神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣

1、神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣,淮北礦工總醫(yī)院ICU 汪 勇,1913年Janeway 第一臺定型呼吸機(jī),,負(fù)壓呼吸機(jī)(鐵肺),,,20世紀(jì)40至50年代脊髓灰質(zhì)炎爆發(fā)流行時廣泛使用,,正壓呼吸機(jī)1955年麻省總醫(yī)院首次使用有創(chuàng)通氣現(xiàn)已成為機(jī)械通氣的標(biāo)準(zhǔn)第一代正壓呼吸機(jī),,,,ICU中的機(jī)械通氣,,機(jī)械通氣的適應(yīng)癥急性呼吸功能衰竭66%ARDS8%慢性呼吸功能衰竭急性加重13%昏迷15%神經(jīng)

2、肌肉疾病 5%,Esteban A, Anzueto A, Alia I, et al. How Is Mechanical Ventilation Employed in the Intensive Care Unit? An International Utilization Review. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 1450-1458,ICU中的機(jī)械通氣,,人工氣道氣管插管

3、75%經(jīng)口氣管插管96%經(jīng)鼻氣管插管 4%氣管切開24%面罩 1%,Esteban A, Anzueto A, Alia I, et al. How Is Mechanical Ventilation Employed in the Intensive Care Unit? An International Utilization Review. Am J Respir Crit Care

4、Med 2000; 161: 1450-1458,呼吸機(jī)模式,,VCVPCVSIMVSIMV + PSVPSVCPAPBIPAPAPRV,PRVC/autoflow/VV+VS/VV+AutomodeVAPS/PAMRVASVPAV+/PPS…,NAVA產(chǎn)生的背景,傳統(tǒng)機(jī)械通氣面臨的問題：①通氣時間點的選擇：何時以何種形式給予患者通氣支持才能與患者的自主呼吸形式相匹配?②潮氣量／壓力選擇：如何選擇潮氣量／

5、壓力支持水平進(jìn)行通氣才能與患者自身呼吸驅(qū)動相匹配?③呼氣末正壓(PEEP)選擇：如何選擇合適PEEP水平防止肺泡塌陷，且能避免肺泡過度膨脹?,人機(jī)不同步的臨床后果,■ 增加呼吸肌肉負(fù)擔(dān)，呼吸肌做功增加，導(dǎo) 致呼吸肌疲勞，脫機(jī)失敗。■ 影響機(jī)械通氣患者的睡眠質(zhì)量，增加鎮(zhèn)靜劑、肌松劑使用。■ 導(dǎo)致肺泡跨壁壓升高，產(chǎn)生呼吸機(jī)相關(guān)肺損傷。,國外研究情況,1 1959年，Petit等率先利用人體的肌電圖方法記錄膈肌的活動。

6、 隨后，研究人員在大量實驗基礎(chǔ)上發(fā)明了利用鼻胃管上的電極片記錄膈肌電活動(electrical activity of the diaphragm，EAdi)，這種電活動與膈神經(jīng)的電活動密切相關(guān)。2 1976年有研究者在動物實驗中利用膈神經(jīng)成功控制呼吸機(jī)工作。3 1999年，在解決了干擾波和濾波技術(shù)后，Sinderbv等成功將EAdi用于控制機(jī)械通氣，并將這種新型通氣模式命名為神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣(neurally adjus

7、ted ventilatory assit，NAVA)。[1] Petit JM，Milic-Emili G，Delhez L．New technic for the study of functions of the diaphragmatic muscle by means of lectmmyography in man[J]．Boll Soc hal Biol Sper,1959，35：2013-2014．[2]

8、Remmers JE，Gautier H．Servo respirator constructed from a positive-pressure ventilator[J]．J Appl Physiol，1976，4 l(2)：252-255．[3] Sinderby C，Navalesi P，Beck J，et a1.Neural control of mechanical ventilation in respirato

