)際潮氣量與預(yù)設(shè)潮氣量相符，PRVC是智能化程度較高的控制通氣模式，但只適用于無(wú)自主呼吸患者[3]。

1.2 儀器與材料

氣體分析儀VT PLUS HF(Fluke，美國(guó))。呼吸機(jī)從北京友誼醫(yī)院配置有PRVC模式的呼吸機(jī)中隨機(jī)選擇。

以靈智LS-NC型多功能呼吸機(jī)(Inspiration，eVent，美國(guó))為例，其PRVC模式通氣原理是首先預(yù)設(shè)潮氣量和最高壓力上限，呼吸機(jī)用壓力控制通氣模式，用盡可能小的壓力獲得預(yù)設(shè)潮氣量，從而減少高壓損傷的機(jī)會(huì)。該呼吸機(jī)基本工作原理為：在5 cm H2O水平進(jìn)行第一次呼吸，自動(dòng)測(cè)定胸肺順應(yīng)性，并計(jì)算獲得預(yù)設(shè)潮氣量的通氣壓力。其后的一次呼吸，呼吸機(jī)按預(yù)設(shè)壓力的75%送氣，如低于預(yù)設(shè)潮氣量，則通氣壓力以2 cm H2O為標(biāo)準(zhǔn)逐漸增加通氣壓力，直至達(dá)到預(yù)設(shè)潮氣量；若超過(guò)預(yù)設(shè)潮氣量，也以2 cm H2O為單位下降。實(shí)際通氣壓力在呼氣末正壓通氣(positive end expiratory pressure，PEEP)和最高壓力上限之間變化。其實(shí)質(zhì)是壓力控制通氣的人工調(diào)節(jié)交由微電腦完成[4-5]。故其在具有壓力控制通氣的特點(diǎn)上，又具有定容通氣模式的特點(diǎn)[6]。

1.3 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)方法

在測(cè)試使用前需對(duì)呼吸機(jī)進(jìn)行相關(guān)定標(biāo)工作，確保呼吸機(jī)通氣功能和外回路各部件運(yùn)轉(zhuǎn)正常[7-10]。定標(biāo)完成后，將呼吸機(jī)連接至Fluke VT PLUS HF氣體分析儀，如圖1所示。

圖1 用Fluke氣體分析儀對(duì)呼吸機(jī)進(jìn)行測(cè)試視圖

對(duì)醫(yī)院某臺(tái)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的呼吸機(jī)分別進(jìn)行1 min的PRVC模式和V-CMV模式連續(xù)監(jiān)測(cè)。PRVC模式預(yù)設(shè)參數(shù)值見(jiàn)表1；V-CMV模式參數(shù)值見(jiàn)表2。

表1 PRVC模式預(yù)設(shè)參數(shù)值

表2 V-CMV模式預(yù)設(shè)參數(shù)值

2 結(jié)果

2.1 PRVC模式與V-CMV模式對(duì)機(jī)械通氣效率分析

通過(guò)氣體分析儀記錄下各個(gè)模式下15次通氣時(shí)的平均氣道壓，潮氣量和回路順應(yīng)性。PRVC模式下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表3；V-CMV模式下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表4。

表3 PRVC模式下15次測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)

表4 V-CMV模式下15次測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)

在PRVC模式下，前2次通氣是2次“試探性通氣”，目的是測(cè)試回路順應(yīng)性，并逐漸達(dá)到目標(biāo)潮氣量，因此，前2次通氣的氣道平均壓測(cè)量值對(duì)本研究無(wú)實(shí)質(zhì)意義，不計(jì)入平均值內(nèi)。經(jīng)計(jì)算，在PRVC模式下1 min內(nèi)平均每次通氣的平均氣道壓為11.47 cm H2O，而在V-CMV模式下1 min內(nèi)平均每次通氣的平均氣道壓為12.09 cm H2O。總體而言，PRCV模式通氣過(guò)程中給予氣道的壓力要小于V-CMV模式，降低了過(guò)高的壓力對(duì)氣道損傷的風(fēng)險(xiǎn)(如圖2所示)。在PRVC模式下，除去前2次“試探性通氣”，平均氣道壓基本在10～12 cm H2O之間往復(fù)，可以理解為呼吸機(jī)系統(tǒng)在保證目標(biāo)潮氣量的前提下，正在不斷識(shí)別平均氣道壓的“底線”，從而保證以最低的氣道壓力獲得目標(biāo)潮氣量。在V-CMV模式下，由于呼吸機(jī)不會(huì)事先測(cè)量呼吸回路的順應(yīng)性，因此為了保證預(yù)設(shè)潮氣量的供給，呼吸機(jī)并不會(huì)限制供氣壓力，這便導(dǎo)致了此種模式下的平均氣道壓會(huì)大于PRVC模式時(shí)的平均氣道壓，但每2次之間的壓力變化并不明顯[11]。

圖2 PRVC模式和V-CMV模式1 min連續(xù)平均氣道壓曲線圖

同理，在PRVC模式下，前2次潮氣量測(cè)量也不計(jì)入到平均值計(jì)算中。經(jīng)計(jì)算，在PRVC模式下平均每次通氣的潮氣量為502.23 ml。在V-CMV模式下平均每次通氣的潮氣量為501.13 ml。2種模式的潮氣量供給基本持平，均能達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)潮氣量(如圖3所示)。與平均氣道壓一樣，在PRVC模式下，由于壓力不斷地“探底”，因此潮氣量也在目標(biāo)線上下細(xì)微徘徊。單純從潮氣量供給的角度上講，2種模式無(wú)顯著差異。

