文摘
背景。机械通风极低出生体重婴儿经常出现频繁集血氧不足,和维护由脉搏血氧定量法(Sp动脉氧饱和度o2)在正常的范围内,手动的启发氧气(Fio2)调整是困难和费时。
目标。一个算法的闭环io2控制(cFio2)维护Spo2在目标范围内与连续手动Fio2(mFio2)调整通风的护士在一组婴儿面对频繁的血氧不足。
结果。14婴儿(出生体重:712±142克;妊娠年龄:25±1.6周;年龄:26±11天;同步间歇强制通风率:24±10 b / m;吸气压力:峰值17.5±2.0而言不啻2O;呼气末正压通气:4.3±0.5而言不啻2O)研究了2小时随机序列在每个模式。两种模式旨在维护Spo2在88%和96%之间。
有15±7和16±6血氧过低的集/小时(Spo2在mF < 88%, > 5 s)io2和cFio2分别;发作持续时间是41±23和32±15秒,共计19±16%和17±12%的记录。有13±10和10±8 hyperoxemic /小时(Spo2在曼氏金融> 96%,> 5 s)io2和cFio2,分别;发作持续时间是27±15到24±19年代,总计15±14%和10±9%的记录。意思是Spo2和Fio2在两种模式下水平相似。护士让29日17±调整在mF /小时io2。有一个显著增加normoxemia (Sp的持续时间o2在cF 88% - -96%之间)io2(75±13 vs 66±14%的记录时间)。
结论。在这组婴儿,cFio2至少是一样有效的完全专用的护士在维护Spo2在目标范围内,它可能是更有效的比一个护士在常规条件下工作。我们推测,在长期使用过程中,cFio2可能节省护理时间和降低发病率与补充氧气和相关的风险的海波,hyperoxemia。
极低出生体重(出生)婴儿需要扩展机械通气支持经常出现血氧不足。1 - 5检测到这些事件通过动脉氧饱和度监测脉搏血氧仪(Spo2),通常是受瞬态的分数增加辅助氧(Fio2)。
考虑到快速发病和血氧不足的频率,这些事件发生,保持Spo2一个正常的范围内通过手动Fio2调整在每一个事件都是困难和耗时的任务。新生儿重症监护病房人员应对高/低Spo2警报,但因为他们的责任在常规临床条件下,其响应时间并不总是一致和最优。这让这些婴儿时期的不足和hyperoxemia可能会增加早产的视网膜病的风险6 - 10和新生儿慢性肺部疾病。11 - 14号
这些限制使使用系统自动Fio2调整一个理想的选择。我们最近开发了一个算法,旨在维护Spo2在目标范围内由闭环Fio2控制(cFio2)。本研究的主要目的是评估cF的功效io2算法和其次,量化的护理时间参与维护Spo2通过手动Fio2调整。
我们假设cFio2算法更有效比新生儿护士驻扎在婴儿床边维护Spo2normoxemia特定范围内的一组机械通风早产婴儿面对频繁的血氧不足。
方法
病人
早产儿承认迈阿密杰克逊纪念医疗中心大学的新生儿重症监护室重量< 1500克出生时,他们需要补充氧气和面对频繁的血氧不足接受机械通气时,都参加了这项研究。婴儿被排除在外,如果判断临床临床团队不稳定的。迈阿密大学委员会批准的这项研究是保护人类受试者,和书面知情同意了从每个婴儿的父母或法定监护人。
Fio2控制模式
cFio2模式
cFio2系统是基于微分反馈的混合算法和基于规则的控制。该算法不断获得婴儿的Spo2信息和调整了Fio2由一个机械呼吸机维持Spo2一个特定的范围内由用户设定。cFio2算法将计算和调整io2每秒一次在闭环的基础上通过直接电子cF之间的接口io2系统和通风的空气氧搅拌器控制。
cFio2算法定义了Spo2范围normoxemia基于用户定义的目标区间。它假设只要Sp不足或低氧血症的发生o2超过或低于normoxemic范围。微分反馈控制函数是用来处理内部和患者之间差异的变化io2结合算法的规则,调节F的大小和时间io2调整时期normoxemia或者在次于hyperoxemic集。用于确定调整的因素是当前Spo2水平方向和Spo2变化、程度和持续时间不足或hyperoxemic集,目前Fio2设置,个别病人的基底Fio2在normoxemia要求。Fio2调整期间过度和normoxemia较小的规模和速度比发生在血氧不足。
