NPB840呼吸机吸气压力触发与吸气流量触发比较

郑吉锋，白玫

首都医科大学宣武医院 医学工程处，北京 100053

NPB840呼吸机吸气压力触发与吸气流量触发比较

郑吉锋，白玫

首都医科大学宣武医院 医学工程处，北京 100053

目的 比较NPB840呼吸机在不同PEEP下吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时触发压力、触发流速、触发时间的差异。方法 将FLUKE VT-Plus气流分析仪串联在待测呼吸机与主动模拟肺之间，通过主动模拟肺模拟病人的自主呼吸，气流分析仪采集自主呼吸触发呼吸机时的呼吸参数及波形。结果 相同呼气末正压（PEEP）下压力触发的触发压力略高于流量触发的触发压力；相同PEEP下流量触发流速要大于压力触发流速。PEEP为0时，压力触发和流量触发时的触发时间差异最大，随着PEEP值的增加，压力触发和流量触发时的触发时间差异逐渐减少，当PEEP为15 cmH2O时，两者的触发时间接近。结论 通过对NPB840呼吸机在不同PEEP下吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时触发压力、触发流速、触发时间的测试，证明NPB840呼吸机使用流量触发方式时触发灵敏度较高，是医生在进行呼吸机治疗时灵敏度设定的首选。

呼吸机；吸气压力触发；吸气流量触发；呼气末正压

呼吸机已经成为常规抢救治疗设备，普遍应用于医院临床的急救和重症监护中。呼吸机的性能好坏、功能强弱以及设备使用人员对呼吸机的熟练程度都对病人病情的恢复起到决定性的作用。为全面的发挥呼吸机的功能，有效合理地使用设备，达到及时有效地进行抢救与治疗的目的，理解和熟练掌握设备的工作原理、操作方法和各种呼吸参数和设置是非常必要的。

（1）吸气压力触发原理：病人膈肌收缩，开始吸气动作。病人做功使呼吸机管路内产生负压，当压力下降到设定的压力触发灵敏度时，触发呼吸机。从病人吸气做功到触发呼吸机之间有短暂的延迟时间。接受呼气末正压（PEEP）治疗的病人，呼吸机自动将PEEP值同灵敏度值相加。如果所设灵敏度值过高，则可因病人移动或他人触动呼吸机管路而发生误触发的额外机械通气；如果所设灵敏度值过低，则病人需很努力才能触发呼吸机，增加病人的吸气做功，造成病人疲劳而不易脱机。

（2）吸气流量触发原理：呼吸机在呼吸管路中提供基础气流，病人开始吸入一定的气流量时，当吸入的气流量达到设定的流量触发灵敏度时，触发呼吸机。病人开始触发呼吸机到呼吸机吸气阀开放、供气，这段时间称为“响应时间”，“响应时间”需短于150 ms，时间越短，病人越省力。吸气流量触发可减少病人做功与呼吸机供气之间的时间延迟，与吸气压力触发比较，可改善呼吸机的反应时间[1]。

本研究主要是针对我院在用、自检正常的NPB 840呼吸机，先通过FLUKE VT-Plus气流分析仪检查呼吸机的基本呼吸参数如呼吸频率、气道压力、PEEP、潮气量、吸、呼气时间、峰值流速、吸呼比等，其显示值、实际值与检测值的误差在合理的范围内[2]。

本研究的目的主要是了解NPB840呼吸机在不同PEEP下吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时触发压力、触发流速、触发时间的差异。使使用人员更深入地了解NPB840呼吸机吸气压力触发与吸气流量触发性能，在进行呼吸机治疗时可根据患者的病情更好地选取合理的治疗方式。

