新生儿辅助通气

2020年10月13日更新
  • 作者:科尔姆·特拉弗斯,MBBCh, BAO, MRCPI;主编:Santina A Zanelli,医学博士更多…
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练习要点

这篇文章回顾了新生儿的辅助通气,强调了肺力学、气体交换、呼吸控制和肺损伤的概念,可用于优化新生儿的呼吸支持和机械通气的使用。合理地应用这些概念对于提高生存率是必要的,同时减少机械通气的不利影响。

在过去的30-40年里,通气支持的可用性导致了早产儿存活率的显著提高。常规频率通气正被用于较长时间的较小和病情较重的婴儿。

辅助通气的主要目的是支持呼吸,直到患者的呼吸努力充分。在立即护理住院婴儿时可能需要通风呼吸衰竭由于出生时抑郁、脑病、呼吸暂停、休克或肺部疾病。新生儿护理的进步提高了生存率,这导致有慢性肺部疾病风险的婴儿数量增加。

尽管肺损伤的病因是多因素的,但动物和临床数据表明,肺损伤在很大程度上受所使用的通气策略的影响。最佳的通气策略提供了最好的气体交换,同时最小化肺损伤或其他不良影响。使用循证通气策略、预防肺损伤策略和替代通气模式应能进一步改善新生儿预后。

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受损的气体交换

新生儿易受气体交换障碍的影响,因为他们的代谢率相对较高,倾向于降低功能剩余容量(FRC),肺顺应性下降,阻力增加,并可能通过右向左分流开放性动脉导管卵圆孔未闭,或两者兼而有之。因此,气体交换障碍在新生儿中很常见。高碳酸血症和低氧血症经常共存,尽管某些疾病可能对气体交换产生不同的影响。

血碳酸过多症

高碳酸血症通常由严重的通气/灌注(V/Q)不匹配或通气不足引起。最佳的V/Q匹配发生在气体体积与进入肺部的血量之比接近1时。肺泡低通气时,肺内静脉-动脉血液分流通常通过肺段发生。由此导致的V/Q不匹配可能是肺疾病导致呼吸衰竭婴儿气体交换受损的最重要机制,包括呼吸窘迫综合征(RDS)。低通气常见于患有呼吸暂停的早产

辅助通气治疗高碳酸血症的效果取决于气体交换障碍的机制。继发于严重V/Q不匹配的高碳酸血症可通过常规频率通气、中频通气或高频通气(HFV)治疗。低通气继发的高碳酸血症通常通过常规频率通气很容易处理。

二氧化碳通常很容易从血液扩散到肺泡。肺泡中二氧化碳的清除量与肺泡分钟通气量成正比(见下图),由潮气量(减去死区通气量)与频率的乘积决定:

肺泡分钟通气=(潮气量-死区)×频率

呼吸机控制变量之间的关系 呼吸机控制变量(阴影圈)和肺力学(非阴影圈)之间的关系,决定了在压力限制时间循环通气时的分钟通气。用简单的数学方程来描述由实线连接的圆之间的关系。虚线表示不考虑其他变量(如肺力学)无法精确计算的关系。因此,简单的数学方程确定了肺部的时间常数、压力梯度和吸气时间。反过来,这些决定了输送的潮气量,当乘以呼吸频率,提供了分钟的通风。肺泡通气量可由潮气量与频率之积减去死区计算。图片改编自查特本RL,洛马里兰州。

潮气量是每次呼吸时吸入(或呼出)的气体量;频率是每分钟呼吸的次数;死区是潮汐体积中不参与气体交换的部分(如传导气道的体积),是相对恒定的。因此,潮汐量或频率的增加增加肺泡通气和降低动脉二氧化碳分压(P一个有限公司2).

由于死区通风是恒定的,与频率的变化相比,潮气量的变化似乎更有效地改变了二氧化碳的消除。例如,潮气量增加50%(如6- 9ml /kg),固定死腔(如3ml /kg)使肺泡通气加倍(3-6 mL/kg ×频率)。相反,频率增加50%肺泡通气增加50%,这是因为当频率增加时死空间通气(死空间×频率)增加。

虽然通过更大的潮气量来增加分钟通气对增加肺泡通气更有效,但通常更倾向于使用相对较小的潮气量和高频率来减少容积创伤。机械通气的最佳频率可以定义为肺泡通气最大的频率。根据呼吸系统的时间常数,可以用一个简单的数学模型来计算这个理论最佳频率。在最佳频率下,肺泡通气可能比所需的高,因此能够降低峰值吸气压力和δ压力。 1

低氧血症

低氧血症通常是V/Q不匹配或右向左分流的结果,尽管弥散异常和低通气(如呼吸暂停)也可能减少氧合。V/Q不匹配是RDS患儿低氧血症和其他呼吸衰竭的主要原因。V/Q不匹配通常是由于肺泡相对于灌注的通气不良造成的。分流术可以是心内的(如先天性青紫性心脏病或卵圆孔未闭),也可以是心外的(如肺内的或经静脉的)动脉导管未闭),或两者兼而有之。

间质性肺疾病的典型扩散异常和其他影响肺泡-毛细血管界面的疾病不是新生儿严重低氧血症的主要机制。低通气通常导致轻度低氧血症,除非出现严重的高碳酸血症。

在机械通气过程中,氧合(见下图)在很大程度上取决于吸入氧(Fi)的比例O2)和平均气道压(MAP)。

压力极限期间氧合的决定因素 限压时循环通气中氧合的决定因素。阴影圈表示呼吸机控制变量。实线表示确定平均气道压和氧合的简单数学关系,虚线表示不能用简单数学方法量化的关系。图片改编自Carlo WA, Greenough A, Chatburn RL。

MAP是呼吸周期中的平均气道压力,可以用气道压力曲线下的面积除以周期的持续时间来计算。公式包括流量和气道压力曲线上升率(K)确定的常数、吸气峰值压(PIP)、呼气末正压(PEEP)、吸气时间(T呼气时间(TE),如下:

