無創(chuàng)呼吸量監(jiān)測儀在臨床應(yīng)用的研究進(jìn)展

張小莉，孫 聰，單熱愛

（1.贛南醫(yī)學(xué)院2019級碩士研究生；2.贛南醫(yī)學(xué)院2020級碩士研究生；3.贛南醫(yī)學(xué)院第一附屬醫(yī)院麻醉手術(shù)中心；4.贛南醫(yī)學(xué)院疼痛醫(yī)學(xué)研究所，江西 贛州 341000）

患者圍術(shù)期的呼吸管理是麻醉醫(yī)生密切關(guān)注的問題，圍術(shù)期使用的各種藥物和術(shù)中操作都有可能導(dǎo)致患者呼吸改變以及術(shù)后呼吸抑制，從而引起蘇醒延遲甚至全身麻醉術(shù)后拔管困難。因此，適當(dāng)?shù)暮粑O(jiān)測對于圍術(shù)期患者意義重大且很有必要。目前臨床上關(guān)于無創(chuàng)呼吸監(jiān)測主要有：連續(xù)脈搏血氧飽和度（SpO2）、呼氣末二氧化碳分壓（PEtCO2）、光體積描記器（PPG）、無創(chuàng)呼吸容量監(jiān)測（Non-invasive Respiratory Volume Monitor，RVM）。本文將就RVM的方法原理、臨床應(yīng)用及優(yōu)缺點進(jìn)行綜述。

1 RVM測量方法原理

1932年ATZLERE首次發(fā)現(xiàn)胸阻抗變化隨呼吸而改變，NYBOER（1940年）也觀察到由呼吸產(chǎn)生的很大的阻抗變化信號，它與同時使用的肺量計所記錄的呼吸變化一致。此后，不少學(xué)者都進(jìn)一步證實了胸阻抗變化（△Z）和呼吸量變化（△V）之間呈近似的線性相關(guān)關(guān)系［1］。當(dāng)時由于記錄和分析上的困難，以及諸多干擾因素，使阻抗技術(shù)進(jìn)行呼吸監(jiān)測在臨床上的應(yīng)用價值認(rèn)識不一，限制了無創(chuàng)呼吸量監(jiān)測的應(yīng)用。

近年來，隨著基于胸阻抗技術(shù)發(fā)展的無創(chuàng)呼吸量監(jiān)測儀（RVM）（圖1）的出現(xiàn)，使得無創(chuàng)動態(tài)呼吸監(jiān)測成為可能，其原理是采用一套標(biāo)準(zhǔn)化生物阻抗的肺電極傳感器（電極分別貼于胸骨上窩A、劍突B和右側(cè)腋中線C）（圖2），根據(jù)氣體與液體的導(dǎo)電性和呼吸運動導(dǎo)致的阻抗變化測出分鐘通氣量（MV）、潮氣量（TV）、呼吸頻率（RR），并可實現(xiàn)無氣管插管患者的實時監(jiān)測呼吸曲線，評估患者呼吸情況。

圖1 無創(chuàng)呼吸量監(jiān)測儀

圖2 肺電極傳感器鏈接

人體在吸氣時，表現(xiàn)為電阻抗升高；在呼氣時，表現(xiàn)為電阻抗降低。患者單次吸入/呼出氣體量與電阻升高/降低數(shù)值的大小直接相關(guān)，基于這一原理開發(fā)出的無創(chuàng)動態(tài)呼吸監(jiān)測儀能夠通過采集人體電阻抗的變化，反映出人體吸入/呼出氣體量的變化情況，從而實現(xiàn)對人體呼吸狀態(tài)的監(jiān)測。RVM適用于需進(jìn)行呼吸通氣功能監(jiān)測的患者，其可進(jìn)行基值監(jiān)測、呼吸量同步監(jiān)測、基值百分比監(jiān)測以及根據(jù)由身高、體重和性別得到的MV預(yù)測值報警。

