NPB840呼吸機(jī)吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)比較

鄭吉鋒，白玫

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，北京 100053

NPB840呼吸機(jī)吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)比較

鄭吉鋒，白玫

首都醫(yī)科大學(xué)宣武醫(yī)院 醫(yī)學(xué)工程處，北京 100053

目的 比較NPB840呼吸機(jī)在不同PEEP下吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間的差異。方法 將FLUKE VT-Plus氣流分析儀串聯(lián)在待測(cè)呼吸機(jī)與主動(dòng)模擬肺之間，通過(guò)主動(dòng)模擬肺模擬病人的自主呼吸，氣流分析儀采集自主呼吸觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)的呼吸參數(shù)及波形。結(jié)果 相同呼氣末正壓（PEEP）下壓力觸發(fā)的觸發(fā)壓力略高于流量觸發(fā)的觸發(fā)壓力；相同PEEP下流量觸發(fā)流速要大于壓力觸發(fā)流速。PEEP為0時(shí)，壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)時(shí)間差異最大，隨著PEEP值的增加，壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)時(shí)間差異逐漸減少，當(dāng)PEEP為15 cmH2O時(shí)，兩者的觸發(fā)時(shí)間接近。結(jié)論 通過(guò)對(duì)NPB840呼吸機(jī)在不同PEEP下吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間的測(cè)試，證明NPB840呼吸機(jī)使用流量觸發(fā)方式時(shí)觸發(fā)靈敏度較高，是醫(yī)生在進(jìn)行呼吸機(jī)治療時(shí)靈敏度設(shè)定的首選。

呼吸機(jī)；吸氣壓力觸發(fā)；吸氣流量觸發(fā)；呼氣末正壓

呼吸機(jī)已經(jīng)成為常規(guī)搶救治療設(shè)備，普遍應(yīng)用于醫(yī)院臨床的急救和重癥監(jiān)護(hù)中。呼吸機(jī)的性能好壞、功能強(qiáng)弱以及設(shè)備使用人員對(duì)呼吸機(jī)的熟練程度都對(duì)病人病情的恢復(fù)起到?jīng)Q定性的作用。為全面的發(fā)揮呼吸機(jī)的功能，有效合理地使用設(shè)備，達(dá)到及時(shí)有效地進(jìn)行搶救與治療的目的，理解和熟練掌握設(shè)備的工作原理、操作方法和各種呼吸參數(shù)和設(shè)置是非常必要的。

（1）吸氣壓力觸發(fā)原理：病人膈肌收縮，開(kāi)始吸氣動(dòng)作。病人做功使呼吸機(jī)管路內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，當(dāng)壓力下降到設(shè)定的壓力觸發(fā)靈敏度時(shí)，觸發(fā)呼吸機(jī)。從病人吸氣做功到觸發(fā)呼吸機(jī)之間有短暫的延遲時(shí)間。接受呼氣末正壓（PEEP）治療的病人，呼吸機(jī)自動(dòng)將PEEP值同靈敏度值相加。如果所設(shè)靈敏度值過(guò)高，則可因病人移動(dòng)或他人觸動(dòng)呼吸機(jī)管路而發(fā)生誤觸發(fā)的額外機(jī)械通氣；如果所設(shè)靈敏度值過(guò)低，則病人需很努力才能觸發(fā)呼吸機(jī)，增加病人的吸氣做功，造成病人疲勞而不易脫機(jī)。

（2）吸氣流量觸發(fā)原理：呼吸機(jī)在呼吸管路中提供基礎(chǔ)氣流，病人開(kāi)始吸入一定的氣流量時(shí)，當(dāng)吸入的氣流量達(dá)到設(shè)定的流量觸發(fā)靈敏度時(shí)，觸發(fā)呼吸機(jī)。病人開(kāi)始觸發(fā)呼吸機(jī)到呼吸機(jī)吸氣閥開(kāi)放、供氣，這段時(shí)間稱為“響應(yīng)時(shí)間”，“響應(yīng)時(shí)間”需短于150 ms，時(shí)間越短，病人越省力。吸氣流量觸發(fā)可減少病人做功與呼吸機(jī)供氣之間的時(shí)間延遲，與吸氣壓力觸發(fā)比較，可改善呼吸機(jī)的反應(yīng)時(shí)間[1]。

