引用本文： 羅祖金, 詹慶元, 米玉紅. 新一代比例輔助通氣模式在慢性阻塞性肺疾病急性加重患者中的生理學研究. 中國呼吸與危重監護雜志, 2014, 13(6): 550-555. doi: 10.7507/1671-6205.2014135 復制
比例輔助通氣(proportional assist ventilation，PAV)是指呼吸機按照患者瞬間吸氣努力的大小成比例地提供同步壓力輔助，使患者可隨意控制呼吸形式，從理論上講是人機協調性較傳統通氣模式更具優勢的一種通氣模式[1]。既往PAV通過分別設置流速輔助比例(flow assist，FA)及容量輔助比例(volume assist，VA)對患者提供壓力輔助，多項研究發現對于慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)，PAV可改善通氣及氧合狀況，降低呼吸困難癥狀，改善人機協調性，降低呼吸功，增強運動耐力[2-8]。由Puritan Bennett 840呼吸機提供的新一代PAV是通過直接設置壓力輔助比例(pressure assist，PA)對患者提供壓力輔助，目前尚無該模式用于慢阻肺患者的臨床研究。為此，我們設計了該前瞻性自身交叉隨機對照研究，評價新一代PAV不同輔助比例對慢阻肺急性加重患者通氣、氧合及呼吸功耗等相關生理學指標的影響，為該模式的臨床應用提供證據。
對象與方法
一 對象
2006年1月至2008年1月連續收入北京朝陽醫院呼吸重癥監護室(RICU)的慢阻肺急性加重患者。入選標準：符合《慢性阻塞性肺疾病全球倡議(2005)》中關于慢阻肺的診斷標準[9]； 經氣管插管或氣管切開接受有創通氣；神志清楚，可示意交流；體重＞25 kg，人工氣道內徑6~10 mm；可耐受PSV通氣模式；呼吸頻率(RR)＞12次/min，且＜30次/min； 分鐘通氣量(MV)＜12 L/min；吸氧濃度(FiO2)＜0.5。排除標準：呼吸中樞驅動功能不穩；導致呼吸衰竭的原發病尚未得到控制；基本生命體征不穩定；未獲患者家屬書面同意。剔除標準：在研究過程中出現任何危及生命的病情變化；患者不能耐受研究所需的通氣模式；患者或家屬要求退出研究。
二 方法
1.研究設計：采用前瞻性自身交叉隨機對照研究的設計方案。當患者滿足入選條件時，立即應用Puritan Bennett 840呼吸機對其進行有創正壓通氣，模式設置為壓力支持通氣(PSV)模式；調節PS水平，保證潮氣量(VT)波動在6~10 mL/kg，保證合適的呼吸形式，保證PaCO2在相對穩定水平，患者無明顯吸氣困難主訴，存在較好的胸廓起伏，無明顯呼吸功增加或呼吸肌疲勞的臨床征象；調節呼氣末正壓(PEEP)水平，盡量保證患者每一次吸氣動作都能觸發呼吸機送氣；調節FiO2，保證經皮血氧飽和度(SpO2)在90%～95%之間。
應用PSV模式對患者進行輔助呼吸30 min后，隨機選取PAV模式中的3個輔助比例，即80%PA、60%PA、40%PA對先后患者進行輔助呼吸，每個輔助比例持續時間均為30 min，PEEP和FiO2的調節原則與PSV模式相同。在應用不同輔助比例對患者進行輔助呼吸前，皆先給予PSV模式進行輔助呼吸，持續時間30 min。
2.觀察方法：記錄患者性別、年齡、入選研究時有創通氣時間、急性生理學與慢性健康狀況評分Ⅱ(APACHE Ⅱ)、心率(HR)、動脈血壓(BP)、PS水平、RR、MV、氣道阻力(R)、動態肺順應性(Cdyn)等；研究前應用PSV行輔助呼吸30 min后、每組PAV通氣前應用PSV行輔助呼吸30 min后，每組PA進行輔助呼吸30 min后氣道分壓(PIP)、平均氣道壓(Pm)、VT、RR、MV、HR、BP、pH值、PaCO2、氧合指數(PaO2/FiO2)、Borg呼吸困難評分、呼吸肌做功評分；每組PAV輔助比例進行輔助呼吸30 min后患者呼吸做功(WOBp)及呼吸機做功(WOBv)。
