引用本文： 忽新剛, 劉智達, 王凱, 馬利軍. 神經調節輔助通氣, 一種新的同步通氣策略. 中國呼吸與危重監護雜志, 2014, 13(5): 531-533. doi: 10.7507/1671-6205.2014130 復制
機械通氣是治療呼吸衰竭的主要手段。呼吸機接收到吸氣指令到吸氣閥開放的過程稱為觸發(trigger)，常規的觸發形式有多種，包括時間、壓力和流速觸發等[1]。近年來，通過膈肌電活動(electrical activity of the diaphragm，EAdi)控制的神經調節輔助通氣(neutrally adjusted ventilator assist，NAVA)這一新的機械通氣觸發形式的出現，能夠在神經傳導水平觸發呼吸機，相對于其他模式而言，觸發處于呼吸神經肌肉運動的上游，受漏氣等影響較小，同時在時間和通氣水平上與患者的需求相匹配。
一 NAVA的研發與工作原理
早期的呼吸機多為控制通氣模式，忽視患者的自主呼吸，按照設定的潮氣量和呼吸頻率給予患者機械通氣，常導致嚴重的人機對抗，尤其是COPD和高PEEPi患者[2-3]。因此，需要給予鎮靜劑和肌松劑來改善人機協調性，以保證充足的通氣。理想的技術是通過監測呼吸中樞或膈神經的信號來觸發呼吸機，從根本上解決人機協調性問題。
常規壓力和流量觸發所產生的觸延遲時間為80 ms左右，而呼吸信號自皮層傳導至膈肌所需要的時間為16 ms[4]。因此，相對于常規觸發手段，通過EAdi觸發呼吸機，可以有效地縮短觸發延遲時間和改善人機協調性。EAdi信號可通過表面電極、針電極和食管電極等方法采集，食管電極由于受皮下脂肪厚度影響和其他肌肉影響較小，采集的EAdi信號穩定而被廣泛應用。20世紀90年代末期，Sinderby等[5]對原有食管電極進行修改優化，通過數字濾波技術消除心電信號干擾和提高信號的信噪比后，成功記錄到高質量的EAdi信號并用來觸發呼吸機，并按照EAdi的大小給予成比例輔助通氣。這種新通氣模式的出現最大程度地改善了人機協調性和舒適度，并可能有減少鎮靜劑用量和肺保護等作用，具有一定的應用前景[6-9]。
NAVA是一種由EAdi觸發呼吸機并按照EAdi的大小給予成比例通氣的機械通氣模式，首先要將食管電極放置，放置電極的深度可根據公式預算(不同型號和長度預計公式不同)[10]，根據呼吸機軟件的提示置于最佳位置，并采集到理想的EAdi信號。然后設置觸發靈敏度，通常設置為0.5μV，并設置NAVA水平，NAVA水平單位為cm H2O/μV(1 cm H2O=0.098 kPa)，為單位EAdi提供壓力支持的幅度，多設置為0.5～3 cm H2O/μV，在呼吸系統順應性降低的疾病中(如急性呼吸窘迫綜合征)，支持水平可高于3 cm H2O/μV，NAVA水平和氣道峰壓力可有如下關系，氣道峰壓力(cm H2O)=(EAdi peak－EAdi min)×NAVA支持水平+PEEP，公式中EAdi peak為膈肌電活動峰值，EAdi min為膈肌電活動谷值。在撤機過程中，還可用通過EAdi滴定確定最佳的壓力支持水平，增加自主呼吸的比例，當NAVA支持水平為0.5 H2O/μV，可考慮撤機。
二 NAVA在改善人機同步的理論優勢