规则和控制功能的算法设计,使cFio2算法来修改其应对不断变化的环境,从缓慢而微妙的Spo2变化在稳定时期Sp迅速下降o2在血氧不足的急性发作。
该算法不执行额外的过滤或Sp的验证o2信息。如果丢失的Spo2cF的信息io2F算法锁io2经过短暂的等待时间在备份级别用户预设的或在当前Fio2水平,哪个更高,直到Spo2信息是可用的。
除了标准的脉搏血氧计警报,cFio2算法会提醒用户过度的一集或低氧血症发生时,当它已持续> 2分钟尽管Fio2调整,这些调整设置io2分别在0.21或1.0。用户也提醒当Spo2信号丢失。这些警报是为了直接用户验证适当的Sp的函数o2测量Fio2交付和通信链接。
手动Fio2控制模式(mFio2)
cF的参考模式io2算法相比,由手动调整的Fio2不断地由一个新生儿研究护士驻扎在床边,完全致力于维护Spo2在同一个normoxemia的目标区间。
在血氧过低的一集(Sp的发生o2< 88%),Fio2增加了0.1和0.2 Sp怎么办o2低于80%。连续增量相同的大小进行每20秒如果Spo2没有返回所需的范围或如果Sp在较短的时间间隔o2继续下降。额外增加Fio2Sp时停止o2改进,Fio2Sp后最终被断奶了吗o2回到目标范围。当Spo2超过目标区间的上限,Fio2降低了小的调整,直到Spo2返回到目标范围。
这种模式被用来消除personnel-dependent变化的响应时间和Fio2调整。这种理想化的模式io2控制在常规临床设置并不可行,因为它需要一个新生儿护士专门为监控Spo2F和调整io2。
研究协议
婴儿在每个模式研究了连续2小时的Fio2控制(cFio2和曼氏金融io2)共4小时的学习时间。F的序列io2随机模式确定(扔硬币)。两种模式旨在维护Spo2在88%到96%之间。
婴儿在他们研究了孵化器与他们的皮肤温度伺服控制在36.5°C。他们在相同的体位他们在研究期间。婴儿的气管内管吸之前的研究。呼吸机参数的峰值吸气压力、呼气末正压通气,同步间歇强制通风率保持不变。没有执行护理程序在录音期间,和婴儿安静的离开了。研究小组在婴儿的站在床边。
测量和仪表
新生儿机械通气器(Draeger Babylog 8000年,吕贝克,德国)与电子接口远程Fio2cF的调整io2系统是用于F的两种模式io2控制。在曼氏金融io2,护士调整了Fio2在通风机的前面板。
添加延时期间的变化io2直到达到浓度在气道开放是由空气氧混合器,合并后的卷的吸气肢体呼吸机的电路加增湿器,和连续偏差流设置在通风机通风时间cycled-pressure有限。在本研究设置中,增加的时间延迟的阶跃变化Fio2(手动或自动)从0.21到1.0的连续偏差流6 L / min是∼4秒达到一定程度的Fio20.8,6秒,直到浓度为1.0。
Spo2被一个新生儿测量脉搏血氧计(Oxypleth 520 a, Novametrix医疗系统公司、瓦林福德,CT)。Sp的变化o2脉氧仪显示的延误与病人的动脉氧饱和度的变化由Sp的持续时间o2平均时间间隔。用户可选择的平均时间间隔的血氧计用于本研究设定在2秒。
图1研究显示了一个图的设置。Spo2和Fio2信号被记录到个人电脑进行分析。
数据分析
计算机分析是用来计算意味着Spo2、频率和持续时间的低氧血症(Spo2低于88%,85%,75%,> 5秒)和hyperoxemia (Spo296%以上> 5秒)。集与Spo2包括所有的剧集,Sp 88%以下o2低于85%,而反过来,包括所有与Sp集o2低于75%。
每个婴儿与Sp的时间百分比o2normoxemia的范围内(88% - -96%),hyperoxemia Spo296%以上,并与Sp血氧不足o2低于88%,85%和75%计算每个婴儿。
事件的频率和平均持续时间失踪的Spo2信息(辍学)超过5秒计算在每个模式,以及由此产生的累积总时间是报道总记录时间的百分比。描述这些事件的情况发生后,失踪Sp的数量o2normoxemic发作,导致读数,hyperoxemic或Sp后血氧过低的范围o2信号恢复后(5秒)报告失踪Sp的总数的百分比o2集。
