我们展示了经过验证且标准化的床旁技术,用于量化吸气努力并指导呼吸机管理。
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我们展示了经过验证且标准化的床旁技术,用于量化吸气努力并指导呼吸机管理。
准确评估机械通气儿童的吸气努力对于优化呼吸机支持、避免肺损伤和膈肌损伤至关重要。过度辅助会导致膈肌失用和萎缩,而辅助不足则可能导致疲劳、膈肌无力以及患者自限性肺损伤(P-SILI)。本文展示了经过验证的床旁技术,用于量化吸气努力。我们介绍了呼吸肌努力量化的参考标准——食道测压法,并鉴于其实际应用中的局限性,提出了适用于常规临床实践的替代方法。我们区分了呼吸驱动、潮气量吸气努力和最大吸气努力。努力的间接参数包括膈肌电活动(EAdi)、气道阻断操作(P0.1、Pocc、PMI)以及膈肌超声参数。最大吸气压(MIP)被讨论作为最大努力的衡量指标。在可获得的情况下提供了代表性的小儿数据。尽管部分参数列出了参考值,但目前仍缺乏明确定义儿童安全阈值的充分证据。联合使用这些监测技术可实现对机械通气的个体化调节,并支持在儿科重症监护病房中实施肺保护和膈肌保护策略。
在机械通气(MV)过程中,可能同时出现吸气努力过度或不足的情况,二者均可能对呼吸肌造成潜在损害1,2,3。吸气努力不足可导致膈肌功能减弱。由于长时间肌肉松弛所继发的膈肌萎缩,最早于1988年在一组新生儿队列中被报道4。随后的证据主要来自成人研究,表明即使短期机械通气也可能破坏膈肌的纤维结构并降低其收缩能力,统称为呼吸机诱导的膈肌功能障碍(VIDD)2,5,6。VIDD 包含四种损伤机制:过度辅助性肌损伤、辅助不足性肌损伤、离心性肌损伤和呼气性肌损伤7。尽管辅助不足性肌损伤(废用性膈肌萎缩)已在儿童中有所报道8,9,但过度辅助性肌损伤以及离心性和呼气性肌损伤在儿科人群中仍缺乏充分表征。
过度吸气努力还与一种称为患者自限性肺损伤(P-SILI)的特殊类型肺损伤相关,这种损伤由患者过度用力所产生的高跨肺驱动压引起,并可能因呼吸机支持而加剧10。此外,过度用力会增加呼吸功(WOB),并可能诱发呼吸肌疲劳。在撤机阶段,升高的呼吸功仍是阻碍成功脱离机械通气的主要因素之一11。这些发现凸显了预防过度和不足辅助、并据此精确调整机械通气支持的重要性。因此,对吸气努力的精确评估是现代儿科重症监护中一个至关重要但仍未被充分应用的组成部分。尽管近年来取得了一些进展,但关于儿童吸气驱动和吸气努力的安全阈值的证据仍然有限。
目前,临床医生仍常依赖对辅助呼吸肌使用情况、肋下凹陷以及患者舒适度的临床评估,来调整通气支持并判断是否具备拔管准备条件12。尽管这些观察具有不可替代的重要价值,但其本质上具有主观性。基于生理学的吸气努力客观测量指标可作为床旁检查的补充,有助于更精确地调整呼吸机参数,并可能促进患者及时成功脱离机械通气13。
在测量吸气活动时,理解吸气驱动、潮气呼吸做功与最大做功(功能)之间的生理学背景及差异至关重要。吸气驱动代表源自脑干呼吸中枢、用于刺激呼吸肌(主要是膈肌)的神经指令。尽管这种神经输出无法直接测量,但可通过膈肌电活动(EAdi)或基于压力的P0.114进行推断。吸气做功代表吸气肌对这些神经指令产生的机械性反应,反映吸气肌(主要为膈肌)为产生气流而生成的压力(Pmus)。当膈肌负荷增加时,辅助呼吸肌(如肋间肌、胸锁乳突肌和斜角肌)会被动员以协助吸气。在自主吸气过程中,呼吸肌的协同收缩导致胸膜腔内压(Ppl)下降,该压力可通过食管测压法测量食管压(Pes)进行估算,后者目前是量化呼吸做功的金标准。Pes的测量还可用于计算多种综合性的做功指数,包括压力-时间乘积(PTP)、压力-速率乘积(PRP)和呼吸功(WOB),以反映整体呼吸负荷及能量消耗。
多种无创替代指标可作为食道压(Pes)测量的补充或替代方法,包括阻断压(Pocc)15、呼吸肌指数(PMI)16以及膈肌超声评估17。呼吸肌功能是指呼吸肌所能产生的最大努力程度。最大吸气压(MIP)是评估有自主呼吸活动的机械通气儿童呼吸肌功能的指标,而机械通气过程中膈肌厚度随时间的变化也可能作为呼吸肌功能的标志之一18。综上所述,本方案提供了一系列床旁测量技术,用于量化吸气驱动、呼吸做功及呼吸肌功能,使临床医生能够评估机械通气对呼吸肌活动和功能的影响,并据此优化呼吸支持和镇静水平,实现对肺脏和膈肌的保护性通气策略。
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1. 食管测压
注意:根据年龄和体重选择合适的儿科食管球囊导管(见表1)。根据所选食管球囊的类型,使用1–10 mL注射器(见表2)。使用硬质管路以及呼吸机或配备压力传感器的专用监护仪。可选配集成或外部分析软件,用于计算压力-时间乘积/压力-速率乘积(PTP/PRP)。