3.相關定義
(1)Borg呼吸困難評分：0分：一點也不；0.5分：非常非常小，剛剛能感受到；1分：很小；2分：小；3分：中等程度；4分：有一點嚴重；5分：嚴重；6～8分：很嚴重；9分：非常非常嚴重，幾乎是最嚴重；10分：最嚴重[10]。
(2)呼吸肌做功評分：0分：頸部肌肉沒有肉眼可見的收縮或緊張變化；1分：頸部肌肉緊張，但是沒有呼吸幅度的變化；2分：頸部肌肉收縮，輕微的呼吸幅度變化；3分：中等程度的收縮，無鎖骨上窩或肋間隙內陷；4分：強烈收縮，鎖骨上窩或肋間隙內陷；5分：強烈收縮，出現胸腹矛盾運動[11]。
三 統計學處理
采用SPSS 13.0統計軟件錄入并處理數據，計量資料符合正態分布以
結果
一 基礎情況
研究期間共28例患者入選，其中男21例，女7例；平均年齡(72.6±11.3)歲。入選時有創通氣時間(7.9±5.1)d，APACHEⅡ評分(9.5±3.7)分，HR(81.5±13.6)次/min，平均動脈壓(MAP)(80.1± 9.6)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，PS水平(13.4±2.3)cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，RR(20.3± 5.0)次/min，MV(8.1±1.9)L/min，R(16.7± 7.1) cm H2O·L-1·s-1， Cdyn(27.7±12.7)mL/cm H2O。
二 不同輔助比例對通氣、氧合及血流動力學狀況的影響
隨著PA不斷下調，PIP、Pm、VT逐漸降低，RR逐漸加快，MV、 HR、動脈收縮壓(SBP)、MAP、pH、PaCO2、PaO2/FiO2無明顯變化。與在PSV模式時相比，PIP在80%PA時顯著增高，在60%PA及40%PA時顯著降低；Pm在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著降低；VT在80%PA時顯著增高，在60%PA及40%PA時顯著降低；RR在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著增高；MV在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著降低。結果見表 1。
表1
不同輔助比例下通氣、氧合及血流動力學狀況的變化(三 不同輔助比例對呼吸功耗的影響
隨著PA不斷下調，Borg評分及呼吸肌做功評分逐漸增加。與在PSV模式時相比，Borg評分及呼吸肌做功評分在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著增加。結果見表 2。隨著PA不斷下調，WOBp不斷增加，在40%PA時顯著高于在60%PA(P=0.000)及80%PA(P=0.000)時，在60%PA時也顯著高于80%(P=0.000)；WOBv不斷降低，在40%PA時顯著低于在60%PA(P=0.004)及80%PA(P=0.000)時，在60%PA時也顯著低于80%(P=0.000)。結果見圖 1。
表2
不同輔助比例下Borg評分及呼吸肌做功評分的變化
圖1
不同PAV輔助比例條件下患者及呼吸機呼吸功耗的變化
與80%PA比較，*
討論