1 材料与方法

1.1 使用设备

NPB840呼吸机具有直观的可视化用户操作界面、先进的气路模块化设计、可对软件和功能进行升级等特点[3]。

检测设备采用FLUKE VT-Plus气流分析仪和诺唯5600i型主动模拟肺。诺唯5600i型主动模拟肺是美国Michigan公司生产的模拟成人肺部结构的机械模拟肺，是评估和演示模拟主动呼吸的理想设备。它采用两个气囊模拟双肺，每个气囊上有加载弹簧（顺应性元件），用于模拟双肺的顺应性，通过调节弹簧作用点的方式调节加载力，从而调节气囊的顺应性。呼吸道阻力则通过更换具有不同阻力值的管道接头来实现。呼吸模拟模块模拟自主呼吸时把肺部连接卡安装在左肺上和右肺下，这样呼吸模拟模块进行呼吸时左肺驱动右肺，模拟病人肺的右肺连接待检测呼吸机，呼吸模拟模块驱动左肺模拟肺的自主呼吸[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 测试方法

将FLUKE VT-Plus气流分析仪串联在待测呼吸机与主动模拟肺之间（图1），通过主动模拟肺模拟病人的自主呼吸，气流分析仪采集自主呼吸触发呼吸机时的呼吸频率、气道压力、PEEP、潮气量、吸、呼气时间、峰值流速、吸呼比等呼吸参数，以及流速-时间、压力-时间、容量-时间、压力-容量、容量-流速等波形。

图1 测试设备FLUKE VT-Plus气流分析仪与诺唯主动模拟肺连接

主动模拟肺模拟正常肺即顺应性设定为0.05 L/ cmH2O、气道阻力设定为5 cmH2O/L/s。待测NPB840呼吸机的呼吸模式设定为自主呼吸模式，呼吸频率17次/min，压力支持10 cmH2O，潮气量80 mL；PEEP值分别设定为0、5、10、15 cmH2O，在不同的PEEP水平通过FLUKE VT-Plus气流分析仪采集吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时的呼吸参数[5]。

通过采集和计算NPB 840呼吸机的呼吸参数，得出PEEP值分别设定为0、5、10、15 cmH2O时吸气压力触发与吸气流量触发触发压力、触发流速、触发时间变化的曲线。通过分析曲线变化趋势，判断随着PEEP值的增加，触发压力、触发流速和触发时间变化趋势。

1.2.2 PEEP临床应用分析

PEEP临床应用的主要适应症是肺内分流所致的低氧血症，产生的生理作用：① 减少肺泡萎陷，减少肺内分流，纠正肺内分流所致的低氧血症；② 减少肺泡萎陷，增加功能残气量，有利于肺泡-毛细血管两侧气体的充分交换；③ 肺泡压升高，能使肺泡-动脉氧分压升高，有利于氧向肺毛细血管内弥散。另外，PEEP使肺泡始终处于膨胀状态，能增加肺泡的弥散面积，也有助于氧的弥散；④ 肺泡充气的改善，能使肺顺应性增加，在改善肺的通气、弥散、通气/血流失调的同时，还可减少呼吸做功。

PEEP的主要副作用：① 对血流动力学的影响：PEEP可以使回心血量减少、心排量下降、血压下降，尤其是对已有血容量不足、肺顺应性造成者的病人；② 肺组织的气压伤：PEEP可能使肺泡破裂和气胸的发生机会增加，尤其是已有肺组织的损伤或先天和后天性的肺组织发育不全；③ PEEP能扩张肺泡，使肺间质-肺毛细血管静水压增加，有可能引起肺泡或肺间质的水肿；④ PEEP还可能压迫肺毛细血管，使肺血流量减少，有可能增加无效通气。

最佳PEEP应是既能使萎陷的肺泡膨胀至尽可能好的状态、肺内分流降低至最低水平、动脉氧分压被提高至基本满意的水平，而对血流动力学的影响和肺组织气压伤降低至最低程度的PEEP水平。一般以PEEP＜10～15 cmH2O为宜。

内源性PEEP（PEEPi）使肺泡内压在整个呼吸周期均保持正压，相当于PEEP的作用。PEEPi是由于呼气时间不充分，呼气气流阻力增加或两者综合影响所导致的气体残留的结果。PEEPi会导致肺泡压升高，对血流动力学产生不良影响，造成吸气不同步。影响PEEPi的因素：① 生理因素：气道阻力增高或呼吸系统顺应性增大；②呼吸机因素：大潮气量、高频率或吸气时间长均可增加PEEPi发生的可能性，而降低分钟通气量可降低PEEPi的发生[6-7]。