9、ry failure[J]．Nat Med，1999，5(12)：1433-1436．,1 《神經(jīng)電活動輔助通氣對急性呼吸窘迫綜合征患者人機(jī)同步性的影響》 吳曉燕,黃英姿,楊毅. 中華結(jié)核和呼吸雜志,2009,32(7):508-512.2 《神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣在神經(jīng)系統(tǒng)危重癥患者中的臨床應(yīng)用》 謝暉,陳必耀,陳律,等. 中華急診醫(yī)學(xué)雜志,2010,19(3):300-301.3 《神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣對急性呼吸窘迫綜合征兔呼吸機(jī)

10、相關(guān)性膈肌功能 障礙的影響》 黃東亞,劉軍,吳曉燕,等. 中華結(jié)核和呼吸雜志,2011,34(4):288-293.4 《神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣對ARDS機(jī)械通氣同步性影響的實驗研究》 黃東亞,黃英姿,吳曉燕,等. 中華醫(yī)學(xué)雜志,2011,91(19):1348-1352.5 《神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣在AECOPD患者呼吸機(jī)撤離中的應(yīng)用》 王兵，王勇強(qiáng)，曹書華，等. 中國急救醫(yī)學(xué)，2011,31(9):,國內(nèi)研究情況,NAVA工作

11、原理,NAVA的工作原理是在存在自主呼吸的情況下，通過監(jiān)測EAdi的信號來感知患者的實際通氣需要，提供合適的通氣支持。 NAVA的工作流程可以描述為對EAdi信號感知、傳輸和反饋的過程。,吸氣觸發(fā),NAVA主要以EAdi在最小值基礎(chǔ)上增加多少(?EAdi，而非絕對數(shù)值)作為觸發(fā)靈敏度，也就是說呼吸機(jī)在膈肌開始收縮的同時給予通氣輔助，實現(xiàn)了與膈肌的同步。一般將觸發(fā)靈敏度設(shè)置在0.5uV，既防止因背景噪音干擾而導(dǎo)致的假觸發(fā)，又保

12、證微弱的神經(jīng)沖動也能有效觸發(fā)呼吸機(jī)送氣。另外，NAVA還保留流量觸發(fā)方式，神經(jīng)觸發(fā)與流量觸發(fā)相結(jié)合，并按照先到先觸發(fā)的原則送氣，使其工作方式更為安全。,通氣輔助,NAVA按照EAdi的一定比例給予通氣輔助，也就是以呼吸中樞驅(qū)動的一定比例給予通氣輔助。因此NAVA也是一種類似于成比例輔助通氣(proportional assist ventilation，PAV)的正反饋調(diào)節(jié)模式，其比例因子稱為“NAVA支持水平”，單位為cmH2O／uV

13、，表示每uV的EAdi呼吸機(jī)給予多少cmH2O的壓力輔助，用公式表示為：呼吸機(jī)的輔助壓力P=EAdi×NAVA支持水平。例如，如果患者的EAdi是5uV，NAVA支持水平為1cmH20／uV時，呼吸機(jī)給予5cmH20的壓力輔助，而NAVA支持水平為2cmH20／uV時，呼吸機(jī)給予的10cmH20的壓力輔助。呼吸機(jī)每隔16秒監(jiān)測一次EAdi，根據(jù)EAdi與NAVA支持水平即時調(diào)節(jié)輸出壓力。,,在通氣過程中，如果因電極位置移動或鎮(zhèn)

14、靜等原因?qū)е翬Adi信號消失，則在二分之一窒息通氣時間后，呼吸機(jī)自動轉(zhuǎn)換為壓力支持模式(PSV)；重新獲得EAdi信號后，呼吸機(jī)自動轉(zhuǎn)換回NAVA模式。如果在整個窒息通氣時間內(nèi)既沒有神經(jīng)觸發(fā)又沒有流量觸發(fā)，呼吸機(jī)自動轉(zhuǎn)換至壓力控制模式(PCV)。,吸呼氣切換,當(dāng)EAdi開始下降，也就是神經(jīng)吸氣結(jié)束轉(zhuǎn)換至神經(jīng)呼氣時，呼吸機(jī)切換為呼氣，一般以EAdi下降至峰值的40％～70％作為切換點。另外，NAVA保留了壓力切換方式，當(dāng)回路內(nèi)的壓力超過按

