引用本文： 罗祖金, 詹庆元, 米玉红. 新一代比例辅助通气模式在慢性阻塞性肺疾病急性加重患者中的生理学研究. 中国呼吸与危重监护杂志, 2014, 13(6): 550-555. doi: 10.7507/1671-6205.2014135 复制
比例辅助通气(proportional assist ventilation，PAV)是指呼吸机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，使患者可随意控制呼吸形式，从理论上讲是人机协调性较传统通气模式更具优势的一种通气模式[1]。既往PAV通过分别设置流速辅助比例(flow assist，FA)及容量辅助比例(volume assist，VA)对患者提供压力辅助，多项研究发现对于慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)，PAV可改善通气及氧合状况，降低呼吸困难症状，改善人机协调性，降低呼吸功，增强运动耐力[2-8]。由Puritan Bennett 840呼吸机提供的新一代PAV是通过直接设置压力辅助比例(pressure assist，PA)对患者提供压力辅助，目前尚无该模式用于慢阻肺患者的临床研究。为此，我们设计了该前瞻性自身交叉随机对照研究，评价新一代PAV不同辅助比例对慢阻肺急性加重患者通气、氧合及呼吸功耗等相关生理学指标的影响，为该模式的临床应用提供证据。
对象与方法
一 对象
2006年1月至2008年1月连续收入北京朝阳医院呼吸重症监护室(RICU)的慢阻肺急性加重患者。入选标准：符合《慢性阻塞性肺疾病全球倡议(2005)》中关于慢阻肺的诊断标准[9]； 经气管插管或气管切开接受有创通气；神志清楚，可示意交流；体重＞25 kg，人工气道内径6~10 mm；可耐受PSV通气模式；呼吸频率(RR)＞12次/min，且＜30次/min； 分钟通气量(MV)＜12 L/min；吸氧浓度(FiO2)＜0.5。排除标准：呼吸中枢驱动功能不稳；导致呼吸衰竭的原发病尚未得到控制；基本生命体征不稳定；未获患者家属书面同意。剔除标准：在研究过程中出现任何危及生命的病情变化；患者不能耐受研究所需的通气模式；患者或家属要求退出研究。
二 方法
1.研究设计：采用前瞻性自身交叉随机对照研究的设计方案。当患者满足入选条件时，立即应用Puritan Bennett 840呼吸机对其进行有创正压通气，模式设置为压力支持通气(PSV)模式；调节PS水平，保证潮气量(VT)波动在6~10 mL/kg，保证合适的呼吸形式，保证PaCO2在相对稳定水平，患者无明显吸气困难主诉，存在较好的胸廓起伏，无明显呼吸功增加或呼吸肌疲劳的临床征象；调节呼气末正压(PEEP)水平，尽量保证患者每一次吸气动作都能触发呼吸机送气；调节FiO2，保证经皮血氧饱和度(SpO2)在90%～95%之间。
应用PSV模式对患者进行辅助呼吸30 min后，随机选取PAV模式中的3个辅助比例，即80%PA、60%PA、40%PA对先后患者进行辅助呼吸，每个辅助比例持续时间均为30 min，PEEP和FiO2的调节原则与PSV模式相同。在应用不同辅助比例对患者进行辅助呼吸前，皆先给予PSV模式进行辅助呼吸，持续时间30 min。
2.观察方法：记录患者性别、年龄、入选研究时有创通气时间、急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHE Ⅱ)、心率(HR)、动脉血压(BP)、PS水平、RR、MV、气道阻力(R)、动态肺顺应性(Cdyn)等；研究前应用PSV行辅助呼吸30 min后、每组PAV通气前应用PSV行辅助呼吸30 min后，每组PA进行辅助呼吸30 min后气道分压(PIP)、平均气道压(Pm)、VT、RR、MV、HR、BP、pH值、PaCO2、氧合指数(PaO2/FiO2)、Borg呼吸困难评分、呼吸肌做功评分；每组PAV辅助比例进行辅助呼吸30 min后患者呼吸做功(WOBp)及呼吸机做功(WOBv)。
3.相关定义
(1)Borg呼吸困难评分：0分：一点也不；0.5分：非常非常小，刚刚能感受到；1分：很小；2分：小；3分：中等程度；4分：有一点严重；5分：严重；6～8分：很严重；9分：非常非常严重，几乎是最严重；10分：最严重[10]。