2 结果

2.1 触发压力

从图2可以发现在相同PEEP时，压力触发的触发压力略高于流量触发的触发压力。与设定的PEEP值比较，无论压力触发的触发压力值，还是流量触发时触发压力值都有0.4～2.9 cmH2O的压力差异，即PEEPi。

图2 不同PEEP下流量、压力触发压力变化曲线

2.2 触发流速

从图3可以发现在相同PEEP下，流量触发流速要大于压力触发流速，PEEP值在5～10时尤其明显。

2.3 触发时间

从图4可以发现PEEP为0时，压力触发和流量触发时的触发时间差异最大，随着PEEP值的增加，压力触发和流量触发时的触发时间差异逐渐减少。当PEEP为15 cmH2O时，两者的触发时间几乎一致。

图3 不同PEEP下流量、压力触发流速变化曲线

图4 不同PEEP下流量、压力触发时间变化曲线

3 讨论

应用辅助或支持通气时，呼吸机送气要靠病人触发，不敏感或无反应的触发系统可显著地增加病人的吸气负荷，消耗额外呼吸功。压力触发是对气道内压力降低所发生的反应，呼吸机监测病人管道压力并识别吸气动作。原则上，呼吸机触发灵敏度应设置为最灵敏但又不会引起与病人用力无关的自发切换的数值。当选择压力触发时，气道中的用力降至设定的压力触发灵敏度值时，呼吸机开始一个病人触发的呼吸过程。因为病人呼气末气道压通常为0，故触发灵敏度常设于-0.5～2.0 cmH2O。当加用PEEP或病人气道内存在PEEPi时，应将触发灵敏度设定在（PEEP-1.5）cmH2O水平。气管插管口径过小或狭窄、气道阻塞、肺实质僵硬等均可增加触发系统的不敏感性，即压力触发灵敏度降低。气道压力降至基线压力时与气道压力降至压力触发灵敏度设定值时，其之间间隔大小取决于气道压力下降的快慢（吸气力的大小）。吸气作用力越大间隔越短；压力触发灵敏度的设定值越小间隔越短。理想情况下，压力触发的延迟时间是110～120 ms，但实际上呼吸机的触发延迟时间往往大于200 ms，延迟时间越长，对病人越不利。

流量触发是呼吸机对气道内流量降低所发生的反应，呼吸机监测病人管道中吸气与呼气流量差来判断病人吸气作用力。流量触发灵敏度一般设置在1～3 L/min，呼吸机的吸入流量传感器测量输送流量，呼出流量传感器测量呼出流量。在病人有吸气时，呼气流量传感器测量值下降，而吸气流量传感器测量值恒定。当两者差值大于设定值即流量触发灵敏度时，呼吸机被触发。病人回路中漏气气流值越大，触发灵敏度就越低。设定流量触发灵敏度后，在呼气后期病人回路维持一个持续气流，这个值比设定的流量触发灵敏度值高1.5 L/min；病人从持续气流中吸气，呼吸机测得的呼出流量减少，如果病人持续吸气，吸气和呼气流量传感器所测值的差就增加，当病人吸气（流量差）≥设定的流量触发灵敏度值时，呼吸机就被触发。病人吸气开始与呼吸机送气之间延迟时间的长短取决于气道压力下降的快慢（病人吸气力的大小），吸气力越大，延迟时间间隔越短；流量触发灵敏度的设置值越小，延迟时间间隔越短。在流量触发方式工作时，流量触发的延迟时间比压力触发的延迟时间短，理论数值＜100 ms。触发延迟时间取决于以下因素：① 病人开始用力吸气到气道压力下降所需时间；② 呼吸机触发反应时间；③ 所设置的PEEP与实际的呼气末肺泡内正压不一致，即PEEPi的存在会延长触发时间。

压力触发和流量触发两种触发方式最主要的区别在于：当使用流量触发方式时，从开始吸气到呼吸机送气期间病人均能感受到气流；而当使用压力触发时，病人必须克服等值的反作用力，从开始吸气至呼吸机将气体送到病人体内，有一较长的“延迟时间”。采用流量触发的呼吸机，其管路内提供持续流量，不需关闭呼气阀即可达到触发阈值，节约了触发功；在病人刚开始吸气时，管路内的持续流量即可供病人吸气，明显减少吸气延迟时间。较短的触发延迟时间、较小的吸气期间下降压力意味着呼吸机有良好的触发同步性能。临床上压力触发灵敏度常设为-0.5～2.0 cmH2O，流量触发灵敏度常设为2～5 L/min。

