抽象的
阻断技术通常用于监测呼吸阻力(Rrs, int)在机械通气期间;然而,Rrs, int常被解释为气道阻力指数(R亚历山大-伍尔兹).
这项研究比较了Rrs, int由西门子940肺力学监测仪提供,总呼吸阻抗(Zrs)39例肺功能参数正常的患者接受选择性冠状动脉搭桥手术。Zrs在气道开口处测定,伪随机振荡为0.2–6 在最后的灵感。R亚历山大-伍尔兹和组织抗性(R“透明国际”)源自于Zrs模型拟合数据;R“透明国际”和总阻力(Rrs, osc=R亚历山大-伍尔兹+R“透明国际”)以实际呼吸器频率计算。降低气道阻力(R锥子),通过测量气管压力进行评估。
虽然之间获得了良好的一致Rrs, osc和Rrs, int,比率为1.07±0.19(平均值±SD),它们相关得差(R.2= 0.36)。R“透明国际”以及设备的组成部分R亚历山大-伍尔兹占大部分Rrs, osc(分别为39.8±11.9和43.0±6.9%)R锥子(17.2±6.3%).
结论是,呼吸阻力可能对低气道阻力的变化变得非常不敏感,因此,在机械通气过程中,特别是在呼吸力学相对正常的患者中,不适合随后气道张力的改变。组织和设备的阻力占总阻力的绝大部分。
本研究得到卫生部第2号基金资助。06年的591/1996。
对麻醉或危重病人进行准确的床边监测需要对呼吸力学进行仔细评估。大多数最近商用的呼吸机能够显示整个呼吸周期中的流量、压力和容积变化。从这些信号中,呼吸顺应性(Crs)和阻力(Rrs)也可在线计算。
Crs是表征肺实质和胸壁弹性特性的综合指数。许多疾病,包括肺气肿和间质水肿1,直接改变肺实质的弹性。此外,Crs主要是由于闭合容量增加导致的功能性肺容量的损失吗2导致空气滞留,或腹胀3..
Rrs通常被认为是呼吸道阻力的标志(R亚历山大-伍尔兹)4- - - - - -10因此,用于遵循呼吸策略8以及支气管活性剂的作用5- - - - - -7,9,10.然而,已经确定的是,很大一部分Rrs可归因于呼吸组织中的能量损失(组织抵抗(R“透明国际”))11- - - - - -21.由于参数Rrs性质本质上是复杂的,它的改变可能反映肺部不同部位的病理变化。一个增加Rrs可以反映一个升高的R亚历山大-伍尔兹由慢性阻塞性肺疾病(COPD)引起,急性支气管痉挛或气道粘液沉积。或者,增加R“透明国际”在影响肺实质的疾病中,如成人呼吸窘迫综合征4,5,22- - - - - -24慢性阻塞性肺病,20.、心脏衰竭1或先天性心脏病25,26,也提升Rrs.此外,Rrs通常以这种方式测量,使其包括气管内管(ETT),连接器,过滤器和呼吸器的连接管的电阻7- - - - - -9,22,即。设备电阻(R情商).