(2)呼吸肌做功评分：0分：颈部肌肉没有肉眼可见的收缩或紧张变化；1分：颈部肌肉紧张，但是没有呼吸幅度的变化；2分：颈部肌肉收缩，轻微的呼吸幅度变化；3分：中等程度的收缩，无锁骨上窝或肋间隙内陷；4分：强烈收缩，锁骨上窝或肋间隙内陷；5分：强烈收缩，出现胸腹矛盾运动[11]。
三 统计学处理
采用SPSS 13.0统计软件录入并处理数据，计量资料符合正态分布以
结果
一 基础情况
研究期间共28例患者入选，其中男21例，女7例；平均年龄(72.6±11.3)岁。入选时有创通气时间(7.9±5.1)d，APACHEⅡ评分(9.5±3.7)分，HR(81.5±13.6)次/min，平均动脉压(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 不同辅助比例对通气、氧合及血流动力学状况的影响
随着PA不断下调，PIP、Pm、VT逐渐降低，RR逐渐加快，MV、 HR、动脉收缩压(SBP)、MAP、pH、PaCO2、PaO2/FiO2无明显变化。与在PSV模式时相比，PIP在80%PA时显著增高，在60%PA及40%PA时显著降低；Pm在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著降低；VT在80%PA时显著增高，在60%PA及40%PA时显著降低；RR在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著增高；MV在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著降低。结果见表 1。
表1
不同辅助比例下通气、氧合及血流动力学状况的变化(三 不同辅助比例对呼吸功耗的影响
随着PA不断下调，Borg评分及呼吸肌做功评分逐渐增加。与在PSV模式时相比，Borg评分及呼吸肌做功评分在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著增加。结果见表 2。随着PA不断下调，WOBp不断增加，在40%PA时显著高于在60%PA(P=0.000)及80%PA(P=0.000)时，在60%PA时也显著高于80%(P=0.000)；WOBv不断降低，在40%PA时显著低于在60%PA(P=0.004)及80%PA(P=0.000)时，在60%PA时也显著低于80%(P=0.000)。结果见图 1。
表2
不同辅助比例下Borg评分及呼吸肌做功评分的变化
图1
不同PAV辅助比例条件下患者及呼吸机呼吸功耗的变化
与80%PA比较，*
讨论
正压机械通气过程中，人机不协调时一直是受到临床高度重视且又难以得到完美解决的挑战性问题，呼吸机难以完全按照患者的吸气需求送气是其中的重要原因之一。新一代PAV通过动态测量患者气道阻力及顺应性，实时监测患者自身吸气流速及容量来持续计算患者瞬间吸气用力的大小，并成 比例地提供同步压力辅助，从理论上讲可使患者随意控制送气形式，呼吸机完全按照患者需求送气，包括送气时间、送气容积、送气流速大小及波形等，从而避免人机不协调[1]。将新一代PAV应用于慢阻肺急性加重患者，并对其不同辅助比例以及PSV进行生理学对比研究，对于了解该模式在此类患者中的安全性及有效性，评价该模式在此类患者中的优劣势，以及探索针对不同病情该模式及其辅助比例的合理选择均具有重要的临床价值。
PAV在尽可能保证呼吸机按照患者所需要的吸气方式送气，更为完美地改善人机不协调的同时，又对患者呼吸中枢驱动以及自主呼吸能力提出了一定的要求，并且有研究发现在PAV应用过程中患者VT存在较大的波动[4, 12]，因此该模式应用在慢阻肺急性加重患者中的安全性及有效性值得重视。本研究发现无论给予何种辅助比例，患者通气、氧合及血流动力学状况均相对稳定，较PSV模式也无显著差异，表明该模式能够安全有效地为慢阻肺急性加重提供通气辅助。多项研究也发现，无论对慢阻肺患者进行无创通气还是有创通气过程中，与PSV模式相比，应用PAV时患者通气、氧合及血流动力学状况无明显改变[4-5, 13-16]。在临床应用过程中，该模式的确体现出其较好的人机协调性。Wysocki等[14]及Winck等[15]研究发现，在应用PAV对慢阻肺急性加重患者行无创通气过程中，患者主诉舒适程度明显改善；且Gay等[13]研究还发现，与应用PSV相比，应用PAV时不良反应发生率及患者拒绝率明显降低。Xirouchaki等[17]研究发现，在将患者通气模式由控制通气切换为自主呼吸模式时，接受PAV的患者比例明显高于PSV，且在通气过程中PAV发生人机不协调的比例明显低于PSV。