机械通气触发方式对呼吸机临床应用效果的影响大，很多情况下甚至直接影响危重患者抢救的成功率。临床研究资料证实，流量触发所需的延迟时间可比压力触发减少43%，流量触发所需的呼吸功可比压力触发减少62%，如此显著的差异是由PEEPi造成的。主要原因：① PEEPi产生与肺动力学（阻力、顺应性和闭合容积及肺排空等许多因素）有关。在正常的自主呼吸情况下，只要胸腔内压稍微下降即可产生吸气气流，但存在PEEPi时，患者必须首先产生足够的压力克服PEEPi才能产生吸气气流，胸腔内压下降量程加大，呼吸系统所需做功增加；过度伸展的呼吸肌处于长度-张力曲线的不利位置，使收缩舒张不利；过度扩张的胸廓也处于长度-张力曲线的平坦部分，使胸廓扩张更为困难；② PEEPi存在时，只有吸气压力超过PEEPi才能出现吸气气流，容易导致呼吸肌疲劳，同时潮气量、肺泡通气量降低；③ 压力控制通气时呼吸机提供一定的压力。由于PEEPi的存在，有效吸气驱动压减少，潮气量减少，每分钟通气量不足，可导致高碳酸血症[8-11]。

不同的病人、病情以及肺内病理生理情况，触发呼吸机参数是不同的，此次测试只是模拟单一条件下不同PEEP下吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时触发压力、触发流速、触发时间的差异，目的让使用人员由此对NPB840呼吸机吸气压力触发与吸气流量触发性能有一个大致的认识，以便在对患者进行治疗中起到一定的帮助。

4 结论

通过对NPB840呼吸机在不同PEEP下吸气压力触发与吸气流量触发呼吸机时触发压力、触发流速、触发时间的测试，证明NPB840呼吸机使用流量触发方式时触发灵敏度是优于压力触发方式的，是医生在进行呼吸机治疗时灵敏度设定的首选。合适的触发灵敏度的设定，有助于提高病人自主呼吸触发呼吸机的效率，减少触发延迟时间、减少触发做功和误触发。

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Comparison of the Triggers for the Inspiratory Pressure and Inspiratory Flow in NPB840 Ventilator

ZHENG Ji-feng, BAI Mei
Department of Medical Engineering, Xuanwu Hospital Capital Medical University, Beijing 100053, China

Objective To understand the difference between the pressure and the fl ow velocity as well as the trigger time of the NPB840 ventilator in different modes of positive-end expiratory pressure (PEEP) under the suction pressure and the inspiratory fl ow. Methods Connect the FLUKE VT-Plus fl ow analyzer series to the measured ventilator and then to the simulated lungs with the Norway active system. Through the active simulation of lungs and patients’ spontaneous breathing, the analyzer acquisited parameters and waveform from the ventilator triggered by spontaneous breathing. Results Under the same mode of PEEP, the trigger for the inspiratory pressure is slightly higher than that of the inspiratory fl ow. The fl ow rate of the same PEEP is greater than that of the inspiratory pressure. When the PEEP is 0, the trigger time between the pressure and the fl ow rate is different. The time difference decreased with the increase of PEEP value. When the PEEP is 15 cmH2O, the trigger time between the inspiratory pressure and the fl ow rate is similar. Conclusion After testing the difference between the pressure and the fl ow velocity, as well as the difference of the trigger time between the inspiratory pressure and fl ow rate in the NPB840 ventilator under different modes of PEEP, it is proved that the sensitivity of NPB840 ventilator under the fl ow mode is superior to that under the mode of of inspiratory pressure.

ventilator; inspiratory pressure trigger; inspiratory flow trigger; positive-end expiratory pressure

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.013

1674-1633(2016)01-0051-04

2015-11-05

白玫，教授级高级工程师。

作者邮箱：jswei65@163.com