ICU病房七种最新呼吸机的评估

1ICU病房七种最新呼吸机的评估压力支持(PS)和压力辅助/控制通气:有无差别?PurrisWilliamsRRT,MattMuelver,JoeKratohvilRRT,RayRitzRRTFAARCDeanRHessPhdRRTFARRC,andRobertMKacmarekPhdRRTFARRCRespiratoryCareOct.2000Vol45No10(注:所有作者均为麻省医院呼吸监护中心会员,上行作者为波士顿,麻省医院呼吸管理师.下行作者均为哈佛医学院麻醉系会员,博士,呼吸管理师,RobertMKacmarek是国际上公认的呼吸机权威专家多次发表各种呼吸机性能的比较文章,见解甚为客观公正.)背景近15年来,呼吸机通气重点是在以压力为目标的使用上.压力支持通气广泛在病人和模拟肺上进行研究,并认为其有利点在于可按病人需要而更改输送气体流量.而压力控制通气(PC或PCV)提倡用于ADRS病人,是由于它可限止肺泡峰压(或气道峰压)和其呈指数样的递减流速波.辅助/控制(A/C)几乎是容量控制通气的专用朮语,仅少量涉及压力通气辅助/控制(PA/C).当用容量控制通气时,病人以吸气负压大小来触发预设触发灵敏度的呼吸机.而用压力支持(PS)时,呼吸机按病人需要更改输送气体的流量以达到所需的气道峰压.对压力通气来说可有两种迭择(PA/C,PS).在使用容量型辅助/控制的同等条件下,理论上可使用压力型辅助/控制(PA/C).它比压力支持通气(PS)优点是具有预设的呼吸频率和设定的吸气时间(Ti),但PS对病人的结束吸气予以控制.在气体输送和呼吸机响应的差异上并无明确规定,若有的话仅在以压力为目标的PS和PA/C辅助模式之间.大多数ICU病房的新生代呼吸机均提供压力支持(PS)和压力辅肋/控制(PA/C)的通气,这两种模式之间工作差异是吸气转换为呼气的机制方面.压力支持的主要机制是吸气峰流速降至预定水平时即转为呼气,而压力辅助/控制(PA/C)的机制是预定的吸气时间.在一个有自主呼吸的模拟肺用PS和PA/C工作方式来比较七种ICU病房最新生代呼吸机的工作.事先假定除转换为呼气外,在PS和PA/C之间所评估的变量中并无差别,并假定在所评估的呼吸机中在响应上也无差别.材料和方法模拟肺一个盒中有风箱的模拟肺用于模拟自主呼吸(图1).在硬盒和风箱之间的空间其作用相当于胸腔.硬盒与1/8吋(3.2mm)内径的T形硬管相连接.通过T形管引入气体流量,由图1.实验装置图解:Paw=气道压力.Ppl=模拟肺的胸内压.Flow=流速.详见本文叙述←T形管流速仪↑模拟肺↑呼吸机↓压差传感器→←压力传感器←气流←胸内压2于气体喷射吸引效应在模拟胸腔内(即硬盒内)产生负压.气源(50psi氧气)与压力调节器和比例电磁阀相连,一个程序操作发生器控制着电磁阀的打开,调节压力调节器更改气体流量经T形管使胸腔内压发生改变,且程序操作器模拟一个经修改的方形流速波.这样吸气按需流速,呼吸频率,和吸气时间(Ti)在摸拟肺内均可独自控制.在流速为60升/分时一个线性电阻器产生的气道阻力为8.2cmH2O.模拟肺的顺应性(50ml/cmH2O)由调节风箱上的弹簧来决定.在本文研究中模拟肺的设定如下:自主呼吸,呼吸频率为12次/分,吸气时间(Ti)为1.0秒,经修改过的方形波而吸气峰流速分三档即40,60,80升/分.所选择波形是由于它最近似应力高的病人.(註:所用器材,设備和检测仪器均用日本产品牌和型号或其他厂方专用产品,未採用呼吸机厂方的另部件,以示公正,以下涉及的有关部件也如此,不一一列出详见原文).