中华急诊医学杂志  2018, Vol. 27 Issue (6): 587-590
高频震荡通气动态波形趋势分析的临床意义解析
李秋芳, 王华, 陈观涛     
310006 杭州浙江大学医学院附属妇产科医院NICU

随着肺通气支持保护策略理念的推广,高频震荡通气(high frequency oscillation ventilation,HFOV)的应用越来越受到新生儿科、儿科等临床单元的重视。高频通气的原理与常频气体交换有所不同,常频是通过外施压力把新鲜气体直接压入肺泡实施气体交换,交换后的CO2是通过隔肌收缩压缩肺泡被动排出。高频则是一种非线性、混沌气体的动力学机制,用高效率、强湿化的40 L/min偏置的雾状气体,以600~3 000次/min的高频在大气道以气体湍流、团块;在小气道以层流扩散;在肺泡是以心源性震动及分子弥散等不同于常频的方式来实现血气交换[1]。监测气体交换效果的方法两者也是不同的,常频监测是基于通过用热敏、压力或流量传感器的换算,取得气体压力、容量、流速、频率在送气和呼气过程中值的变化,再通过计算机把呼吸波形的平均值换算成数字或波形显示在屏幕的监测窗上,作为对通气效果的评估[2]。可是不论什么样的传感器,它的灵敏度和精确度都无法满足高频气流的高速变化,企图沿用常频通气的数字监测技术是无法满足高频通气的监测要求,必须找到新的思路和新的方法。

目前临床对高频震荡通气的氧合和排除CO2效果、机器运作状态的评估,基本上都是用传统的血气分析和X线摄片方法,既给医生带来操作的不便,又给患儿造成疼痛刺激和射线伤害。鉴于此,笔者通过多年实践,认为利用呼吸机内压力、容量、流速的波形趋势图,观察并分析气道阻力R和肺顺应性C的变化,分析其震荡疗效和机器的工作情况,同样可为临床提供一定价值的指导意见。现将应用体会小结如下,更希望通过实践,总结提高和加以推广。

1 不同的高频控制模式有不同的高频波形

高频通气可以与容量控制、压力控制和持续正压通气(continuous positive airway pressure, CPAP)等通气模式组合,将产生不同的震荡波形和不同的临床效果。但高频通气不与同步间歇指令通气(synchronized intermittent mandatory ventilation, SIMV)和同步间歇正压通气(synchronized intermittent positive pressure ventilation, SIPPV)又称辅助/控制通气(assist/control, A/C)模式结合,因为呼吸机传感器的灵敏度跟不上高频率呼吸的变化,根本无法同步,故不采用。

1.1 高频与容量控制模式组合

高频与容量控制模式组合的波形如图 1,上半幅为高频压力(时间)曲线,下半幅为流速(时间)曲线。特点是吸气相仍为常频,只在呼气相为高频。优点是因为呼吸性酸中毒患儿的主要矛盾是CO2潴留,呼气相为高频可主动将肺泡CO2排出,但其平均压MAP却比全高频要低10%~20%,故该模式又称高频的低容量策略。临床上多用于治疗气漏、间质性肺气肿、支气管病变、胸膜漏气等以呼气不畅,CO2潴留为主要矛盾的肺不均衡性病变患儿。

图 1 容量控制的高频波形
1.2 高频与压力控制模式组合

图 2是与压力控制模式组合的高频波形,特点为吸气相与呼气相均是高频,平均压MAP比全常频高2~3 cmH2O。这样组合对改善氧合和主动排除CO2都有利,又称高容量策略。多用于治疗氧合和CO2排出都不甚理想的患儿,如胎粪吸入性肺炎(Meconium aspiration syndrome, MAS)或肺部弥漫性病变等。

图 2 压力控制的高频波形
1.3 高频与CPAP控制模式组合(见图 3
图 3 高频与CPAP控制模式组合

图 4 高频CPAP的实例波形图

高频的CPAP模式既可用于插管通气患儿的撤机过渡,也可用于鼻塞式无创通气。其组合的特点是患儿可在设置的呼气末正压(positive end-expiratory pressure, PEEP)水平上叠加机器提供的高频率辅助气流进行自主呼吸,高频率气流能加速推动患儿吸入氧气,特别是负向的高频率气流能主动将CO2排出肺泡,有利于获得较理想的肺容量和维持较好的PEEP,有利于分泌物的松动和CO2的排除,减少患儿的呼吸做功和减少人机对抗。

震荡式高频通气与阻断式高频通气在排CO2效果上是有很大的区别:Baby8000、InfantSTAR、CNO等均为阻断式高频,在机器内没有配备诸如鼓膜、活塞、负压泵等能主动帮助排出CO2的辅助装置,CO2仍是依靠患儿的膈肌收缩被动呼出,所以阻断式高频被时代淘汰是必然趋势。

2 由于机器故障或患者因素造成的高频波形变化

图 5所示:机器的输入压力控制在30 mbar不变,说明机器本身应没问题。流速波形却呈对称状下降,原因可能为:新生儿呼吸机传感器都安装在近患儿端的插管处,如插管偏细或松动,部分气体从插管的缝隙边泄漏,没有流经传感器,致流速变小;小气道病变趋坏、气道痉挛、或插管被痰堵塞致阻力变大;肺顺应性变差等原因,都可导致输入输出的流速下降。