虽然很明显R亚历山大-伍尔兹,R“透明国际”和R情商都包括在Rrs因此,本研究旨在确定患者的气道、呼吸组织和呼吸设备组成Rrs显示在常用的床头透气监视器上。因为确切地监测了R亚历山大-伍尔兹是跟踪支气管扩张剂治疗反应的关键,作者还旨在验证是否Rrs潮气通气期间由监护仪计算的结果充分表明支气管张力的变化。
方法
主题和准备工作
39名患者(23名男性,16名女性,62±9(平均±sd)岁,年龄范围40-78 接受选择性冠状动脉搭桥手术的yrs)在手术前以仰卧位进行研究。该方案由塞格德大学(匈牙利塞格德)人类研究伦理委员会批准,患者对研究给予知情同意。所有患者均无COPD病史,在研究时也没有任何呼吸问题。在手术前1天,使用便携式肺活量计(PDD-301/s型;匈牙利布达佩斯活塞有限公司)确定强制呼气指数组中预测的用力肺活量和1秒用力呼气量的平均值分别为100±20%和93±19%坜.吗啡(0.1 mg·kg−1)、咪达唑仑(0.07 mg·kg−1)及阿托品(0.5 mg)。麻醉是由注射。芬太尼(5 - 15µg·公斤−1)和咪唑安定(0.05-0.07) mg·kg−1).肌肉麻痹是由注射。哌库溴铵丸(0.1 mg·kg−1).气管插管采用带袖口的ETT 7、8或9 内径(ID)为mm,通过将吸气/呼气比调整为∼1:3. 呼吸机频率设置为12–17 闵−1,以及潮气量(VT8-12 ml·kg−1和2 cmh的正端呼气压力(peep)2O被应用。根据需要给予维持剂量的麻醉剂和肌肉松弛剂。
振荡测量
在悬浮机械通气的短时间间隔内用于阻抗测量的设置如图1所示⇓.两个可折叠胶乳管段(A和B)交替夹紧,将ETT从呼吸器切换到振荡装置,如下所示。机械通气时,A开启,B关闭。在第一次振动测量之前,肺被充气到压力约为30 cmH2O以标准化卷的历史。然后在数据采集前打开B段进行几个呼吸循环,以平衡肺部和扬声器腔内的压力。在吸气末平台期停止呼吸机,钳住A段。在由此产生的呼吸暂停期间,小幅度(<2 cmH2在气管内引入伪随机压力刺激。强迫信号包含30个0.2-Hz基频的整数倍分量,频率范围0.2- 6hz。随着频率的降低,分量振幅逐渐增强,从而在整个频率范围内提供了足够的信噪比。为了减少非线性现象的影响,对各部件的相位进行了优化,使气道开孔时的压力偏移最小27.
气管流(V '用连接到差压传感器的28mm ID屏幕肺痘痘(ICS模型33na002d; ICSENSORS,Milpitas,CA,USA)测量。气道打开压力(Pao)由相同的压力传感器检测。为了估计ETT和抗菌过滤器的阻抗对测量的贡献,气管压力(Ptr)由第三个ICS传感器通过1.5 mm OD聚乙烯导管进行测量,导管顶端有几个侧孔,位于ETT远端1.5-2 cm。
振荡流和压力的记录持续了15分钟 s、 记录四到五次测量,连续测量之间间隔>2分钟通气。输入呼吸阻抗(Zrs)和下呼吸系统(Zrsl的功率谱计算Pao和V '和Ptr和V ',分别。的Zrs和Zrsl然后分别对数据进行集成平均,而在接近心脏频率或其谐波的频率上的数据点,因此表现出很大的散点,在两者中都被丢弃。的意思是Zrs数据采用四参数模型拟合13包含一个frequency-independentR亚历山大-伍尔兹和惰性(我亚历山大-伍尔兹)和以阻尼系数(G)和弹性系数(H)为特征的常相组织室: 在哪里f为频率,j为虚单位,α=(2/B)tan−1(H / G)。的R“透明国际”总呼吸阻力(Rrs, osc)的机械通气频率(fB)分别计算为: 和 的Zrsl对数据进行类似评估,以确定较低的气道阻力(R锥子)下气道惰性(我锥子),等与下呼吸系统有关。R情商计算为: 呼吸系统的有效振动顺应性fB也计算为:
传统的力学
机械参数由与呼吸器相连的西门子伺服计算机模块(990型)监控Rrs, int和Crs, int在采集阻抗数据之前和之后分别读取值,并分别取其平均值。根据模块手册,Rrs, int根据压降比(d)计算P)由于吸气流量的中断,至中断前的流量;dP是根据: 在哪里P马克斯中断前的压力和P高原在中断间隔结束时(通风期时间的10%)确定。Crs, int计算结果如下:
统计方法
参数中的散射用sd值表示。配对t检验和线性回归分析用于研究振荡和通气力学参数之间的关系。Bland-Altman分析28,以确定呼吸监测仪测量的呼吸阻力(Rrs, int)由强制振荡(Rrs, osc)p值<0.05被认为是显著的。