表格地图(在新窗口中打开表)

Map = k (pip - peep)

T

--------

T+ TE

+偷看

该方程表明,MAP随PIP、PEEP、T比值的增大而增大T+ TE,以及流量(通过产生更方的波形来增加K)。

MAP增加通常改善氧合的机制似乎涉及肺容积的增加和V/Q匹配的改善。虽然观察到MAP和氧合之间有直接关系,但也发现了一些例外。在MAP变化相同的情况下,增加PIP和PEEP比改变T比值更能增强氧合作用TE(我:E比率)。

增加T减少了TE,这可能会损害氧合,因为气体捕集。选择最优T和TE是基于时间常数,在导致肺顺应性下降的疾病中时间较短,而在肺顺应性正常的婴儿中时间较长。

呼气末正压水平超出理想范围可能导致肺泡过度膨胀或充盈丧失。 2一旦达到最佳充气,呼气末正压的增加就不那么有效了,而且可能根本不能改善氧合。事实上,过量的MAP还可能导致肺泡过度膨胀和气体滞留,导致静脉回流减少,肺内血液从右向左分流,气体交换障碍。

因此,当肺顺应性接近正常或改善时,如果非常高的MAP传导到胸内结构,心排血量可能会下降。在这种情况下,即使有足够的氧气输送到肺泡,全身氧运输(动脉氧含量×心排血量)可能会减少。

与其他低氧血症的原因不同,分流通常对氧补充没有反应。由于V/Q不匹配导致的低氧血症很难处理,但如果气道压力增加使肺不张重新扩张,则可能得到解决。由于弥散障碍或通气不足引起的低氧血症通常对补氧和辅助通气反应迅速。

血氧含量在很大程度上取决于氧饱和度和血红蛋白水平。因此,通常的做法是给正在接受辅助通气的贫血婴儿(血红蛋白水平< 10- 12mg /dL)充血红细胞(rbc)。氧的输送也依赖于组织水平上的氧的卸载,这在很大程度上由氧解离曲线决定。酸中毒,发热,2,3-二磷酸甘油酸升高,成人血红蛋白水平降低氧与血红蛋白的亲和力,因此有利于氧向组织输送。

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肺力学

呼吸机和婴儿之间的相互作用很大程度上取决于呼吸系统的机械性能。

压力梯度

在吸气和呼气过程中,气道开口和肺泡之间必须存在压力梯度来驱动气体的流动。所需压力梯度可由下式计算:

压力=体积顺应性+阻力×流量

合规

顺应性描述了呼吸结构(如肺泡、胸壁和肺实质)的弹性或膨胀性,并根据单位压力变化的体积变化计算如下:

合规=Δ体积/Δ压力

因此,顺应性越高,单位压力变化所产生的体积就越大。正常情况下,新生儿的胸壁是柔顺的,与肺部相比,胸壁不会施加很大的弹性负荷。肺健康新生儿的全呼吸系统顺应性(肺+胸壁)范围为0.003 ~ 0.006 L/cm H2O,而呼吸窘迫综合征(RDS)婴儿的依从性可能低至0.0005-0.001 L/cm H2O。

电阻

阻力是指空气传导系统(如气道、气管内管和组织)抵抗气流的固有能力。用单位流量变化量的压力变化量表示如下:

阻力=Δ压力/Δ流

气道阻力取决于以下4个变量:

  • 气道半径(总截面积)

  • 气道的长度

  • 流量

  • 气体的密度和粘度

除非支气管痉挛、粘膜水肿或间质水肿使其管腔减少,否则远端气道对气道阻力的贡献通常小于近端气道,因为它们的横截面积更大。对气道阻力有显著影响的小的马萨诸塞也很重要,特别是当使用可能导致湍流的高流速时。健康新生儿的总气道和组织呼吸阻力值范围为20-40 cm H2O / L / s;在插管新生儿中,这个范围是50-150 cm H2O / L / s。

时间常数

顺应性和阻力可以用来描述气道压力瞬间或步进变化到整个肺部平衡所需要的时间。呼吸系统的时间常数是衡量肺泡压力达到气道压力变化的63%所需要的时间,计算方法如下:

时间常数=阻力×顺应性

因此,呼吸系统的时间常数与顺应性和阻力成正比。例如,一个健康新生儿的肺顺应性为0.004 L/cm H2O和30厘米H的电阻2O/L/s的时间常数为0.12秒。平衡时间越长,整个肺部的气道压力平衡百分比就越高。允许平衡的吸气(或呼气)时间越长,平衡的百分比就越高。

在实际应用中,经过3-5个时间常数后,压力和体积的传递就完成了(95-99%)。同样,呼气在3-5个时间常数后完成。时间常数为0.12秒表示需要0.36-0.6秒的吸气或呼气阶段。相反,顺应性降低的肺(如RDS)有较短的时间常数。时间常数较短的肺比正常肺更快完成充气和充气,并在高呼吸机频率下达到最佳频率。相反,支气管肺发育不良的婴儿有相对较长的时间常数,可能需要更长时间的T和TE并在较低的呼吸机频率下实现最佳频率。

时间常数概念的临床应用是很清楚的:吸气时间过短导致潮气量输送不完全和平均动脉压(MAP)较低,导致高碳酸血症和低氧血症(见下图)。

不完全灵感的影响(A)或不完全 不完全吸气(A)或不完全呼气(B)对气体交换的影响。不完全吸气会导致潮气量和平均气道压力的降低。可能导致高碳酸血症和低氧血症。呼气不完全可能导致顺应性和潮气量的降低和平均气道压力的增加。可导致高碳酸血症和动脉氧张力降低。然而,气体捕获及其导致的平均气道压力的增加可能会减少静脉回流,减少心排血量并损害氧气输送。图片改编自Carlo WA, Greenough A, Chatburn RL。

