无创比例辅助通气和压力支持通气对慢性阻塞性肺疾病急性加重期患者中枢驱动作用的比较研究

摘要

背景：慢性呼吸衰竭是慢性阻塞性肺疾病（COPD）主要并发症，是其死亡的主要原因，无创通气治疗AECOPD呼吸衰竭有很重要的临床意义[1]。NIPPV主要应用于清醒合作、即保留中枢驱动的患者，而通气过程中患者耐受与否是NIPPV成功运用的关键因素。选择适当的通气模式和参数设置，可以提高耐受程度。但目前尚没有合适的标准，所以参数设置不当常导致患者不耐受无创通气，导致无创通气的失败。而越来越多的国内外研究表明，中枢驱动、通气-中枢耦联可能是一个比较准确反映COPD患者病情和各种治疗方法疗效的指标。压力支持通气（PSV）是目前比较常用的通气模式，给予一个固定的压力支持，根据理论推测PSV对正常的没有保护作用，甚至有破坏作用，所以患者耐受性相对差。比例辅助通气(PAV)，是按患者的呼吸努力成比例的给予通气和压力辅助。呼吸机作为呼吸肌肉的外延，是按照中枢驱动的需要来送气的和压力支持的。理论上对于正常人的通气中枢耦联有保护作用，患者耐受程度相对好。而实际临床实践中，我们发现并不是所有的AECOPD患者更耐受PAV，似乎是呼吸比较窘迫的患者比较耐受PSV，呼吸相对平顺的患者比较耐受PAV。目前的研究认为，COPD患者的气促与中枢驱动异常相关，经过支气管扩张剂治疗，可以使气促症状减轻，中枢驱动与通气中枢耦联比值下降。中枢驱动与通气中枢耦联可以作为评价支气管扩张剂疗效的敏感指标。那么，中枢驱动与通气中枢耦联的变化是否也可以评价不同无创通气模式和辅助水平疗效的指标，并且指导无创通气的模式选择和参数设置，是一个值得探讨的问题。
　　目的：本研究通过分别观察无创通气过程中，应用比例辅助通气(proportional assist ventilation，PAV)或压力支持通气(pressure support ventilation，PSV)时，慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease，COPD)急性加重期稳定后患者的中枢驱动变化，比较两种通气通气模式下患者和呼吸力学指标的变化与其对通气的耐受程度的关系，探讨患者呼吸生理特性和患者对两种通气模式及其不同的压力辅助水平的耐受程度之间的内在联系。为临床治疗COPD急性加重期中合理选择通气模式和参数设置提供理论依据。
　　材料与方法
　　一．研究对象：选择17例急性加重期的COPD患者，均为男性，年龄66.47±10.39（范围：54.9-82.1岁），17例患者均有吸烟史。通过病史，体检或X线检查以及肺功能检查诊断符合中华医学会呼吸疾病学会制定的COPD诊治指南（2007年修订版）。
　　二．方法：
　　在实验前一周给患者行无创正压通气（noninvasive positive pressure ventilation，NIPPV），使患者耐受无创通气，找出PAV与PSV时患者感觉最舒适的压力辅助水平。在此压力的基础上增加或减少25％的压力辅助，构成PS-，PS，PS+以及PA-，PA和PA六个压力辅助水平，观察每个水平下的呼吸节律变化以及氧饱和度、呼出二氧化碳变化等。正式实验时，首先采集平静自主呼吸（SB）的基础数据，然后随机先后应用两种通气模式通气，每一压力辅助水平通气15分钟以上，直到呼吸平稳。用多导联食道电极记录膈肌肌电变化，食道囊管法和胃囊管法测量胸膜腔内压和腹内压，同步检测气道内压。用层流型流量计检测呼吸流量和容量改变。用生物信号放大器以及Powerlab16导生理记录仪，在chart5..5软件进行数据采集。使用chart5.5结合Origin软件包进行数据分析，计算呼吸频率（RR）、潮气量（VT）、分钟通气量（VE）、膈肌肌电图（EMGdi）、均方根（RMS）、跨膈压（Pdi）及吸气肌肉的压力时间乘积（PTP）等。记录肺的压力容积曲线和采用正常预计的胸壁压力容积曲线绘制Campbell图。计算总呼吸做功(Wtot)﹑吸气相做功(Wi)﹑呼气肌做功(Wex)﹑病人吸气肌做功（Wi,p）﹑呼吸机做功（Wi,v），克服粘性阻力的粘性做功(Wrs)和克服弹性阻力的弹性做功(Wel)。四．统计学处理