结果
图2⇓显示典型的Zrs和Zrsl从具有代表性的患者获得的光谱,具有最拟合的模型曲线,根据真实的(Rrs)和虚部(电抗(Xrs)).连续测量产生了所有频率下的可再现数据,但与心脏频率及其谐波一致的频率除外。总体而言,模型与测量数据一致;仅测量值略有增加Rrs>〜4-5 Hz,大概是速度曲线的频率依赖性惯性变形和/或中央气道的分流效应的结果29,导致系统拟合误差。两者的减少Rrs和Rrsl与频率归因于共同的组织成分,而渐近水平Rrs和Rrsl对应于气道分量;它们之间的差异反映了设备电阻的贡献在很大程度上与频率无关。的Xrs以及较低的气道阻力(Xrsl)曲线随着频率的增加而彼此偏离:在增加时越陡峭Xrs导致共振频率在~ 3hz是设备组件的巨大惯性的结果。
中断器和振荡电阻值之间的关系在图3中示出⇓和4。的平均值Rrs, int和Rrs, osc(fB)非常相似(10.1±1.9和10.6±1.9 cmH)2O·L−1·S分别)。虽然之间的相关性Rrs, int和Rrs, osc(fB)有统计学意义(p<0.005),相关系数相当低,Bland-Altman分析显示两个参数之间缺乏一致性,一致性限制为3.1 cmH2O·L−1·S和4.1 CMH2O·L−1·s(图。 4.⇓).的值R亚历山大-伍尔兹(5.97±1.19 cmH2O·L−1·沙R锥子(1.76±0.81 cmh2O·L−1·s)明显低于Rrs, osc(fB) 和Rrs, int.此外,强迫振荡气道阻力与Rrs, int是微弱的,尽管有统计学意义(p<0.002)。R“透明国际”和R情商占大部分Rrs, osc(分别为39.8±11.9%和43.0±6.9%),而下气道阻力占总阻力的比例较小(17.2±6.9%)。依从性估计值之间有较强的相关性(p<0.001)(图5)⇓),Crs, int值显著高于(p<0.0001)Crs, osc(fB)(比率为1.4±0.19)。
讨论
以往的调查报告总呼吸阻力或肺阻力通常只与气道相关4- - - - - -10.因此,本研究的目的是量化总呼吸阻力的组成部分,由一个常见的床边监测仪测量。结果表明,插管患者在进行潮汐通气时,呼吸系统中有很大比例的耗散来自呼吸组织和设备的流动阻力。R锥子,因气道张力改变而改变的阻力成分,仅占监测阻力的一小部分。
低频强迫振荡技术已被应用于无心肺疾病插管患者的气道和组织成分的总呼吸阻抗划分11,在正常科目中15,COPD患者20.和哮喘患者接受最佳通气波形21,以及服用镇静剂的健康婴儿17,18.阻断技术也被证明可以分别估算气道阻力和组织粘弹性23,24,30.- - - - - -32.如果中央气道中的气流被迅速中断,气管压力会以两个不同阶段的瞬态反应,即突然下降和随后的准指数衰减。压力的初始变化是牛顿阻力停止流动的结果,而缓慢衰减则是呼吸组织应力松弛和不均匀肺泡压力区域间平衡的综合过程。因此,中断法是一种潜在的工具,可以以类似低频振荡技术的方式分离气道和组织的力学特性12,20..然而,识别这两个阶段需要快速中断和高质量的压力记录,以进一步分析,两者都尽可能靠近气道开口30.- - - - - -32.由于本研究中闭合时间较长,且在呼吸器中百叶窗的近端放置,排除了识别这两个阶段,因此目前的作者应用低频振荡来分离气道和组织成分,以及气管内压力记录,以识别仪器组件。
虽然Rrs, osc和Rrs, int在相同的吸气末位置获得的值,这些方法之间有本质的区别,以及振荡比率的相关性R亚历山大-伍尔兹/R“透明国际”在里面Rrs, int因此并不简单。R“透明国际”是被高估的,由于组织阻力的负振幅依赖性,振荡信号小于潮汐变形16.然而,R亚历山大-伍尔兹被低估了,因为使用的振荡流小于膨胀流率,这可能已经超过了线性的极限(这也适用于R情商特别是它的ETT组件)。这两个相反的因素可能在总阻力中相互抵消,这可以解释<1?显示= []>Rrs, int和Rrs, osc(fB),但他们必须修改组织和气道成分的比例Rrs, int根据振荡数据预测的结果。然而,这些非线性效应不太可能导致大鼠气道/组织阻力比显著升高Rrs, int而不是Rrs, osc(fB).还应该指出的是Rrs, int由相对较短的(0.4-0.5秒)的终端吸气暂停计算,最有可能导致高估值的值P高原因此Rrs, int这可以通过更精确的中断技术和更长的(3-5秒)吸气末停顿来获得32.