本研究发现，在80%PA时患者的呼吸形式、呼吸困难程度及辅助呼吸肌参与程度与基础PSV大致相似，尽管80%PA时PIP有所增高，但二者Pm相似，提示该辅助比例时患者自主呼吸做功与PSV模式接近。Wrigge等[4]也发现，在对慢阻肺患者行PAV时，辅助比例为80%时，患者呼吸功耗与PSV相当。本研究发现，随着PAV辅助比例逐渐下降，PIP、Pm、VT逐渐降低，RR逐渐加快，呼吸困难症状逐渐加重，辅助呼吸肌参与程度逐渐增高，WOBp逐渐增加，WOBv逐渐降低。与本研究结果一致，多项研究也发现，随着PAV辅助比例的降低，患者PIP及Pm降低，VT降低，RR增快[4, 16, 18]。这主要是由于PAV与传统定容或定压通气模式不同，该模式无需设置目标容量或压力，呼吸机所提供的容量或压力大小完全由患者吸气用力大小以及压力辅助比例所决定，并与吸气用力程度及压力辅助比例呈正比例相关。当PAV辅助比例逐渐下调时，若患者吸气用力不变，呼吸机送气压力及VT则必然降低，为了满足相同的通气效果，必然促进患者自主呼吸做功增加。如果辅助比例过度降低，患者自主吸气能力就难以满足通气负荷，容易导致呼吸浅快，呼吸困难症状及辅助呼吸肌参与程度加重。控制通气或高水平辅助通气均可导致膈肌废用性萎缩，膈肌收缩功能下降，并且随着通气时间的延长，膈肌萎缩及收缩能力降低程度会进行性加重[19-21]。因此，在病情允许条件下尽早降低呼吸支持力度，则可促进患者自主呼吸恢复，防止呼吸肌废用性萎缩。与传统通气模式相比，PAV在促进患者自主呼吸做功上更具优势，但在操作上应注意对辅助比例的把握，防止患者承担的呼吸负荷过重，避免呼吸肌疲劳。
综上所述，新一代PAV能够安全有效地为慢阻肺急性加重患者提供辅助呼吸，能够保证患者通气、氧合及血流动力学状况相对稳定；80%PA时患者呼吸形式、呼吸困难程度及辅助呼吸肌参与程度与基础PSV大致相似，随着辅助比例的逐渐降低，患者自主呼吸参与的程度逐渐增加，呼吸功耗增加，呼吸困难程度加重；PAV更能促进自主呼吸做功，防止呼吸肌废用性萎缩，但应用不当也容易导致呼吸肌疲劳。
比例辅助通气(proportional assist ventilation，PAV)是指呼吸机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，使患者可随意控制呼吸形式，从理论上讲是人机协调性较传统通气模式更具优势的一种通气模式[1]。既往PAV通过分别设置流速辅助比例(flow assist，FA)及容量辅助比例(volume assist，VA)对患者提供压力辅助，多项研究发现对于慢性阻塞性肺疾病(简称慢阻肺)，PAV可改善通气及氧合状况，降低呼吸困难症状，改善人机协调性，降低呼吸功，增强运动耐力[2-8]。由Puritan Bennett 840呼吸机提供的新一代PAV是通过直接设置压力辅助比例(pressure assist，PA)对患者提供压力辅助，目前尚无该模式用于慢阻肺患者的临床研究。为此，我们设计了该前瞻性自身交叉随机对照研究，评价新一代PAV不同辅助比例对慢阻肺急性加重患者通气、氧合及呼吸功耗等相关生理学指标的影响，为该模式的临床应用提供证据。
对象与方法
一 对象
2006年1月至2008年1月连续收入北京朝阳医院呼吸重症监护室(RICU)的慢阻肺急性加重患者。入选标准：符合《慢性阻塞性肺疾病全球倡议(2005)》中关于慢阻肺的诊断标准[9]； 经气管插管或气管切开接受有创通气；神志清楚，可示意交流；体重＞25 kg，人工气道内径6~10 mm；可耐受PSV通气模式；呼吸频率(RR)＞12次/min，且＜30次/min； 分钟通气量(MV)＜12 L/min；吸氧浓度(FiO2)＜0.5。排除标准：呼吸中枢驱动功能不稳；导致呼吸衰竭的原发病尚未得到控制；基本生命体征不稳定；未获患者家属书面同意。剔除标准：在研究过程中出现任何危及生命的病情变化；患者不能耐受研究所需的通气模式；患者或家属要求退出研究。
二 方法