15、照EAdi計算的輔助壓力4cmH2O后，呼吸機(jī)切換至呼氣。,,NAVA與其他的普通機(jī)械通氣模式相比，只需設(shè)定EAdi信號觸發(fā)水平和NAVA支持水平，而不必預(yù)先設(shè)置壓力或流量觸發(fā)水平、壓力或者容量支持水平、波形、吸氣時間等參數(shù)。當(dāng)患者的EAdi信號強(qiáng)度達(dá)到預(yù)設(shè)的觸發(fā)水平時，呼吸機(jī)就啟動通氣周期1次，同時呼吸機(jī)根據(jù)預(yù)設(shè)的NAVA支持水平和EAdi信號強(qiáng)度予以與EAdi信號波形類似的壓力支持。整個呼吸過程的啟動、維持和吸呼氣轉(zhuǎn)換均由患者控制，

16、實際發(fā)生的潮氣量則與患者EAdi信號強(qiáng)度和肺順應(yīng)性相關(guān)。,NAVA臨床適應(yīng)癥,①明顯的呼吸肌疲勞，如神經(jīng)、肌肉病變、慢性阻塞性肺病(COPD)等患者。這類患者中樞呼吸驅(qū)動正常，而以呼吸肌疲勞、無力為主要表現(xiàn)。NAVA模式通過精確測定膈肌電興奮水平，給予合適的通氣支持，緩解呼吸肌疲勞，降低呼吸功，減少了支持不足或支持過度情況的發(fā)生。②嬰、幼兒及呼吸中樞發(fā)育尚不完善的患者。這類患者呼吸驅(qū)動水平不穩(wěn)定，病情變化快。必須密切監(jiān)測，精確調(diào)整通氣

17、支持水平。③術(shù)后及其他自主呼吸處于恢復(fù)階段、準(zhǔn)備脫機(jī)的患者。這類患者具有一定的呼吸驅(qū)動能力。機(jī)械通氣治療的主要目的是輔助自主呼吸能力的不足和促進(jìn)自主呼吸能力的恢復(fù)。NAVA可隨患者呼吸驅(qū)動增強(qiáng)逐漸平穩(wěn)地減少通氣支持，幫助患者脫機(jī)。,NAVA的禁忌癥,除了實施EAdi信號監(jiān)測的禁忌證以外，由于NAVA必須根據(jù)膈肌的電活動來確定通氣支持的水平，所以影響膈肌電興奮的因素如嚴(yán)重的呼吸中樞抑制、高位截癱、嚴(yán)重神經(jīng)傳導(dǎo)障礙、嚴(yán)重電解質(zhì)紊亂導(dǎo)致的膈

18、肌麻痹以及食道梗阻、穿孔、嚴(yán)重食道靜脈曲張出血、上消化道手術(shù)都是實施NAVA的禁忌證。等也是實施NAVA的禁忌癥。,NAVA的優(yōu)勢,■ 改善機(jī)械通氣人機(jī)同步性■ 減輕呼吸肌負(fù)載，避免肺泡過度膨脹■ 肺保護(hù)作用■ 利用EAdi指導(dǎo)PEEP選擇,改善機(jī)械通氣人機(jī)同步性,Beck等在兔急性肺損傷(ALI)模型中氣管切開行機(jī)械通氣的研究發(fā)現(xiàn)，分別連續(xù)增加機(jī)械通氣壓力支持水平及NAVA Level，在低水平PSV，95％吸氣努力能觸