同样,呼气时间不足可能导致FRC、不经意间正压增高和气体滞留。就实际用途而言,I:E比为1:2可降低气体滞留的风险。

气体被困

呼气时间过短或吸气时间过长,呼气末正压(PEEP)或呼气末正压(MAP)过高或潮气量升高都可能导致气体滞留。气体捕集可能降低顺应性和损害心排血量。机械通气时的气体捕集可表现为潮气量(CO)的降低2胸片上见肺潴留或肺过度扩张。尽管动脉血氧分压(P一个O2)在气体捕获过程中可能足够,静脉回流心脏和心排血量可能受损;因此,氧气输送可以减少。

增加气体滞留风险的临床情况包括:

  • 根据肺部图使用不允许完全呼气的呼气时间(例如,顺应性正常或阻力增加的婴儿的高通气率)

  • 吸气时间过长(如T大于0.4秒)

  • 使用高PEEP和/或MAP,特别是在依从性低的婴儿中(如RDS婴儿)

可能表明存在气体滞留的临床体征包括:

  • 尽管PIP高,但胸部活动减少,高碳酸血症加重

  • 心血管功能受损(即中心静脉压升高,全身血压降低,代谢性酸中毒,周围水肿,排尿量减少)

  • 尽管MAP较高,低氧血症仍在恶化

  • x光片上的肺过度扩张

顺从和抗拒的价值在灵感和过期期间有所不同;因此,不能假定一个单一的时间常数。此外,与异质性肺病,如支气管肺的发育不良(BPD),不同肺区由于顺应性和阻力的不同,时间常数可能不同,这些差异部分解释了肺不张和超张并存的原因。

胸壁运动

一种估计时间常数的技术可能在日常临床实践中有帮助,即使用胸壁运动作为潮气量的半定量估计。在床边,可以通过适当放置心率/呼吸导联来测量胸壁运动,如用于常规临床监测的导联(见下图)。仔细的胸壁运动的视觉评估也可以满足实现胸部上升的目标,类似于自发呼吸的婴儿。

最佳吸气和呼气时间的估计 根据胸壁运动估计最佳吸气和呼气时间。图片改编自Ambalavanan N, Carlo WA。

吸气和呼气的形状可以分析。吸气时胸壁运动(或体积)快速上升,并伴有平台期,表示完全吸气。没有停滞的上升表明灵感不完全。在这种情况下,吸气时间的延长导致更多的吸气胸壁运动和潮气量的输送。吸气平台期表明吸气时间可能过长;缩短吸气时间并不会减少吸气胸壁运动或潮气量输送,也不会消除平台期。

呼气时间过短会导致气体滞留。如果气体滞留是由于短的呼气时间,延长呼气时间可以改善通风。然而,非常长的呼气时间并不能改善通气。事实上,在没有气体捕集的情况下,缩短呼气时间可以每分钟提供更多的呼吸,从而改善通风。

在没有大泄漏的情况下,也可以在床边检查呼吸机上显示的肺部图像,以确定吸气和呼气阶段是否完成。如果吸气阶段已经结束,那么在呼气阶段开始之前,血流将恢复到基线,没有明显的下降。如果呼气阶段已经结束,那么下一个循环开始之前,血流将回到基线,不会有明显的下降。许多呼吸机还可以显示流量循环循环,可以在床边进行分析,以确保呼吸周期的吸气和呼气阶段之间的流量归零。

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呼吸的生理控制

为了更好地理解呼吸机和婴儿呼吸系统之间的相互作用,有必要考虑呼吸控制的某些重要生理方面。呼吸驱动是由大脑控制的。这有助于将动脉血气值和pH值的变化最小化,尽管在气体交换效率和每时每刻的耗氧量和二氧化碳产生的差异方面存在生理变化。

通风是通过固有的潮汐量和呼吸频率的细微调整来维持的,这使呼吸的工作最小化。这些调整是由中枢神经系统(CNS)中的运动神经元完成的,它们主要从化学感受器和机械感受器接收输入,以调节吸气和呼气肌肉。呼吸控制的这两个组成部分向大脑提供反馈,允许连续调整通气。机械通气导致化学感受器和机械感受器刺激的改变。

化学感受器

当动脉二氧化碳分压(P一个有限公司2)或pH值的变化,通气很大程度上是由脑干化学感受器的活性调节的。P的增加一个有限公司2或pH值的降低会增加呼吸驱动。由于化学感受器最可能感知氢离子浓度(pH),代谢性酸中毒和代谢性碱中毒对呼吸驱动有强烈的影响,这在某种程度上与磷无关一个有限公司2值。

通气和呼吸驱动的大部分变化是由动脉氧分压(P一个O2)的变化取决于外周化学感受器,其中包括颈动脉体,在较小程度上包括主动脉体。在新生儿中,急性缺氧会产生短暂的通气增加,但很快消失。在缺氧几分钟后可以观察到中度或严重的呼吸抑制,这种呼吸驱动的下降是通气不足、呼吸暂停或两者兼有的重要原因。

的机械

机械感受器在新生儿和婴儿期的呼吸调节中起着重要作用。气道平滑肌的拉伸感受器对潮气量的变化有反应。例如,在充气后,可以检测到呼吸力的减少或消失。这被称为Hering-Breuer膨胀反射;它通常在新生儿常规通气时观察到,这时产生了足够大的潮气量。

Hering-Breuer膨胀反射的存在是一种临床迹象,表明输送的潮气量相对较大,如果呼吸机潮气量非常小(例如,如果气管内管[ETT]被堵塞),则反射不存在。Hering-Breuer反射也与时间有关(例如,较长的灵感往往更能刺激反射)。因此,对于相同的潮气量,吸气时间较长的呼吸会引起较强的海灵-布鲁尔反射和较长的呼吸暂停。

在缓慢的呼吸机频率下,大的潮汐量刺激增强的灵感(Head的矛盾反射)。这种反射表现为肺顺应性改善,甲基黄嘌呤可增加其发生。这种反射可能是甲基黄嘌呤促进脱离机械通气的机制之一。

机械感受器也会因功能剩余容量(FRC)的改变而改变。FRC的增加导致更长的呼气时间,因为下一个吸气努力被延迟。由于肋间膈肌抑制和海林-布鲁尔反射的作用,持续高的扩张压力可延长呼气时间,甚至降低呼吸频率。因此,在脱离呼吸机期间,呼气末正压偏高可能会降低自主呼吸频率,阻碍断奶。脱离呼吸机后,使用较高呼气末正压(CPAP)可较低呼气末正压(PEEP)更好地维持FRC,并减少机械通气的需要。 3.