正壓機械通氣過程中，人機不協調時一直是受到臨床高度重視且又難以得到完美解決的挑戰性問題，呼吸機難以完全按照患者的吸氣需求送氣是其中的重要原因之一。新一代PAV通過動態測量患者氣道阻力及順應性，實時監測患者自身吸氣流速及容量來持續計算患者瞬間吸氣用力的大小，并成 比例地提供同步壓力輔助，從理論上講可使患者隨意控制送氣形式，呼吸機完全按照患者需求送氣，包括送氣時間、送氣容積、送氣流速大小及波形等，從而避免人機不協調[1]。將新一代PAV應用于慢阻肺急性加重患者，并對其不同輔助比例以及PSV進行生理學對比研究，對于了解該模式在此類患者中的安全性及有效性，評價該模式在此類患者中的優劣勢，以及探索針對不同病情該模式及其輔助比例的合理選擇均具有重要的臨床價值。
PAV在盡可能保證呼吸機按照患者所需要的吸氣方式送氣，更為完美地改善人機不協調的同時，又對患者呼吸中樞驅動以及自主呼吸能力提出了一定的要求，并且有研究發現在PAV應用過程中患者VT存在較大的波動[4, 12]，因此該模式應用在慢阻肺急性加重患者中的安全性及有效性值得重視。本研究發現無論給予何種輔助比例，患者通氣、氧合及血流動力學狀況均相對穩定，較PSV模式也無顯著差異，表明該模式能夠安全有效地為慢阻肺急性加重提供通氣輔助。多項研究也發現，無論對慢阻肺患者進行無創通氣還是有創通氣過程中，與PSV模式相比，應用PAV時患者通氣、氧合及血流動力學狀況無明顯改變[4-5, 13-16]。在臨床應用過程中，該模式的確體現出其較好的人機協調性。Wysocki等[14]及Winck等[15]研究發現，在應用PAV對慢阻肺急性加重患者行無創通氣過程中，患者主訴舒適程度明顯改善；且Gay等[13]研究還發現，與應用PSV相比，應用PAV時不良反應發生率及患者拒絕率明顯降低。Xirouchaki等[17]研究發現，在將患者通氣模式由控制通氣切換為自主呼吸模式時，接受PAV的患者比例明顯高于PSV，且在通氣過程中PAV發生人機不協調的比例明顯低于PSV。
本研究發現，在80%PA時患者的呼吸形式、呼吸困難程度及輔助呼吸肌參與程度與基礎PSV大致相似，盡管80%PA時PIP有所增高，但二者Pm相似，提示該輔助比例時患者自主呼吸做功與PSV模式接近。Wrigge等[4]也發現，在對慢阻肺患者行PAV時，輔助比例為80%時，患者呼吸功耗與PSV相當。本研究發現，隨著PAV輔助比例逐漸下降，PIP、Pm、VT逐漸降低，RR逐漸加快，呼吸困難癥狀逐漸加重，輔助呼吸肌參與程度逐漸增高，WOBp逐漸增加，WOBv逐漸降低。與本研究結果一致，多項研究也發現，隨著PAV輔助比例的降低，患者PIP及Pm降低，VT降低，RR增快[4, 16, 18]。這主要是由于PAV與傳統定容或定壓通氣模式不同，該模式無需設置目標容量或壓力，呼吸機所提供的容量或壓力大小完全由患者吸氣用力大小以及壓力輔助比例所決定，并與吸氣用力程度及壓力輔助比例呈正比例相關。當PAV輔助比例逐漸下調時，若患者吸氣用力不變，呼吸機送氣壓力及VT則必然降低，為了滿足相同的通氣效果，必然促進患者自主呼吸做功增加。如果輔助比例過度降低，患者自主吸氣能力就難以滿足通氣負荷，容易導致呼吸淺快，呼吸困難癥狀及輔助呼吸肌參與程度加重。控制通氣或高水平輔助通氣均可導致膈肌廢用性萎縮，膈肌收縮功能下降，并且隨著通氣時間的延長，膈肌萎縮及收縮能力降低程度會進行性加重[19-21]。因此，在病情允許條件下盡早降低呼吸支持力度，則可促進患者自主呼吸恢復，防止呼吸肌廢用性萎縮。與傳統通氣模式相比，PAV在促進患者自主呼吸做功上更具優勢，但在操作上應注意對輔助比例的把握，防止患者承擔的呼吸負荷過重，避免呼吸肌疲勞。