19、發(fā)呼吸機(jī)送氣，而在高水平PSV時只有65％吸氣努力觸發(fā)；PSV水平增加觸發(fā)延遲時間、吸呼氣轉(zhuǎn)換時間更加延長；PSV水平增加，不管自身呼吸中樞驅(qū)動，潮氣量明顯增加，改變了自主呼吸形式，可導(dǎo)致PSV人機(jī)不同步。 而利用EAdi觸發(fā)呼吸機(jī)通氣不受上述因素影響，因此NAVA LeveI增加，所有的吸氣努力均能觸發(fā)；觸發(fā)延遲時間、吸呼氣轉(zhuǎn)換時間無明顯改變；NAVA Level增加4倍，氣道壓力從3.5cmH20增加至7cmH20，潮

20、氣量無明顯增加，與自身呼吸驅(qū)動相匹配，對呼吸形式無影響。 Beck J,Campoccia F,AIlo JC,et aI.Improved synchrony and respiratory unloading by neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) in lung-injured rabbits．Pediatr Res,2007,61：289-294．,黃東亞,黃英姿,

21、吳曉燕,等. 神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣對ARDS機(jī)械通氣同步性影響的實驗研究.中華醫(yī)學(xué)雜志,2011,91(19):1348-1352.,NAVA對吸氣觸發(fā)延遲時間的影響,減輕呼吸肌負(fù)載，避免肺泡過度膨脹,NAVA Level增加導(dǎo)致EAdi反饋性降低。在ALl兔研究中發(fā)現(xiàn)，NAVA Level增加，通氣支持水平增加，吸氣努力降低，導(dǎo)致EAdi反饋性下降，減輕呼吸肌肉負(fù)載。 NAVA Level增加導(dǎo)致EAdi反饋性降低，避免肺泡

22、過度膨脹。在兔抗阻負(fù)荷實驗中發(fā)現(xiàn)，增加NAVA Level，氣道壓力及潮氣量逐漸增加，NAVA Level增加至一定水平，EAdi開始下降，氣道壓力增加變慢，跨肺壓維持不變，潮氣量不再明顯增加。這說明在NAVA中，當(dāng)通氣支持水平足夠時，反饋下調(diào)EAdi限制肺泡過度膨脹。 在健康志愿者中研究發(fā)現(xiàn)，即使深吸氣時，由于NAVA Level增加，EAdi反饋降低，吸氣容積也無明顯增高，從而可以避免肺泡過度膨脹。 Sinde

23、rby C,Beck J，Spahija J,et al.Inspiratory muscle unIoading by neuralIy adjusted ventilatory assist during maximal inspiratory efforts in healthy subjects. Chest,2007,13l:717-717.,黃東亞,劉軍,吳曉燕,等. 神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣對急性呼吸窘迫綜合征兔呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功

24、能障礙的影響.中華結(jié)核和呼吸雜志,2011,34(4):288-293.,NAVA與膈肌功能障礙,黃東亞,劉軍,吳曉燕,等. 神經(jīng)調(diào)節(jié)輔助通氣對急性呼吸窘迫綜合征兔呼吸機(jī)相關(guān)性膈肌功能障礙的影響.中華結(jié)核和呼吸雜志,2011,34(4):288-293.,NAVA與膈肌功能障礙,NAVA與保護(hù)性肺通氣,Brander等研究發(fā)現(xiàn)NAVA與小潮氣量通氣策略(潮氣量6mL/kg)可以減輕急性肺損傷時的VILI和肺外器官損壞。 與