本研究主要是針對(duì)我院在用、自檢正常的NPB 840呼吸機(jī)，先通過(guò)FLUKE VT-Plus氣流分析儀檢查呼吸機(jī)的基本呼吸參數(shù)如呼吸頻率、氣道壓力、PEEP、潮氣量、吸、呼氣時(shí)間、峰值流速、吸呼比等，其顯示值、實(shí)際值與檢測(cè)值的誤差在合理的范圍內(nèi)[2]。

本研究的目的主要是了解NPB840呼吸機(jī)在不同PEEP下吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間的差異。使使用人員更深入地了解NPB840呼吸機(jī)吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)性能，在進(jìn)行呼吸機(jī)治療時(shí)可根據(jù)患者的病情更好地選取合理的治療方式。

1 材料與方法

1.1 使用設(shè)備

NPB840呼吸機(jī)具有直觀的可視化用戶操作界面、先進(jìn)的氣路模塊化設(shè)計(jì)、可對(duì)軟件和功能進(jìn)行升級(jí)等特點(diǎn)[3]。

檢測(cè)設(shè)備采用FLUKE VT-Plus氣流分析儀和諾唯5600i型主動(dòng)模擬肺。諾唯5600i型主動(dòng)模擬肺是美國(guó)Michigan公司生產(chǎn)的模擬成人肺部結(jié)構(gòu)的機(jī)械模擬肺，是評(píng)估和演示模擬主動(dòng)呼吸的理想設(shè)備。它采用兩個(gè)氣囊模擬雙肺，每個(gè)氣囊上有加載彈簧（順應(yīng)性元件），用于模擬雙肺的順應(yīng)性，通過(guò)調(diào)節(jié)彈簧作用點(diǎn)的方式調(diào)節(jié)加載力，從而調(diào)節(jié)氣囊的順應(yīng)性。呼吸道阻力則通過(guò)更換具有不同阻力值的管道接頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。呼吸模擬模塊模擬自主呼吸時(shí)把肺部連接卡安裝在左肺上和右肺下，這樣呼吸模擬模塊進(jìn)行呼吸時(shí)左肺驅(qū)動(dòng)右肺，模擬病人肺的右肺連接待檢測(cè)呼吸機(jī)，呼吸模擬模塊驅(qū)動(dòng)左肺模擬肺的自主呼吸[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 測(cè)試方法

將FLUKE VT-Plus氣流分析儀串聯(lián)在待測(cè)呼吸機(jī)與主動(dòng)模擬肺之間（圖1），通過(guò)主動(dòng)模擬肺模擬病人的自主呼吸，氣流分析儀采集自主呼吸觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)的呼吸頻率、氣道壓力、PEEP、潮氣量、吸、呼氣時(shí)間、峰值流速、吸呼比等呼吸參數(shù)，以及流速-時(shí)間、壓力-時(shí)間、容量-時(shí)間、壓力-容量、容量-流速等波形。

圖1 測(cè)試設(shè)備FLUKE VT-Plus氣流分析儀與諾唯主動(dòng)模擬肺連接

主動(dòng)模擬肺模擬正常肺即順應(yīng)性設(shè)定為0.05 L/ cmH2O、氣道阻力設(shè)定為5 cmH2O/L/s。待測(cè)NPB840呼吸機(jī)的呼吸模式設(shè)定為自主呼吸模式，呼吸頻率17次/min，壓力支持10 cmH2O，潮氣量80 mL；PEEP值分別設(shè)定為0、5、10、15 cmH2O，在不同的PEEP水平通過(guò)FLUKE VT-Plus氣流分析儀采集吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)的呼吸參數(shù)[5]。