所比较的呼吸机对七种ICU病房用呼吸机作了评估:(1)Bear1000(ThermoResp.Group,PalmSpring,California)(2)DrägerEvita4(Drager,Telford,Pennsylvania)(3)HamiltonGalileo(HamiltonMedical,Rhazuns,Switzerland(4)Puritan-Bennett840(Mallinckrodt,Pleasanton,California)(5)Puritan-Bennett740(Mallinckrodt,Pleasanton,California)(6)SiemensServo300A(Siemens-Elema,Solna,Sweden)(7)TbirdAVS(ThermoResp.Group,PalmSpring,California)每个呼吸机均用标准有加热导线的呼吸回路(HudsonResp.Care,Temecula,California)和ConchathermIV湿化器(生产厂方同前)与模拟肺相连接(表1.).湿化器在本文研究中并不加热,以免水份积聚在模拟肺内!表1.七种呼吸机的设置细节测量与定标流速仪放在模拟肺的气道开口处(見图1.),流速仪所测压力的误差为±2cmH2O,其所3测的压力差经放大,数字化和转为流速讯号是用WINDAG程序(即图形计算机处理程序).流速仪另由一精密流量计定标为1升/秒(60升/分).气道开口处和模拟胸腔内的压力是用压差式传感器测定.所有压力传感器用水柱式压力计作两点定标:即0cmH2O和20cmH2O.压力讯号的放大和数字化用WINDAG程序.数据收集和分析所有讯号在100Hz数字化並用WINDAG记录.WINDAG回放软件用于分析数据.每个实验设置均作三次呼吸来分析.在吸气相所记录的测量值吸气相的开始到结束由模拟胸内压的改变所决定,胸内压的负折返(即向下降)说明吸气相的开始而以后的正折返(即向上升)说明吸气的结束(见图2.).图2.在吸气相和呼气相中所评估的变量PIP=吸气峰压PEEP=呼气末正压(基线压力)PT=吸气触发压力DT=吸气触发滞后时间T-PTP=触发,压力-时间乘积DB=吸气基线滞后时间DTOT=总吸气滞后时间DE=呼气滞后时间Paw=气道压力PE=平台压结束以上的呼气压力改变说明:1.从吸气开始至气道压力降至基线下最低压力所需的吸气时间是“吸气触发滞后时间”(DT).2.从基线下最低压力至回复到基线压力所需的时间是“吸气基线滯后时间”(DB).3.从吸气开始至回复基线压力所需的时间即“总吸气滯后时间”(DTOT=DT+DB).44.在吸气触发过程中,基线压力(PEEP)和基线下最低压力之间的差数是“吸气触发压力”(PT).5.在触发过程中,在基线压力(PEEP)下的气道压力-时间曲线内的面积是“触发,压力-时间乘积”(T-PTP).呼吸机输送的峰流速均记录在案.6.在吸气相过程中,计算了基线上、下的气道压力-曲线内的面积,以占理想吸气面积百分比耒表示(“吸气面积％”,AreaI%).7.由胸内压曲线所確定的吸气时间(Ti),在气道峰压(PIP)和基线压力(PEEP)之间的差数所占有的长方形面积是“理想吸气面积”(见图2.).8.实际总吸气面积等于吸气面积(AreaI)加“触发压力-时间乘积”(T-PTP)的面积之和.(见图2.).在呼气相所记录的测量值9.由胸内压的改变所確定的吸气结束和此时气道压力(Paw)回复到吸气末压力(即平台压)之间的时间是“呼气滞后时间”(DE)(图2)10.在平台压以上的呼气压力变化(PE)是在呼气开始吋在气道峰压以上的压力变化.11.呼气开始后气道压力下降至基线压力的速度是以在呼气时的压力-吋间曲线內的面积耒表示即呼气面积(AreaE).实验协定所有呼吸机(PB-740除外)的PEEP均设置为5cmH2O,而压力支持(PS)分10,15,20cmH2O三挡,压力辅助/控制(PA/C)相应的PIP(吸气峰压)为15,20,25cmH2O.在PA/C中,吸气时间(Ti)为1.0秒,预设的呼吸频率为8次/分.在所有的呼吸机上流量触发的设置尽可能地灵敏而又不会引起”误触发”.吸气压力上升时间设置为最快.