人機協調性的關鍵指標有：①觸發時間點；②切換時間點(即呼吸機由吸氣切換為呼氣的時間點)；③壓力支持水平和壓力上升時間。人機協調性可概括為時間協調性和壓力輔助水平的協調性兩方面。時間不協調主要表現形式有觸發延遲、無效觸發、誤觸發和切換延遲等[11]。相對于PSV模式，NAVA可顯著降低觸發延遲時間，無效觸發和誤觸發次數，觸發延遲時間較對照組減少70 ms左右，而兩組的血氣分析結果、平均氣道壓、潮氣量等參數無統計學差異。研究顯示NAVA組患者的呼吸頻率、潮氣量的變異性和峰值EAdi高于對照組[12-13]。
壓力支持水平的協調性是指患者的呼吸中樞驅動水平與壓力支持之間的差別，常規的呼吸功能監測并不能很好反映患者的呼吸驅動[14]。一項對睡眠呼吸障礙患者的研究表明，相對于PSV模式，NAVA可以減少觸發延遲時間和無效觸發、改善睡眠結構、減少機械通氣過程中的中樞性呼吸暫停，并認為NAVA通過更好地反映患者呼吸中樞驅動水平，避免了過度通氣導致的中樞呼吸暫停，提高患者的舒適性[8]。
患者的呼吸頻率、潮氣量和EAdi水平由PaO2、PaCO2、pH值及胸壁、氣道、肺等機械感受器決定，機體會自主調整呼吸頻率、潮氣量以減少呼吸做功，同時滿足機體O2和CO2氣體交換的需要[15]。Schmidt等[16-17]研究表明，相對于PSV模式，NAVA通氣模式下潮氣量變異系數更大，在不同NAVA水平下，患者通過自身反饋對呼吸頻率和EAdi的調節，從而保持體內PaO2、PaCO2的相對穩定，而在PSV模式下，不合適的壓力輔助水平將導致機械通氣的過分輔助和輔助不足，而產生PaO2、PaCO2的波動。另外一項研究表明NAVA通過改善家兔與呼吸機的協調性，降低患者呼吸時的跨膈壓，減少呼吸肌做功，更好地緩解呼吸肌疲勞[6]。因此，在NAVA通氣模式下可以更好地匹配患者的代謝需求，維持內環境的相對穩定，減少呼吸做功。因此，NAVA通氣可以通過改善人機協調性和更好地匹配患者代謝需求來改善人機協調性，從而達到降低患者呼吸做功，提高患者舒適性，從而增加患者呼吸支持治療依從性的效果。
三 NAVA的臨床應用進展
1.NAVA在無創機械通氣中的應用：在無創通氣過程中也常產生人機不協調，NAVA可改善有創機械通氣的協調性，是否也可改善無創機械通氣的協調性？Beck等[18]對急性肺損傷機械通氣拔管后的家兔研究發現，NAVA無創通氣可以減少呼吸機的誤觸發和觸發延遲，并且受呼吸機管路漏氣的影響較小。Bertrand等[19]對接受無創通氣的急性呼吸衰竭患者的研究發現，相對于PSV模式，NAVA可以顯著改善患者的人機協調性，減少無效觸發和觸發延遲的發生。另外，Cammarota等[20]對拔管后低氧血癥患者行無創機械通氣的研究中發現，相對于PSV模式，NAVA通氣可以改善通氣的協調性和協同指數。但上述研究均是進行短時間的通氣(20~30 min)，且NAVA無創通氣方面的研究還很少。因此，更多的研究需要進一步證實NAVA無創通氣的有效性及安全性。
2.NAVA在新生兒和嬰幼兒機械通氣中的應用：在新生兒和嬰幼兒機械通氣中，由于其自身呼吸較弱，觸發靈敏度的設置一般較高，但設置過高的靈敏度又容易產生誤觸發，因此治療存在矛盾。Bengtsson等[9]對2 d~15歲的嬰幼兒(多數為心臟術后)研究發現，相對于PSV模式，NAVA通氣可以降低嬰幼兒的峰氣道壓，增加患兒的呼吸頻率。另一項研究也發現NAVA通氣模式下人機不協調時間(8.8%)明顯低于壓力(33.4%)和流量觸發(30.8%)的PSV模式通氣[21]。Ducharme-Crevier等[22]認為通過監測膈肌電活動有助于了解患兒的自主通氣能力，防止壓力的過度輔助及輔助不足，避免呼吸機相關性膈肌萎縮，減少患兒機械通氣時間。