通過(guò)采集和計(jì)算NPB 840呼吸機(jī)的呼吸參數(shù)，得出PEEP值分別設(shè)定為0、5、10、15 cmH2O時(shí)吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間變化的曲線。通過(guò)分析曲線變化趨勢(shì)，判斷隨著PEEP值的增加，觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速和觸發(fā)時(shí)間變化趨勢(shì)。

1.2.2 PEEP臨床應(yīng)用分析

PEEP臨床應(yīng)用的主要適應(yīng)癥是肺內(nèi)分流所致的低氧血癥，產(chǎn)生的生理作用：① 減少肺泡萎陷，減少肺內(nèi)分流，糾正肺內(nèi)分流所致的低氧血癥；② 減少肺泡萎陷，增加功能殘氣量，有利于肺泡-毛細(xì)血管兩側(cè)氣體的充分交換；③ 肺泡壓升高，能使肺泡-動(dòng)脈氧分壓升高，有利于氧向肺毛細(xì)血管內(nèi)彌散。另外，PEEP使肺泡始終處于膨脹狀態(tài)，能增加肺泡的彌散面積，也有助于氧的彌散；④ 肺泡充氣的改善，能使肺順應(yīng)性增加，在改善肺的通氣、彌散、通氣/血流失調(diào)的同時(shí)，還可減少呼吸做功。

PEEP的主要副作用：① 對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響：PEEP可以使回心血量減少、心排量下降、血壓下降，尤其是對(duì)已有血容量不足、肺順應(yīng)性造成者的病人；② 肺組織的氣壓傷：PEEP可能使肺泡破裂和氣胸的發(fā)生機(jī)會(huì)增加，尤其是已有肺組織的損傷或先天和后天性的肺組織發(fā)育不全；③ PEEP能擴(kuò)張肺泡，使肺間質(zhì)-肺毛細(xì)血管靜水壓增加，有可能引起肺泡或肺間質(zhì)的水腫；④ PEEP還可能壓迫肺毛細(xì)血管，使肺血流量減少，有可能增加無(wú)效通氣。

最佳PEEP應(yīng)是既能使萎陷的肺泡膨脹至盡可能好的狀態(tài)、肺內(nèi)分流降低至最低水平、動(dòng)脈氧分壓被提高至基本滿意的水平，而對(duì)血流動(dòng)力學(xué)的影響和肺組織氣壓傷降低至最低程度的PEEP水平。一般以PEEP＜10～15 cmH2O為宜。

內(nèi)源性PEEP（PEEPi）使肺泡內(nèi)壓在整個(gè)呼吸周期均保持正壓，相當(dāng)于PEEP的作用。PEEPi是由于呼氣時(shí)間不充分，呼氣氣流阻力增加或兩者綜合影響所導(dǎo)致的氣體殘留的結(jié)果。PEEPi會(huì)導(dǎo)致肺泡壓升高，對(duì)血流動(dòng)力學(xué)產(chǎn)生不良影響，造成吸氣不同步。影響PEEPi的因素：① 生理因素：氣道阻力增高或呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性增大；②呼吸機(jī)因素：大潮氣量、高頻率或吸氣時(shí)間長(zhǎng)均可增加PEEPi發(fā)生的可能性，而降低分鐘通氣量可降低PEEPi的發(fā)生[6-7]。

2 結(jié)果

2.1 觸發(fā)壓力

從圖2可以發(fā)現(xiàn)在相同PEEP時(shí)，壓力觸發(fā)的觸發(fā)壓力略高于流量觸發(fā)的觸發(fā)壓力。與設(shè)定的PEEP值比較，無(wú)論壓力觸發(fā)的觸發(fā)壓力值，還是流量觸發(fā)時(shí)觸發(fā)壓力值都有0.4～2.9 cmH2O的壓力差異，即PEEPi。