机械感受器系统的其他组成部分是近髓受体(J)。这些受体位于肺泡壁的间质中,受到间质水肿和纤维化以及肺毛细血管充盈的刺激(如:充血性心力衰竭).J受体的刺激增加了呼吸频率,这可能解释了在这些疾病患者中经常观察到的快速浅呼吸。

另一种影响呼吸的反射是压力反射。动脉高血压可导致反射性换气不足、呼吸暂停,或同时通过主动脉和颈动脉窦压力感受器引起。相反,血压下降可能导致换气过度。

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通气的方法

持续气道正压

持续气道正压通气(CPAP)一直是治疗新生儿呼吸困难的重要工具呼吸窘迫综合征(RDS)。CPAP产生有益效果的机制包括肺泡容积增加、肺泡招募和稳定、肺水再分配,从而改善通气/灌注(V/Q)匹配。然而,表面活性剂插管前的高CPAP水平可能增加肺漏气的风险。

使用CPAP代替辅助通气可能是减少呼吸机相关肺损伤的一种策略。随机对照试验的meta分析表明,早期预防性CPAP可降低死亡率和对呼吸机支持的需求。在产房非常早产儿中早期使用CPAP可以维持肺膨胀,同时防止机械通气引起肺泡过度膨胀造成的容积损伤。肺不张,或两者兼而有之。 4

当根据早产程度预测到RDS或当诊断出RDS时,使用CPAP可减少供氧需求和机械通气的需要。然而,在接受CPAP的婴儿中,空气泄漏的发生率增加。

CPAP有助于机械通气后成功拔管。 5CPAP在临床试验中减少了早产儿拔管失败,现在在拔管后常规使用。鼻间歇正压通气(NIPPV)可为早产儿提供有限的通气支持,并可降低早产儿拔管失败的风险。 6NIPPV可作为连续的强制呼吸或与婴儿呼吸同步提供。一项比较研究发现,在患有RDS的早产儿中,双层鼻CPAP比鼻CPAP更有优势。 7Lista等人报道,接受双层鼻CPAP治疗的婴儿呼吸结局更好,出院时间更早,细胞因子水平变化相同。

在鼻间歇强制通气期间,同步通气支持可以通过检测吸气流量或容积作为触发器的新型呼吸机实现。由于泄漏量的变化,用固定的流量水平来触发灵感是困难的。新生儿重症监护病房(icu)普遍采用鼻间歇强制通气。 8虽然报告了孤立的胃肠道(GI)问题,但没有显著增加的胃肠道副作用被注意到。与鼻CPAP相比,同步NIPPV可降低拔管的风险。 9无创高频振荡通气是一种较新的可改善CO的通气方式2与鼻CPAP比较。 10无创神经调节通气辅助是另一种相对较新的患者引发NIPPV的方式,需要进一步研究。

持续的充气后,早期的CPAP已被研究作为一种潜在的伤害较小的方式,招募非常早产新生儿的肺出生。然而,随机对照试验并没有显示该策略与使用产房间歇正压通气的早期CPAP常规护理相比有好处。 11

随机对照试验的meta分析表明,早期鼻CPAP与插管观望的方法和表面活性剂降低死亡率或支气管肺的发育不良(BPD)与插管及预防性表面活性剂比较。 1213尽管CPAP组的气胸发生率较高,但在28天吸氧的婴儿数量较少,婴儿的通气天数也较少。

关于CPAP输送的实际方面,只有有限的数据,包括提供气道正压的最佳方式(如气泡CPAP、婴儿流量驱动CPAP或呼吸机CPAP)、最佳压力、间歇呼吸的需要和患者接口。对于CPAP传输,掩码接口可能优于插孔接口。 14此外,有证据表明,通过窄口径油管输送CPAP增加了阻力,导致输送的PEEP显著降低。 15高PEEP可降低拔管失败的风险, 3.但表面活性剂插管前PEEP的最佳值尚不清楚。CPAP的成功可能是中心依赖性的。

婴幼儿CPAP的最佳方法和时间尚不清楚。最常见的两种方法是(1)逐渐降低压力直到关闭(2)通过骑车减少每天CPAP的时间。在随机对照试验中,与循环停用CPAP相比,早产儿逐渐停用压力后突然停用压力与更大的停用成功相关。 161718延长CPAP延长2周可能增加早产儿的FRC,但延长CPAP的临床效果尚不清楚。 19

传统的频率通风

呼吸机、血气值、呼吸系统的机械特性和婴儿的自主呼吸努力以一种复杂的方式相互关联。尽管人们经常关注呼吸机设置变化对血气的影响,但这些变化也可能急性(如呼气末正压变化影响顺应性)或慢性(如高潮气量导致肺损伤)改变肺力学。它们也可能影响自主呼吸(例如,高呼气末正压降低呼吸频率)。

