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【继续医学教育】呼吸危重症患者机械通气模式及参数选择

日期：2023-09-08 17:22:20 来源：网络整理作者：本站编辑浏览：23 评论：0

作者：杨庆云吴佳梦胡兴硕解立新

单位：解放军总医院呼吸与危重症医学部

引用本文: 杨庆云, 吴佳梦, 胡兴硕, 等. 呼吸危重症患者机械通气模式及参数选择 [J] . 中华结核和呼吸杂志, 2023, 46(9) : 941-945. DOI: 10.3760/cma.j.cn112147-20230518-00250.

经全国继续医学教育委员会批准，本刊开设继教专栏，每年从第1期至第10期共刊发12篇继教文章，文后附5道单选题，读者阅读后可扫描标签二维码答题，每篇可免费获得Ⅱ类继教学分0.5分，全年最多可获5分。

摘要

机械通气是呼吸治疗中最重要的治疗手段，对于呼吸危重症患者而言尤为重要。在机械通气治疗过程中，合理的通气模式和参数设置对患者的呼吸功能恢复和预后有着至关重要的影响。因此，本文旨在探讨呼吸危重症患者机械通气模式及参数的选择，为临床医务人员提供一些参考建议。

随着医学技术的不断发展，现代医学已能够有效地治疗许多危重患者。临床中，机械通气是一种常见的辅助治疗措施，用于维持呼吸、保持氧气和二氧化碳水平。然而，正确选择机械通气模式及参数是极为重要的，这直接关系到患者生命安全和治疗效果。本文将深入介绍机械通气的相关知识，重点探讨危重症患者机械通气模式及参数的选择。结合实践和最新研究成果，为医务人员提供有用的指导和建议。

一、呼吸的基本原理

呼吸是人体获取氧气并排出二氧化碳的过程。正常情况下，人体通过肺部进行氧气和二氧化碳的交换，呼吸中枢控制呼吸频率和深度，保持正常的氧气和二氧化碳水平，以维持机体的酸碱平衡。然而，在某些情况下，例如因外伤、手术或者疾病等原因，导致呼吸系统无法正常工作，或者无法满足身体供氧需求，这时机械通气就成为必要的救治手段。而危重症患者的呼吸系统常出现严重的病理生理变化，例如肺泡毛细血管渗漏、肺水肿、肺不张、肺炎等，这些因素都可能导致呼吸力学和气体交换的紊乱和不平衡，从而影响患者的呼吸生理学。另外，机械通气虽可在一定程度上改善肺通气和氧合，从而减轻心脏负荷和改善组织供氧，缓解循环系统症状。但同时也可能会增加心脏负荷或直接影响心脏功能^［^1］。因此，在危重患者管理时需综合考虑呼吸、循环生理学因素，以改善危重患者整体病情。

二、机械通气模式

机械通气模式的选择对于治疗的效果和患者的生存率均具有重要的意义。近年来，尽管有多种新的呼吸机模式的出现，但目前，临床常用的机械通气模式包括控制通气（controlled mechanical ventilation，CMV）、同步间歇指令通气（synchronized intermittent mandatory ventilation，SIMV）以及压力支持通气（pressure support ventilation，PSV）等^［^2］。

CMV在需要呼吸支持患者中的应用是一项重要的治疗措施。然而，在临床实践中，使用控制通气存在挑战，尤其是人机不同步相关的问题。最近的研究探讨了不同通气模式和策略的有效性，以改善人机不同步和临床结局。Saghaei等^［^3］的研究评估从容量控制通气切换到压力控制通气对呼吸窘迫和不同步指数改善的影响，结果表明无论疾病的类型和严重程度如何，将通气模式从容量控制切换到压力控制可以改善人机不同步，尤其是在频繁发生不同步的情况下。对于控制通气的另一种模式压力控制-容量保证通气（PCV-VG）而言，与容量控制通气（VCV）和压力控制通气（PCV）相比，VCV组的气道峰压（Ppeak）高于PCV组和PCV-VG组（P=0.011）。VCV组的动态肺顺应性（Cdyn）低于PCV和PCV-VG组（P=0.001）^［^4］。所以，控制通气模式的选择应根据患者特定的临床需求和治疗反应进行个体化，以改善人机同步性，减少机械通气相关的并发症并改善患者预后。

SIMV的独特之处在于它将强制呼吸与自主呼吸相结合（图1），为患者提供呼吸支持。特别重要的一点是，对于深度镇静或无自主呼吸的患者而言，SIMV和CMV是相同的模式。当SIMV频率设置较高时允许的自主呼吸较少，与A/C模式非常相似，而SIMV频率设置较低时情况正好相反，且允许患者在应用呼吸机时进行“锻炼”其呼吸肌，进而减少呼吸机支持。在一项应用跨膈压力时间积分（PTPdi）表示呼吸功大小的随机试验，SIMV+PSV组的PTPdi比单纯SIMV组低约20%（P<0.001），所以SIMV+PSV可减少呼吸功^［^5］。但在一项纳入345例成年患者的研究中，使用SIMV+PSV模式与A/C模式相比，其住院时间、机械通气时间、病死率、拔管失败和需要气管切开方面均没有显著差异^［^6］。而在Luo等^［^7］的研究中提到，SIMV+PS可以安全有效地改善氧合。