綜上所述，新一代PAV能夠安全有效地為慢阻肺急性加重患者提供輔助呼吸，能夠保證患者通氣、氧合及血流動力學狀況相對穩定；80%PA時患者呼吸形式、呼吸困難程度及輔助呼吸肌參與程度與基礎PSV大致相似，隨著輔助比例的逐漸降低，患者自主呼吸參與的程度逐漸增加，呼吸功耗增加，呼吸困難程度加重；PAV更能促進自主呼吸做功，防止呼吸肌廢用性萎縮，但應用不當也容易導致呼吸肌疲勞。
比例輔助通氣(proportional assist ventilation，PAV)是指呼吸機按照患者瞬間吸氣努力的大小成比例地提供同步壓力輔助，使患者可隨意控制呼吸形式，從理論上講是人機協調性較傳統通氣模式更具優勢的一種通氣模式[1]。既往PAV通過分別設置流速輔助比例(flow assist，FA)及容量輔助比例(volume assist，VA)對患者提供壓力輔助，多項研究發現對于慢性阻塞性肺疾病(簡稱慢阻肺)，PAV可改善通氣及氧合狀況，降低呼吸困難癥狀，改善人機協調性，降低呼吸功，增強運動耐力[2-8]。由Puritan Bennett 840呼吸機提供的新一代PAV是通過直接設置壓力輔助比例(pressure assist，PA)對患者提供壓力輔助，目前尚無該模式用于慢阻肺患者的臨床研究。為此，我們設計了該前瞻性自身交叉隨機對照研究，評價新一代PAV不同輔助比例對慢阻肺急性加重患者通氣、氧合及呼吸功耗等相關生理學指標的影響，為該模式的臨床應用提供證據。
對象與方法
一 對象
2006年1月至2008年1月連續收入北京朝陽醫院呼吸重癥監護室(RICU)的慢阻肺急性加重患者。入選標準：符合《慢性阻塞性肺疾病全球倡議(2005)》中關于慢阻肺的診斷標準[9]； 經氣管插管或氣管切開接受有創通氣；神志清楚，可示意交流；體重＞25 kg，人工氣道內徑6~10 mm；可耐受PSV通氣模式；呼吸頻率(RR)＞12次/min，且＜30次/min； 分鐘通氣量(MV)＜12 L/min；吸氧濃度(FiO2)＜0.5。排除標準：呼吸中樞驅動功能不穩；導致呼吸衰竭的原發病尚未得到控制；基本生命體征不穩定；未獲患者家屬書面同意。剔除標準：在研究過程中出現任何危及生命的病情變化；患者不能耐受研究所需的通氣模式；患者或家屬要求退出研究。
二 方法
1.研究設計：采用前瞻性自身交叉隨機對照研究的設計方案。當患者滿足入選條件時，立即應用Puritan Bennett 840呼吸機對其進行有創正壓通氣，模式設置為壓力支持通氣(PSV)模式；調節PS水平，保證潮氣量(VT)波動在6~10 mL/kg，保證合適的呼吸形式，保證PaCO2在相對穩定水平，患者無明顯吸氣困難主訴，存在較好的胸廓起伏，無明顯呼吸功增加或呼吸肌疲勞的臨床征象；調節呼氣末正壓(PEEP)水平，盡量保證患者每一次吸氣動作都能觸發呼吸機送氣；調節FiO2，保證經皮血氧飽和度(SpO2)在90%～95%之間。
應用PSV模式對患者進行輔助呼吸30 min后，隨機選取PAV模式中的3個輔助比例，即80%PA、60%PA、40%PA對先后患者進行輔助呼吸，每個輔助比例持續時間均為30 min，PEEP和FiO2的調節原則與PSV模式相同。在應用不同輔助比例對患者進行輔助呼吸前，皆先給予PSV模式進行輔助呼吸，持續時間30 min。
2.觀察方法：記錄患者性別、年齡、入選研究時有創通氣時間、急性生理學與慢性健康狀況評分Ⅱ(APACHE Ⅱ)、心率(HR)、動脈血壓(BP)、PS水平、RR、MV、氣道阻力(R)、動態肺順應性(Cdyn)等；研究前應用PSV行輔助呼吸30 min后、每組PAV通氣前應用PSV行輔助呼吸30 min后，每組PA進行輔助呼吸30 min后氣道分壓(PIP)、平均氣道壓(Pm)、VT、RR、MV、HR、BP、pH值、PaCO2、氧合指數(PaO2/FiO2)、Borg呼吸困難評分、呼吸肌做功評分；每組PAV輔助比例進行輔助呼吸30 min后患者呼吸做功(WOBp)及呼吸機做功(WOBv)。