评价Spo2在F,造成脱靶io2调整在Sp的失踪o2信息的数量集Sp紧随其后o2阅读在过度和血氧过低的范围在2分钟60秒或更多复苏后Spo2信号被报告为失踪的Sp总数的百分比o2集。
过度造成Fio2调整了针对低氧血症(Spo2< 88%)的比例被量化为血氧过低的集Sp紧随其后o2阅读在hyperoxemic范围内60秒或更多在2分钟后解决这一事件。
意思是Fio2与F水平和时间的百分比io2上面、下面或者在每个婴儿的基底Fio2要求为每个模式F的计算io2控制。手册的数量io2在曼氏金融调整由新生儿护士io2模式是每个婴儿数。Fio2调整在cFio2模式没有量化,因为它们发生在连续的基础上。
Within-participant使用2-tailed配对比较t测试或魏克森讯号等级测试在适当的地方进行。结果报告为均值±标准差或中值(范围)。一个P< 0.05被认为是具有统计学意义的价值。
结果
十四出生婴儿接受机械通气是包括在这项研究。他们的平均出生体重是712±142 g和妊娠年龄是25±1.6周。的研究中,婴儿被26±11天。研究了6名婴儿在仰卧位和8卧姿。在这项研究的立场没有改变。所有婴儿容忍F的2期io2控制良好,没有不良事件。
同步间歇的通气支持包括强制通风率24±10次/分钟,吸气压力峰值为17.5±2.0而言不啻2啊,和4.3±0.5而言不啻的呼气末正压通气2o .通风机的连续偏差流被设定为6 L / min。的呼吸暂停并不频繁,不需要干预。呼吸机设置在缺席期间提供足够的通气支持自主呼吸活动。
的失踪Spo2信息
过度运动工件导致辍学的失踪的Spo2信息(> 5 s)两种模式。有每小时11.8±7.4,12.8±7.4事件的失踪的Spo2信息意味着事件持续时间为14.3±7.0,16.9±8.2秒,总共6.0±5.1%和6.3±4.4%的在曼氏金融记录时间io2和cFio2,分别。
在解决失踪Sp的情节o2信息,Spo2血氧过低的显示读数(Spo2< 88%)后5秒内信号恢复在mF 55.3±25.8%和51.6±25.5%io2和cFio2,分别。Normoxemic读数(Spo288% -96%)之后显示41.2±23.2%和45.0±24.3%的发作,而hyperoxemic读数(Spo2> 96%)观察后3.3±4.5%和3.2±4.9%的事件在mFio2和cFio2,分别。
的Fio2调整在Sp的失踪o2导致过度的信息。Hyperoxemic读数(Spo2> 96%)60秒或更多在2分钟后Spo2信号恢复观察4.3±6.0%和3.5±6.1%的事件在mFio2和cFio2,分别。低于与血氧过低的读数(Sp更频繁地观察到o2< 88%)发生在24.1±23.8%和21.4±19.4%的Sp后发作o2复苏的信号。
的血氧不足和Hyperoxemia
两种模式的io2控制导致了类似的发作频率和平均持续时间与Spo2低于88%。情节更严重的低氧血症,定义为Spo2低于85%和75%以下,也发生在类似的频率和平均持续时间在F两种模式io2控制。之间的相似之处与Sp发作的频率和持续时间o2低于88%,85%和75%导致类似的总持续时间层次的血氧不足在两种模式(表1)。
大部分的Fio2调整在两种模式,以应对低氧血症(Spo2< 88%)导致Sp的回归o2normoxemic范围。只有一小部分是紧随其后的是一个过度hyperoxemic范围。Spo2显示hyperoxemic读数(Spo2> 96%)60秒或更多在2分钟后血氧过低的集的分辨率在5.8±7.8%和1.5±1.9%的病例在mFio2和cFio2,分别。
事件的频率和平均持续时间hyperoxemia定义为Spo296%以上的两种模式之间没有显著差异io2控制。这导致一个小但不显著减少在cF hyperoxemia的持续时间io2(表1)。
讨论
闭环或semiclosed-loop Fio2控制系统组成的各种组合的氧气交付模式,反馈信号,类型的控制器应用在早产儿15 - 19积极成果的可行性和有效性。Beddis等15和Dugdale称等16用Pao2衡量留置脐电极作为反馈信号,Fio2分别是由通风机和罩。同事等17使用Spo2反馈信号和Fio2是由罩nonventilated婴儿。太阳等18还使用Spo2,但通风机的Fio2是手动调整。只有Morozoff和埃文斯19使用Spo2反馈和调整io2交付给通风婴儿通过一个闭环系统。他们使用了differential-feedback控制算法提供了一个合理的程度的控制,但它未能应对快速Spo2变化,需要手动干预。他们表示需要额外的开发。
