机械通气患者反向触发研究进展
机械通气患者反向触发研究进展
机械通气是救治各种原因导致的急慢性呼吸衰竭患者的重要手段，在众多机械通气相关性并发症中，人机异步（patient-ventilator asynchrony，PVA）是发生频率最高，且是最容易被临床所忽视的主要问题之一，处置不当将显著增加重症患者的机械通气时间、ICU住院时间及病死率。所以提高对PVA的早期监测、识别及管理能力尤为重要。反向触发（reverse triggering，RT）作为一种临床广泛存在但又尚未被充分诊断的特殊PVA形式，早期识别与处理对重症患者的肺保护性通气研究具有重要的临床意义。现对RT情况进行综述，以期为临床工作者对RT的识别与管理提供参考。
1 RT概念的提出
在机械通气过程中，正常情况下，患者的吸气努力触发呼吸机送气，但2013年Akoumianaki等对深度镇静的急性呼吸窘迫综合征（acute respiratory distress syndrome, ARDS）患者进行机械通气治疗时，发现控制通气模式下，呼吸机送气触发患者自主呼吸的现象，并首次在临床上将这种有别于正常呼吸机触发机制的现象命名为"反向触发"。截至目前，RT仍然是一种临床上远未被充分认识的PVA类型。但也有学者认为RT依然是患者的吸气努力，是相对于呼吸机送气启动后的时间延迟，并经常以相对固定的节律重复出现。因此，RT也可被理解为节律不同步现象，即呼吸机和患者吸气努力之间反复出现的时间滞后现象。
2 RT机制研究
目前关于RT的产生机制尚未完全明确，比较主流的观点认为可能是"钟摆原理"。早在1666年，荷兰物理学家Christiaan Huygens观察到将两个摆钟固定在同一个主板上，一段时间以后，原本各自运动节律并不一致的摆锤摆动会逐渐趋于同步，主要表现为180°反相位摆动，少数情况下也会出现同相位摆动。这种现象被称之为夹带，用以形容两个周期不同的振荡系统相互作用时，有彼此偶联进而同步周期的现象（振荡型同步）。这种规律也同样大量存在于生物学领域，即机体有与外源性节律同步的趋势（如人的心搏会逐步适应劲爆的音乐节奏）。在机械通气的呼吸生理过程中，将其称为呼吸夹带，即呼吸机的机械周期与机体的神经呼吸周期之间临时性的、反复出现的固定关联。其实质是机体呼吸中枢在呼吸机周期性通气影响下对呼吸节律的再次重新调整，以使两者之间暂时保持一种稳定的关系，这种特殊的呼吸夹带现象就是RT。而机械周期与神经呼吸周期的比例则被称为夹带比，如夹带比为1∶1，则表示一次机控通气对应一次神经呼吸，2∶1即两次机控通气对应一次神经呼吸，以此类推。
呼吸夹带通常发生在运动过程中，也可以在人类安静清醒、睡眠期间或麻醉镇静状态期间通过正压通气诱发。影响呼吸节律触发的迷走神经系统是介导呼吸夹带的生物学基础，在实验动物、早产儿等群体中都曾观察到这一现象。而切断麻醉后动物的双侧迷走神经，呼吸夹带随即消失，提示介导黑-格反射的慢适应牵张感受器是呼吸夹带发生的关键因素。但这并不是唯一因素，在人体的研究中发现，包括激活肋间神经或膈神经传入以及由听觉或呼吸感觉触发的桥上刺激，甚至由机械送气后呼吸肌的反射性收缩均可引起呼吸夹带现象。2016年，Delisle等曾在缺乏脑干功能的脑死亡患者中报告了RT现象，这表明脊髓反射，如动物中描述的肋间及膈神经反射，可能是介导呼吸夹带的因素之一。此外，也有学者认为膈逆反射引起的呼吸肌收缩也可能是危重患者在一定条件下出现RT现象的原因之一。
3 RT的分型
研究发现，在以压力为目标的模式下或发生呼吸叠加时，患者吸气期间的努力会增加整体肺压力和应变，并且可能会增加摆动呼吸的局部压力和应变。如果长时间频繁发生，这种吸气努力可能会对机械的肺脏造成二次损伤。简单概括，在吸气过程中发生的RT相关的吸气努力增加了潮气量和吸气跨肺压。而在呼气相发生RT相关的吸气努力，则会导致平均呼气跨肺压的增加和呼吸过程不完全，从而导致了动态肺过度充气以及内源性呼气末正压的产生。