图1 强制呼吸与自主呼吸结合图

PSV主要是呼吸机通过在吸气期在患者基线呼吸努力的基础上提供正压来增强患者自发呼吸努力的一种模式。压力水平通常是根据患者的需要来设定，可以调整以改善氧合或减少呼吸功。当更换为PSV模式后需要密切关注患者呼吸窘迫现象、生命体征变化和分钟通气变化，以确保达到通气、氧合和患者舒适度较好的目标，同时需要设置因长时间呼吸暂停而启动的后备通气参数^［^8］（图2）。由于PSV模式下患者可以更好地控制流量的输送和呼吸频率，所以在患者吸气或被动呼气时人机不同步现象减少，提高了患者舒适度，进而减少镇痛、镇静药物的应用，允许更多的清醒互动并参与物理治疗^［^9］。然而，在使用PSV时，有几个注意事项需要牢记。一个是避免过度辅助或辅助不足患者的呼吸努力。过度辅助可导致膈肌功能障碍，延长机械通气时间和ICU住院时间。辅助不足也会导致肌肉疲劳、呼吸窘迫和延长机械通气时间。另一个是呼吸机触发灵敏度的设置。如果触发灵敏度设置过于迟钝，呼吸机可能无法检测到患者的自主呼吸，可能无法提供足够的支持。如果触发灵敏度设置过于灵敏，呼吸机可能会过早启动送气，干扰患者自主呼吸。因此，在使用PSV时需密切监测患者氧合和通气状态。

图2 PSV模式下启用后备通气图

近年来，新型的机械通气模式被开发出来以改善患者的治疗效果。不同的模式，如神经调节辅助通气（NAVA）和气道压力释放通气（APRV）各自具有独特优缺点。NAVA具有改善人机同步性、降低呼吸努力和自发性肺损伤的风险^［^10］。但由于需要复杂的技术、特殊培训和经验，其实施可能具有挑战性。APRV可在吸气和呼气期间促进自主呼吸。通过促进肺复张和增加功能残气量（FRC）来改善氧合和减少肺损伤。但APRV可能导致一些患者肺过度膨胀和血流动力学不稳定^［^11］。所以机械通气模式的选择应基于患者的病情、个体需求和临床团队经验。

三、机械通气参数的选择

有创机械通气的关键组成部分之一是根据患者需求优化机械通气参数设置，然而机械通气参数的最佳设置一直是研究者和临床医生争论的话题，因为它们直接影响患者的临床结局。其涉及使用的常用参数包括：潮气量、呼吸频率、吸入氧浓度和呼气末正压（PEEP）等（图3）。

图3 机械通气参数对应的波形图

大潮气量被认为是机械通气相关肺损伤肇始因素，而小潮气量可能导致肺泡不张或低通气^［^12］。目前，大多数研究支持采用个体化潮气量设置方式，即目标潮气量维持在4~6 ml/kg（标准体重PBW），但不超过8 ml/kg PBW且平台压Pplat≤30 cmH₂O（1 cmH₂O=0.098 kPa）^［^13, 14］，同时根据患者生理参数进行动态监测和调整。另一些研究认为采用标准化潮气量设置在实际的临床操作中更加可行，其主要优点在于简化呼吸机设置，降低操作人员的操作难度。总的来说，这两种潮气量设置方式应该根据患者具体情况进行个性化的选择和操作，避免机械通气相关的低通气和肺损伤，以更好地实现个性化的呼吸管理，进而改善患者预后。

呼吸频率可调节和优化通气并预防呼吸性酸中毒或碱中毒。研究证实，在ARDS患者中呼吸频率的增加会伴随着肺部力学、肺泡动力学和心血管生理学的重要变化^［^15］。Damiani等^［^16］针对COVID-19相关ARDS受试者的可行性研究中，在保持二氧化碳分压和pH值安全范围内的情况下降低频率，与高频率组相比分钟通气量（P<0.001）和呼吸功明显降低（P<0.002）。另一方面，对于呼吸支持参数较高的患者，呼吸频率过低也有可能会导致膈肌萎缩和呼吸机诱导的膈肌功能障碍^［^17］。所以，基于患者特定因素的个体化呼吸频率靶点可能在ICU中更有效地管理呼吸衰竭。