25、常規(guī)機(jī)械通氣相比，NAVA能使氧合指數(shù)明顯改善，肺組織濕干重比減輕，血漿和肺泡灌洗液中白細(xì)胞介素(IL)8、凝血因子、組織因子和纖溶酶原激活物抑制劑(PAI)1濃度明顯降低；而NAVA組心輸出量、尿量、腎臟肌酐明顯高于常規(guī)機(jī)械通氣組，肺外組織IL8濃度最低。小潮氣量組需要使用麻醉劑抑制呼吸，而NAVA組則不必使用，這將避免膈肌功能障礙及藥物的其他不良反應(yīng)。 非常有趣的是，NAVA組的平均潮氣量為3mL/kg,比傳統(tǒng)認(rèn)為的6

26、mL/kg更低，因而產(chǎn)生肺保護(hù)效應(yīng)。同時也提出了問題：ARDS的通氣策略中最佳潮氣量是多少? 6mL/kg是否是最佳，還是因人而異? 這些有待臨床研究去探索。 Brander L Sinderby C，Lecomte F．et aL Neurally adjusted ventilatory assist decreases ventilator-induced lung injury and non-pulmonary o

27、rgan dysfunction in rabbits with acute lung injury[J]．Intensive Care Med，2009，35(11)：1979-1989．,EAdi與PEEP,ALl時機(jī)械通氣的目標(biāo)就是通過設(shè)定最佳PEEP和合適的潮氣量以達(dá)到良好的氣體交換功能，而同時又不至于產(chǎn)生VILI。 目前設(shè)定最佳PEEP和合適潮氣量的方法可以通過壓力容積曲線、功能殘氣量測定、影像測量、氧合指數(shù)公式以

28、及應(yīng)激指數(shù)等方法實現(xiàn)。但是這些方法均不能利用機(jī)體的神經(jīng)反饋體系，因為這些常規(guī)方法設(shè)定的機(jī)械通氣幅度均明顯超過迷走神經(jīng)等神經(jīng)反饋系統(tǒng)所容忍的范圍。 可以推測，ALl等病理狀態(tài)時，呼氣時相EAdi可以是機(jī)體內(nèi)部對于肺泡陷閉的反應(yīng)，而吸氣時相EAdi則是機(jī)體對于肺過度充氣的一種反應(yīng)，可以通過觀測這2種EAdi的變化來設(shè)定最佳PEEP和適當(dāng)?shù)某睔饬俊?NAVA的設(shè)置,電極的放置 通常，電極安放在接近心房處時，信號記錄上可

29、顯示P波和QRS波。而當(dāng)電極靠近胃部時，信號記錄上則無P波，可見弱QRS復(fù)合波。若出現(xiàn)可視的P波和QRS波，且振幅逐漸降低，則表明電極安放到位。最后還需要核實有信號出現(xiàn)。完成了以上三步，出現(xiàn)了EAdi信號，則表明電極放置成功。,,EAdi信號 如果EAdi不能測出，可能存在以下幾種原因：①解剖學(xué)的因素，如膈疝；②中樞原因，如換氣過度，鎮(zhèn)靜或腦損傷所致的中樞呼吸驅(qū)動力的喪失；③外周原因，如由于疾病或癱瘓所致的膈神經(jīng)、神經(jīng)肌肉接

30、頭或橫膈電活動傳導(dǎo)障礙等。 因此，如果電極安放正確而不能測到EAdi，那么我們就要開始懷疑有潛在的病理學(xué)因素而避免使用EAdi調(diào)節(jié)通氣。,,NAVA Level的設(shè)置 預(yù)覽法：在傳統(tǒng)的以氣道壓力為目標(biāo)的機(jī)械通氣模式(如PSV)下，通過呼吸機(jī)提供的“NAVA預(yù)覽”工具模擬NAVA通氣，調(diào)節(jié)NAVA Level使其壓力-時間曲線與PSV的壓力良好契合，以保證轉(zhuǎn)換為NAVA模式后仍可保持此前PSV通氣時的潮氣量。 滴定法