3.NAVA的肺保護作用：動物實驗研究顯示小潮氣量(6 mL/kg)和NAVA通氣模式在急性肺損傷的家兔具有同樣的肺保護作用，相對于大潮氣量(15 mL/kg)，小潮氣量和NAVA組肺泡灌洗液、脾、腎臟組織中的白細胞介素8(IL-8)水平更低[7]。在PSV模式下，壓力支持水平的變化將導致過度通氣和通氣不足。而在NAVA模式下，NAVA支持水平的變化對潮氣量、EAdi、呼吸頻率等指標影響均較小[23]。但上述優勢是否能減少機械通氣時間和死亡率，還需要臨床研究進一步證實。
4.NAVA的臨床適應證和禁忌證
(1)?適應證：由于目前的臨床研究多僅限于短時間的生理性研究，臨床應用經驗相對不足，但NAVA具有改善人機協調性、肺保護和更加的舒適性，可以有效避免無效觸發和誤觸發。因此，COPD患者、嬰幼兒、人機協調性差、肺損傷的患者可能從中獲益。
(2)?禁忌證：主要包括：①存在鼻胃管置入禁忌證(如食管胃底靜脈曲張)；②呼吸驅動缺失或不充足(如延髓損傷或鎮靜、抑制呼吸藥物應用)；③高位脊髓和膈神經損傷為絕對禁忌證；④先天性肌肉疾病為NAVA的相對禁忌證。
綜上所述，作為最近出現的一種機械通氣模式，NAVA通氣模式具有改善人機協調性，減少呼吸肌做功，更好地匹配患者的代謝需求等優勢，在臨床上具有廣泛的應用前景，但目前經驗相對較少，EAdi電信號受影響因素眾多，且在重癥加強治療病房受到電磁信號干擾的可能性更大，長時間使用是否能獲取穩定的EAdi還需臨床進一步驗證。機械通氣患者中廣泛使用鎮靜、鎮痛、呼吸抑制和肌松劑對NAVA通氣可能產生多大影響仍不清楚。NAVA通氣模式的優勢是否能改善患者預后，如死亡率、機械通氣時間、住院天數、機械通氣相關并發癥，還需要進一步的研究和臨床實踐中的不斷探索。
機械通氣是治療呼吸衰竭的主要手段。呼吸機接收到吸氣指令到吸氣閥開放的過程稱為觸發(trigger)，常規的觸發形式有多種，包括時間、壓力和流速觸發等[1]。近年來，通過膈肌電活動(electrical activity of the diaphragm，EAdi)控制的神經調節輔助通氣(neutrally adjusted ventilator assist，NAVA)這一新的機械通氣觸發形式的出現，能夠在神經傳導水平觸發呼吸機，相對于其他模式而言，觸發處于呼吸神經肌肉運動的上游，受漏氣等影響較小，同時在時間和通氣水平上與患者的需求相匹配。
一 NAVA的研發與工作原理
早期的呼吸機多為控制通氣模式，忽視患者的自主呼吸，按照設定的潮氣量和呼吸頻率給予患者機械通氣，常導致嚴重的人機對抗，尤其是COPD和高PEEPi患者[2-3]。因此，需要給予鎮靜劑和肌松劑來改善人機協調性，以保證充足的通氣。理想的技術是通過監測呼吸中樞或膈神經的信號來觸發呼吸機，從根本上解決人機協調性問題。
常規壓力和流量觸發所產生的觸延遲時間為80 ms左右，而呼吸信號自皮層傳導至膈肌所需要的時間為16 ms[4]。因此，相對于常規觸發手段，通過EAdi觸發呼吸機，可以有效地縮短觸發延遲時間和改善人機協調性。EAdi信號可通過表面電極、針電極和食管電極等方法采集，食管電極由于受皮下脂肪厚度影響和其他肌肉影響較小，采集的EAdi信號穩定而被廣泛應用。20世紀90年代末期，Sinderby等[5]對原有食管電極進行修改優化，通過數字濾波技術消除心電信號干擾和提高信號的信噪比后，成功記錄到高質量的EAdi信號并用來觸發呼吸機，并按照EAdi的大小給予成比例輔助通氣。這種新通氣模式的出現最大程度地改善了人機協調性和舒適度，并可能有減少鎮靜劑用量和肺保護等作用，具有一定的應用前景[6-9]。
