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比例辅助通气和压力支持通气的比较

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维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学呼吸系统分册2004年第24卷第3期Sect Respir Sys Foreign Med Sei,Jun 2004,VoJ.24.No.3 比例辅助通气和压力支持通气的比较 罗 群 综述 陈荣昌 审校 【摘要】 比例辅助通气(PAV)和压力支持通气(PSV)都是部分机械通气支持模式,PSV已经在临 床中得到较多的使用,PAV在临床的应用报道逐渐增加。它们主要适用于有一定自主呼吸能力的患者,但 它们在机械通气的原理、装置、生理学特性和临床应用等方面均存在明显的差异。现针对这几方面的差异 进行分析比较。 【关键词】比例辅助通气;压力支持通气;比较 比例辅助通气(proportional assist ventilation, PAV)指呼吸机按照患者瞬间吸气努力的大小成比 例地提供吸气压力辅助的同步辅助通气模式,使患 者能够较舒适地获得与呼吸中枢驱动相适应的放大 的呼吸形式和通气程度。压力支持通气(pressure support ventilation,PSV)指在自主呼吸时,患者开 始吸气后呼吸机即提供预设气道正压,以帮助患者 克服吸气阻力、增加吸气流速和容量。它们都是要 辅助每一次呼吸,减轻患者的呼吸负荷;主要适用于 呼吸中枢驱动正常或增高,但完全自主呼吸时无法 维持适当通气需求的患者。 1 辅助通气工作原理的比较[】 吸气的动力克服呼吸系统阻力而产生通气,辅 助性机械通气时,吸气的动力(P p1)包括呼吸肌收 缩力(P…)和呼吸机给予的气道正压(P )。P pp】消 耗于克服呼吸系统的阻力,包括克服气道阻力的压 力(P )和胸肺弹性阻力的压力(P 。),故有公式:① P pp】一P…+P ;②P…+P 一P +P l;根据基本 的物理学原理,有以下关系:③P 一R×v(R气道 阻力,v吸气流速)④P 。一E×V(E弹性阻力,V潮 气量)。将(2)和(3)代入(1),则有⑤P…+P 一R ×v+E×V。PSV时,P 是预设和恒定的,当R和 E相对稳定时P…的增大,将导致总通气压力增大, 吸气流速和潮气量也增大;PAV时,呼吸机提供的 P 与患者吸气努力成比例关系,由于P 或容量、流 速都是因变量,P 随着P 的变化成比例变化,净 效应是放大患者的吸气努力。亦即是说当P…增大 时,P 增加,同时导致总通气压力、吸气流速和潮气 量的增大。 2 比机械装置设计原理的比较 PSV时,患者吸气触发呼吸机后,呼吸机按需 阀提供一个足够可变的附加气流,使气道内达到调 定的正压水平。在整个吸气过程,通过反馈系统维 作者单位:510120广州呼吸疾病研究所 持气道内压恒定,当吸气流速衰减到一个阈值水平 (如25%的峰流速或5L/rain)时,呼吸机终止送气, 允许患者呼气。PSV时,医务人员仅需预先调节所 需的吸气压力支持水平,而由患者的吸气努力、PSV 压力支持水平和呼吸系统有效顺应性三者共同决定 吸气的时间、吸气流速和潮气量_3]。 PAV时,流速和容量的变化作为控制呼吸机输 出正压的信号。呼吸机同步检测P ,流速和容量, 代入⑤式中,推算P…。吸气流速和容量的增加反 映P…的增加,同时按设定的比例增加P 。呼吸机 内管路安装一个流速传感器,传感器测定患者吸气 期气道内流速,并通过时间积分得到容量的变化,流 速和容量的信号分别放大并控制输出的正压。容量 放大后的信号按患者吸气容量大小产生相应的压 力。流速放大后的信号按患者吸气流速大小产生相 应的压力I2]。通气时,因它不以特定的压力或容量 为目标,故只需调整患者吸气努力与气道压力之间 的比例关系。 3辅助通气的生理学特性的比较 3.1吸气努力和气道压力的关系PSV时,患者 触发呼吸机送气后,气道压力迅速上升到预设的压 力水平,气道压力不受患者吸气努力的影响。PAV 时,气道压力的水平与瞬间的患者吸气努力成比例 关系。气道压力变化反映着吸气努力的变化。 3.2神经通气藕联与患者吸气努力的关系 呼吸 功能不全的患者往往有异常的神经通气藕联,其原 因:①呼吸肌肉无力或废劳:这使得更大的吸气努力 才能产生特定的压力;②呼吸系统力学特性异常:由 于呼吸的总阻力增大,需要更大的吸气压力才能产 生特定的通气量;③上两种情况同时存在。理论上 讲,PSV时不能改善异常的神经通气藕联,并有可 能使这种比例失衡进一步恶化。而PAV时随着辅 助比例的增大,神经通气藕联趋于正常,患者经吸气 努力改变潮气量的能力增强。