1.研究设计：采用前瞻性自身交叉随机对照研究的设计方案。当患者满足入选条件时，立即应用Puritan Bennett 840呼吸机对其进行有创正压通气，模式设置为压力支持通气(PSV)模式；调节PS水平，保证潮气量(VT)波动在6~10 mL/kg，保证合适的呼吸形式，保证PaCO2在相对稳定水平，患者无明显吸气困难主诉，存在较好的胸廓起伏，无明显呼吸功增加或呼吸肌疲劳的临床征象；调节呼气末正压(PEEP)水平，尽量保证患者每一次吸气动作都能触发呼吸机送气；调节FiO2，保证经皮血氧饱和度(SpO2)在90%～95%之间。
应用PSV模式对患者进行辅助呼吸30 min后，随机选取PAV模式中的3个辅助比例，即80%PA、60%PA、40%PA对先后患者进行辅助呼吸，每个辅助比例持续时间均为30 min，PEEP和FiO2的调节原则与PSV模式相同。在应用不同辅助比例对患者进行辅助呼吸前，皆先给予PSV模式进行辅助呼吸，持续时间30 min。
2.观察方法：记录患者性别、年龄、入选研究时有创通气时间、急性生理学与慢性健康状况评分Ⅱ(APACHE Ⅱ)、心率(HR)、动脉血压(BP)、PS水平、RR、MV、气道阻力(R)、动态肺顺应性(Cdyn)等；研究前应用PSV行辅助呼吸30 min后、每组PAV通气前应用PSV行辅助呼吸30 min后，每组PA进行辅助呼吸30 min后气道分压(PIP)、平均气道压(Pm)、VT、RR、MV、HR、BP、pH值、PaCO2、氧合指数(PaO2/FiO2)、Borg呼吸困难评分、呼吸肌做功评分；每组PAV辅助比例进行辅助呼吸30 min后患者呼吸做功(WOBp)及呼吸机做功(WOBv)。
3.相关定义
(1)Borg呼吸困难评分：0分：一点也不；0.5分：非常非常小，刚刚能感受到；1分：很小；2分：小；3分：中等程度；4分：有一点严重；5分：严重；6～8分：很严重；9分：非常非常严重，几乎是最严重；10分：最严重[10]。
(2)呼吸肌做功评分：0分：颈部肌肉没有肉眼可见的收缩或紧张变化；1分：颈部肌肉紧张，但是没有呼吸幅度的变化；2分：颈部肌肉收缩，轻微的呼吸幅度变化；3分：中等程度的收缩，无锁骨上窝或肋间隙内陷；4分：强烈收缩，锁骨上窝或肋间隙内陷；5分：强烈收缩，出现胸腹矛盾运动[11]。
三 统计学处理
采用SPSS 13.0统计软件录入并处理数据，计量资料符合正态分布以
结果
一 基础情况
研究期间共28例患者入选，其中男21例，女7例；平均年龄(72.6±11.3)岁。入选时有创通气时间(7.9±5.1)d，APACHEⅡ评分(9.5±3.7)分，HR(81.5±13.6)次/min，平均动脉压(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 不同辅助比例对通气、氧合及血流动力学状况的影响
随着PA不断下调，PIP、Pm、VT逐渐降低，RR逐渐加快，MV、 HR、动脉收缩压(SBP)、MAP、pH、PaCO2、PaO2/FiO2无明显变化。与在PSV模式时相比，PIP在80%PA时显著增高，在60%PA及40%PA时显著降低；Pm在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著降低；VT在80%PA时显著增高，在60%PA及40%PA时显著降低；RR在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著增高；MV在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著降低。结果见表 1。
表1
不同辅助比例下通气、氧合及血流动力学状况的变化(三 不同辅助比例对呼吸功耗的影响
随着PA不断下调，Borg评分及呼吸肌做功评分逐渐增加。与在PSV模式时相比，Borg评分及呼吸肌做功评分在80%PA时无显著差异，在60%PA及40%PA时显著增加。结果见表 2。随着PA不断下调，WOBp不断增加，在40%PA时显著高于在60%PA(P=0.000)及80%PA(P=0.000)时，在60%PA时也显著高于80%(P=0.000)；WOBv不断降低，在40%PA时显著低于在60%PA(P=0.004)及80%PA(P=0.000)时，在60%PA时也显著低于80%(P=0.000)。结果见图 1。