有吸气终止可调的(即呼气灵敏度)呼吸机,其吸气终止标准是设置在吸气峰流速的25%(见表1.).PB-740仅作PS的比较因其无PA/C控制型式.统计学上的分析所有数值均是均数±标准差(X±SD),评估的因变量如下列:DT(吸气觖发滯后时间)DB(吸气基线滞后时间)DTOT(总吸气滞后时间=DT+DB)PT(吸气触发压力)T-PTP(触发-压力时间乘积)Peakflow(PF峰流速)AreaI%(吸气面积%)AreaE(呼气面积)PE(平台压以上的呼气压力)DE(呼气滞后时间)每个因变量对每个自变量(如呼吸机,PC或PS,和模拟肺的吸气流速)的评估是用单次方差来分析(ANOVA).对自变量之间的关系评估是用双次方差分析.事后的有关分析是用Scheffe检验来完成.统计学上有意义限定为P0.01.当仅报告数据除统计学意义之外,在变量之间应有10%的差异.选择这样的统计标准,是由于仅有很小标准差的模拟肺所引起的差异等于测量误差,若使用P0.05就是有统计学上的意义.结果5波形在PS和PA/C中代表波形是压力-吋间曲线和流速-时间曲线(见图3,4.)图3.各呼吸机在PS(压力支持通气)和PC(压力控制通气)中的压力-吋间曲线的对比.压力值均设置为15cmH2O,模拟肺的峰流速为60升/分,模拟肺的吸气时间为1.0秒.6图4.各呼吸机在PS(压力支持通气)和PC(压力控制通气)时的流速-时间曲线对比.压力值均设置为15cmH2O,模拟肺的峰流速为60升/分,模拟肺的吸气时间为1.0秒.7在吸气中对同一呼吸机这两个波形曲线之间仅显示很小的差别,此说明不管通气控制的方式有何不同其性能是相同的.但是在呼气中在这两种控制方式之间对大多数所评估的变量肯定有差异.对这七种呼吸机PS的在吸气平台结束以上的压力均比PCV的稍大一些.呼气滯后時间(DE)也是PS比PCV大.所有呼吸机的流速波形在这两种方式中显示相同.压力支持(PS)和压力辅助/控制(PCV=PA/C)在PS和PCV中,各呼吸机所有实验没置的平台结束以上的呼气压力(PE)和呼气滞后时间(DE)平均值见图5.图5.在PS和PCV中所有呼吸机的平台结束以上的呼气压力和呼气滞后时间的比较在DE和PE这两个变量中,PCV(PA/C)的明显低于PS(P0.01和10%的差异).对其他的8变量並非这样,見表2,表3.其中列出在PS和PCV中所有实验设置所得数据.有少数確实有统計学意义;在大多数主要设置值中其差异未10%.为此另外的数据仅代表PS.91011峰流速的结果注意从图6到图10和表4所列出的:当模拟肺的峰流速被改变后,在所评估的变量之间有明显的差异.在所有呼吸机中模拟肺的峰流速对压力触发有很大差別(图6)如同触发,压力-时间乘积一样也有很大差异(P0.01+≥10%)(图7).图6.模拟肺的峰流速为40,60,80升/分时在所设置的PS压力中,其吸气基线下最大的触发压力值PT的比较.*P0.01和10%的差异是指与峰流速为40升/分相比较而言.在各呼吸机中模拟肺的各峰流速之间也存在差异(P0.01和10%差异).图7.模拟肺的峰流速为40,60,80升/分时在所设置的PS压力中,其触发,压力-时间乘积(T-PTP)的比较.*P0.01和10%的差异是指与峰流速为40升/分相比较而言.在各呼吸机中模拟肺的各峰流速之间也存在差异(P0.01和10%差异).当模拟肺流速增加时这两个变量(即PT和T-PTP)均增加其在各呼吸机中有所不同.各峰流速的触发压力比较PT触发,压力-时间乘积(T-PTP)的比较T-PTP12大多数的呼吸机当模拟肺的流速增加时和在各档流速时,在吸气面积%上均有明显差异(P0.01+≥10%差异)(图8).模拟肺流速增加时吸气面积即降低.在各呼吸机中平台压以上的呼气压力如同模拟肺峰流速的设置一样而有巨大变化(0.01+10%差异)(见图9).增加模拟肺峰流速会引起较大的平台压结束以上的吸气末压力.图8.模拟肺的峰流速为40,60,80升/分时在所设置的PS压力中,其吸气面积%的