因此,了解潜在呼吸障碍的基本病理生理学是优化通气策略的必要条件。目的应该是在不伤害肺部的情况下实现充分的气体交换;最终目标是一个没有慢性肺部疾病的健康孩子。

回顾一下压力受限时间循环呼吸机(最常用于常规频率呼吸机的呼吸机类型)上可以调整的主要通气参数是有用的。这些概念也适用于容积式通风机。

吸气压力峰值

峰值吸气压(PIP)的变化影响P一个O2,通过改变平均动脉压(MAP), P一个有限公司2通过影响潮气量,从而影响肺泡通气。因此,增加PIP可以改善氧合,减少P一个有限公司2.使用高PIP可能增加容积损伤的风险,导致漏气和BPD;因此,在使用高浓度的PIP时要谨慎。婴儿所需的PIP水平主要取决于呼吸系统的顺应性。

PIP是否充分的一个有用的临床指标是每次呼吸时胸部轻轻抬起;这应该比自主呼吸时看到的胸部扩张稍微多一点。呼吸音的缺失可能表明PIP不充分(或气管内导管阻塞或移位,甚至呼吸机故障),但它们的存在无助于确定最佳PIP。不定音(如噼里啪声)常提示肺实质病变与顺应性差相关(缩短时间常数);喘息通常表示阻力增加(时间常数延长)。

始终使用最小有效PIP。在肺力学发生变化的情况下频繁更换PIP(例如,在RDS的治疗中使用表面活性剂后)。患有慢性肺部疾病的婴儿通常有非同质性肺部疾病,导致肺部不同区域的顺应性不同,因此对PIP的要求也不同。这部分解释了肺不张和恶性膨胀同时发生的原因。

呼气末正压通气

充足的PEEP有助于防止肺泡塌陷,维持呼气末肺容量,改善V/Q匹配。PEEP的增加通常会增加与MAP增加相关的氧合。

然而,在患有RDS的婴儿中,过量的PEEP可能不会进一步改善氧合,实际上可能会减少静脉回流、心排血量和氧运输。高水平的PEEP也可能通过增加肺血管阻力而减少肺灌注。PEEP的升高可以通过减小PIP和PEEP的差值来减小潮气量,增加P一个有限公司2

虽然PIP和PEEP都能增加MAP并可能改善氧合,但它们通常对P有相反的作用一个有限公司2.一般来说,年长的婴儿患有慢性肺部疾病容忍更高水平的窥视没有二氧化碳潴留和改善氧合。PEEP对肺顺应性也有不同的影响,并可能影响所需的PIP。在使用最佳PEEP水平时,应保持FRC,提高依从性,并改善二氧化碳和氧气的气体交换。

采用RDS时,依从性在PEEP水平较低时改善,随后在PEEP水平较高时依从性下降。最小PEEP为4-5厘米高2建议采用O型,因为气管插管消除了通过声带内收和声门关闭完成的功能性剩余容量(FRC)的主动维持。

频率的改变改变肺泡分钟通气,因此P一个有限公司2.速率增加(因此,肺泡分钟通气增加)降低P一个有限公司2成比例地;P一个有限公司2.单独的频率变化(吸气-呼气比率恒定)通常不会改变MAP或实质影响P一个O2.伴随频率调整的I:E比值的任何变化都可能改变气道压力波形,从而改变MAP和氧合。

一般来说,最好采用高速率、低潮量的策略。然而,如果使用的呼气时间很短,则可能是不完整的。困在肺里的气体会增加肺纤维化,使肺过度膨胀,从而降低肺顺应性。如果吸气时间减少到超过一个临界水平,潮汐量可能不足,这取决于时间常数。因此,在限压通气过程中,超过一定速率时,分钟通气不是频率的线性函数。当潮气量减小并接近解剖死亡空间时,肺泡通气可能以较高的速率下降。

对于RDS等时间常数较短的婴儿,可使用60-150的常规呼吸机。这种策略被称为中频通风。 1这种策略可能允许使用更小的潮气量和pip,这可能对肺部有保护作用。 20.60或更高的比率可以减少空气泄漏的风险, 21尽管应谨慎使用,以避免无意中PEEP和气体滞留在肺顺应性改善的婴儿中发生率较高。

高频喷射呼吸机通常使用频率为360-480,而高频振荡呼吸机使用频率为8- 15hz(480 - 900循环/秒)。

吸气和呼气时间

吸气和呼气时间的变化对气体交换的影响分别受到吸气和呼气时间常数关系的强烈影响。吸气时间比呼吸系统的时间常数长3-5倍,可以使吸气相对完整。吸气时间过长会增加气胸发生的风险(例如,RDS患儿的吸气时间≥0.5秒)。 5

缩短吸气时间有利于断奶。在一项随机试验中,吸气时间限制为0.5秒,而不是1秒,结果明显缩短了断奶时间。相比之下,慢性肺部疾病患者可能有较长的时间常数。在这些患者中,较长的吸气时间(接近0.8秒)可能会改善潮气量和更好的二氧化碳消除。据报道,在接受中频通气的早产儿中,吸气时间短至0.2秒。在高频喷射通气时,吸气时间通常为0.02秒。

Inspiratory-to-expiratory比率

1:1到1:3的I:E比率通常用于新生儿护理。吸气和呼气时间的长短是通过评估现代呼吸机的流量信号来选择的。如果无法获得肺图,在中频和高频振荡通气过程中通常使用I:E比值为~1:2(振荡器上设置为0.33)。

降低I:E比已描述在处理空气泄漏,如气胸而且肺间质性肺气肿 22I:E比值增加的主要影响是MAP增加,从而改善氧合。然而,当对MAP进行校正后,I:E比值的变化在增加氧合方面不如PIP或PEEP的变化有效。I:E的反向(逆)比(即吸气时间大于呼气时间)高达4:1已被证明是有效的增加磷一个O2;然而,副作用可能会发生。在新生儿中使用反向I:E比的反向I:E比或气道压释放通气(APRV)的试验没有显示出长期的临床益处。

尽管逆转I:E比值可能会降低BPD的发生率,但一项大型、控制良好的随机试验发现,逆转I:E比值只会缩短高F的持续时间O2和正压正压暴露,并没有产生任何发病率或死亡率的差异。I:E比值的变化通常不会改变潮气量,除非吸气和呼气时间变得相对过短。因此,二氧化碳的消除通常不会因I:E比的变化而改变。

