机械通气模式及其临床应用进展

机械通气模式及其临床应用进展

安贞医院呼吸科朱光发

近年来，人工呼吸支持技术进展迅速，先进的电子计算机技术、传感技术、呼吸监测技术与呼吸病理生理新理论的不断融合使呼吸治疗技术有了长足的发展。对严重呼吸衰竭的治疗观念较以往有了很大改变，新的机械通气模式不断出现并应用于临床，为临床医生提供更多的治疗选择。如何评价这些新的机械通气模式和实际应用价值是危重病医学领域研究的热点课题之一。本文重点介绍在这一领域中的研究进展。

一、传统通气模式与新通气模式

所有通气模式可归为两大类：（1）完全通气支持（呼吸机提供患者的整个分钟通气量）；（2）部分通气支持（分钟通气量由呼吸机和患者的自主呼吸两部分构成）。其中完全通气支持包括：控制或辅助-控制通气(CMV)、设定呼吸频率接近正常呼吸频率时的同步间歇指令通气（SIMV）、压力调节容量控制通气（PRVC）。部分通气支持包括：低频率的SIMV 或压力支持通气（PSV）、SIMV+PSV、容积支持通气（VSV）、双相气道正压（Biphasic Positive Airway Pressure，BIPAP）通气、压力释放通气（APRV）、比例通气（PAV）、适应性支持通气（Adaptive support ventilation，ASV）、持续气道正压通气（CPAP）等。根据出现顺序的先后和设计原理不同，一般将CMV（可以是压力控制、也可以是容量控制）、SIMV（P-SIMV，V-SIMV）、PSV、CPAP/PEEP等通气模式称为常规通气模式，而将目前应用尚不十分普及，经验尚不丰富的其他模式如PRVC、VSV、BIPAP、APRV、PAV等模式称为新的通气模式。在品牌众多的呼吸机中，存在同一模式不同名称的现象，这种命名的混乱给临床医生对通气模式的理解造成困难，如鸟牌呼吸机中的容积保障压力支持（volume assured pressure support，VAPS）模式和熊牌（Bear 1000）呼吸机的压力增强（Pressure augmentation）模式的基本原理都是将辅助与控制通气模式有机结合，在每一次呼吸周期中通过自动反馈机制，在患者的呼吸力学不断变化的情况下，对通气压力和容量进行双重控制来达到预定的目标潮气量，从而使通气支持水平能适应患者的呼吸能力和通气需要。因此，应重点了解每一通气模式的工作原理才能正确应用于临床实践。机械通气技术领域中另一热点问题是机械通气辅助措施的开发和应用，如一氧化氮吸入技术、表面活性物质补充技术、气管内吹气技术、人工膜肺技术（ECMO）、俯卧位通气技术、部分液体通气技术等都可归属于新的通气模式，其临床应用价值也深入研究和探讨之中。

二、几种新的通气模式与临床应用评价

1、PRVC和VSV

PRVCV是一种压力控制，时间、流速或压力触发，压力限制，时间切换的通气模式。是Servo300A型呼吸机特有的通气模式。其特点是呼吸机连续测定呼吸系统顺应性（受肺、胸廓、气道阻力影响），自动调整压力切换水平，保证潮气量。呼吸机首次送气的压

力为5cmH2O，呼吸机自动计算该压力下获得的通气量。在随后的三次通气中，呼吸机逐步调整压力水平，达到预定潮气量的75%，此后呼吸机根据前一次通气计算出的顺应性，自动调节吸气压力以便达到预定肺容积。每次通气之间的压力差不超过3 cmH2O，最大压力不超过预定压力（压力上限）下5 cmH2O。

PRVCV可用于控制性通气，适用于自主呼吸功能不良的患者。PRVCV调节主要应设定压力切换水平，压力水平过低达不到预设潮气量；压力水平过高则安全性差。其它参数的设置可根据呼吸机面板上的液晶闪烁提示进行。

VSV是一种压力控制，压力或流速触发，压力限制，流速、时间或容量切换的通气模式。其工作方式类似于PSV，不同之处是操作者可设定目标通气量，即具有PSV的特点并保证潮气量恒定。可看作是PRVCV与PSV的结合，呼吸机随顺应性和气道阻力的变化，自动调整PSV水平以保证潮气量。当患者的自主呼吸消失时VSV自动转为PRVCV。VSV主要用于自主呼吸功能良好的患者。