最近，MEHTA等［2］對RVM研究確定了MV風(fēng)險分級方案，他指出，通過使用基于理想體重計算MV預(yù)測值（MVpred），當(dāng)患者M(jìn)V＜80%MVpred時視為有呼吸抑制風(fēng)險，而MV＜40%MVpred則視為不安全，這有助于臨床及時采取干預(yù)措施，防止病情進(jìn)一步惡化。

2 無創(chuàng)呼吸量監(jiān)測儀的臨床應(yīng)用

2.1 麻醉術(shù)前用藥評估臨床上常常在麻醉前用鎮(zhèn)靜藥、鎮(zhèn)痛藥減輕患者的焦慮、提高患者的痛閾，而這些藥物會引起不同程度的呼吸抑制。LUIS等［3］對術(shù)前應(yīng)用咪達(dá)唑侖患者進(jìn)行連續(xù)的RVM監(jiān)測發(fā)現(xiàn)，2 mg咪達(dá)唑侖給藥15 min內(nèi)MV和TV均顯著降低，RR顯著增加，且老年患者有年齡依賴性，MV和TV下降幅度更大，缺乏補(bǔ)償性RR增加。RVM量化了咪達(dá)唑侖的呼吸抑制，為臨床個體化干預(yù)措施提供了機(jī)會，對于老年患者尤為重要。有了準(zhǔn)確的呼吸數(shù)據(jù)，臨床醫(yī)生能夠更好地識別和量化呼吸抑制，減少不良反應(yīng)，提高麻醉的安全性。

2.2 麻醉的術(shù)中監(jiān)測丙泊酚廣泛用于無痛內(nèi)鏡技術(shù)，而使用丙泊酚時保持氣道通暢對麻醉醫(yī)生而言仍是一項挑戰(zhàn)，麻醉醫(yī)生需用各種手段保持氣道開放來保證通氣功能。HOLLEY K等［4］在丙泊酚鎮(zhèn)靜下行內(nèi)鏡治療或檢查的患者中運用RVM量化丙泊酚引起的呼吸抑制，并量化開放氣道前后的MV變化。結(jié)果顯示所有患者給丙泊酚后通氣量均明顯減少，MV短暫下降，末次給藥后5 min降至最低點，MV降低是由于TV減少引起，RR無明顯下降，提示僅監(jiān)測RR并不是反映呼吸狀態(tài)的充分指標(biāo)。而氣道開放過程中，所有呼吸參數(shù)相對開放氣道前均有增加。

在氣管插管的全身麻醉手術(shù)中，用RVM術(shù)中監(jiān)測可以盡早發(fā)現(xiàn)意外脫管等情況。WILLIAMS G W等［5］研究證實，與PETCO2相比，RVM監(jiān)測的MV能夠更快更大程度發(fā)現(xiàn)患者的呼吸變化，早發(fā)現(xiàn)便于早干預(yù)，降低呼吸抑制發(fā)生的頻率和嚴(yán)重程度。椎管內(nèi)麻醉時，呼吸的影響主要與運動阻滯平面和程度相關(guān)，劉繼云等［6］報道高位硬膜外麻醉對呼吸功能有明顯抑制作用。因此，利用RVM對椎管內(nèi)麻醉進(jìn)行監(jiān)測很有必要。神經(jīng)阻滯時，可以通過觀察患者M(jìn)V、TV來發(fā)現(xiàn)鎮(zhèn)痛是否完善、出現(xiàn)憋氣而導(dǎo)致的通氣不足等情況。

2.3 麻醉后監(jiān)測治療室（Postanesthesia care unit，PACU）的監(jiān)護(hù)無論是全身麻醉還是椎管內(nèi)麻醉，均有術(shù)后呼吸抑制的風(fēng)險［7］。DI SESSLER［8］研究表明，一半以上術(shù)后呼吸抑制可致命，其中四分之一會導(dǎo)致神經(jīng)損害，阿片類藥物的使用可能是最主要的原因。RVM在PACU的使用有助于盡早識別呼吸抑制的發(fā)生，優(yōu)化麻醉性鎮(zhèn)痛藥物的使用以及指導(dǎo)術(shù)后氣管拔管。