3.相關定義
(1)Borg呼吸困難評分：0分：一點也不；0.5分：非常非常小，剛剛能感受到；1分：很小；2分：小；3分：中等程度；4分：有一點嚴重；5分：嚴重；6～8分：很嚴重；9分：非常非常嚴重，幾乎是最嚴重；10分：最嚴重[10]。
(2)呼吸肌做功評分：0分：頸部肌肉沒有肉眼可見的收縮或緊張變化；1分：頸部肌肉緊張，但是沒有呼吸幅度的變化；2分：頸部肌肉收縮，輕微的呼吸幅度變化；3分：中等程度的收縮，無鎖骨上窩或肋間隙內陷；4分：強烈收縮，鎖骨上窩或肋間隙內陷；5分：強烈收縮，出現胸腹矛盾運動[11]。
三 統計學處理
采用SPSS 13.0統計軟件錄入并處理數據，計量資料符合正態分布以
結果
一 基礎情況
研究期間共28例患者入選，其中男21例，女7例；平均年齡(72.6±11.3)歲。入選時有創通氣時間(7.9±5.1)d，APACHEⅡ評分(9.5±3.7)分，HR(81.5±13.6)次/min，平均動脈壓(MAP)(80.1± 9.6)mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa)，PS水平(13.4±2.3)cm H2O(1 cm H2O=0.098 kPa)，RR(20.3± 5.0)次/min，MV(8.1±1.9)L/min，R(16.7± 7.1) cm H2O·L-1·s-1， Cdyn(27.7±12.7)mL/cm H2O。
二 不同輔助比例對通氣、氧合及血流動力學狀況的影響
隨著PA不斷下調，PIP、Pm、VT逐漸降低，RR逐漸加快，MV、 HR、動脈收縮壓(SBP)、MAP、pH、PaCO2、PaO2/FiO2無明顯變化。與在PSV模式時相比，PIP在80%PA時顯著增高，在60%PA及40%PA時顯著降低；Pm在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著降低；VT在80%PA時顯著增高，在60%PA及40%PA時顯著降低；RR在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著增高；MV在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著降低。結果見表 1。
表1
不同輔助比例下通氣、氧合及血流動力學狀況的變化(三 不同輔助比例對呼吸功耗的影響
隨著PA不斷下調，Borg評分及呼吸肌做功評分逐漸增加。與在PSV模式時相比，Borg評分及呼吸肌做功評分在80%PA時無顯著差異，在60%PA及40%PA時顯著增加。結果見表 2。隨著PA不斷下調，WOBp不斷增加，在40%PA時顯著高于在60%PA(P=0.000)及80%PA(P=0.000)時，在60%PA時也顯著高于80%(P=0.000)；WOBv不斷降低，在40%PA時顯著低于在60%PA(P=0.004)及80%PA(P=0.000)時，在60%PA時也顯著低于80%(P=0.000)。結果見圖 1。
表2
不同輔助比例下Borg評分及呼吸肌做功評分的變化
圖1
不同PAV輔助比例條件下患者及呼吸機呼吸功耗的變化
與80%PA比較，*
討論
正壓機械通氣過程中，人機不協調時一直是受到臨床高度重視且又難以得到完美解決的挑戰性問題，呼吸機難以完全按照患者的吸氣需求送氣是其中的重要原因之一。新一代PAV通過動態測量患者氣道阻力及順應性，實時監測患者自身吸氣流速及容量來持續計算患者瞬間吸氣用力的大小，并成 比例地提供同步壓力輔助，從理論上講可使患者隨意控制送氣形式，呼吸機完全按照患者需求送氣，包括送氣時間、送氣容積、送氣流速大小及波形等，從而避免人機不協調[1]。將新一代PAV應用于慢阻肺急性加重患者，并對其不同輔助比例以及PSV進行生理學對比研究，對于了解該模式在此類患者中的安全性及有效性，評價該模式在此類患者中的優劣勢，以及探索針對不同病情該模式及其輔助比例的合理選擇均具有重要的臨床價值。