针对机械通气患者氧疗的管理是一个关键方面。近年来，许多研究在探讨机械通气患者最佳氧浓度。一项随机临床试验对比了保守组［PaO₂为70~100 mmHg（1 mmHg=0.133 kPa）或SpO₂为94%~98%］和常规组（允许PaO₂≥150 mmHg或SpO₂为97%~100%），结果表明保守的氧疗方案可降低 ICU病死率^［^18］。氧疗管理中的另一个重要考虑因素是避免高氧血症，因为高氧血症已经和重症患者的病死率和罹患率增加相关联^［^19］。然而，在另一项多中心的RCT研究中，维持正常氧分压高限组（PaO₂：105~135 mmHg）相比正常氧分压低限组（PaO₂：60~90 mmHg）治疗并没有显著减少器官功能障碍；同时90 d病死率、机械通气持续时间或ICU住院时间也没有显著差异^［^20］。所以，机械通气患者的最佳氧浓度应根据患者特定因素进行个性化设置。虽然对于某些患者而言，允许低氧血症可能是有益的，但对于其他患者，保持正常氧合目标可能更为合适。

PEEP对于减少呼吸机诱导肺损伤和低氧血症等并发症的发生至关重要。然而，最佳PEEP水平在一定程度上是根据患者的临床情况个体化滴定的。一项研究^［^21］旨在比较电阻抗断层扫描（EIT）和呼吸机嵌入式压力-容量环（P-V曲线）在ARDS患者中的滴定，结果发现在重度ARDS患者中，与P-V曲线相比，EIT指导的PEEP滴定可改善患者氧合、顺应性、驱动压和脱机成功率。而He等^［^22］研究发现，在病死率（P=0.63）和28 d无呼吸机天数（P=0.55）方面无显著差异。Beitler等^［^23］研究在中重度ARDS患者中，以食道压（Pes）指导的个体化PEEP滴定是否比经验性高PEEP-FiO₂法更有效，结果显示，28 d病死率无明显差异（P=0.88），存活患者中无需机械通气的天数也没有显著差异（P=0.85）。所以临床上尚不清楚哪种滴定PEEP的方法最好，但对于较高PEEP和较低PEEP的选择上，较高的PEEP虽并未显著降低病死率，但在不增加压力性损伤的情况下显示出改善患者氧合的效果。所以高PEEP对于ARDS患者可能是安全的^［^24］。所以在临床中应用和设定PEEP目标时需要仔细考虑患者个体化特点，平衡改善通气、氧合与风险。

综上，机械通气参数的选择应该根据不同的患者情况和需要进行个体化的调整。未来应进一步探讨机械通气参数的最优选择，并开展更加全面深入的临床试验，为危重症患者的治疗提供更加科学可靠的依据。

四、临床应用

机械通气模式及参数调整的主要目的就是临床应用，以ARDS及慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）患者机械通气特点为重点介绍（表1）。

五、小结与展望

机械通气模式及参数选择对优化气体交换，减少肺损伤以及改善患者预后至关重要。选择正确的模式和参数设置应基于患者的临床情况、潜在疾病和个体的呼吸力学。近年来，技术和研究的进步为重症患者机械通气提供了新的见解和选择性。机械通气的一个关键未来方向是发展个体化的方法。每个呼吸衰竭患者都是独特的，基于患者特点（如肺形态、气体交换和呼吸力学）的个性化通气策略可以显著改善患者预后。另一个有前景的方向将是人工智能（artificial intelligence，AI）^［^30, 31］。AI算法可以分析来自患者监测设备的大量数据，并向临床医生提供有关通气状态的实时反馈^［^32］。基于AI的支持系统已经显示出良好的效果，可以及时监测肺损伤，优化通气设置。总之，重症患者机械通气模式和参数选择的未来是令人兴奋的，但需进一步的研究来验证这些方法在重症患者中的临床有效性。

参考文献（略）

问答题（单选题）

1.以下说法正确的是（）

A.肺保护性通气策略中，潮气量要求4~6 ml/kg

B.肺保护性通气策略中，潮气量要求8~10 ml/kg

C.肺保护性通气策略中，平台压≥30 cmH₂O

D.肺保护性通气策略中，平台压≤45 cmH₂O

2.关于高水平PEEP的影响，正确的是（）

A.血压升高

B.血压下降

C.中心静脉压升高

D.回心血量增加

3.以下呼吸机的模式中，完全是患者自主呼吸的通气方式是（）

A.PSV

B.PC-SIMV

C.V-A/C

D.P-A/C

4.关于呼吸频率的设置，以下说法正确的是（）

A.呼吸频率过快会导致过度通气，呼吸性酸中毒

B.对于呼吸支持参数较高的患者，呼吸频率过低也有可能会导致膈肌萎缩

C.高频率时，呼吸系统的呼吸功明显降低

D.在ARDS患者中呼吸频率的增加会伴随着肺部力学、肺泡动力学的变化，但与心血管生理学无关

5.以下说法错误的是（）

A.对于深度镇静或无自主呼吸的患者而言，SIMV和CMV是相同的模式

B.PSV模式下患者可以更好地控制流量的输送和呼吸频率，提高了患者舒适度，进而减少镇痛、镇静药物的应用

C.APRV是一种定时的容量控制通气模式，可在吸气和呼气期间促进自主呼吸。该模式可通过促进肺复张和增加功能残气量（FRC）来改善氧合和减少肺损伤

D.当选择机械通气参数时，应该优先考虑减少肺损伤和呼吸机相关性肺炎（VAP）的风险

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