虽然与频率无关的电阻成分Zrs是由肺系统决定的吗14,19,胸壁也被显示为具有频率无关的电阻部件(Rw),其相对贡献为总牛顿阻力的10-37%14,19.自Zrs在本研究中,频谱被用来估计气道的阻力参数R亚历山大-伍尔兹和R锥子包括Rw.因此,胸腔内气道对Rrs, osc从而Rrs, int可能比17.2%的适度数字还要小。
而平均值Rrs, int和Rrs, osc(fB)他们非常相似(Rrs, osc/Rrs, int= 1.07±0.19)及其相关性是显着的,Bland-Altman分析显示这些参数之间的不可接受的综合限制。由于两种方法获得的总电阻值之间的差异没有显示任何系统倾向(图4⇑),一个随机错误很可能是造成这种巨大差异的原因。虽然不一致的原因尚不完全清楚,但呼吸力学的时间变化之间的Rrs, int和Rrs, osc录音时,显示器显示分辨率较差Rrs, int没有显示小数,或者噪声压力信号限制了阻塞后压降估计的准确性,这可能都起到了作用。
本研究的主要发现是胸腔内气道对呼吸监测器显示的总阻力值的贡献非常小。评估其特异性和敏感性Rrs, int在检测气道口径变化时,最大可能变化在R锥子这可能仍然隐藏在Rrs, int计算出在差的分辨率下,如本案例所监测的价值。典型值Rrs, int10而言不啻2O·L−1s,这个整数可以代表9.51到10.50 cmH之间的任何值2O·L−1s(范围为0.99 cmH2O·L−1s).通过假设的平均贡献R锥子来Rrs, int和那个一样Rrs, osc(即。10 cmH的17%2O·L−1,增加R锥子不超过0.99 cmH2O·L−1s可能高达67%,在监测的环境中仍然无法检测到Rrs, int。因此,可以得出以下结论:Rrs, int可能成为一种相当不敏感的测量气道特性,特别是当研究人群,如目前的调查,没有气道疾病。
值得注意的是,呼吸顺应性的估计不受与抗性测量相关的问题。通过强制振荡测量的总呼吸道性令人良好的呼吸道性令人良好的相关性,尽管后者系统地更大(图5⇑).这种差异可以用两种测量方法的原理来解释。Crs, osc从终端吸气平台施加的振荡估计,并在该水平上表征增量弹性性质。相比之下,Crs, int表示在较低的平均气道压力(P噢,意思).都较低P噢,意思18以及更大的短途旅行14,16导致更高的Crs, int比Crs, osc,然而,如上所述与Rrs, int,短期吸气暂停对相反的影响Crs, int.由于这些因素的贡献取决于受试者和呼吸器设置,它们可以解释依从值关系中的系统差异和随机散点。
综上所述,本研究结果表明,在呼吸力学正常的插管患者中,标准床边呼吸监测仪显示的总呼吸阻力主要由呼吸组织的黏性阻力和呼吸回路设备的流动阻力决定。气道阻力的作用相对较小。目前的数据表明,床边监护仪的准确性较差,甚至可能导致未检测到的低气道阻力严重增加(超过三分之二)后的变化。在周围气道不均匀狭窄的情况下,气道抬高R亚历山大-伍尔兹的增长伴随着R“透明国际”13,16,19,21,这将增加变化Rrs, int;然而,也有可能在R亚历山大-伍尔兹和R“透明国际”是独立的19.因此,无论在常规临床实践中还是在实验条件下,都应大力改进床边监测技术,以跟踪机械通气过程中气道张力和组织力学的变化。
除了了解仪器的阻力成分(这是提高测量灵敏度的先决条件)外,选择能够分离总呼吸阻力气道和组织成分的方法也非常重要,例如低频强迫振荡11,17,20.,21以及适当的气道阻断12,23,24,32.
致谢
作者要感谢L. Vígh和I. Kopasz出色的技术援助,以及心脏外科工作人员的合作。
- 收到了2002年1月8日。
- 接受2002年7月19日。
- ©ers Journals Ltd