圖2 不同PEEP下流量、壓力觸發(fā)壓力變化曲線

2.2 觸發(fā)流速

從圖3可以發(fā)現(xiàn)在相同PEEP下，流量觸發(fā)流速要大于壓力觸發(fā)流速，PEEP值在5～10時(shí)尤其明顯。

2.3 觸發(fā)時(shí)間

從圖4可以發(fā)現(xiàn)PEEP為0時(shí)，壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)時(shí)間差異最大，隨著PEEP值的增加，壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)時(shí)的觸發(fā)時(shí)間差異逐漸減少。當(dāng)PEEP為15 cmH2O時(shí)，兩者的觸發(fā)時(shí)間幾乎一致。

圖3 不同PEEP下流量、壓力觸發(fā)流速變化曲線

圖4 不同PEEP下流量、壓力觸發(fā)時(shí)間變化曲線

3 討論

應(yīng)用輔助或支持通氣時(shí)，呼吸機(jī)送氣要靠病人觸發(fā)，不敏感或無(wú)反應(yīng)的觸發(fā)系統(tǒng)可顯著地增加病人的吸氣負(fù)荷，消耗額外呼吸功。壓力觸發(fā)是對(duì)氣道內(nèi)壓力降低所發(fā)生的反應(yīng)，呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)病人管道壓力并識(shí)別吸氣動(dòng)作。原則上，呼吸機(jī)觸發(fā)靈敏度應(yīng)設(shè)置為最靈敏但又不會(huì)引起與病人用力無(wú)關(guān)的自發(fā)切換的數(shù)值。當(dāng)選擇壓力觸發(fā)時(shí)，氣道中的用力降至設(shè)定的壓力觸發(fā)靈敏度值時(shí)，呼吸機(jī)開(kāi)始一個(gè)病人觸發(fā)的呼吸過(guò)程。因?yàn)椴∪撕魵饽獾缐和ǔ?，故觸發(fā)靈敏度常設(shè)于-0.5～2.0 cmH2O。當(dāng)加用PEEP或病人氣道內(nèi)存在PEEPi時(shí)，應(yīng)將觸發(fā)靈敏度設(shè)定在（PEEP-1.5）cmH2O水平。氣管插管口徑過(guò)小或狹窄、氣道阻塞、肺實(shí)質(zhì)僵硬等均可增加觸發(fā)系統(tǒng)的不敏感性，即壓力觸發(fā)靈敏度降低。氣道壓力降至基線壓力時(shí)與氣道壓力降至壓力觸發(fā)靈敏度設(shè)定值時(shí)，其之間間隔大小取決于氣道壓力下降的快慢（吸氣力的大小）。吸氣作用力越大間隔越短；壓力觸發(fā)靈敏度的設(shè)定值越小間隔越短。理想情況下，壓力觸發(fā)的延遲時(shí)間是110～120 ms，但實(shí)際上呼吸機(jī)的觸發(fā)延遲時(shí)間往往大于200 ms，延遲時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)病人越不利。

