抽象的
6种常用的无创正压通气机的泄漏补偿能力,包括两级正压通气机(BiPAP) S/T-D和Quantum(呼吸科公司,Murrysville, PA, USA), 335和O'NYX (Mallinckrodt Inc, St Louis, MO, USA), PLV 102(呼吸科),和西门子伺服900C(西门子公司,Danvers, MA,美国)。
使用测试肺模型,使用辅助/控制或定时模式测试呼吸机的补偿能力,用于较小且较大的泄漏。备用率为20·min-1,吸气压力为18厘米2o,呼气压力为5 cmh2O。
发现即使在没有空气泄漏的情况下,也在使用压力靶向模式期间呼吸机之间的输送潮气量,取决于吸气流动,设定中的不准确性与传递压力和吸气持续时间。同时在压力定向通气时,增加T.一世/T.合计通过延长吸气持续时间提高0.5,但不超过0.5,而使用敏感流量触发设置往往导致泄漏时自动循环,干扰补偿。渗漏干扰BiPAP S/T循环,反转I:E比值,缩短呼气时间,减少输送潮气量。体积目标模式实现了对小的空气泄漏的有限补偿,但对大的泄漏补偿很差。
为了得出结论,呼吸器之间的泄漏补偿能力在呼吸机之间显着不同,但是压力靶向呼吸机对于具有大量空气泄漏的患者的非侵入性阳性压力通风是较大的。应使用足够的吸气流量和持续时间,应调整触发灵敏度以防止自动卷合,并且应提供机制来限制吸气时间并避免I:e比率反转。
无创正压通气(NPPV)广泛用于急性和慢性呼吸衰竭的辅助呼吸1那2.与侵入式通气相比,NPPV采用了一种天生易漏的开路设计。即使在有相当大的泄漏的情况下,也经常需要辅助通风3.,不同的通风机和通风机模式可能或多或少地能够补偿漏气。这种补偿能力在优化NPPV的成功方面可能很重要,但很少有研究检验不同的通风机在面临空气泄漏时提供通风的有效性。
NPPV期间的空气泄漏包括皮肤和面罩之间的任何一种掩模泄漏,口腔通风口泄漏,或鼻子通风鼻子泄漏。有些空气也可能逃脱通过食管,但由于食管下括约肌的阻抗相对较高4.在美国,与其他路线相比,这条路线可能是次要的。对使用夜间限量或限压通气的病人的研究发现,空气泄漏发生在睡眠的大部分时间3.那5..这些研究表明,尽管存在泄漏,但大多数患者的通风和氧合是充分支持的,但是大泄漏可能会干扰呼吸机循环,损害微小通风,并导致泄漏相关的唤醒引起的睡眠碎片3.那5..
简单的床边干预可以缓解空气泄漏。通过确保适当的口罩贴合度和使用最佳的头带张力,可以减少口罩泄漏。必须抵制仅仅收紧皮带以减少空气泄漏的诱惑,因为这可能会降低患者对NPPV的舒适度和耐受性,并促进鼻梁溃疡的发展6..通过鼓励患者紧闭嘴巴,使用下巴带,或改用牙套或口鼻面罩,可以减少鼻通气时从口腔漏出的空气6..然而,尽管采取了这些干预措施,空气泄漏仍然经常存在。
由于这些原因,设计用于补偿空气泄漏的呼吸机适合于无创通气。使用肺模型测试系统,评估和比较了六种常用的NPPV正压呼吸机的泄漏补偿能力,包括压力定向和容量定向设备。假设呼吸机特性如通气方式、吸气流量峰值能力、触发敏感性、终止吸气标准,以及肺特性如阻力和顺应性,将决定泄漏补偿的有效性。
方法
呼吸机的描述
评估了商业上可获得的正压通风机的泄漏补偿特性,可选择用于表示常用于递送NPPV的通风剂范围的“临界护理”。T.hese included three pressure-limited “bilevel positive airway pressure” (BiPAP) type ventilators, the BiPAP S/T-D and Quantum Pressure Support Ventilator (Respironics, Murrysville, PA, USA), and the Nellcor Puritan Bennett 335 (Mallinckrodt, St. Louis, MO, USA). These are blower-based flow generators capable of delivering continuous positive airway pressure (CPAP) or cycling between inspiratory and expiratory positive airway pressure (IPAP and EPAP, respectively). Other ventilators selected because they are often used for NPPV included the PLV 102 (Respironics), a piston-driven portable volume-targeted ventilator, the blower-driven O′NYX (Mallinckrodt), a ventilator commonly used in Europe but not yet available in North America, and the Siemens Servo 900C (Siemens Inc, Danvers, MA, USA), a critical care ventilator used widely throughout the world. The latter two ventilators deliver either pressure- or volume-targeted breaths.