表2
不同辅助比例下Borg评分及呼吸肌做功评分的变化
图1
不同PAV辅助比例条件下患者及呼吸机呼吸功耗的变化
与80%PA比较，*
讨论
正压机械通气过程中，人机不协调时一直是受到临床高度重视且又难以得到完美解决的挑战性问题，呼吸机难以完全按照患者的吸气需求送气是其中的重要原因之一。新一代PAV通过动态测量患者气道阻力及顺应性，实时监测患者自身吸气流速及容量来持续计算患者瞬间吸气用力的大小，并成 比例地提供同步压力辅助，从理论上讲可使患者随意控制送气形式，呼吸机完全按照患者需求送气，包括送气时间、送气容积、送气流速大小及波形等，从而避免人机不协调[1]。将新一代PAV应用于慢阻肺急性加重患者，并对其不同辅助比例以及PSV进行生理学对比研究，对于了解该模式在此类患者中的安全性及有效性，评价该模式在此类患者中的优劣势，以及探索针对不同病情该模式及其辅助比例的合理选择均具有重要的临床价值。
PAV在尽可能保证呼吸机按照患者所需要的吸气方式送气，更为完美地改善人机不协调的同时，又对患者呼吸中枢驱动以及自主呼吸能力提出了一定的要求，并且有研究发现在PAV应用过程中患者VT存在较大的波动[4, 12]，因此该模式应用在慢阻肺急性加重患者中的安全性及有效性值得重视。本研究发现无论给予何种辅助比例，患者通气、氧合及血流动力学状况均相对稳定，较PSV模式也无显著差异，表明该模式能够安全有效地为慢阻肺急性加重提供通气辅助。多项研究也发现，无论对慢阻肺患者进行无创通气还是有创通气过程中，与PSV模式相比，应用PAV时患者通气、氧合及血流动力学状况无明显改变[4-5, 13-16]。在临床应用过程中，该模式的确体现出其较好的人机协调性。Wysocki等[14]及Winck等[15]研究发现，在应用PAV对慢阻肺急性加重患者行无创通气过程中，患者主诉舒适程度明显改善；且Gay等[13]研究还发现，与应用PSV相比，应用PAV时不良反应发生率及患者拒绝率明显降低。Xirouchaki等[17]研究发现，在将患者通气模式由控制通气切换为自主呼吸模式时，接受PAV的患者比例明显高于PSV，且在通气过程中PAV发生人机不协调的比例明显低于PSV。
本研究发现，在80%PA时患者的呼吸形式、呼吸困难程度及辅助呼吸肌参与程度与基础PSV大致相似，尽管80%PA时PIP有所增高，但二者Pm相似，提示该辅助比例时患者自主呼吸做功与PSV模式接近。Wrigge等[4]也发现，在对慢阻肺患者行PAV时，辅助比例为80%时，患者呼吸功耗与PSV相当。本研究发现，随着PAV辅助比例逐渐下降，PIP、Pm、VT逐渐降低，RR逐渐加快，呼吸困难症状逐渐加重，辅助呼吸肌参与程度逐渐增高，WOBp逐渐增加，WOBv逐渐降低。与本研究结果一致，多项研究也发现，随着PAV辅助比例的降低，患者PIP及Pm降低，VT降低，RR增快[4, 16, 18]。这主要是由于PAV与传统定容或定压通气模式不同，该模式无需设置目标容量或压力，呼吸机所提供的容量或压力大小完全由患者吸气用力大小以及压力辅助比例所决定，并与吸气用力程度及压力辅助比例呈正比例相关。当PAV辅助比例逐渐下调时，若患者吸气用力不变，呼吸机送气压力及VT则必然降低，为了满足相同的通气效果，必然促进患者自主呼吸做功增加。如果辅助比例过度降低，患者自主吸气能力就难以满足通气负荷，容易导致呼吸浅快，呼吸困难症状及辅助呼吸肌参与程度加重。控制通气或高水平辅助通气均可导致膈肌废用性萎缩，膈肌收缩功能下降，并且随着通气时间的延长，膈肌萎缩及收缩能力降低程度会进行性加重[19-21]。因此，在病情允许条件下尽早降低呼吸支持力度，则可促进患者自主呼吸恢复，防止呼吸肌废用性萎缩。与传统通气模式相比，PAV在促进患者自主呼吸做功上更具优势，但在操作上应注意对辅助比例的把握，防止患者承担的呼吸负荷过重，避免呼吸肌疲劳。
综上所述，新一代PAV能够安全有效地为慢阻肺急性加重患者提供辅助呼吸，能够保证患者通气、氧合及血流动力学状况相对稳定；80%PA时患者呼吸形式、呼吸困难程度及辅助呼吸肌参与程度与基础PSV大致相似，随着辅助比例的逐渐降低，患者自主呼吸参与的程度逐渐增加，呼吸功耗增加，呼吸困难程度加重；PAV更能促进自主呼吸做功，防止呼吸肌废用性萎缩，但应用不当也容易导致呼吸肌疲劳。