NAVA是一種由EAdi觸發呼吸機并按照EAdi的大小給予成比例通氣的機械通氣模式，首先要將食管電極放置，放置電極的深度可根據公式預算(不同型號和長度預計公式不同)[10]，根據呼吸機軟件的提示置于最佳位置，并采集到理想的EAdi信號。然后設置觸發靈敏度，通常設置為0.5μV，并設置NAVA水平，NAVA水平單位為cm H2O/μV(1 cm H2O=0.098 kPa)，為單位EAdi提供壓力支持的幅度，多設置為0.5～3 cm H2O/μV，在呼吸系統順應性降低的疾病中(如急性呼吸窘迫綜合征)，支持水平可高于3 cm H2O/μV，NAVA水平和氣道峰壓力可有如下關系，氣道峰壓力(cm H2O)=(EAdi peak－EAdi min)×NAVA支持水平+PEEP，公式中EAdi peak為膈肌電活動峰值，EAdi min為膈肌電活動谷值。在撤機過程中，還可用通過EAdi滴定確定最佳的壓力支持水平，增加自主呼吸的比例，當NAVA支持水平為0.5 H2O/μV，可考慮撤機。
二 NAVA在改善人機同步的理論優勢
人機協調性的關鍵指標有：①觸發時間點；②切換時間點(即呼吸機由吸氣切換為呼氣的時間點)；③壓力支持水平和壓力上升時間。人機協調性可概括為時間協調性和壓力輔助水平的協調性兩方面。時間不協調主要表現形式有觸發延遲、無效觸發、誤觸發和切換延遲等[11]。相對于PSV模式，NAVA可顯著降低觸發延遲時間，無效觸發和誤觸發次數，觸發延遲時間較對照組減少70 ms左右，而兩組的血氣分析結果、平均氣道壓、潮氣量等參數無統計學差異。研究顯示NAVA組患者的呼吸頻率、潮氣量的變異性和峰值EAdi高于對照組[12-13]。
壓力支持水平的協調性是指患者的呼吸中樞驅動水平與壓力支持之間的差別，常規的呼吸功能監測并不能很好反映患者的呼吸驅動[14]。一項對睡眠呼吸障礙患者的研究表明，相對于PSV模式，NAVA可以減少觸發延遲時間和無效觸發、改善睡眠結構、減少機械通氣過程中的中樞性呼吸暫停，并認為NAVA通過更好地反映患者呼吸中樞驅動水平，避免了過度通氣導致的中樞呼吸暫停，提高患者的舒適性[8]。
患者的呼吸頻率、潮氣量和EAdi水平由PaO2、PaCO2、pH值及胸壁、氣道、肺等機械感受器決定，機體會自主調整呼吸頻率、潮氣量以減少呼吸做功，同時滿足機體O2和CO2氣體交換的需要[15]。Schmidt等[16-17]研究表明，相對于PSV模式，NAVA通氣模式下潮氣量變異系數更大，在不同NAVA水平下，患者通過自身反饋對呼吸頻率和EAdi的調節，從而保持體內PaO2、PaCO2的相對穩定，而在PSV模式下，不合適的壓力輔助水平將導致機械通氣的過分輔助和輔助不足，而產生PaO2、PaCO2的波動。另外一項研究表明NAVA通過改善家兔與呼吸機的協調性，降低患者呼吸時的跨膈壓，減少呼吸肌做功，更好地緩解呼吸肌疲勞[6]。因此，在NAVA通氣模式下可以更好地匹配患者的代謝需求，維持內環境的相對穩定，減少呼吸做功。因此，NAVA通氣可以通過改善人機協調性和更好地匹配患者代謝需求來改善人機協調性，從而達到降低患者呼吸做功，提高患者舒適性，從而增加患者呼吸支持治療依從性的效果。
