不同变异率noisy PSV对急性呼吸窘迫综合征患者呼吸功能的影响

管双仙 张新 张玲玲 丁东亮 徐文波 刘松桥 李国民

急性呼吸窘迫综合征(acute respiratory distress syndrome，ARDS)作为重症医学科(intensive care unit，ICU)常见的临床综合征，病死率高达27%～45%[1]。其重要的病理生理特点是肺内气体分布不均。目前，改善通气不均一性仍然是ARDS机械通气治疗的难点。与控制通气相比，压力支持通气(pressure support ventilation， PSV)可以改善膈肌收缩功能，增加呼吸的驱动压，进而改善ARDS患者的通气不均一性[2-3]。但PSV提供的支持压力相对固定，造成呼吸变异性下降，可能不利于改善肺功能以及减轻肺损伤[4-5]。变异性(PSV)是通过变异的支持压力增加潮气量变异性的一种改良通气模式，这种模仿生理性呼吸变异性状态的通气模式有望改善通气/血流比例(alveolar ventilation/perfusion ratio，V/Q)及氧合指数(arterial oxygen tension，PaO2/FiO2)，更符合生理需要[6-8]。noisy PSV可通过设置支持压力的变异率实现对不同变异压力支持的调整水平。笔者探讨并评价不同变异水平的noisy PSV对ARDS患者氧合状况、呼吸力学及肺内气体分布的影响。

资料与方法

一、一般资料

选取2014年5月至8月东南大学附属中大医院重症监护病房(intensive care unit,ICU)收治的机械通气辅助呼吸的17例ARDS患者，其中男性11例，女性6例。纳入标准：(1)年龄18～90岁。(2)符合ARDS柏林诊断标准[1]。(3)临床医师判断可以采用PSV模式辅助通气的有创机械通气患者。排除标准：(1)胸廓不稳定。(2)恶性疾病或者慢性疾病终末期。(3)合并有气胸、中到大量胸腔积液、支气管胸膜瘘、肺叶切除或肺部其他手术术后中任意一项者。(4)心脏起搏器植入术后。(5)4周前曾参加其他研究。该研究为单中心随机对照研究，获东南大学附属中大医院医学伦理委员会的审批准(2014ZDSYLL092.0)。

二、干预措施

对患者实施监测后，予PSV模式通气10 min以达到稳态，PSV通气模式下压力支持条件通过滴定达到潮气量约为6 mL/kg(理想体重)，压力支持(pressure support，PS)、呼气末正压(positive end expiratory pressure，PEEP)和吸入氧浓度(fraction of inspiration O2，FiO2)保持原治疗条件不变，流速促发均设置为2 L/min，呼气促发标准为降至吸气峰流速的25%。noisy PSV通气时选用variable PSV模式，设置压力变异率分别为15%、30%、45%。以抽签的方法随机决定每例患者采用noisy PSV通气时3种压力变异率设置的先后顺序，3种通气模式各通气10 min，并在每种通气模式前予控制性肺膨胀 (sustained inflation，SI)手法进行肺复张一次。试验期间避免镇静药物的调整。整个机械通气过程持续实施呼吸力学和气体分布监测。在通气10 min时记录肺气体交换指标：动脉血酸碱度(potential of hydrogen，PH)、动脉血氧分压(arterial partial pressure of oxygen，PaO2)、动脉血二氧化碳分压(arterial partial pressure of carbon dioxide,PaCO2)。如果出现以下任意一种情况，立即终止试验：(1)呼吸困难。(2)矛盾腹式呼吸。(3)呼吸>30次/min或<6次/min、PH<7.30。(4)精神状态改变。(5)大汗。(6)心率较基础值增加20%以上，或绝对值<50次/min或>110次/min。(7)平均动脉压较基础值增加20%以上，或绝对值<70 mmHg(1 mmHg=0.133 kPa)，或>110 mmHg。

三、仪器和设备

心电监护仪(型号865240,荷兰，PHILIPS公司)，血气分析仪(Nova M，Nova美中互利公司)，如没有禁忌则实施电阻抗断层摄影(electrical impedance tomography，EIT)监测，所应用呼吸机为配置有noisy PSV模式的呼吸机(infinity C500，德国，Drager公司)。

四、监测

所有患者予以持续监测心率(heart rate，HR)、血压(blood pressure，BP)及呼吸频率(respiratory rate，RR)等定时经桡动脉置管抽取动脉血行血气分析，记录pH、PaCO2和PaO2。通过呼吸力学监测仪持续监测获得气道压数据。将肺区横断面从腹侧到背侧分为4个区域(region of interest，ROI)，依次记为ROI 1～4，其中ROI 1、2为非重力依赖区，ROI 3、4为重力依赖区[9]。EIT通过监测胸腔阻抗的变化反映肺内这4个区的气体分布，数据记录保存在设备中，由Drager公司提供的程序进行离线分析获得规定的各肺区通气比例。

五、呼吸力学情况的差异比较

15%、30%、45%3种变异率noisy PSV通气模式相比较，ARDS患者的RR、PEEP、气道峰压(airway peak inspiratory pressure，PIP)以及潮气量(tidal volume，TV)的差异均无统计学意义(P>0.05)。见表1。