PRVCV和VSV具有以下共同的优点：①减少镇静剂和肌肉松弛剂的用量；②患者感觉舒适；③保持较低的气道峰压；④改善机械通气对循环的不良影响；⑤以辅助通气取代控制通气；⑥缩短撤机过程，减少住ICU时间；⑦减少肺气压伤等机械通气并发症。

2、ASV

是瑞士生产的GALILEO“伽利略”呼吸机特有的新的通气模式。是一种能适应病人通气的需求的自动模式。ASV的调节方法简单方便，应用时首先输入ASV通气参数：（1）压力值：在报警窗内设置压力上限（一般为45cmH2O），则ASV时的最大吸气压力为预定压力上限下10 cmH2O；（2）体重，输入患者的理想公斤体重；（3）输入分钟通气百分数（%MinVol）。选择选择触发方式和触发灵敏度并根据临床需要设置PEEP/CPAP 水平后即可对绝大多数患者进行通气治疗。

ASV主要原理和优点有：（1）ASV自动调节来适应病人的通气需求，可用于自主及指令性通气，当病人自主呼吸停止时，ASV自动进入指令性通气；而当自主呼吸恢复时，ASV自动进入支持通气阶段。总之，该模式以最低的气道压力、最佳的呼吸频率来满足病人的通气需要；（2）ASV是第一个自动撤机支持系统，ASV从开始工作的瞬间状态就自动地引导病人走向脱机；（3）ASV能提供安全的最低分钟通气量；（4）ASV自动维持最佳通气方式，ASV能持续监测病人每一次呼吸的肺顺应性、气道阻力几自主呼吸状况，根据测得数据重新计算最佳气道压力和通气频率，以达到最佳通气状态，并始终引导病人进入脱机状态。

3、BIPAP、APRV

BIPAP是让患者的自主呼吸在双压力水平的基础上来进行，气道压力周期性地在高压力和低压力两个水平之间转换，每个压力水平均可独立调节。以两个压力水平之间转换引起的呼吸容量改变来达到机械通气辅助的作用。

APRV是在BIPAP基础上，通过间歇释放气道内压力来实现肺泡通气的一种新的通

气模式。也就是说，潮气量V T主要是由气道内高压（CPAP水平）向气道内低压（压力释放水平，是一种通过电磁阀控制的压力释放）切换时产生的。V T大小除与CPAP和释放压力水平差有关外，还与呼吸系统总的顺应性、阻力和压力释放持续的时间有关。在顺应性和阻力相对固定时，气道内压力变化越大则释放的呼气容积越大，压力释放的时间一般需要大于1.5秒（多为1.5—2.0秒）才能保证足够的通气。APRV保留了患者的自主呼吸功能，并保持整个吸气相（占整个呼吸周期中的大部分时间）气道内的正压，通过调节压力释放水平还可以产生一定水平的呼气末正压，上述特点使APRV具有改善氧合效果好、气道内压力低、对血流动力学影响小和气压伤发生率低的优点。APRV与IMV+CPAP模式比较，两者都是自主呼吸与辅助呼吸结合的方式，但V T产生机理不同。与IMV+CPAP相似，当呼吸机辅助呼吸次数增多时，自主呼吸将减少，所以当压力释放次数减少时自主呼吸次数增加，反之当压力释放次数增多时自主呼吸成分减少，病人的分钟通气量主要由呼吸机控制，因此APRV也可用于肌松的患者。

APRV通气适合于除慢性阻塞性肺病以外的所有急性呼吸衰竭患者的治疗，特别是对急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征患者可能效果更好。因为APRV是一种新的通气模式，临床应用时间尚短，需经大规模前瞻性对照研究结果出来后才能客观评价其疗效。应用时特别注意监测分钟通气量和呼吸频率的变化，如果呼吸频率超过30次/分，能产生较高水平的内源性PEEP。