因为辅助的比例是根 据接近功能残气位时的呼吸系统力学特性来调节 维普资讯 http://www.cqvip.com 垦 堂 丕 册2004年第24卷第3期Sect Respir Sys Foreign Med Sci,Jun 2004,Vo1.24.No.3 的,所以只要患者呼吸系统力学没有明显的变化且 辅助水平设定让患者感到舒适后,患者因通气需求 变化而发生过度通气或通气不足的可能性很小。 3.3患者自主吸气努力与呼吸机送气终止的同步 关系 自主呼吸时吸气的结束发生于吸气努力峰值 后。PSV时影响吸机送气停止的因素比较复杂。 假如患者在触发呼吸机后即停止吸气努力,自主吸 气停止到呼吸机停止送气的时间差称为Ti0。Ti0 由压力支持水平、患者呼吸系统力学特性、气道压力 从基线上升到预设水平的斜率及切换标准共同决 定。预设压力水平越高,患者吸气努力越小,呼吸机 送气时间越接近Ti0。这会导致患者吸气时间小于 Ti0,呼吸机送气延长进入患者呼气相,使呼气时间 缩短,在下一次吸气时肺容量没有回到功能残气位, 导致下一次吸气触发失败。如预设压力水平较低而 患者吸气努力较大时,则有可能发生双触发。PAV 时,气道压力与患者吸气努力成比例关系。吸气末 患者吸气努力减小,气道压力下降,当总通气压力小 于克服呼吸系统的弹性阻力所需压力时,呼吸机停 止送气。这种比例关系,保证了吸气结束时间和呼 吸机送气终止时间的同步性。因此只要适当地设定 通气参数,人机不同步的可能性很小I3]。 PSV时,吸气触发失败主要发生于压力支持水 平较高、大潮气量、呼吸频率快、呼气阻力高及患者 吸气努力小时。PAV时,触发失败的可能性较小, 其内在的机制与以下两个因素有关:①吸气努力和 吸气气流终止的和谐,不会缩短呼气时间;②大潮气 量是产生内源性呼气末正压和触发失败的重要原 因。PAV时,大潮气量是因患者吸气努力增大,而 吸气努力增大就会使触发失败的可能性减小。 3.4调节呼吸方式的能力PSV和PAV减轻呼吸 肌肉负担的程度都可以是从极微小到接近全部。患 者在接受辅助通气时,保留有调节呼吸方式的能力, 这种能力的大小主要取决于患者吸气努力产生压力 变化的大小、吸气努力的方式和持续时间、吸气相和 呼气相的呼吸系统力学特性及辅助通气的水平。 PSV时,特定的吸气努力对潮气量和吸气时间 的影响主要取决于患者触发呼吸机后即停止吸气努 力时PSV所能产生的潮气量和吸气时间。开始吸 气时肺容量和肺弹性阻力很小,大部分的压力用于 克服气道阻力,因此起始流速较惯。随着容量的增 大,肺弹性阻力也增大,但因总通气压力不变,用于 产生流速的压力减少,并随时间而递减,直到满足切 换的标准。当患者吸气时间保持不变并小于Ti0 时,逐渐增加吸气努力只会缩短呼吸机送气时间和 增加呼吸做功而潮气量不变。这时患者吸气努力调 节潮气量的能力并没有得到改善。只有当患者的吸 气努力足够大使得患者吸气时间与呼吸机送气时间 相等时,患者吸气努力才开始可以改变潮气量。有 时候PSV可减弱患者调节潮气量的能力,其原因 是:①除非触发灵敏度很高,否则相对于吸气努力的 开始,触发肯定是延迟的,使患者吸气努力产生容量 的时间减少;②PSV时,因呼吸机管路附加的阻力, 患者吸气努力所要克服的阻力要大于没有PSV时; ③个别商品化呼吸机在患者吸气努力增大时压力支 持水平不能维持在预设水平,使总通气压力不变;④ 有些PSV传递系统的压力上升速度很慢,当患者吸 气时间小于气道压力从基线上升到预设压力水平时 间时,患者接受的压力辅助就会减少。 PAV时,如患者呼吸系统力学特性不变,其潮 气量和吸气时间的改变反映着通气需求量的变化。 随着辅助水平的增加,患者调节呼吸方式的能力进 步改善。但PAV时没有最小的潮气量,当呼吸 中枢功能抑制或化学反馈功能受损时会导致 PaCO 上升和酸中毒。 3.5技术特点 3.5.1 参数调节PSV时,患者的呼吸方式和 PaCO 主要由呼吸机参数决定。因患者的通气需求 量是变化不定的,此时相同的通气参数,随着通气需 求量的变化也可引起通气不足或通气过度。另外, PSV时,对于辅助的程度缺乏一个指令性的符合生 理的上限。临床上总是根据患者的呼吸困难,气压 伤的可能性或患者对PaCO 的反应来调节辅助通 气水平,而所有这些指标均是软标准。PAV时,只 需设定辅助比例。这时患者的呼吸方式和PaCO 都是患者主观愿望的。呼吸机会随患者吸气努力的 变化而改变其输送的压力,从而满足患者不断变化 的通气需求量。只有当患者呼吸系统力学特性发生 明显变化时,才有必要调节参数。 3.5.2触发灵敏度 PSV时,短暂的压力变化或 伪差均可引起误触发并按预设的辅助水平送气,因 此必须降低触发灵敏度。而触发灵敏度的降低又会 增加患者触发呼吸做功和人机不同步。PAV时呼 吸机输送的压力只是患者吸气努力的延伸。即使发 生误触发,呼吸机产生的气道压力也会很小且很快 消失。因此触发灵敏度增加不会给患者带来伤害。 