所有呼吸机均在受控模式下使用备用速率进行测试。在自发/定时(S/T)和定时(T)模式下评估BiPAP呼吸机,在辅助/控制模式下评估Quantum、335和PLV 102。对于O’nyx和西门子通风机,分别评估了压力目标(辅助控制通风(ACPV)和压力控制通风(PCV))和容量目标(辅助控制通风,ACV)模式。表1列出了风机之间的重要区别⇓.这包括呼吸机之间吸气终止(循环)标准的差异。当由定时备份速率触发吸气时,Quantum 335和Siemens(两种模式)使用由I:E比率设置的计时器,而BiPAP在S/T模式中响应吸气流量的减少7..因此,还测试了基于预设定时器的循环到到期的BIPAP上的定时(T)模式。使用的呼吸机管道由制造商推荐。耳语旋转TM值,固定呼气阀,与BiPAP呼吸机一起使用。对于O’nyx、西门子和PLV 102,分别使用制造商提供的吸气和呼气回路和呼气阀。
泄漏检测系统
使用双腔室肺模型(Dual Adult Training Test lung model 1600, Michigan Instruments, Grand Rapids, MI, USA)与7 mm内径(ID)气管内管连接,对每个呼吸机进行测试。将肺模型放置在一个体积描记器内,通过外部连接的楔形肺活量计测量肺模型的体积位移(图1)⇓).肺模型顺应性分别为0.1、0.06、0.03 L·cm-1被使用了。通过在气管内管和呼吸机回路之间插入两个非线性电阻之一可以通过插入两个非线性电阻之一来改变电阻。流速为60升·分钟-1, Rp 5和Rp 20的抗性为2.7 cmH2O·L·S.-1和17.6而言不啻2O·L·S.-1, 分别。
在没有泄漏和存在较小或较大泄漏的情况下对通风器进行了测试。从通风机电路延伸出的侧臂允许控制泄漏量(图1)⇑).通过将电阻插入侧臂来创建受控泄漏。电阻器(1.0和0.2 CMH2O·L·S.-1分别以60升速率的流速分别-1)被选中以泄漏1/4(小泄漏)和1/2(大泄漏)的交付潮气量(V.T., T模式下的BiPAP设置为IPAP/EPAP设置时下发V.T.为1l,无泄漏。泄漏流量的变化取决于通风设备的设置,但范围在15-30 L·min之间-1小泄漏和30-120 L·min-1对于大泄漏。这些被选择以跨越先前在使用BIPAP S / T(24-38 L·MIN-1)3..随着泄漏量的变化,气道压力,吸气和泄漏流动V.T.采用内联压力计和气速仪(Fleisch No. 2)测量,并使用Gould 3800条形记录仪(Gould, Cleveland, OH, USA)记录。
实验设置
在基线比较中,呼吸频率设置为20次·min-1在所有的实验中,以反映一般建议的无创通气的呼吸频率8.那9..iPAP / EPAP设置为18和5 CMH2分别为Bipap(T和S / T模式),335和量子呼吸机。335上的吸气和呼气敏感性设置分别为2和3,其中1个是最多和最不敏感的设置7..为了匹配iPAP / EPAP设置,ACPV模式下的O'nyx处于13 CMH的压力支持2o和5 cmh的窥视2O,吸气触发设置为1.5 cmH2O(0是最敏感的设置,3是最不敏感的设置)。吸气时间/总呼吸时间(T.一世/T.合计)为0.33,肺顺应性为0.1 L·cmH2O。
目的:探讨不同吸气时间对分娩的影响V.T.那T.一世/T.合计BiPAP和PLV的差异(0.25、0.33或0.50)。在aT.一世/T.合计0.66确定倒立I‡‡的效果:V.T..通过使用0.5,1.5和3.0 CMH的吸气敏感性的O'nyx来测试吸气触发灵敏度的影响2O.呼吸系统顺应性和阻力的变化对泄漏时传递的潮气量的影响,使用测试肺顺应性为0.1、0.06和0.03 L·cmH的335个样本进行评估2O.试验肺顺应性设为0.1 L·cmH2O,每3个电阻条件(无电阻,Rp 5或Rp 20)也进行了测试。变化泄漏对V.T.使用PLV 102,O'nyx和Siemens在四种不同的潮气体积设置中评估由体积靶向通气提供,试验肺顺应性设定为0.1L·CMH2O和T.一世/T.合计为0.33。
统计分析
分析了六次呼吸,并在每个实验设置中取平均值。所有值均以平均值±sd报告。采用重复测量方差分析比较各呼吸机在不同设置下的平均值,采用两种方差分析比较不同呼吸机之间的平均值。当检测到显著差异时,事后分析是使用Tukey的精确测试进行的。呼吸之间的变化非常小,所以图中没有显示sd条以提高表达的清晰度。
结果