三 NAVA的臨床應用進展
1.NAVA在無創機械通氣中的應用：在無創通氣過程中也常產生人機不協調，NAVA可改善有創機械通氣的協調性，是否也可改善無創機械通氣的協調性？Beck等[18]對急性肺損傷機械通氣拔管后的家兔研究發現，NAVA無創通氣可以減少呼吸機的誤觸發和觸發延遲，并且受呼吸機管路漏氣的影響較小。Bertrand等[19]對接受無創通氣的急性呼吸衰竭患者的研究發現，相對于PSV模式，NAVA可以顯著改善患者的人機協調性，減少無效觸發和觸發延遲的發生。另外，Cammarota等[20]對拔管后低氧血癥患者行無創機械通氣的研究中發現，相對于PSV模式，NAVA通氣可以改善通氣的協調性和協同指數。但上述研究均是進行短時間的通氣(20~30 min)，且NAVA無創通氣方面的研究還很少。因此，更多的研究需要進一步證實NAVA無創通氣的有效性及安全性。
2.NAVA在新生兒和嬰幼兒機械通氣中的應用：在新生兒和嬰幼兒機械通氣中，由于其自身呼吸較弱，觸發靈敏度的設置一般較高，但設置過高的靈敏度又容易產生誤觸發，因此治療存在矛盾。Bengtsson等[9]對2 d~15歲的嬰幼兒(多數為心臟術后)研究發現，相對于PSV模式，NAVA通氣可以降低嬰幼兒的峰氣道壓，增加患兒的呼吸頻率。另一項研究也發現NAVA通氣模式下人機不協調時間(8.8%)明顯低于壓力(33.4%)和流量觸發(30.8%)的PSV模式通氣[21]。Ducharme-Crevier等[22]認為通過監測膈肌電活動有助于了解患兒的自主通氣能力，防止壓力的過度輔助及輔助不足，避免呼吸機相關性膈肌萎縮，減少患兒機械通氣時間。
3.NAVA的肺保護作用：動物實驗研究顯示小潮氣量(6 mL/kg)和NAVA通氣模式在急性肺損傷的家兔具有同樣的肺保護作用，相對于大潮氣量(15 mL/kg)，小潮氣量和NAVA組肺泡灌洗液、脾、腎臟組織中的白細胞介素8(IL-8)水平更低[7]。在PSV模式下，壓力支持水平的變化將導致過度通氣和通氣不足。而在NAVA模式下，NAVA支持水平的變化對潮氣量、EAdi、呼吸頻率等指標影響均較小[23]。但上述優勢是否能減少機械通氣時間和死亡率，還需要臨床研究進一步證實。
4.NAVA的臨床適應證和禁忌證
(1)?適應證：由于目前的臨床研究多僅限于短時間的生理性研究，臨床應用經驗相對不足，但NAVA具有改善人機協調性、肺保護和更加的舒適性，可以有效避免無效觸發和誤觸發。因此，COPD患者、嬰幼兒、人機協調性差、肺損傷的患者可能從中獲益。
(2)?禁忌證：主要包括：①存在鼻胃管置入禁忌證(如食管胃底靜脈曲張)；②呼吸驅動缺失或不充足(如延髓損傷或鎮靜、抑制呼吸藥物應用)；③高位脊髓和膈神經損傷為絕對禁忌證；④先天性肌肉疾病為NAVA的相對禁忌證。
綜上所述，作為最近出現的一種機械通氣模式，NAVA通氣模式具有改善人機協調性，減少呼吸肌做功，更好地匹配患者的代謝需求等優勢，在臨床上具有廣泛的應用前景，但目前經驗相對較少，EAdi電信號受影響因素眾多，且在重癥加強治療病房受到電磁信號干擾的可能性更大，長時間使用是否能獲取穩定的EAdi還需臨床進一步驗證。機械通氣患者中廣泛使用鎮靜、鎮痛、呼吸抑制和肌松劑對NAVA通氣可能產生多大影響仍不清楚。NAVA通氣模式的優勢是否能改善患者預后，如死亡率、機械通氣時間、住院天數、機械通氣相關并發癥，還需要進一步的研究和臨床實踐中的不斷探索。