本研究评估的有效性维护Sp算法开发o2在目标范围内的连续闭环Fio2调整出生婴儿的频繁集血氧不足而接受机械通气。此外,它量化了人员在时间手动Fio2在每一集调整协助这些婴儿。
大多数比较本研究显示很少或没有差异的频率和持续时间不足和hyperoxemic集Fio2传递给这些婴儿2模式之间的Fio2控制。然而,所花费的时间的目标范围内normoxemia cF期间显著延长io2比曼氏金融io2。这些结果是相关的,因为cF的有效性io2算法相比,F的理想模式io2控制新生儿护士组成的唯一的任务就是维持Spo2在目标范围内,而不是常规的临床护理。
F的数量io2调整由护士来维持Spo2在目标范围内显示完整的奉献来执行这样的任务是必要的。这个需求是难以实现的临床护士有多个职责。因此,研究结果显示潜在的储蓄在护理时间和/或改善病人护理如果一个闭环系统io2控制被用于一个类似的组织更少的最佳常规临床条件下婴儿。
温和的血氧不足可能解决自然不需要Fio2临床人员的调整。在这种情况下,使用一个系统,将协助每一集的低氧血症与瞬态增加Fio2可能导致的不必要的氧气接触。减少这种不必要的风险敞口,温和的辅助的cFio2小F算法io2增量比的情节更严重的低氧血症,Fio2逐渐断奶就这一事件开始解决。另一方面,一个小Fio2增加后不久出现轻微的血氧过低的事件或许避免肺泡低氧,从而防止集变得越来越严重。20 - 25在这项研究中,Spo2超调率一集后血氧不足是相对较低,与< 6%的血氧过低的最终发展成hyperoxemia情节。
开放,或者使用Sp的闭环系统o2血氧计的反馈是有限的能力来反映真正的动脉氧饱和度工件运动的存在。大多数信号处理算法内置脉搏血氧仪Sp执行验证任务确定的时期o2是不可靠的。目前,cFio2算法依赖于Spo2数据过滤和处理脉搏血氧计,对Sp临床医生所使用的相同的信息o2监控和Fio2调整。过度运动工件导致失踪的Spo2信息,使临床医生,或在这种情况下,闭环系统,反应也没有必要的反馈。
维护病人安全每当Spo2信息丢失,cFio2F算法锁io2在user-determined备份级别或在当前水平,哪个更高,直到Spo2信息是可用的。虽然这种方法可能会导致不必要的氧气接触时期,缺乏响应血氧不足时陪同或婴儿的运动可能会使血氧不足造成的恶化。在目前的研究中,大多数的失踪的Spo2信号被血氧过低的读数紧随,因此证明步骤Fio2在这样的事件。此外,Spo2超调率后的失踪的Spo2信号相对较低。不到5%的人最终发展成hyperoxemia。
尽管有其局限性,Spo2仍然是最可靠和最常见的方法连续无创监测动脉氧饱和度作为动脉氧含量的指标在较长时间内出生的婴儿的时间,因此,一个合适的反馈信号闭环Fio2控制。经皮的电极是有限的网站应用程序的时间和婴儿的皮肤状况。留置脐动脉电极侵入性和有限的可用性一个脐动脉线。
结论
在这个特定的早产儿出现频繁的血氧不足,cFio2算法至少是一样有效的专门研究护士(一种理想化的模式io2控制在维持Sp)o2在目标范围内。我们推测,该算法在保持Sp可能更有效o2在所需的范围内比护士不利于常规临床条件下工作。
因为这是一个初步研究,cF的可行性和有效性io2算法应该接受调查,更多的患者在常规临床条件下。在人口更敏锐地病人中的应用以及nonventilated婴儿需要补充氧气疗法也应该评估。
尽管它还有待证明,我们推测,长期闭环Fio2控制可以减少护理时间保持足够的氧化和降低发病率的风险相关的补充氧气和频繁的低氧血症和hyperoxemia。
承认
本研究支持的迈阿密大学项目的新生。
- 出生=
- 极低出生体重•
- Spo 2 =
- 脉搏血氧测量动脉氧饱和度•
- Fio 2 =
- 氧气的启发•
- cFio 2 =
- 闭环Fio 2控制方式•
- 曼氏金融io 2 =
- 手动Fio 2控制方式
引用
- 版权©2001美国儿科学会