在PACU中進(jìn)行MV評估可以幫助識別術(shù)后呼吸抑制的危險患者［9］。CHRISTOPHER等［10］將患者進(jìn)入PACU時的MV進(jìn)行分層，根據(jù)分層MV給予阿片類藥物治療，提高了患者在PACU使用阿片類藥物的安全性。MEHTA等［2］認(rèn)為使用BSA（體表面積）比IBW（理想體重）更適合計算MVpred的使用，臨床醫(yī)生可根據(jù)MVpred優(yōu)化阿片類藥物的應(yīng)用。

當(dāng)患者氣管插管時，呼吸機(jī)與麻醉機(jī)會顯示MV、TV和RR的數(shù)據(jù)，但拔管后無法使用，RVM正好可以彌補(bǔ)拔管后呼吸監(jiān)測的空白。有研究認(rèn)為［11］，至少必須應(yīng)用SpO2和MV兩項指標(biāo)來指導(dǎo)拔管和術(shù)后通氣治療，必要時做動脈血氣分析。2014年氣管導(dǎo)管拔管專家共識中指出，拔出氣管導(dǎo)管后應(yīng)監(jiān)測意識、RR、HR、BP、SpO2、體溫和疼痛程度；而SpO2不適合作為通氣監(jiān)測的唯一指標(biāo)，它容易受到周圍環(huán)境的影響。

2.4 其他臨床科室的應(yīng)用RVM可以在其他臨床科室進(jìn)行呼吸監(jiān)測，對治療有指導(dǎo)作用，如胸外科、ICU等。GALVAGNO等［12］對肋骨骨折的患者進(jìn)行了連續(xù)的RVM監(jiān)測，根據(jù)患者健側(cè)與患側(cè)TV決定何種治療，如保守治療、胸腔穿刺或氣管插管。若TV持續(xù)下降，病情惡化則需要氣管插管，表明RVM在急危重癥及胸外傷患者中有很強(qiáng)的應(yīng)用潛力，有待進(jìn)一步深入研究。SCHLESINGER［13］研究表明，RVM可以為ICU鎮(zhèn)靜患者進(jìn)行呼吸監(jiān)測，指導(dǎo)臨床決策。隨著癌癥發(fā)生率的增加，對臨終關(guān)懷的需求也隨著增加。臨終關(guān)懷使用阿片類藥物進(jìn)行癌性鎮(zhèn)痛，理論上利用RVM指導(dǎo)阿片類藥物的使用，可以避免呼吸抑制的發(fā)生，但尚未得出結(jié)論，有待進(jìn)一步研究。

3 RVM與其他無創(chuàng)呼吸監(jiān)測臨床應(yīng)用的對比

各無創(chuàng)呼吸監(jiān)測方法均有其優(yōu)缺點及適用情況，常用的4種呼吸監(jiān)測方法優(yōu)缺點見表1。

表1 四種無創(chuàng)呼吸監(jiān)測優(yōu)點和缺點

3.1 SpO2的監(jiān)測SpO2是一種常規(guī)監(jiān)測氧合的方法，用于測量含氧血紅蛋白的百分比，監(jiān)測低氧血癥的發(fā)生，是臨床上呼吸抑制的主要客觀反映指標(biāo)。通過SpO2監(jiān)測，可以發(fā)現(xiàn)并盡早處理呼吸抑制，減少低氧血癥、ICU轉(zhuǎn)診和死亡發(fā)生［14］。另一方面，SpO2顯示呼吸抑制較遲，在術(shù)后呼吸狀況評估中的應(yīng)用有限。同時，PEDERSEN等［15］指出常規(guī)使用SpO2法沒有改善圍手術(shù)期預(yù)后的依據(jù)。