图1 RT的亚型分类及呼吸力学效能
4 RT的临床监测
常规机械通气过程中PVA监测相对比较容易，但对于RT这种特殊类型的PVA的监测，在临床实施上可能具有更高的挑战性。因为它更多的涉及到呼吸触发的实时监测，往往需要更多额外的生理信号和（或）对呼吸机屏幕上波形的准确识别和判读。此外，如果想要评估RT对患者所造成的相应临床效能，则更需要对波形进行全天候动态监测及对RT各不同亚型的区分鉴别。
截止目前，监测呼吸肌肉活动和准确评估判断吸气努力触发的金标准依然是采用食道压力监测或膈肌电活动监测（EAdi）。但两者均具有相似弊端，即均为有创性操作，均需要高端类型呼吸机监测，对技术要求相对较高，并且均需要特殊耗材，增加患者医疗负担，也从而导致其临床无法大规模普遍性推广。如果没有食管内压监测或者NAVA导管的EAdi监测，识别RT则较为困难。但通过仔细观察呼吸机的各种波形仍有可能发现蛛丝马迹：压力辅助/控制模式下吸气相压力曲线上的负向反折；容量辅助/控制模式下压力平台期的消失；吸气/呼气流速曲线波形偏离预期等，但临床实施耗时耗力，存在很多弊端。
国外已有学者在RT的无创智能监测上进行了大量的探索。2021年，Pham等共同开发了一款基于压力波形和流速波形的自动监测计算系统，并与专家通过食道压力监测等的视觉评判进行准确性比较。他们追踪分析了20例低氧血症患者的机械通气波形，共评估了4 509次呼吸，通过金标法判断RT 1 073次（24%），并且几乎所有的RT（n=1 070）发生在辅助控制通气期间，只有3次发生在PSV模式下。与此相比，采用自动监测识别系统的准确率为95.5%，敏感度为83.1%，特异性为99.4%，阳性预测值为97.6%，阴性预测值为95.0%，kappa指数为0.87。这说明利用气道压力和流速波形进行的自动监测工具用于发现和识别RT具有良好的准确性，并且能够做到实时动态自动分析。
5 RT的临床意义
首先，对机械通气患者呼吸力学的影响方面，临床研究发现，在接受深度镇静机械通气治疗的患者中，RT现象出现的更为频繁。当RT产生的吸气努力足够强时，会引起呼吸机再次强制性送气，导致呼吸堆叠，通常被误解为是由双重触发引起的（即同一患者的吸气努力会触发两次机械送气过程）。RT会产生更高的平台压，在压力支持模式下产生更大的潮气量及跨肺压的波动，从而引起肺脏整体应力和应变的增加。此外，RT可通过多种机械性效应影响患者的呼吸生理过程，如在吸气时潮气量增加、呼吸堆叠、或在吸气期造成摆动呼吸。因此长时间、频繁出现的RT现象可能会增加患者肺损伤。同时，也有研究证实RT可以通过增加胸内负压而增加血管跨壁压，从而诱发或者加重肺水肿。
Yoshida等使用电阻抗断层扫描仪将重度ARDS肺脏均分为重力依赖区和非依赖区，研究发现，当出现RT时，即使同样的潮气量，重力依赖区的肺脏拉伸比例增加到原来的1.6倍。同时研究者在对7只体重35 kg的重度ARDS猪模型的35次RT研究中发现，当出现RT时，重力依赖区的肺膨胀加速，直至RT吸气努力结束为止，并且依赖区的与肺牵拉程度与RT时的吸气努力呈现显著正相关（r= -0.931，P<0.01），而此时非依赖区肺内气体量是在消减的，并最终证明在ARDS肺脏中，即使潮气量相同，RT也同样可以导致重力依赖区不对称过度拉伸，二次加重原本存在的肺损伤。分析可能机制为：在ARDS的肺损伤的实变区，因RT导致的膈肌收缩，导致了胸膜腔内压的偏转在胸膜内传播不良，并主要局限在重力依赖区，局部肺脏较高的扩张压力使气体从非依赖区、气道或呼吸机向依赖区转移；另外，在RT过程中，食道压力较大幅度的负向摆动与依赖区肺的局部肺拉伸成正比，导致局部更高的跨肺压，从而更易出现呼吸机相关性或者自主呼吸相关性肺损伤。目前，临床医生已经深刻认识到在ARDS患者中过度强烈自主呼吸对肺脏往往会造成很大的损伤，从而给予深度镇静治疗（RASS评分4~5分），但这在减少了患者自主吸气努力的同时，也可能会增加了尚未被临床广泛识别和重视的RT现象的发生率。