压力导向通风机的泄漏补偿
在压力靶向通风期间,交付V.T.尽管相同的吸气和呼气压力设置(18和5 cmH),呼吸机之间的差异很大20,分别),即使在没有泄漏(图2A)⇓).这些差异与吸气流量的变化有关,实际施加的压力和吸气持续时间(由T.一世/T.合计)(表2⇓).例如,400毫升更大V.T.在S/T模式下由BiPAP交付与T模式相比有更大的相关T.一世/T.合计在S / T模式下,允许肺通胀的更多时间。相反,使用体积靶向模式的三个呼吸机始终递送所选体积的1L,如将预期的。
对于所有的呼吸机,当泄漏进入系统时,气道压力降低(表2)⇑)和交付V.T.明显减少(图2B⇑).当表示为%V.T.在没有泄漏的情况下交付V.T.在小泄漏期间最好由压力目标模式,特别是O'nyx和西门子呼吸机。S / T模式中的BiPAP在S / T模式下较少有效地补偿了吸气持续时间的过度延长,并且作为组的体积靶向模式比压力靶向模式更低的储存型模式(图2B⇑).在出现大泄漏的情况下,量子最好的维护交付V.T.,约为基线的65%。再一次,压力靶向模式比体积靶向模式更好地补偿,除了西门子PCV(图2B⇑),在整个吸气持续时间内未能维持高吸气流速(图3⇓).
令人惊讶的是,体积靶向模式之间的泄漏补偿显着不同,并且o'nyx在ACV模式下,凭借其提高吸气流速的能力(表2⇑).正如大多数容积导向呼吸机所预期的那样,吸气流速不随PLV而改变,这是由于其泄漏补偿能力较差的原因。在西门子的ACV模式下,吸气流速在遇到大泄漏时略有增加,但随后突然下降,与PCV模式下的响应类似,导致无法测量输出V.T.(表2⇑,图3⇑).
设定吸气时间/总呼吸时间对分娩潮气量的影响
在允许设置的“双层”设备中T.一世/T.合计发表V.T.增加了T.一世/T.合计从0.25升至0.33和0.5,都具有小而大的泄漏(图3⇑).在每个设置,量子保留泄漏V.T.比335或Bipap t更好,与更长的吸气期有关(表2⇑).在漏气过程中,S/T模式下BiPAP送低V.T.(图4⇓).这是因为在S/T模式下,BiPAP上的% IPAP控制无效,不允许调整T.一世/T.合计.吸气的灵感终止于吸气流量的最大持续时间为3 s;所以,T.一世/T.合计在泄漏时增加,因为吸气流量未能充分下降以循环呼吸机。T.一世/T.合计无泄漏时平均为0.47,有或大或小泄漏时平均为0.8。为了说明过度延长的影响T.一世/T.合计发表V.T.在T模式下使用BiPAP从1.23 L降至0.83 LT.一世/T.合计从0.5延长到0.66,而其他设置保持不变。
不同吸气触发灵敏度的影响
O'nyx,Siemens和335具有可调节的吸气触发器,并进行实验以测试吸气触发灵敏度对泄漏补偿的影响。触发灵敏度对交付没有影响V.T.使用335(数据未显示)。然而,西门子和O'nyx在更高的吸气触发灵敏度设置(自动汇流)下,Siemens和O'nyx都会增加通过集合备份速率的速率(图5和6⇓⇓).与西门子,速度增加到30·min-1并交付V.T.当吸气灵敏度低于0.6 cmH时下降2O为小泄漏,0.8 cmH2o大量泄漏。随着O'Nyx在ACPV模式下,在存在小泄漏时,无动态不会发生。但是,具有大的泄漏和更敏感的触发灵敏度设置(0.5和1.5 CMH2O),V.T.急剧下降,呼吸频率攀升至36·min-1,呼吸机未能在吸气管中保持窥视(图6⇓).当灵敏度设置为3 cmH时,自动循环不会发生2O,即使有较大的泄漏,泄漏补偿也大大提高。
用尺寸尺寸的模式泄漏补偿
正如预期的那样,交付V.T.随着压力靶向呼吸机的泄漏期间,由于可无能(PLV)或有限的能力(O'nyx和Siemens),通过维持或增加吸气流量来补偿(图2⇑,表2⇑).吸气流速的一些增加发生在一些体积靶向模式,特别是在O'nyx ACV模式下,与PLV相比,占其更大的泄漏补偿能力(图2⇑).与设定的压力目标通风机相反T.一世/T.合计对PLV 102从0.25增加到0.33到0.5,交付V.T.略微下降与吸气流速的比例下降有关,而不管系统中是否存在泄漏(图7)⇓).此外,在系统中引入泄漏降低了交付量V.T.在所有T.一世/T.合计设置超过压力靶向呼吸机(图2B⇑),特别是plv102。另一方面,对于小的泄漏,增加设置V.T.从500 ml到2 l增加交付V.T.在O’nyx和西门子的使用期间,基本上是这样,在PLV的使用期间是轻微的(图8)⇓).然而,没有一种以体积为目标的模式能够补偿大的泄漏,即使在较高的设置V.T.s(图8⇓).