SpO2法無法監(jiān)測RR、呼吸暫?；蚝舫龅亩趸妓阶兓?，表明在顯示SpO2下降前可能存在通氣障礙。此外，呼吸狀態(tài)下會掩蓋現(xiàn)有的呼吸抑制，延誤救治。LéVY等［16］的研究表明SpO2的高敏感性有利于監(jiān)測低氧事件，而低特異性可能反映了SpO2在90%以上時無法監(jiān)測可能的低通氣事件。影響SpO2監(jiān)測的因素較多，可頻繁出現(xiàn)由錯誤信號發(fā)出的假警報［17］，可能會誤導(dǎo)治療。

3.2 PETCO2的監(jiān)測PETCO2可以觀察新陳代謝、循環(huán)和呼吸活動。對于麻醉后拔管患者，可以通過放置鼻導(dǎo)管來獲取和分析呼出氣體樣本測量PETCO2。使用PETCO2監(jiān)測呼吸時，可通過觀察呼吸頻率的降低來監(jiān)測呼吸暫停和呼吸抑制的發(fā)生。PETCO2被認(rèn)為在高?；颊咧性缙诎l(fā)現(xiàn)氣道阻塞、阿片類藥物引起的呼吸暫停或其他氣道問題時，優(yōu)于SpO2測定法。根據(jù)QADEER等［18］等研究表明PETCO2監(jiān)測通過降低低氧、嚴(yán)重低氧血癥和呼吸暫停發(fā)生的頻率來提高患者的安全性。術(shù)后早期有呼吸并發(fā)癥風(fēng)險的阻塞性睡眠呼吸暫停（Obstructive sleep apnea，OSA）患者可受益于PETCO2監(jiān)測［19］，而術(shù)后拔管的OSA患者，由于鼻道高阻力而用口呼吸，通過鼻導(dǎo)管獲得準(zhǔn)確的PETCO2很難。氣道部分阻塞和呼出空氣與周圍空氣混合時也可能顯示出正常的PETCO2值，但血氣分析檢測到的PaCO2值很高。JAIDEEP等［20］研究表明，在保留自主呼吸鎮(zhèn)靜的情況下，MV比PETCO2更適合用于非插管患者的呼吸監(jiān)測。

3.3 PPG的監(jiān)測光體積描記信號（PPG）是由呼吸調(diào)節(jié)和不同來源的組織血容量變化組成。通過PPG波形分析，可以獲取有關(guān)呼吸信號，是一種非侵入性監(jiān)測呼吸頻率的替代工具。ADDISON等［21］研究表明根據(jù)呼吸強(qiáng)度變化，當(dāng)胸內(nèi)壓消失時可以監(jiān)測呼吸頻率降低和睡眠呼吸暫停的發(fā)生。

根據(jù)PPG信號原理，ADDISON等［21］通過一個探針促進(jìn)呼吸頻率監(jiān)測，該探針為患者提供持續(xù)的同步監(jiān)測，RR與PETCO2波形推導(dǎo)出的速率相近，可作為呼吸監(jiān)測的參考以滿足臨床需要。PPG衍生的RR更穩(wěn)定，受運動誘發(fā)的偽影和患者談話影響較小。對于運動、血管舒縮藥物和液體管理、深呼吸和心率變化，PPG的偽影可能仍然存在。在一項使用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)信號分析的試點研究中［22］，在PACU到達(dá)前拔管手術(shù)患者的樣本中，通過PPG衍生信號識別氣道阻塞，而75%的低敏感性是PPG臨床應(yīng)用受限的主因，因為在PACU需要高敏感性監(jiān)視器來監(jiān)測任何可能的不良事件。成人志愿者在監(jiān)測呼吸時，8%的最大誤差是PPG臨床應(yīng)用受限的另一個原因。隨著神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在各影響因素方面的改進(jìn)，可以提高上述敏感性和特異性，PPG可能成為未來實時監(jiān)測的手段。但未來的實時監(jiān)控，以光容積運動為基礎(chǔ)的呼吸監(jiān)測顯示了呼吸和氧合的狀態(tài)，需要進(jìn)一步的發(fā)展才能進(jìn)行可靠的評估。