但PAV对漏气过于灵敏,呼吸机无法区别其释放 的气体是流进患者的肺还是漏气。当有较大量漏气 时,往往会发生过度辅助和脱逸现象。 4临床应用的比较 维普资讯 http://www.cqvip.com 国外医学呼吸系统分册2004年第24卷第3期 Sect Respir Sys Foreign Med Sci,Jun 2004,Vo1.24.No.3 4.1 呼吸方式PAV和PSV均可改善患者的呼 吸方式,如患者呼吸系统力学特性不变,随着压力辅 助水平的提高,两者的潮气量均逐渐上升,而呼吸频 率逐渐下降,但PAV时潮气量和呼吸频率的变化 相对较小 ]。当两者的压力辅助水平不变而患者 的通气需求量增大时,PAV时患者往往增加潮气 量,而呼吸频率变化不大,以达到相应的分钟通气 量,PSV时则主要是增加呼吸频率以达到相应的分 钟通气量,而潮气量增加不明显甚至会下降 ]。在 相同程度的呼吸肌肉减负或舒适程度情况下,PAV 和PSV时的呼吸方式基本一样,但PAV时的潮气 量变异性更大_7 j。 4.2吸气努力PAV和PSV都可以从最小的到 几乎完全地减轻呼吸肌肉的负担,减少患者呼吸做 功。而且随着压力辅助水平的提高,患者的呼吸做 功和呼吸肌肉压力时间乘积呈进行性下降[5 。 在相似的平均吸气压或舒适程度情况下,PAV和 PSV减轻患者呼吸肌肉负担的程度是相似的,而在 满足患者生理需要的平均潮气量条件下或呼吸系统 力学特性变化不定时,PAV比PSV更能减轻呼吸 肌肉的负担[4 ]。Bigatello等报道:在低潮气量 (0.2t0.4L)水平时,PAV不能显著减少患者呼吸 做功,在大潮气量(0.4~1.2L)范围时,PAV能提 供显著的吸气辅助,PSV时,在低潮气量时支持过 度,而在大潮气量时则支持不足。也有报道认为 PSV比PAV更能减轻呼吸肌肉的负担[8]。 4.3动脉血气在相同的分钟通气量或相同的辅 助水平情况下,PAV和PSV改善氧合功能相似,其 原因考虑氧合功能主要与平均气道压和功能残气量 有关,而PAV并不能增加平均气道压和功能残气 量。它们改善动脉血PH和PaCO:的程度也相似。 PSV改善动脉血PH和PaCO:主要是经增加分钟 通气量和减少体内CO:的产量。而PAV则是经增 加潮气量减少死腔量使生理无效腔通气量与潮气量 的比例降低和减少体内CO。的产量 。 4.4 呼吸困难 部分的临床研究报道认为PAV 时比PSV舒适,其原因考虑PAV时患者吸气努力 减少和允许有较大的呼吸方式的变化,能更好地适 应通气需求的生理变化。机械通气时,气道压力越 高,患者越不舒适,而在相似的气道峰压或潮气量等 条件下,PAV时的平均吸气压比PSV时低 引。 Serra等 ]认为PSV和PAV无区别,考虑患者的主 观评价受以下因素的影响:①PAV时出现漏气导致 辅助过度或脱逸。②低估患者肺弹性阻力和气道阻 力使辅助水平不足。③通气过程患者呼吸系统力学 特性出现改变导致辅助不足或过度。 5 结束语 从理论及目前少数临床实验上看,PAV似乎比 PSV更有临床治疗价值。但我们认为不同的通气 模式适合不同患者的病理生理特点,没有任何一种 通气模式能适合所有不同病理生理特点的患者。因 此有关PAV、PSV的工作特点和患者病理生理特 点之间的关系尚有待进一步研究。 参 考 文 献 1 Lua AC,Shi KC,Chua LP,et a1.Proportional assist ventilation system based on proportional solenoid valve contro1.Med Eng Phys,2001,23:381-389. 2 Wysocki M,Richard JC,Meshaka P,et a1.Noninvasive proportional assist ventilation compared with noninvasive pressure support ventilation in hypercapnic acute respiratory failure.Crit Care Med,2002,30:323—329. 3 Du HL,Ohtsuji M,Shigeta M,et a1.Expiratory asynchrony in proportional assist ventilation.Am J Respir Crit Care Med, 2002。165:972—977. 4 Serra A,Polese G,Braggion C。et a1.Non—invasive proportional assist and pressure support ventilation in patients with cystic fibrosis and chronic respiratory failure.Thorax,2002,57:5O一54. 