受激氧分数

F的变化O2改变肺泡氧压从而改变氧合。因为FO2和MAP都决定氧合,它们的平衡方式如下:

  • 在增加支撑时,首先增加FO2如果有必要进一步提高MAP,则应提高到约0.6-0.7

  • 在断奶期间,首先降低FO2降低MAP到0.4-0.7左右;维持适当的MAP可使F大幅度降低O2

在一个相对较低的F之前减少MAPO2(0.21-0.3)是因为如果患者不尽早脱离膨胀压力,观察到漏气的发生率较高。此外,如果婴儿正在使用低FiO通气2,提示婴儿可能接受了过多的潮气量,这可能增加支气管肺发育不良的风险。

尽管在婴儿中流量的变化还没有得到很好的研究,但只要使用足够的流量,它们可能对动脉血气值的影响最小。对于大多数新生儿来说,5-12升/分钟的流量就足够了,具体取决于使用的机械呼吸机和ETT。为了保持足够的潮气量,吸气时间缩短时需要高流速。

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Pathophysiology-Based通气策略

呼吸窘迫综合征

呼吸窘迫综合征(RDS)的特征是顺应性低和功能残气量低。最佳的通气策略可能包括最低峰值吸气压(PIP)和潮气量,无论使用I:E约为1:2的任何频率,适度的呼气末正压(PEEP;H 4 - 5厘米2O),允许性高碳酸血症(二氧化碳的动脉分压[P一个有限公司2] 45-60毫米汞柱,同时保持pH值为7.20或更高),并积极断奶。

慢性肺疾病

支气管肺疾病(BPD)通常在肺区间具有不均匀的时间常数。耐药性可能显著增加,并可能发生频繁的加重。更高的PEEP(5-6厘米高)2O)常被使用,较长的吸气和呼气时间和较低的频率是首选的I:E为1:2。高碳酸血症伴代偿性呼吸性酸中毒,同时维持pH值7.20或更高, 23常被耐受以防止机械通气继发的肺损伤。

新生儿持续性肺动脉高压

新生儿持续肺动脉高压可能是原发性的,也可能与吸入性综合征、长时间宫内缺氧、先天性膈疝、肺发育不良或其他原因有关。婴儿的呼吸治疗经常是有争议的,不同的中心可能有很大的差异。

一般情况下,调整吸入氧(FO2在有可能发生早产儿视网膜病变的早产儿中,维持导管前和导管后氧饱和度为94-100%,导管前氧饱和度为91-95%,以减少缺氧介导的肺血管收缩。调整通气率和压力,使动脉pH值维持在7.35-7.45(有时碳酸氢盐输注可使pH值高于7.45-7.55)。然而,在特定情况下,如肺发育不良,可容忍pH控制的允许性高碳酸血症,以减少肺损伤。

小心保持P一个有限公司2避免落入30毫米汞柱以下;极低P一个有限公司2值可引起脑血管收缩和随后的神经损伤。在机械通气中加入吸入性一氧化氮减少了对体外膜氧合(ECMO)的需要。如果不能使用机械通气和FiO维持氧饱和度,可以考虑使用一氧化氮2= 1.0或氧化指数为15-20或更高。 24高频通气常用于增加平均气道压力,同时避免高潮气量和pip,这可能导致肺损伤或空气泄漏。

患有持续性肺动脉高压的新生儿可能受益于表面活性剂以降低ECMO的风险,而不考虑潜在原因。应密切注意维持平均动脉血压使用收缩剂,以减少右至左分流。新生儿患有持续性肺动脉高压的婴儿可从静脉注射钙离子浓度为1.2或更高的钙丸中获益。

其他用于治疗新生儿急性持续性肺动脉高压但缺乏新生儿大规模随机对照试验数据的药物有米力农、西地那非和内皮素受体拮抗剂。 25

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预防肺损伤的通气策略

有大量证据表明,肺损伤部分依赖于所使用的特定通气策略。呼吸机相关的肺损伤传统上被认为是由使用高压造成的(因此被称为气压创伤)。然而,基于实验室和临床的研究对这种所谓的机制提出了质疑。

在实验上,研究人员使用了高和低的体积和压力,试图确定体积和压力是导致未成熟动物肺损伤的主要原因。这些研究一致表明,肺损伤的标记物(肺水肿、上皮损伤和透明膜形成)在使用大容量和低压时存在,但在使用低容量和高压时不存在。因此,许多研究人员和临床医生更喜欢体积创伤这个术语,而不是更经典的气压创伤。

肺损伤也可由反复虚脱(肺不张)和肺泡重新打开引起,这种情况发生在呼气末压非常低的情况下。在许多呼吸系统疾病中,肺组织的异质性使肺的某些部分容易发生体积损伤。氧化损伤可能是肺损伤的另一个严重原因。未成熟和发育中的肺特别容易受到后天性损伤。

宽容的血碳酸过多症

允许性高碳酸血症,或控制性机械低通气,是接受通气辅助的患者的一种治疗策略。当使用这种策略时,优先考虑预防或限制过度通气,而不是维持正常血气和经常使用的高肺泡通气。呼吸性酸中毒和肺泡低通气可能是预防肺容量损伤的可接受的价格。

实验数据表明,治疗性高碳酸血症可减轻新生大鼠肺和脑损伤,减轻缺氧性脑损伤。 26在早产羔羊中,高碳酸血症与改善顺应性和肺容量有关。

一项对841名急性呼吸窘迫综合征(ARDS)成年患者的多中心试验显示,在温和通气组中,低潮气量结合pH值控制(7.15或更高)允许性高碳酸血症大大降低了死亡率(从40%降至31%)。 27