图 1:食管压(Pes)波形的解读与测量验证。 本图展示了在食管压导管置入和校准过程中获得的典型气道压(Paw,红色)和食管压(Pes,黄色)波形(A):比较无吸气努力和主动吸气努力时的 Pes 与 Paw。吸气期间 Pes 向下的偏转表示患者自身产生的吸气努力。(B):识别叠加在 Pes 轨迹上的心搏动(CO)并测量 ΔPes。准确识别并区分心搏动与真正的呼吸波动对于正确解读信号至关重要。(C):采用 Baydur 操作来验证导管位置正确及球囊充盈适当。在呼气保持期间,同时比较 Paw(ΔPaw)和 Pes(ΔPes)的压力变化。ΔPes/ΔPaw 比值在 0.7 至 1.3 之间(或 0.8–1.2,参见原文)可确认儿童中校准适当且球囊位置正确。请点击此处查看该图的放大版本。
2. 呼吸做功的临床评估
3. 膈肌电活动(EAdi)
4. P0.1
5. 闭合压(Pocc)
6. 压力肌肉指数(PMI)

图 2:肌肉压力指数(PMI)的测量。 本图展示了PMI的测量方法,用于量化在辅助通气或自主呼吸过程中吸气肌的努力程度。当启动吸气保持时,气道压力(Paw)波形会上升至峰压(PIP)以上,并最终达到一个新的平台压(Pplat)。当存在自主吸气努力时,这一压力上升是由呼吸肌的松弛所引起的。请点击此处查看该图的放大版本。
7. 最大吸气压(MIP)

图3在呼气末阻断期间测量 P0.1、Pocc 和 MIP气道压力(Paw)波形显示在呼气末阻断期间。左侧在屏气期间的首次吸气努力中测量 P0.1 和 Pocc。P0.1 表示吸气努力开始后 100 毫秒时的气道压降,Pocc 表示在同一吸气努力过程中达到的最大负压。右侧最大吸气压(MIP)被定义为最大的负压偏转 在所有记录到的呼气保持期间的吸气努力中,注意第二次阻断呼吸后呼气压的轻微升高,这可能是呼气肌被激活所致。若临床怀疑或已证实存在呼气肌活动,每次最大吸气压(MIP)计算均应以呼气末正压(PEEP)值作为基线呼气压,用于计算压力变化。 请点击此处以查看此图的放大版本。
8. 膈肌超声26
注意:需要特殊设备:具备M型功能的超声系统,用于膈肌厚度测量的高分辨率线性探头(6–13 MHz),以及用于评估膈肌移动度的低频凸阵或相控阵探头(2–5 MHz)。

图4:呼气末膈肌厚度(DT)的超声测量。(A) 呼气末右侧半膈肌的B型超声图像。膈肌显示为胸膜和腹膜(分别为上方和下方白色箭头)之间的分层结构。两条强回声线之间的距离代表膈肌厚度(DT)。(B) 同一区域(即呼气末右侧半膈肌)的放大视图,突出显示测量卡尺(红色)的正确放置位置。为确保测量准确,卡尺应置于胸膜和腹膜层的明亮强回声边界内。DT = 膈肌厚度; 请点击此处查看该图的放大版本。