流量觸發(fā)是呼吸機(jī)對(duì)氣道內(nèi)流量降低所發(fā)生的反應(yīng)，呼吸機(jī)監(jiān)測(cè)病人管道中吸氣與呼氣流量差來(lái)判斷病人吸氣作用力。流量觸發(fā)靈敏度一般設(shè)置在1～3 L/min，呼吸機(jī)的吸入流量傳感器測(cè)量輸送流量，呼出流量傳感器測(cè)量呼出流量。在病人有吸氣時(shí)，呼氣流量傳感器測(cè)量值下降，而吸氣流量傳感器測(cè)量值恒定。當(dāng)兩者差值大于設(shè)定值即流量觸發(fā)靈敏度時(shí)，呼吸機(jī)被觸發(fā)。病人回路中漏氣氣流值越大，觸發(fā)靈敏度就越低。設(shè)定流量觸發(fā)靈敏度后，在呼氣后期病人回路維持一個(gè)持續(xù)氣流，這個(gè)值比設(shè)定的流量觸發(fā)靈敏度值高1.5 L/min；病人從持續(xù)氣流中吸氣，呼吸機(jī)測(cè)得的呼出流量減少，如果病人持續(xù)吸氣，吸氣和呼氣流量傳感器所測(cè)值的差就增加，當(dāng)病人吸氣（流量差）≥設(shè)定的流量觸發(fā)靈敏度值時(shí)，呼吸機(jī)就被觸發(fā)。病人吸氣開(kāi)始與呼吸機(jī)送氣之間延遲時(shí)間的長(zhǎng)短取決于氣道壓力下降的快慢（病人吸氣力的大?。?，吸氣力越大，延遲時(shí)間間隔越短；流量觸發(fā)靈敏度的設(shè)置值越小，延遲時(shí)間間隔越短。在流量觸發(fā)方式工作時(shí)，流量觸發(fā)的延遲時(shí)間比壓力觸發(fā)的延遲時(shí)間短，理論數(shù)值＜100 ms。觸發(fā)延遲時(shí)間取決于以下因素：① 病人開(kāi)始用力吸氣到氣道壓力下降所需時(shí)間；② 呼吸機(jī)觸發(fā)反應(yīng)時(shí)間；③ 所設(shè)置的PEEP與實(shí)際的呼氣末肺泡內(nèi)正壓不一致，即PEEPi的存在會(huì)延長(zhǎng)觸發(fā)時(shí)間。

壓力觸發(fā)和流量觸發(fā)兩種觸發(fā)方式最主要的區(qū)別在于：當(dāng)使用流量觸發(fā)方式時(shí)，從開(kāi)始吸氣到呼吸機(jī)送氣期間病人均能感受到氣流；而當(dāng)使用壓力觸發(fā)時(shí)，病人必須克服等值的反作用力，從開(kāi)始吸氣至呼吸機(jī)將氣體送到病人體內(nèi)，有一較長(zhǎng)的“延遲時(shí)間”。采用流量觸發(fā)的呼吸機(jī)，其管路內(nèi)提供持續(xù)流量，不需關(guān)閉呼氣閥即可達(dá)到觸發(fā)閾值，節(jié)約了觸發(fā)功；在病人剛開(kāi)始吸氣時(shí)，管路內(nèi)的持續(xù)流量即可供病人吸氣，明顯減少吸氣延遲時(shí)間。較短的觸發(fā)延遲時(shí)間、較小的吸氣期間下降壓力意味著呼吸機(jī)有良好的觸發(fā)同步性能。臨床上壓力觸發(fā)靈敏度常設(shè)為-0.5～2.0 cmH2O，流量觸發(fā)靈敏度常設(shè)為2～5 L/min。

機(jī)械通氣觸發(fā)方式對(duì)呼吸機(jī)臨床應(yīng)用效果的影響大，很多情況下甚至直接影響危重患者搶救的成功率。臨床研究資料證實(shí)，流量觸發(fā)所需的延遲時(shí)間可比壓力觸發(fā)減少43%，流量觸發(fā)所需的呼吸功可比壓力觸發(fā)減少62%，如此顯著的差異是由PEEPi造成的。主要原因：① PEEPi產(chǎn)生與肺動(dòng)力學(xué)（阻力、順應(yīng)性和閉合容積及肺排空等許多因素）有關(guān)。在正常的自主呼吸情況下，只要胸腔內(nèi)壓稍微下降即可產(chǎn)生吸氣氣流，但存在PEEPi時(shí)，患者必須首先產(chǎn)生足夠的壓力克服PEEPi才能產(chǎn)生吸氣氣流，胸腔內(nèi)壓下降量程加大，呼吸系統(tǒng)所需做功增加；過(guò)度伸展的呼吸肌處于長(zhǎng)度-張力曲線的不利位置，使收縮舒張不利；過(guò)度擴(kuò)張的胸廓也處于長(zhǎng)度-張力曲線的平坦部分，使胸廓擴(kuò)張更為困難；② PEEPi存在時(shí)，只有吸氣壓力超過(guò)PEEPi才能出現(xiàn)吸氣氣流，容易導(dǎo)致呼吸肌疲勞，同時(shí)潮氣量、肺泡通氣量降低；③ 壓力控制通氣時(shí)呼吸機(jī)提供一定的壓力。由于PEEPi的存在，有效吸氣驅(qū)動(dòng)壓減少，潮氣量減少，每分鐘通氣量不足，可導(dǎo)致高碳酸血癥[8-11]。