图 5 压力恒定流速变小趋势图

图 6图 5的区别只是呼气流速在变小,但吸气流速却在同步上升。当呼气流速变小的原因参见图 5解析,不同的是吸气流速不降反升。这是因为该呼吸机裝有自动漏气补偿(automatic tube compensation, ATC)功能,在新生儿呼吸机中又称VG(volume guartee)最小容量保证功能,并不排除机器或患者存在问题需要排除。

图 6 输入压力不变吸气呼气流速变化趋势图

图 7通过不同横坐标比例来分析波形变化的细节。右上象限是以mbar为压力纵坐标单位,以秒(s)为横坐标时间单位的压力-时间的实时压力波形图。右下象限是以L/min为纵坐标流速单位,以秒(s)为横坐标单位的流速波形图。快速的高频率波形变化是看不出在高频震荡过程中的细节问题。如果把左上象限和左下象限改为以小时(h)为计量单位后,就可以看出:压力波(上)曾现过毛刺状抖动的波形,可看出管路曾经发生过积水或患儿有痰或气道痉挛等造成的压力波动。经处理后,压力波动趋向平稳,随之左下象限的流速也相应由小趋大变快,推断出MV也趋向好的方向发展。

图 7 不同时间坐标和震荡效果图

高频通气的主要用途是用来主动排除CO2。可以利用高频波形来评估CO2的清除率。内源性AUTO-PEEP与CO2排除之间有着直接的相应关系。可以如图 8通过监测内源性PEEP来判断CO2的潴留情况。具体操作:在压力呼气相时,临时按住高频机器面板上的摒气键,将高频震荡通气波形临时冻结3~5 s,再通过标尺测量总压力波形中的呼气末压力离横坐标的高度,就是总的呼气末压力(PEEP totle),减去预设置的PEEP值,就是内源性PEEP值(AUTOPEEP),即PEEPtotle=AUTOPEEP+PEEP,内源性PEEP可以评估CO2潴留情况。

图 8 AUTO-PEEP的测定

高频改善氧合的手段除适当设置氧体积分数外,更多的是借助高PEEP来持续扩张肺泡。一般高频振荡的压力峰值可设置到远超过30 cmH2O以上。如图 10的PEEPtotle为50 cmH2O左右,超过了常频吸气峰压(peak inspiratory pressure, PIP)限压报警范围。

图 10 高PEEP安全阀释放造成震荡突然中断

呼吸机都配备有压力安全阀,常频通气时(图 9左侧)是处于开放状态,(Normal Position)一旦压力超过限压,机器立刻自动打开安全阀,超限部分的压力向大气释放,同时发出呜呜的报警声响,震荡立刻中止,屏幕上的压力曲线中断,如图 10所示。高频震荡的振幅,貌似很高,但高频工作原理与常频不同,压力通过气道、支气管等后大量被衰减,到达远端肺泡的真实压力仅是气管插管处的1/20~1/50,因此大可不必为屏幕上高振幅的假象所迷惑,高频压力几乎没有造成肺损伤的可能[3]。仅是放在插管外口端的压力传感器在接受貌似高压的信息,被迫打开安全阀,释放伪高压以求安全。于是出现了高频压力波形中断的假象,同时还可以听到“呲呲”的放气声,等到伪高压释放后又恢复到安全阀允许值的范围内,开始重新震荡,如此循环反复[4]。只要在使用高频时用塞子把安全阀放气阀塞住就可以(图 9右侧)。注意在做完高频震荡通气后,把安全阀的塞子拉开,恢复到原来的常开状态。防止再次上机如用常频可能带来超压不释放的潜在危险。

图 9 压力安全阀
3 展望

随着高频震荡通气在临床的不断推广应用,其优势有一定的彰显,利用呼吸波形和趋势图实时观察评估高频震荡效应,是一种安全、有效、简单的方法。虽然监测效果没有X摄片和血气分析那么经典,但是至少可以大大减少有创操作对患儿的伤害,同时结合波形图可以做到实时持续动态的监测。但鉴于临床样本量仍较少,图形分析还存在一定的局限性,国内医务同道对趋势图的认识还存在一定的误区,故还需要广大医务工作者通过临床实践来丰富和提高。

参考文献
[1] 俞森洋. 高频通气的进展[M]. 北京科学技术文献出版社, 1992: 47-48.
[2] 喻文亮, 钱素云, 陶建平. 小儿机械通气[M]. 上海科学技术出版社, 2012: 280-288.
[3] 张蕾, 李秋芳, 陈观涛. 高频振荡通气治疗重度新生儿呼吸窘迫综合征13例疗效观察[J]. 中国中西医结合儿科学, 2012, 12(4): 450-451.
[4] 戴勇, 陈观涛. 呼吸机传感器对人机同步影响之探讨[J]. 中国医疗器械杂志, 2009, 33(6): 458-459. DOI:10.3969/j.issn.1671-7104.2009.06.019