PAV在盡可能保證呼吸機按照患者所需要的吸氣方式送氣，更為完美地改善人機不協調的同時，又對患者呼吸中樞驅動以及自主呼吸能力提出了一定的要求，并且有研究發現在PAV應用過程中患者VT存在較大的波動[4, 12]，因此該模式應用在慢阻肺急性加重患者中的安全性及有效性值得重視。本研究發現無論給予何種輔助比例，患者通氣、氧合及血流動力學狀況均相對穩定，較PSV模式也無顯著差異，表明該模式能夠安全有效地為慢阻肺急性加重提供通氣輔助。多項研究也發現，無論對慢阻肺患者進行無創通氣還是有創通氣過程中，與PSV模式相比，應用PAV時患者通氣、氧合及血流動力學狀況無明顯改變[4-5, 13-16]。在臨床應用過程中，該模式的確體現出其較好的人機協調性。Wysocki等[14]及Winck等[15]研究發現，在應用PAV對慢阻肺急性加重患者行無創通氣過程中，患者主訴舒適程度明顯改善；且Gay等[13]研究還發現，與應用PSV相比，應用PAV時不良反應發生率及患者拒絕率明顯降低。Xirouchaki等[17]研究發現，在將患者通氣模式由控制通氣切換為自主呼吸模式時，接受PAV的患者比例明顯高于PSV，且在通氣過程中PAV發生人機不協調的比例明顯低于PSV。
本研究發現，在80%PA時患者的呼吸形式、呼吸困難程度及輔助呼吸肌參與程度與基礎PSV大致相似，盡管80%PA時PIP有所增高，但二者Pm相似，提示該輔助比例時患者自主呼吸做功與PSV模式接近。Wrigge等[4]也發現，在對慢阻肺患者行PAV時，輔助比例為80%時，患者呼吸功耗與PSV相當。本研究發現，隨著PAV輔助比例逐漸下降，PIP、Pm、VT逐漸降低，RR逐漸加快，呼吸困難癥狀逐漸加重，輔助呼吸肌參與程度逐漸增高，WOBp逐漸增加，WOBv逐漸降低。與本研究結果一致，多項研究也發現，隨著PAV輔助比例的降低，患者PIP及Pm降低，VT降低，RR增快[4, 16, 18]。這主要是由于PAV與傳統定容或定壓通氣模式不同，該模式無需設置目標容量或壓力，呼吸機所提供的容量或壓力大小完全由患者吸氣用力大小以及壓力輔助比例所決定，并與吸氣用力程度及壓力輔助比例呈正比例相關。當PAV輔助比例逐漸下調時，若患者吸氣用力不變，呼吸機送氣壓力及VT則必然降低，為了滿足相同的通氣效果，必然促進患者自主呼吸做功增加。如果輔助比例過度降低，患者自主吸氣能力就難以滿足通氣負荷，容易導致呼吸淺快，呼吸困難癥狀及輔助呼吸肌參與程度加重。控制通氣或高水平輔助通氣均可導致膈肌廢用性萎縮，膈肌收縮功能下降，并且隨著通氣時間的延長，膈肌萎縮及收縮能力降低程度會進行性加重[19-21]。因此，在病情允許條件下盡早降低呼吸支持力度，則可促進患者自主呼吸恢復，防止呼吸肌廢用性萎縮。與傳統通氣模式相比，PAV在促進患者自主呼吸做功上更具優勢，但在操作上應注意對輔助比例的把握，防止患者承擔的呼吸負荷過重，避免呼吸肌疲勞。
綜上所述，新一代PAV能夠安全有效地為慢阻肺急性加重患者提供輔助呼吸，能夠保證患者通氣、氧合及血流動力學狀況相對穩定；80%PA時患者呼吸形式、呼吸困難程度及輔助呼吸肌參與程度與基礎PSV大致相似，隨著輔助比例的逐漸降低，患者自主呼吸參與的程度逐漸增加，呼吸功耗增加，呼吸困難程度加重；PAV更能促進自主呼吸做功，防止呼吸肌廢用性萎縮，但應用不當也容易導致呼吸肌疲勞。