5 Gay PC,Hess DR,Hill NS.Noninvasive proportional assist ventilation for acute respiratory insufficiency.Comparison with pressure support ventilation.Am J Respir Crit Care Med,2001, 164:1606—161 1. 6 Grasso S,Puntillo F,Mascia L,et a1.Compensation for increase in respiratory workload during mechanical ventilation…P s sure- support versus proportional—assist ventilation.Am J Respir Crit Care Med,2000,161:819—826. 7 Wrigge H,Goliseh W,Zinserling J,et a1.Proportional assist versus pressure support ventilation:effects on breathing pattern and respiratory work of patients with chronic obstructive pulmonary disease.Intensive Care Med,1999,25:790-798. 8 Hart N,Hunt A,Polkey MI,et a1.Comparison of proportional assist ventilation and pressure support ventilation in chronic respiratory failure due to neuromuscular and chest wall deformity.Thorax,2002,57:979—981. 9 Porta R,Appendini L,Vitacca M,et a1.Mask proportional assist vs pressure support ventilation in patients in clinically stable condition with chronic ventilatory failure.Chest,2002,l 22:479— 488. 10 Appendini L。Purro A,Gudjonsdottir M,et a1.Physiologic response of ventilator—deDendent patients with chronic obstructive pulmonary disease to proportional assist ventilation and continuous positive airway pressure.Am J Respir Crit Care Med,1999,159:1510-1517. 1 1 Vitacca M.Clini E,Pagani M,et a1.Physiologic effects of early administered mask proportional assist ventilation in patients with chronic obstructive pulmonary disease and acute respiratory failure.Crit Care Med,2000;28:179卜1797 12 Polese G.Vitacca M,Bianchi L,et a1.Nasal proportional assist ventilation unloads the inspiratory muscles of stable patients with hypercapnia duetoCOPD.EurRespir J.2000,16:491-498. 13 Mols G,yon Ungern-Sternberg B,Rohr E,et a1.Respiratory comfort and breathing pattern during volume proportional assist ventilation and pressure support ventilation:A study on volunteers with artificially reduced compliance Crit Care Med, 2000,28:1940—1946. (收稿日期:2003一O1—29) 

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