圖3 PRVC模式和V-CMV模式1 min連續(xù)潮氣量曲線圖

在PRVC模式下，前2次順應(yīng)性測(cè)量也不計(jì)入到平均值計(jì)算中。經(jīng)計(jì)算，在PRVC模式下平均每次通氣的順應(yīng)性為1.673 ml/cm H2O。在V-CMV模式下平均每次通氣的順應(yīng)性為1.625 ml/cm H2O。PRVC模式與傳統(tǒng)V-CMV模式相比，可在一定程度上提高回路順應(yīng)性，從而提高機(jī)械通氣的效率(如圖4所示)。

圖4 PRVC模式和V-CMV模式1 min連續(xù)順應(yīng)性曲線圖

2.2 PRVC模式與P-CMV模式對(duì)機(jī)械通氣效率分析

為了對(duì)比PRVC模式和P-CMV模式的通氣效率，本研究選取前文中提到的PRVC模式下平均氣道壓值作為P-CMV的壓力控制(壓力轉(zhuǎn)換)值，此值設(shè)置為11.50 cm H2O。P-CMV的預(yù)設(shè)參數(shù)值見(jiàn)表5。

表5 P-CMV模式預(yù)設(shè)參數(shù)值

通過(guò)氣體分析儀記錄下各個(gè)模式下每次通氣時(shí)的平均氣道壓，潮氣量和回路順應(yīng)性。P-CMV模式下的測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表6。

表6 P-CMV模式下15次測(cè)試參數(shù)數(shù)據(jù)

當(dāng)PRVC和P-CMV模式中平均氣道壓一致時(shí)，傳統(tǒng)壓力控制模式所產(chǎn)生的潮氣量平均值為495.40 ml，低于PRVC模式所供給的502.23 ml潮氣量(如圖5所示)。而順應(yīng)性方面，P-CMV平均值為1.66 ml/cm H2O，基本與PRVC模式持平(如圖6所示)。因此，雖然P-CMV模式可有效地控制機(jī)械通氣壓力，提高肺順應(yīng)性，降低氣壓傷風(fēng)險(xiǎn)，但很難保證目標(biāo)潮氣量的供給。

圖5 PRVC模式和P-CMV模式1 min連續(xù)潮氣量曲線圖

圖6 PRVC模式和P-CMV模式1 min連續(xù)順應(yīng)性曲線圖

3 討論

PRVC模式應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛，如肺損傷、哮喘、慢阻肺以及術(shù)后患者。一些需要初始大氣流打開(kāi)肺間隔的患者，其共同特點(diǎn)是肺順應(yīng)性較低，有氣壓傷風(fēng)險(xiǎn)。因此，使用PRVC模式能夠有效提高此類(lèi)患者的機(jī)械通氣效率[12]。

PRVC模式綜合了V-CMV和P-CMV的優(yōu)點(diǎn)，在保證目標(biāo)潮氣量的同時(shí)，一定限度的降低了通氣壓力，更有效地提高了機(jī)械通氣的效率，適用于肺順應(yīng)性較低或者氣道阻力較大的患者。在PRVC模式的基礎(chǔ)上，目前又有一種新的通氣模式雙重控制通氣(dual control modes)應(yīng)運(yùn)而生。這種模式能使呼吸機(jī)建立自動(dòng)反饋功能，在患者呼吸阻力和呼吸用力不斷變化的情況下，對(duì)通氣壓力和潮氣量進(jìn)行雙重控制來(lái)達(dá)到預(yù)定的目標(biāo)潮氣量，從而使通氣支持水平能適應(yīng)患者的呼吸能力和通氣需要，更加有效地提高機(jī)械通氣的效率[13]。

4 結(jié)語(yǔ)

分析測(cè)試結(jié)果表明，呼吸機(jī)PRVC模式所擁有的優(yōu)點(diǎn)：①潮氣量穩(wěn)定可保證呼吸驅(qū)動(dòng)力不穩(wěn)定的患者安全通氣，避免P-CMV時(shí)頻繁調(diào)整吸氣壓力來(lái)獲得理想的潮氣量；②降低吸氣峰壓(peak inspiratory pressure，PIP)，減輕肺氣壓傷的可能[14-15]。

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A analysis on the effect of PRVC mode of ventilator for mechanical ventilation efficiency/ SI Xiao-chen, WANG Yan, QIN Lan//China Medical Equipment,2017,14(5):34-37.

Objective:To analyze the advantages of the pressure-regulated volume control (PRVC) mode compared with the traditional continuous mandatory ventilation (CMV) mode about mechanical ventilation efficiency of ventilator.Methods:For the mechanical ventilation situations, the parameters of PRVC mode, V-CMV mode and P-CMV mode under same detecting conditions were tested by using gas analyzer, which based on the ventilation principle of PRVC mode. And then the differences between PRVC mode and CMV modes were analyzed.Results:PRVC mode can supply the almost same tidal volume, and provide lower pressure and higher compliance compare with the V–CMV mode under the same conditions. On the other hand, PRVC mode can supply more tidal volume and slightly higher compliance compare with the P–CMV mode under the same pressure.Conclusion:PRVC mode has combined with the advantages of CMV mode, and it can make sure the target tidal volume, at the same time, reduce the pressure of airway, and improve the compliance for circuit. It also can make the mechanical ventilation to got more efficiency and more safety.

Ventilator; Ventilation mode; Efficiency analysis; Pressure-regulated volume control; Continuous mandatory ventilation; Technology assessment

司嘯辰,男,(1988- ),本科學(xué)歷，助理工程師。首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部，研究方向：急搶救設(shè)備的管理、質(zhì)控和維修。

2016-11-25

10.3969/J.ISSN.1672-8270.2017.05.009

①首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院醫(yī)學(xué)工程部 北京 100050

②首都醫(yī)科大學(xué)附屬北京友誼醫(yī)院急診科 北京 100050