不同的病人、病情以及肺內(nèi)病理生理情況，觸發(fā)呼吸機(jī)參數(shù)是不同的，此次測(cè)試只是模擬單一條件下不同PEEP下吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間的差異，目的讓使用人員由此對(duì)NPB840呼吸機(jī)吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)性能有一個(gè)大致的認(rèn)識(shí)，以便在對(duì)患者進(jìn)行治療中起到一定的幫助。

4 結(jié)論

通過(guò)對(duì)NPB840呼吸機(jī)在不同PEEP下吸氣壓力觸發(fā)與吸氣流量觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)觸發(fā)壓力、觸發(fā)流速、觸發(fā)時(shí)間的測(cè)試，證明NPB840呼吸機(jī)使用流量觸發(fā)方式時(shí)觸發(fā)靈敏度是優(yōu)于壓力觸發(fā)方式的，是醫(yī)生在進(jìn)行呼吸機(jī)治療時(shí)靈敏度設(shè)定的首選。合適的觸發(fā)靈敏度的設(shè)定，有助于提高病人自主呼吸觸發(fā)呼吸機(jī)的效率，減少觸發(fā)延遲時(shí)間、減少觸發(fā)做功和誤觸發(fā)。

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Comparison of the Triggers for the Inspiratory Pressure and Inspiratory Flow in NPB840 Ventilator

ZHENG Ji-feng, BAI Mei
Department of Medical Engineering, Xuanwu Hospital Capital Medical University, Beijing 100053, China

Objective To understand the difference between the pressure and the fl ow velocity as well as the trigger time of the NPB840 ventilator in different modes of positive-end expiratory pressure (PEEP) under the suction pressure and the inspiratory fl ow. Methods Connect the FLUKE VT-Plus fl ow analyzer series to the measured ventilator and then to the simulated lungs with the Norway active system. Through the active simulation of lungs and patients’ spontaneous breathing, the analyzer acquisited parameters and waveform from the ventilator triggered by spontaneous breathing. Results Under the same mode of PEEP, the trigger for the inspiratory pressure is slightly higher than that of the inspiratory fl ow. The fl ow rate of the same PEEP is greater than that of the inspiratory pressure. When the PEEP is 0, the trigger time between the pressure and the fl ow rate is different. The time difference decreased with the increase of PEEP value. When the PEEP is 15 cmH2O, the trigger time between the inspiratory pressure and the fl ow rate is similar. Conclusion After testing the difference between the pressure and the fl ow velocity, as well as the difference of the trigger time between the inspiratory pressure and fl ow rate in the NPB840 ventilator under different modes of PEEP, it is proved that the sensitivity of NPB840 ventilator under the fl ow mode is superior to that under the mode of of inspiratory pressure.

ventilator; inspiratory pressure trigger; inspiratory flow trigger; positive-end expiratory pressure

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.013

1674-1633(2016)01-0051-04

2015-11-05

白玫，教授級(jí)高級(jí)工程師。

作者郵箱：jswei65@163.com