表1 3种模不同变异率noisy PSV模式通气后ARDS患者RR、PEEP、PIP、TV的变化

注：noisy PSV为变异性压力支持通气，ARDS为急性呼吸窘迫综合征，RR为呼吸频率，PEEP为呼气末正压，PIP为气道峰压，TV为潮气量，1 mmHg=0.133 kPa

六、统计学分析

结 果

一、气体交换情况比较

3种变异率noisy PSV通气模式相比较，PaO2/FiO2以及PaCO2的差异无统计学意义(F=0.231，P>0.05)，但进行组间两两比较时发现，noisy PSV 30%通气模式下患者的PaO2/FiO2高于noisy PSV 15%模式，差异有统计学意义(t=2.372，P<0.05)。 noisy PSV 45%模式与noisy PSV 30%模式相比，PaO2/FiO2和PaCO2的差异无统计学意义(tPaO2/FiO2=1.605，tPaCO2=0.459，P均>0.05)。见表2。

二、气体分布情况比较

在ROI 1～4的相同区域内，不同变异率noisy PSV通气模式间，气体分布的差异无统计学意义(P>0.05)，但在ROI 3区域内，noisy PSV 30%时的肺内吸入气体分布高于noisy PSV 15%，差异有统计学意义(t=2.19，P<0.05)，余区域内的气体分布在noisy PSV 30%和15%之间差异无统计学意义(P>0.05)。各区域内的气体分布情况在noisy PSV 45%与noisy PSV 30%模式下的差别无统计学意义(P>0.05)。见表3。

表2 3种不同变异率noisy PSV模式通气后ARDS患者PaO2/FiO2、PaCO2的变化

注：noisy PSV为变异性压力支持通气，ARDS为急性呼吸窘迫综合征，PaO2/FiO2为氧合指数，PaCO2为动脉血二氧化碳分压。与noisy PSV 15%比较：aP<0.05，t=2.372

讨 论

变异性是一种普遍存在的自然现象，人体在健康状态下，呼吸系统的TV和RR也存在变异性。研究表明健康成人在平静状态下，自主呼吸TV、RR和吸气时间的变异率分别为33%、21%和18%[9]。这种生理性的呼吸变异有利于改善V/Q，防止局部肺通气不足[4-5]。目前辅助机械通气PSV模式虽然在一定程度上保留了患者的自主呼吸，但忽视或限制了患者呼吸运动的变异性。有研究观察急性呼吸衰竭患者进行PSV通气时，TV的变异性仅为6.9%～9.9%[10]，这不符合患者呼吸的生理需要。noisy PSV可通过设置支持压力的变异率达到不同的变异水平。对不同变异率水平noisy PSV的动物实验研究显示，变异率在30%时，氧合状态及静脉分流改善更佳[11]，与本研究结果一致，故noisy PSV设置30%的变异率可能与生理情况更相符合。

表3 3种模不同变异率noisy PSV模式通气后ARDS患者同一时间点各肺区气体分布的变化

注：noisy PSV 为变异性压力支持通气，ROI 1～4为从腹侧至背侧的各不同肺区。与noisy PSV 15%比较：aP<0.05

本研究提示3种不同变异率的noisy PSV并未改变气道压力，这可以利用ARDS机械通气的压力-容积(pressure-volume，P-V)曲线特点来解释。Suki等[12]提出呼吸系统是一个随机共振系统，P-V曲线的“S”型特点决定了在一定压力范围内，单位压力引起的单位容积变化是增加的，这种容积的增大可以改善通气进而提高PaO2/FiO2，但是由于压力值在所设置的值上下呈正态分布，因此尽管noisy PSV的变异率不等，但noisy PSV的平均支持压力与PSV相比并未增高，即气道压的平均值并不增加。Noisy PSV 30%在不增加气道压力的前提下改善氧合状态，对实现保护性肺通气有重要的意义。

本研究利用EIT监测到noisy PSV 30%有利于进一步增加肺内重力依赖区(ROI3)的气体分布，这对改善ARDS患者肺内通气不均一、减轻肺损伤有重要作用[9,13]。从noisy PSV通气实现的原理来看，由于noisy PSV时支持压力变异率的增加出现较大TV，使重力依赖肺区实现复张的机会增加，而noisy PSV给予大TV的时间间隔(220～280 s)小于去复张时间[14]，从而实现持久的肺复张。但提高变异率对肺复张的改善是有限的，而过低的变异率又不能实现肺复张，故设置合适的变异率非常必要。有研究者利用詹氏不等式数学原理探讨noisy PSV的作用，并指出压力<30 cmH2O时可获益，过高的压力反而有害[15]。这也符合临床上ARDS保护性治疗的原则。

综上所述，noisy PSV变异率设置为30%能在一定程度上改善ARDS患者氧合状态及肺内气体分布不均一性，更有利于保护性肺通气的实施。但本研究纳入的样本量有限，且仅进行了短时间的观察，故要明确长期应用这3种变异率通气模式对ARDS患者呼吸的影响，需更大的样本及更长的研究时间以进一步完善。

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