讨论
所提出的研究表明,补偿空气泄漏的能力在呼吸机之间变化,根据呼吸机模式,泄漏尺寸,吸气气流能力和由设定确定的鼓风机持续时间而变化T.一世/T.合计或通风循环装置。虽然以前的研究比较了压力目标便携式呼吸机的性能特点10.那11.,之前发表的研究很少试图评估泄漏对NPPV疗效的影响。在最近的一项实验室研究中,比较了四种正压呼吸机的性能,其中两种压力导向呼吸机保持了正常工作V.T.在泄漏期间,而V.T.两台容积型呼吸机的输送量下降了>50%12..然而,由于评估泄漏的效果不是研究的主要目的,因此泄漏量未量化或变化,并且没有提供关于泄漏期间的峰值吸气流的信息。
即使在相同的设置下没有泄漏,本研究中的5个压力目标通气器也有很大的不同V.T.s。占这些差异的因素包括交付中的不准确性与当BiPAP设置在S/T模式时,设置吸气和呼气压力和更长的吸气持续时间,允许更多的时间肺充气。由于这一特性,在S/T模式下BiPAP也表现出最大比例的交付减少V.T.在泄漏期间。这发生是因为泄漏过程中持续的高吸气流动阻止了激励标准,从而达到最多3秒,默认设置。在设定的呼吸频率为20呼吸·min-1,这导致了I:E比率的倒置,高达4:1。V.T.由于呼气时间缩短,由于肺部的不完全清空而跌倒。
在存在泄漏的情况下,以压力为目标的模式在交付方面表现出更大的差异V.T.而不是没有泄漏。这与提高吸气流动的能力和维持目标吸气压力以及持续时间(吸气时间)有关。最佳补偿泄漏的呼吸机(特别是诸如量子的大泄漏)能够将吸气流速增加3倍并略微延长鼓舞的持续时间(表2⇑).然而,如前所述,过度延长吸气时间会产生反效果。此外,通过演示西门子通风机在面对大泄漏时吸气流量的减少(图3)⇑),结果说明了不仅获得高吸气流速在漏,而且维持它的持续吸气阶段的重要性。
与以压力为目标模式相比,以容量为目标模式的通风机对泄漏的补偿较差,因为吸气流量和持续时间要么是固定的(PLV 102),要么是略有增加(O’nyx和西门子)。相应地,交货量显著下降V.T.(至少50%)在小泄漏和超过80%在大泄漏。此外,延长T.一世/T.合计从0.25到0.5并没有增加交付量V.T.就像针对压力的模式一样。事实上,交付V.T.略微下降,大概是因为较大的吸气持续时间,导致较长的泄漏时间。在存在小泄漏时,通过增加集合来实现补偿V.T.2 LV.T.对于PLV 102、Siemens和O’nyx呼吸机,分别提高到500、900和1200毫升。然而,这种泄漏补偿策略不如使用压力目标通风机有效。因此,容积型呼吸机不会是大量空气泄漏患者NPPV的首选。
一些压力靶向呼吸机允许I:E比(Bipap T模式,335和量子)的设定。通过增加集合延长吸气持续时间T.一世/T.合计从0.25到0.33或0.5改进了泄漏补偿。然而,这种代偿效应取决于肺充盈和排空的速率和绝对吸气时间。例如,增加T.一世/T.合计超过0.25以10的速度可能比以20的速度较少,因为较低速率的吸气持续时间将允许完全肺填充物13..另一方面,将吸气时间延长到颠倒I:E比率的点,则会以20的速率产生反效果,例如,吸气量的下降V.T.当。。。的时候T.一世/T.合计在T模式下的BIPAP上从0.5升至0.66增加。I的其他潜在临床后果I:e:e的比例包括患者的需要激活它们的呼吸呼吸肌肉,以便循环进入EPAP,由于不充分的呼气时间,以及有助于患者不适的患者呼吸者的空气捕获NPPV不容忍。因此,限制的能力T.一世/T.合计不超过50%的呼吸周期时间可以帮助防止过度缩短到期时间。在严重的COPD患者中,更短T.一世/T.合计增强患者-呼吸机同步可能是可取的。以前的研究表明,相对高的吸气流速(因此较短的吸气时间)减少了这些患者在压力支持呼吸时的呼吸功14..