在早产儿中进行的一些试验试图通过容忍高碳酸血症、减少潮气量和微小通气来减少肺损伤。一项小型随机试验显示,允许性高碳酸血症(目标P一个有限公司2体重为601-1250 g的婴儿在最初4天内的吸收量为45-55 mm Hg)导致更多的婴儿脱离机械通气。 28第二个小型试验没有证实允许性高碳酸血症的潜在益处。 29

一项针对体重低于1000克婴儿的多中心试验报告了容许性高碳酸血症(目标P一个有限公司2在出生后10天内,>50 mm Hg)可导致36周胎后年龄(PCA)时支气管肺疾病(BPD)或死亡减少的趋势(68% vs 63%)。 23此外,允许性高碳酸血症降低了BPD的严重程度,在PCA 36周时,呼吸机支持需求减少(从16%到1%)证明了这一点。

高碳酸血症是很好的耐受性和没有明显的副作用的研究报告的持续性肺动脉高压的婴儿谁处理P一个有限公司2在非随机研究中,先天性膈疝的婴儿似乎也受益于允许性高碳酸血症。 30.31

一项对体重不超过1250克的849名婴儿的回顾性研究显示,严重的低碳酸血症、严重的高碳酸血症和动脉二氧化碳分压的广泛波动(P一个有限公司2)与出血风险增加有关。 32高碳酸血症新生儿脑血流自动调节障碍和颅内出血的潜在更高风险尚未在随机对照试验中得到证实。 2833虽然高碳酸酸中毒增加了脑氧输送,但二氧化碳引起的脑血流改变似乎是可逆的。

出生后第一周未控制pH值的高水平容许性高碳酸血症(60-75 mmHg)与坏死性肠炎的高风险相关,但这在其他pH值控制的容许性高碳酸血症试验中未见。 34最优pH控制和磷一个有限公司2在临床实践中,允许性高碳酸血症的目标尚未确定,也不知道最佳目标是否随出生后年龄而变化。

Low-tidal-volume通风

婴幼儿机械通气的策略应侧重于防止过度腹胀,使用相对较小的潮气量,保持足够的功能剩余容量(FRC),使用足够的吸气和呼气时间以获得最佳频率。

由于最大肺容积高似乎与肺损伤最相关,选择适当的峰值吸气压(PIP)和FRC(或操作肺容积)对于在压力受限通气时预防肺损伤至关重要。由于认识到较大的潮气量会导致肺损伤,现在建议相对较小的潮气量。

对健康婴儿的研究报告潮气量范围为5-8毫升/公斤,而RDS婴儿潮气量为3-6毫升/公斤。对于有严重肺部疾病的婴儿,使用尽可能小的潮气量通气可能更可取,因为如果使用正常的潮气量,肺的异质性和未扩张的肺泡会导致过度膨胀和最顺应性肺泡的损伤。此外,亦须维持足够的财务汇报局。

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基于可选通气方式的策略

技术进步带来了更好的呼吸机和更有效的呼吸策略。患者触发通气(PTV)、同步间歇强制通气(SIMV)、容积定向通气等较新的呼吸机模式越来越多地用于新生儿。高频通气(HFV)是另一种可减少肺损伤和改善肺预后的通气方式,但现有的研究未能证明其疗效一致。

Patient-triggered通风

过去在新生儿中最常使用的呼吸机是在预设频率下时间触发的,而不是由患者触发的;然而,由于可用的偏流,他们也允许病人进行自然呼吸。

相比之下,PTV(也称为辅助控制通气)使用自发呼吸力来触发呼吸机的每次呼吸。在PTV过程中,气道流量或压力、胸壁或腹部运动、食管压力或膈电信号(用于神经调节通气辅助[NAVA])的变化被用作吸气努力开始的指标。一旦呼吸机检测到吸气的力度,它在预定的设置(对于峰值吸气压力[PIP],吸气持续时间和流量)提供呼吸机呼吸。

虽然观察到PTV可改善氧合,但在一些非常不成熟的婴儿中,由于呼吸努力微弱,有时不得不停止使用PTV。备份(控制)速率通常用于减少这个问题。尽管指出了短期的好处,但大型随机对照试验报告称,PTV不能改善呼吸窘迫综合征(RDS)婴儿的长期预后,尽管它可能降低护理成本。 3536需要对NAVA进行侧重于足月和早产儿的长期临床效益的试验。

一项随机试验的荟萃分析显示,上述通气方式在支气管肺疾病(BPD)、严重颅内出血、漏气或死亡的发生率方面没有显著差异。 37PTV与较短的通气时间相关,但仅适用于呼吸窘迫恢复期的婴儿,不适用于急性窘迫期的婴儿。

同步间歇强制通风

SIMV实现了患者和呼吸机呼吸之间的同步。同步通常通过使用放置在气管内管或呼吸机中的流量或体积传感器来实现,以检测早期吸气努力。大多数新生儿很容易发生同步,因为在生命早期强烈的呼吸反射引起肺膨胀结束时呼吸肌的放松。此外,吸气的努力通常在呼气结束时肺容积减少时开始。

同步可通过将呼吸机频率接近于自主呼吸频率来实现,或通过简单地以相对较高的频率(60-120次/分钟)进行中频通气来实现。当这些机动不发生同步时,触发系统可用于实现同步。SIMV与持续强制通气(CMV)同样有效;然而,在一项大型随机对照试验中,没有观察到主要的益处。

比例辅助通气

除非它们是流量循环的,否则PTV和SIMV都只能同步吸气支持的开始。相比之下,比例辅助通气(PAV)的设计是为了匹配吸气和呼气支持的开始和持续时间。按自然呼吸的容积或流量的比例提供通气支持。因此,呼吸机可以选择性地减少呼吸的弹性或阻力功。支架的大小可根据患者的需要进行调整。