3.4 RVM的監(jiān)測MV是根據(jù)肺部氣流的阻抗變化來計算的，這些定量的呼吸參數(shù)VT、RR、MV，可以監(jiān)測到通氣不足和呼吸暫停的發(fā)生，直接反映高碳酸血癥和低氧血癥發(fā)生前的呼吸抑制。有研究表明［23-24］成人氣管插管全身麻醉期間RVM測量MV、TV、RR的數(shù)值和呼吸機(jī)監(jiān)測數(shù)值有非常好的相關(guān)性，而RVM具有拔管后持續(xù)監(jiān)測通氣的功能，這支持使用RVM來制定拔管后的方案，且有利于啟動治療干預(yù)和提高患者的安全性。而ANDREA等［25］的前瞻性研究中同樣指出，RVM和NM3（NM3 monitor，Phillips Healthcare）在測量兒科機(jī)械通氣患者之間的一致性得到認(rèn)可，且未來研究評估RVM在其他臨床環(huán)境中監(jiān)測呼吸損害的作用是必要的。VOSCOPOULOS C等［26-27］進(jìn)行的一項超過24 h的研究表明，通過比較插管和非插管患者的RVM和呼吸機(jī)測量值，RVM在測量MV、TV和RR方面具有類似的準(zhǔn)確性，并且與肺活量測定高度相關(guān)。同樣值得注意的是，在24 h的研究中，患者用RVM測量的RR值與技術(shù)人員手工計算的個體呼吸的平均RR差值為0.0次/分鐘，這表明RVM測量RR值非常準(zhǔn)確。此外，即使存在胸部運動，RVM也能監(jiān)測到完全的氣道阻塞。

臨床上麻醉醫(yī)生對干擾導(dǎo)致的儀器假報警聲音會引起疲勞，因此快速辨別報警類型是一項重大挑戰(zhàn)。CHUNYUAN等［28］的一項多中心研究表明，在RVM、SpO2和PETCO2中，RVM假報警率最低，符合率最高。JAIDEEP等［20］表明PETCO2在監(jiān)測通氣變化時靈敏度較低；因此，用PETCO2監(jiān)測非插管患者呼吸狀態(tài)的變化是一個不太理想的解決方案。相反，運用RVM監(jiān)測可能是充分評估持續(xù)通氣的非插管病人更好的選擇。WILLIAM等［29］指出PETCO2所顯示的RR與RVM測量的RR相關(guān)性較弱，僅測量RR不足以反應(yīng)低通氣的情況，也不足以準(zhǔn)確評估呼吸狀態(tài)。RVM提供了MV測量的方法，以評估在程序鎮(zhèn)靜過程中MV數(shù)據(jù)的使用情況，數(shù)據(jù)比RR更全面。

實際上，RVM的缺點是患者非仰臥位時數(shù)據(jù)可能不正確，關(guān)于體位對測量數(shù)值準(zhǔn)確性的影響有待進(jìn)一步研究；SpO2與RVM的相關(guān)性暫無研究結(jié)果，但EAMON等［30］的案例報道中提及，即使在低通氣期間，SpO2仍在正常范圍內(nèi)。

4 展 望

總之，圍術(shù)期的無創(chuàng)呼吸監(jiān)測至關(guān)重要，各無創(chuàng)呼吸監(jiān)測均有其優(yōu)缺點以及最適合的使用情況。而RVM可以量化指標(biāo)，與其他呼吸監(jiān)測手段合理聯(lián)合應(yīng)用能及早發(fā)現(xiàn)各種呼吸不良事件的發(fā)生并盡早處理，為患者術(shù)后盡早拔管提供指導(dǎo)，有助于促進(jìn)快速康復(fù)（Enhanced recovery after surgery，ERAS）理念的實施。同時，RVM在困難氣道中如何迅速準(zhǔn)確地發(fā)現(xiàn)患者低通氣、無通氣狀態(tài)，指導(dǎo)合理應(yīng)用各種麻醉藥和提高急救成功率，值得進(jìn)一步深入研究和探索，以期挖掘其更大用途和益處。