4、PAV

PAV是近年来发展起来的一种新的通气模式，是呼吸生理和计算机技术结合的产物。它能够按照患者瞬间吸气努力的大小成比例地提供同步压力辅助使患者舒适地获得由自身支配的呼吸形式和通气程度。其绝大部分特点与PSV一致，不同之处在于施加的气道压力水平也是由病人自己调节。因此PAV能更好地协调人机关系，减少呼吸功，使机械通气支持更接近于正常生理呼吸。PAV的基本工作原理是呼吸机根据测得的Raw 和Ers 指标，结合从呼吸机管路中的压力、流速和容量感受器中反馈回来的信息，由两个控制开关（阻力获得控制和弹性获得控制）自动调整PSV水平。从理论上讲PAV是一种十分优越的通气模式，但在实际应用过程中存在许多问题如（1）PAV需要实时地从呼吸管路的Y型管处获得压力、流速和容量信息，任何一项信息的缺失或改变都可对病人造成危险。（2）需要准确测量Raw 和Ers，而测定这些指标时多需要应用镇静剂或肌松剂。（3）当Raw 和Ers发生改变后，还得相应地调节PSV水平。（4）病人必须有自主呼吸，没有自主呼吸PAV模式无法工作。（5）存在“脱逸”现象（run-away），当呼吸机管路有漏气时，呼吸机以很高的流量送气以补偿漏气，此时并非患者努力的结果。（六）PAV模式不能控制V T和呼吸频率，严格地说不能真正控制病人的呼吸方式。鉴于上述原因，PAV在急性呼衰中的作用有待进一步证实。

5、压力增强通气

压力增强通气模式是Brar1000呼吸机所特有的。其主要目的是保障PSV通气时的

潮气量恒定，也可以理解为具有容量保证特点的PSV。如前所述，当病人自主呼吸驱动减弱时，单用PSV或PSV+CPAP无法保证有效通气量，易造成通气不足。压力增强通气模式就是针对此问题设计的通气模式。使用此模式时应首先预设适当的PSV水平，然后选择一个最小的V T和备用支持吸气流速，如果PSV通气时V T超过设定的最小V T值，无压力增强，呼吸机仍按流速切换方式转化为呼气，如果V T低于预设的最小V T，备用支持气流装置向病人提供气流，直到达到预设的V T后停止。此时气道内压力增加并超过PSV水平，呼吸机以容量方式切换。压力增强虽然解决了V T不足的问题，但因其没有对呼吸频率的备用支持，因此病人仍有发生窒息的危险。

三、对新通气模式的总体评价和发展方向

随着科技的进步和发展，新的通气模式必然不断涌现。总体发展趋势是更加重视保留患者的自主呼吸功能，进一步改进人-机协调性，最大限度的降低患者的呼吸功耗和避免人工呼吸支持相关的并发症。如最近开发和应用神经调节性辅助通气（neurally-adjus ted ventilatory assist，NAVA））就是将膈肌电活动信号作为呼吸机的触发信号，使呼吸机的力学触发更加接近患者的神经触发，减少力学触发的滞后现象，提高机械通气的舒适性。

综合目前对上述新通气模式的临床应用文献，总体评价如下：（1）新的通气模式将新技术应用于临床，从理论上更加符合患者的自主呼吸需要，保障患者对通气的需求和降低呼吸功。机械模型和动物模型为基础的实验室数据都证实了新模式的可靠性和优越性。但是，人体的复杂性和不同疾病病理生理基础的多变性决定了对新通气模式的评价需要进行更加长期和细致的观察。由于所有新模式的工作方式均依赖于对呼吸力学的传感和反馈，而呼吸力学在疾病过程中是复杂和多变的，反馈调节通路上任何一个环节发生问题就会影响通气参数的准确性和临床疗效。因此，无论如何智能化的呼吸机都不能代替医护人员的密切观察和根据患者病理生理特征、呼吸力学的改变而对呼吸机的精确调节。认为呼吸机智能化程度越高，对医护人员的需求越低的观点是不正确的；（2）目前认为较有前途的新通气模式有BIPAP/APRV、ASV和PAV等，越来越多的临床应用文献证明，APRV较传统的通气模式能够更好的改善氧合、降低镇静剂的需要和具有对血流动力学干扰小等优点，对急性呼吸衰竭尤其是急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤（ARDS/ALI）的治疗显示出了良好的应用前景；（3）由于所有新的通气模式出现时间短，临床应用经验尚不丰富，只有当寻证医学证据面世后这些新模式才能被推荐常规临床应用，在此之前所有结论只能作为经验性或实验性资料来对待，新通气模式不可能完全替代传统模式。