31、：將NAVA Level從低水平逐步遞增并觀察氣道壓力的變化，隨著NAVA Level的增加，氣道壓力不斷上升，當(dāng)氣道壓力的增速突然趨緩或達(dá)到平臺時，對應(yīng)的NAVA Level即為合適的NAVA支持水平。,NAVA與呼吸生理—更同步，更智能,呼吸沖動在膈神經(jīng)內(nèi)傳導(dǎo)到呼吸機(jī)觸發(fā)的過程：普通的通氣模式經(jīng)歷的環(huán)節(jié)依次為膈肌收縮、胸壁及肺擴(kuò)張、氣道壓力流速及容量改變、呼吸機(jī)觸發(fā)；而NAVA的觸發(fā)反應(yīng)環(huán)節(jié)依次是膈肌收縮、呼吸機(jī)觸發(fā)。

32、NAVA觸發(fā)環(huán)節(jié)明顯減少，這樣就大大節(jié)省了呼吸機(jī)的通氣啟動反應(yīng)，從而與患者的同步性大為改善，患者舒適度提升，人機(jī)對抗減少。,NAVA與PSV,PSV是一種由患者通過壓力或流量觸發(fā)的輔助通氣模式，即患者存在自主呼吸的前提下，吸氣時給予一定水平的壓力支持，吸氣壓力隨吸氣動作開始，隨吸氣流速減少到一定程度或患者呼氣用力而結(jié)束，從而使患者的吸氣幅度和吸入氣量增加，患者的自主呼吸強(qiáng)度決定了吸氣容量和時間。 目前，PSV仍是常用的撤機(jī)模式

33、之一。通過逐步降低PSV的支持水平，從而要求患者更多的進(jìn)行呼吸作功來維持分鐘通氣量。當(dāng)患者能夠耐受最低壓力支持水平的輔助通氣時(通常為5～10cmH2O)，可考慮準(zhǔn)備撤機(jī)。 然而，PSV模式，呼吸機(jī)的觸發(fā)需要一定的吸氣做功，也可能存在患者吸氣努力無法有效觸發(fā)呼吸機(jī)的情況，即患者的吸氣努力做了無用功，且易引起呼氣肌疲勞和患者不適感。,NAVA在危重病患者中應(yīng)用的問題與思考,NAVA反饋調(diào)節(jié)最基本的假設(shè)是EAdi可以如實的反映呼

34、吸中樞的驅(qū)動，其次是呼吸中樞的驅(qū)動如實的反映患者真實的通氣需要。這些假設(shè)的正確性首先依賴于完整的呼吸反饋機(jī)制和呼吸反饋系統(tǒng)(呼吸中樞、機(jī)械和化學(xué)感受器等)，其次還依賴于機(jī)械和化學(xué)感受器正常的敏感性，以及呼吸中樞對呼吸變化的反饋程度正常。 在危重病患者中，這些假設(shè)并非任何時間都成立。如肺部炎癥或呼吸中樞損傷可能導(dǎo)致呼吸中樞驅(qū)動增強(qiáng)(高于患者真實的通氣需求)；此外，外周化學(xué)或機(jī)械感受器與呼吸中樞的聯(lián)系受損、鎮(zhèn)靜或者中樞神經(jīng)系統(tǒng)

35、器質(zhì)性損害均可能導(dǎo)致呼吸中樞驅(qū)動減弱(低于患者真實的通氣需求)。 當(dāng)臨床醫(yī)師考慮到患者可能存在呼吸中樞驅(qū)動與真實的通氣需求不匹配的情況時，可以通過適當(dāng)?shù)脑鰷pNAVA level，以滿足患者真實的通氣需求。,小 結(jié),NAVA是一種全新的機(jī)械通氣模式，由于巧妙利用了EAdi，與傳統(tǒng)的通過肺部氣流壓力和流量等觸發(fā)的通氣模式相比，目前主要在動物實驗上體現(xiàn)了一定的優(yōu)越性，而在ALI的通氣方面體現(xiàn)出不同于傳統(tǒng)模式的優(yōu)點，將來可能會對A