图5:膈肌增厚分数(DTF)的M型超声评估。(A)B型图像显示右侧半膈肌。垂直线(白色箭头所示)代表M型取样线,垂直置于膈肌上方。下方区域显示相应的M型图像,实时可视化膈肌在呼吸周期中的运动及其厚度变化。(B)M型图像的放大视图,突出显示呼气末(蓝色游标)和吸气末(红色游标)时的膈肌厚度。DTF = 膈肌增厚分数。请点击此处查看该图的放大版本。
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足
在儿童中,辅助通气期间典型的食道压变化值(ΔPes)范围为4–18 cmH₂O。ΔPes < 4–5 cmH₂O提示吸气努力过低或可能存在过度辅助,而ΔPes > 14–18 cmH₂O则提示呼吸努力过度或存在患者-呼吸机不同步27,28。
通过食管压(Pes)波形上存在心脏振荡以及稳定且与呼吸同步的波形偏转,可确认导管位置准确(见图1)。除ΔPes外,一些更高级的衍生指标可更全面地评估吸气做功负荷及呼吸肌功能。压力-时间乘积(Pressure–Time Product, PTP)是指吸气肌压力对时间的积分,反映压力大小与吸气持续时间,与呼吸的耗氧量相关(见图6A)。正常值范围为50–150 cmH2O*s/sec<...
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最近的证据表明,通过调节机械通气儿童的吸气努力,有可能减轻膈肌功能障碍。因此,临床医生需要易于使用且准确的工具来量化吸气努力,从而做出科学决策。尽管可以在床旁采用结构化的临床方法通过视觉 评估机械通气儿童的吸气努力,但这种方法无法提供定量参数,仅可作为客观生理测量的补充手段。
食管测压可准确量化机械通气儿童的吸气努力。由于食管靠近后部胸膜腔,食管压力可反映胸膜腔压力(Ppl)41。在自主吸气过程中,食管压力波形呈现负向偏转,反映胸腔内负压的产生(图3)。该指标可作为吸气努力及吸气时呼吸肌所产生的吸气肌压力(Pmus)的替代指标。由于ΔPes未计入胸壁弹性回缩压(Pcw),因此会略微高估真实的Pmus。该技术在非研究环境下的应用受到多方面因素的限制。
通过膈肌肌电图(EMG),我们可以在有创和无创呼吸支持期间,对自主呼吸患者的呼吸驱动进行量化评估42。...
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所有作者均声明无利益冲突
资助:Tom Schepens 博士由佛兰德斯研究基金会资助
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| 姓名 | 公司 | 目录编号 | 评论 |
|---|---|---|---|
| NAVA 导管 | Getinge | 膈肌电活动 | |
| 0.9% 氯化钠溶液 | 任意品牌 | 膈肌电活动 | 插入前将 NAVA 导管浸入生理盐水中 |
| EAdi 数据记录软件 | Getinge | 膈肌电活动 | ServoTracker 软件可由 Getinge 提供 |
| 支持 NAVA 的呼吸机 | Getinge | 膈肌电活动 | |
| 14fr NutriVent 导管 | SIDAM | 食管测压 | 仅适用于较大的儿童 |
| 6fr、7fr、8fr 食管导管 | Avea | 食管测压 | |
| 5fr 食管导管 | Cooper | 食管测压 | |
| 压力传感器 | 任意品牌 | 食管测压 | 可集成于常规监护仪或作为独立设备使用(例如 FluxMed,MBMed,阿根廷) |
| 三通鲁尔锁接头 | 任意品牌 | 食管测压 | |
| 无菌凝胶 | 任意品牌 | 食管测压 | 插入前润滑食管球囊 |
| 球囊充气注射器 | 任意品牌 | 食管测压 | 历史上曾使用玻璃注射器,如今普遍使用常规的一次性塑料注射器。对于儿科用球囊,推荐使用小容量(2–3 ml)注射器;成人则使用 10 ml 注射器。 |
| 数据分析软件 | 任意品牌 | 食管测压 | 例如 FluxView(MBMed,阿根廷) |
| 刚性鲁尔锁延长管 | 任意品牌 | 食管测压 | |
| 超声设备 | 任意品牌 | 膈肌超声 | 需具备 M 模式功能 |
| 高分辨率线阵探头(6–13 MHz) | 任意品牌 | 膈肌超声 | |
| 低频凸阵或相控阵探头(2–5 MHz) | 任意品牌 | 膈肌超声 |
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