与CMV和PTV相比,PAV可以在维持或改善气体交换的同时降低通气压力,并可用于脱机。需要随机临床试验来确定PAV是否比普通呼吸机模式有任何主要优势。

Volume-targeted通风

容量定向呼吸机自我调节,试图维持由临床医生设置的潮气量。尽管呼吸力学发生了变化,但这种方法在保持潮气量方面可能是有效的。现代新生儿呼吸机具有非常敏感和准确的流量传感器,可以从一次充气到下一次充气调整PIP或充气时间,以努力提供设定的容积。虽然关于早产儿最佳潮气量的信息很少,但典型的潮气量目标是4-6毫升/公斤。

一项对早产儿试验的meta分析报告称,与压力限制通气相比,使用容量靶向通气可降低支气管肺发育不良或死亡的发生率。容量靶向治疗还有其他临床重要的好处,包括减少通气时间、气胸、低碳酸血症和严重脑室出血或脑室周围白质软化的发生率。 3839

容积定向通气也有助于异质性肺部疾病患者,因为不同的时间常数可能导致在使用限压通气时的次优潮气量输送。相反,对于大面积肺不张的患者,定向潮气量可能导致相对较大的潮气量输送到剩余的肺非肺不张区域,从而导致容积损伤。

气管气体吹气

气管内管(ETT)和连接到机器的呼吸机电路提供的新增死区有助于解剖死区,减少肺泡分钟通气,导致二氧化碳消除减少。在较小的婴儿或肺部疾病日益严重的婴儿中,死腔成为潮气量中最大的比例。

通过气管气体充气(TGS),呼气时气体被输送到ETT的远端,冲洗掉死腔和伴随的二氧化碳。TGS导致P含量下降一个有限公司2或者两者都有。如果TGS被证明是安全有效的,它可能有助于减少潮气量和伴随的容积创伤,特别是对极早产儿和肺顺应性明显下降的婴儿。

高频通气

HFV可能会提高血气值,因为除了通过对流的气体运输,其他气体交换机制(吸气和呼气时气体的可变速度分布,平行肺单元之间的气体交换,以及增加的湍流和扩散)可能在高频下变得活跃。

高频射流通风(HFJV)的特点是将气体从高压源通过小孔注入管输送。从套管中快速流动的气体可能产生相对负压区域,将周围的气体带出。

高频流中断(HFFI)也通过中断压力源的流动来提供小的潮气量;然而,与HFJV不同,HFFI不使用注入套管。

高频振荡通风(HFOV)在极高的频率下提供非常小的容积(甚至比死区还小)。HFOV的独特之处在于呼出是主动产生的,而在其他形式的HFV中,呼出是被动的。

HFOV、HFFI和HFJV已经在许多随机对照试验中进行了评估,包括3000多名早产儿的试验。 2240414243尽管试验结果存在异质性,但荟萃分析显示,没有明确证据表明高频通气优于常规频率通气作为通气支持的初始方式。HFOV可能会轻微降低慢性肺部疾病的发病率,但不同试验的效果并不一致,总体上意义不大。 44尽管HFOV造成的空气泄漏显著增加,但已报告了死亡率和BPD下降的趋势。

此外,3级和4级脑室内出血和脑室周围白质软化率呈上升趋势;然而,对所有使用优化呼吸护理的试验进行亚组荟萃分析,包括大量使用产前类固醇、表面活性剂替代、肺容积补充和高常规通气率,得出了不一致的结果。

在早产儿中比较HFV和常规频率通气的试验结果的不均匀性可能是由于通气策略的不同。长期结果研究没有显示高频通气比常规通气有任何显著优势。在患有肺间质性肺气肿的早产儿中使用HFJV可使肺间质性肺气肿更频繁、更快地得到解决,但不能降低死亡率或其他不良后果。

在英国振荡研究(UKOS)中,一项涉及妊娠28周以内出生的婴儿的随机试验,初始通气方式对2岁时的呼吸或神经发育发病率没有影响。 45HFOV和常规频率通气对RDS的早期治疗似乎同样有效。随访评估UKOS幸存者显示,在校正2岁时,肺功能结果或呼吸结局无显著差异。

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特定通气策略的优点和缺点

在呼吸窘迫综合征(RDS)婴儿中使用持续气道正压(CPAP)或高呼气末正压(PEEP)的好处如下:

  • 肺泡容积和功能残容量增加(FRC)

  • 肺泡招聘

  • 肺泡稳定

  • 肺水再分配

  • 改善了通气/灌注(V/Q)匹配

RDS患儿使用CPAP或高PEEP的缺点如下:

  • 空气泄漏的风险增加

  • 过度伸张

  • 二氧化碳潴留

  • 心血管损伤

  • 减少合规

  • 肺血管阻力可能增加

使用高速率和低潮气量(低峰值吸气压[PIP])的好处如下:

  • 减少空气泄漏

  • 减少volutrauma

  • 减少心血管不良影响

  • 降低肺水肿的风险

使用高速率和低潮气量(低PIP)的缺点如下:

  • 气夹或无意的PEEP

  • 广义肺不张

  • 气体分布不均

  • 增加阻力

使用高吸气与呼气(I:E)比或长吸气时间的好处如下:

  • 增加氧化

  • 可能改善肺不张患者的气体分布

使用高I:E比或长吸气时间的缺点如下:

  • 气捕集和无意正压

  • 容积损伤和漏气的风险增加

  • 受损的静脉返回

  • 肺血管阻力增加

允许性高碳酸血症对新生儿的好处如下:

  • 减少体积创伤和肺损伤

  • 机械通气时间缩短

  • 降低肺泡通气

  • 减少低碳酸血症的副作用

  • 增加氧气卸货

新生儿允许性高碳酸血症的缺点如下:

  • 大脑血管舒张

  • 低氧血症

  • 血钾过高

  • 血红蛋白吸收氧气减少

  • 肺血管阻力增加

使用短吸气时间的好处如下:

  • 快断奶

  • 降低气胸的风险

  • 使用更高的呼吸机频率的可能性

使用短吸气时间的缺点如下:

  • 潮气量不足

  • 潜在的高流量需求

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