其次，RT对膈肌产生双重影响。对于完全被动通气的患者，通过RT触发膈肌收缩有助于保留部分肌肉活动，从而防止呼吸肌肉的废用性萎缩；这也可能有助于缩短患者机械通气时间。另一方面，如果RT发生在患者呼气相，则可能会导致膈肌离心收缩，相比向心性收缩，它对肌肉纤维的损害可能会更大，从而导致更多的膈肌肌肉破裂和损伤。同时，RT还会增加患者呼吸功和氧耗量，甚至导致分钟通气量以及二氧化碳分压的升高。
此外，RT的存在以及以何种亚型的形式存在与病情严重程度及预后可能有一定的临床关联。2021年，Rodriguez等在一项关于RT在早期ARDS患者的多中心、前瞻性、观察性的研究中发现，累计纳入轻中度ARDS患者100例，50%的患者存在RT现象，最常见的夹带比为1∶1或2∶1。在与病情及预后分析中发现，RT与机械通气的停止时间无关（HR=1.03；95%CI：0.60~1.77），但可能与患者90 d住院病死率的降低有关（HR=0.65；95%CI：0.57~0.73）。RT现象的存在对ICU患者预后的影响及预测价值仍需要更多更全面的临床研究予以证实。
6 RT的临床处理对策
虽然呼吸支持技术已经有了长足的发展，但再智能的呼吸机也无法完全满足患者内在的呼吸需求。因为患者自身病因或病情程度不同，也可能导致呼吸系统反馈机制失灵，使得机体无法在呼吸机工作的基础上快速适应并重设自身呼吸频率。但总体概括为：患者呼吸需求越高，则PVA风险越大。在RT中，夹带比1∶1是最为常见也最为稳定的，通常可持续较长时间，而2∶1则每10~12个呼吸周期容易被非夹带呼吸所打断。研究也同样证实通过改变呼吸机的呼吸频率设置，可以改变RT夹带特征（例如从1∶1变为3∶1），或者完全消除RT的存在。
临床上，增加镇静镇痛强度是机械通气中PVA现象的最常用治疗策略之一，但这同样越来越多的引起了临床医生的反思。首先，深度镇静实际上也是造成RT的一个独立的危险因素，并且在缺乏有效监测识别的现状下，其所造成的每次肺损伤容易被临床所忽视。此外，深度镇静与ICU机械通气时间住院时间延长有确切相关性，所以在患者病情允许情况下，尽可能的减少镇静及肌松药物的应用对降低RT可能有一定帮助。其次，要优化呼吸机参数设置，研究发现RT的发生与低潮气量独立相关，推测可能是因为过小的潮气量不符合呼吸生理从而导致了肺的牵张反射所致，所以在ARDS肺保护通气过程中，适当提高潮气量可能。Chanques等分析比较增加镇静镇痛与调整呼吸机设置对PVA的影响时发现，呼吸机设置改变对解决PVA现象更为有效。最后，对于存在与RT相关的双重触发的患者，可以通过提高呼吸机触发阈值来降低RT的发生率，但这并不能消除潜在的呼吸肌收缩或负胸腔内压的有害影响。
综上所述，在ICU重症患者的机械通气治疗过程中，RT现象为一种新知的PVA形式，广泛存在但尚未得到充分地识别和重视。在对RT的研究中，还有太多的问题尚且没有明确结论，包括其发生率、表现形式、床边识别、生理机制以及对临床预后的影响等。这些都有待于临床医生在今后的研究中进一步探索解答。
引用: 谢永鹏, 芦雨, 张倩, 等. 机械通气患者反向触发研究进展 [J] . 中华急诊医学杂志, 2023, 32(1) : 122-125.
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