本结果还说明了泄漏过程中敏感流动触发的潜在不利后果。在O'Nyx和西门子呼吸机上更敏感的吸气触发设置,空气泄漏导致自动卷合和标记减少V.T.因为吸气和呼气时间的缩短。流量触发通风机在存在泄漏时容易发生自动循环,因为泄漏流可能被通风机解释为吸入的开始。在一项评估三个儿科流量触发重症监护呼吸机的研究中15.,三个呼吸机自动循环的相对比率由灵敏度设置决定,所有的呼吸机在灵敏度设置降低时自动循环频率降低。目前的发现与这些一致,在小的和大的泄漏都发生快速的呼吸频率。这些结果表明,在使用具有可调吸气触发装置的呼吸机时应进行监测,并应设置触发灵敏度以避免自动循环。还应注意的是,某些呼吸机在设计上对自动循环具有抗性。例如,在我们的研究中,没有自动启动的BiPAP S/T在呼气时的早期吸气触发阈值高于晚期16..
如预期的那样,由于测试肺弹性或阻力的增加而引起的呼吸阻抗的增加导致V.T.由压力有限的模式交付,但对V.T.由容量定向PLV 102提供。因此,在气道阻力或呼吸系统弹性增加的情况下,有几个选择可供临床医生。如果泄漏是最小的,可以使用容积导向通风来确保交付V.T.尽管阻抗增加了。但是,由于在NPPV期间泄漏如此常见,因此可能优选压力靶向呼吸机,以补偿泄漏,只要调节通风机压力或吸气时间以优化输送V.T..然而,这些后一种补偿性措施的有效性受到患者在NPPV期间增加压力的耐受性的限制,增加的压力会加剧泄漏17..
在解释目前的结果时,应考虑一些局限性。首先,使用试验肺活动,以便将呼吸机与相同的机械条件进行比较,但患者尚未验证观察结果。其次,在一系列备用速率和压力范围内没有测试反应,只使用两个泄漏尺寸。进行了这些选择,以简化数据呈现,并表示临床上常常遇到的设置范围10..选择这两个泄漏范围低于和高于在以前的临床研究中测量的泄漏3.,基于文献中的建议,理想的设置用于NPPV8.那9..第三,泄漏在自发呼吸期间呼吸机触发或循环的影响,因此观察结果与受控呼吸偏移的情况最相关,例如在睡眠期间的神经肌肉患者中3..第四,具有技术进步,测试的一些呼吸机的新版本可能不同。最后,测试了每种类型的一个代表性呼吸机,并且允许各个呼吸机可能不同。该研究主要设计用于在空气泄漏存在下说明呼吸机模式的某些响应模式,并且不应被解释为特定呼吸机之间补偿泄漏的功效比较。目前的结果应提醒从业者需要校准和密切监控用于NPPV的呼吸机,并仔细选择呼吸机设置。
总之,以压力为目标的模式能够保持交付V.T.在泄漏的情况下比体积靶向模式更好。因此,压力靶向呼吸机在体积靶向呼吸机上是优选的,以提供更大的空气泄漏患者的更有效的NPPV。为了最佳地补偿空气泄漏,压力目标呼吸机应具有高且持续的最大吸气流动能力(> 3 L·S.-1),可调i:e比率或其他限制吸气持续时间的机制,使I:e:e的反转,并且可调节触发敏感性或算法以防止自动汇流。
致谢
作者感谢呼吸科公司和Mallinckrodt Nellcor Puritan Bennett提供了呼吸机。作者也要感谢MNPB仪器提供的测试肺。
- 收到了1999年9月30日。
- 公认2000年8月21日。
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