　　应用SPSS17.0统计软件分析，计量资料以±s表示，分类变量以百分比（%）表示，P<0.05为差异有统计学意义。
　　结果
　　一 NIPPV参数：
　　这批患者在PAV时“最耐受”的辅助比例为77.06±12.3；PSV时认为“最耐受”的IPAP为15.35±1.9 cmH2O。呼气相压力（EPAP）为4.15±0.30 cmH2O
　　二无创通气通气前后呼出二氧化碳的变化和通气过程中的氧饱和度对比。
　　与自主呼吸（spontaneous breathing，SB）相比，经过短时间的无创通气（1小时）用PSV或PAV后，患者呼出二氧化碳略有下降P<0.01，提示即使在较短时间无创通气也可以使体内二氧化碳下降，但是不同通气模式之间没有显著差异P＞0.05。无创通气过程中氧饱和度比 SB略有增加 P<0.01。但是考虑到主要是因为无创通气是吸氧浓度为4L/min，而SB下吸氧状态的吸氧浓度一般为2L/min。但不同的通气模式和辅助水平下，氧饱和度基本不变P＞0.05。详细数据见表3
　　三、入院和出院时患者的血气分析前后对照。
　　接受无创通气患者，功能性呼吸困难改善，生活质量改善，但是血气指标的改善不明显入院前血气分析为PaO2：89.80±24.87 mmHg，PaCO2：57.34±15.2396.82±31.28 mmHg出院时PaO2：96.82±31.28 mmHg，PaCO2：55.39±13.44 mmHg前后对照没有统计学差异P＞0.05。
　　四、无创通气时的潮气量和分钟通气量、呼吸频率、心率变化与无辅助呼吸时的比较。
　　根据表4-5结果，无辅助呼吸时潮气量为466.52±138.89ml，在低辅助水平下，PS-:522.42±95.64ml，PA-:508.10±99.00ml。以及 PAV最耐受辅助比例下 PA:549.21±100.30ml。潮气量与无辅助呼吸时变化不大（P＞0.05），但在PSV最耐受和高辅助水平下，以及 PAV高辅助比例下，PS：567.53±97.06ml、PS+：660.07±130.86 ml PA+:582.70±115.86ml潮气量与无辅助呼吸时比较变化明显，差异有统计学差异P<0.05。但呼吸频率随着辅助水平的升高而下降（见表5、图4）（P<0.01），最终分钟通气量与无辅助呼吸相比无明显差异（见表4、图2）（P＞0.05）。在无创通气过程中，患者心率（HR）比无辅助呼吸下更慢一点（见表5、图3）（P<0.01），越是高的辅助水平，似乎这种趋势会更明显。
　　五、无创通气过程中不同辅助水平下中枢驱动、中枢通气耦联的变化。
　　在无创通气过程中，耐受无创通气的患者的中枢驱动（RMS）明显下降（P<0.01），辅助水平越高，这种改变越明显（P<0.01）。使RMS下降的这种作用，似乎PSV比较PAV更强一点。因为在PSV下，患者的RMS更低一点P<0.01。在PS水平，中枢驱动线性下降，但是如果在这个基础上增加压力支持水平，RMS的下降有限。PAV下，随着辅助比例的增加，RMS逐步下降，呈“阶梯状”下降。
　　同时，对比无辅助呼吸，在无创通气过程中中枢通气耦联得到改善（P<0.01），随着辅助水平的提高，中枢通气耦联不断提高（P<0.01）PSV似乎比 PAV有强的改变中枢通气耦联的作用，在 PSV下的中枢通气耦联的改变似乎更明显（P<0.01）。详细数据见表7、表8，图5、图6、图9，图10
　　六、无创通气过程中不同辅助水平下呼吸肌肉努力指标的变化。
　　对比无辅助呼吸，在无创通气过程中Δpdi、ΔPdi/MAX%、Δpeso、ΔPeso/MAX%，吸气PTP随着辅助水平的不断提高而不断下降（P<0.01）。这种趋势和RMS的下降是同向的。提示中枢驱动和呼吸肌肉努力也是耦联的。而在 PSV模式下，似乎呼吸肌肉努力下降得更明显一点（P<0.01）。提示PSV模式比PSV更加能够减轻呼吸肌肉负荷。详细数据见表9、表10，图7—8，图11-14
　　七、PSV、PAV不同辅助水平的平均吸气压、气道峰压的对比
　　随着辅助水平的升高，气道压力不断提高。两种模式相比，虽然 PAV对于气道压没有控制，但是似乎PSV的平均吸气压均比PAV高（P<0.01），PSV在低水平和最耐受水平的气道峰压均比PAV高（P<0.01），在高水平时，气道峰压仍然比PAV高，但是差异程度不明显（P＞0.05）详细数据见表11，图
　　八、PSV、PAV不同辅助水平下患者对通气舒适度的评分的对比
　　在总体来说，PSV下，在 PS水平，患者对通气的感受最好，在此水平明显提高或者减少辅助水平都有可能使到通气舒适度降低。但是相比之下减少辅助水平是舒适度减少的更明显一点P<0.01。而提高辅助水平使通气舒适度下降的作用不是很明显（P＞0.05）。
　　而在 PAV下，随着辅助比例的不断升高，患者对通气的舒适度不断提高。但是似乎在PA-提升到PA时舒适度提升更明显。而从PA提升到PA+时舒适度提升不明显（P＞0.05）
　　无论在两种模式的低水平（PS-、PA）似乎患者更耐受 PSV（5分法评分比较无统计学差异P＞0.05。10分法评分比较有统计学差异 P<0.01），
　　但是在最耐受的水平下的横向对比，PS的评分比PA略高一点（5分法评分比较有统计学差异P<0.05、10分法评分比较有统计学差异 P<0.01）。而高水平下（PS+、PA+），患者对两种通气模式的评价差不多（P＞0.05）。
　　详细数据见表12，图20-21
　　所以总体上讲，在本组患者，似乎PSV的评分比PAV要高。
　　10分法（visual Borg）对于通气感受评价似乎更容易发现统计学差异，更适合于科研。但5分法由于评分简单，在临床上使用相对简便，有更强的临床实用性。
　　九、PSV、PAV不同辅助水平下对患者呼吸做功的影响对比
　　1）吸气做功的对比
　　在PSV模式下，低辅助水平（PS-）减负作用不明显（P＞0.05），但是在最耐受水平（PS）下患者吸气做功线性下降 P<0.01，和高水平（PS+）下，相比 PS患者吸气做功仍然下降，但是下降幅度减少，差异有统计学意义P<0.05。
　　在PAV模式下，低辅助比例和无辅助呼吸比较患者吸气做功没有明显下降（P＞0.05）最耐受辅助比例下，患者吸气做功略有下降P<0.01，高辅助比例下，患者吸气做功明显下降P<0.01。这种趋势在Wi,p(J/min)下表现最为明显。
　　而在两种模式对比，在低辅助水平下，两种模式的减负能力没明显区别（P＞0.05），但是在最耐受水平和高辅助水平，PSV下比PAV下，患者吸气做功减少更明显（P<0.01）。
　　在此同时，在吸气功的减少过程中，呼气做功有增加的趋势，但是增加不明显（P＞0.05）。而PSV似乎比PAV更容。

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封面

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英文缩略语

中文摘要

英文摘要

前 言

研究对象及方法

一. 研究对象

结 果

二 无创通气通气前后呼出二氧化碳的变化和通气过程中的氧饱和度对比。

三、入院和出院时患者的血气分析前后对照。

四、无创通气时的潮气量和分钟通气量、呼吸频率、心率变化与无辅助呼吸时的比较。

五、无创通气过程中不同辅助水平下中枢驱动、中枢通气耦联的变化。

六、无创通气过程中不同辅助水平下呼吸肌肉努力指标的变化。

七、PSV、PAV不同辅助水平的平均吸气压、气道峰压的对比

八、PSV、PAV不同辅助水平下患者对通气舒适度的评分的对比

九、PSV、PAV不同辅助水平下对患者呼吸做功的影响对比

附图

第二部分：膈肌肌电的滤波方法。

讨论

结论

参考文献

实验设备与仪器

致谢

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