NAVA-一个全新的通气模式

NAVA 一个全新的通气模式 一个全新的通气模式 机械通气的基本组成部分有三个 1 送气的时机 即送气频率 送气时间 的设置 2 辅助的力度 即潮气量或驱动压的设置 3 防止呼气末肺泡塌陷的 压力 即 PEEP 的设置 由于患者的个体差异以及疾病种类与进程的不同 设置 一个固定的潮气量或压力 一个固定的切换时间或流速 不可能保证在整个通 气过程中呼吸机的辅助都是最佳的 只有允许患者按照自己的生理需要去决定 呼吸机 何时送气 与 多大辅助 才是解决问题的根本所在 但是在目前的 机械通气模式下 我们没有监测患者通气需求以及对机械通气反应的工具 也 就无从谈起根据患者的需要设置呼吸机的辅助力度 如果我们以神经呼吸信号控制呼吸机的送气时机与辅助力度 所有的问题 都将迎刃而解 以信号的发放频率作为呼吸机的送气频率 以信号的出现与结 束作为通气辅助的触发与切换点 按照信号的强弱调节辅助力度 如此不仅能 够监测患者的通气需求 而且大大改善人机协调性 实现患者完全控制呼吸机 送气 历经多年的不懈努力 人们成功获取神经呼吸信号 神经调节通气辅助 模式 Neurally Adjusted Ventilatory Assist NAVA 由此诞生 揭开了机 械通气的新篇章 一一 膈肌电活动 膈肌电活动 electricalelectrical activityactivity ofof thethe diaphragmdiaphragm EdiEdi 从 NAVA 的设计理念可以看出 获取神经呼吸信号是实现 NAVA 的基础 回 顾自主呼吸的过程 首先呼吸中枢发放神经冲动 神经冲动沿外周神经 膈神经 传 播到达神经 膈肌接头 激活肌纤维膜上的化学门控通道 Na 内流与 K 外流 形成终板电位 终板电位沿肌纤维膜作短距离传播 并具有时间与空间总和的 特性 总和的电位达到肌纤维收缩的阈电位后 产生动作电位 此时神经冲动 转化为电信号 膈肌收缩 完成一次吸气动作 如果利用呼吸中枢发放的神经 冲动来控制呼吸机当然是最理想的选择 但局限于目前的技术水平 我们无法 直接获得此信号 也有人利用外周神经的活动信号控制呼吸机 但因为其操作 的有创性 仅限于动物实验 下一个选择就是神经冲动达到膈肌后所产生的电 信号 膈肌的电活动 electrical activity of the diaphragm Edi Edi 是肌纤维动作电位的总和 表示肌纤维在时间与空间上的募集与释放 recruitment and firing 因而意味着神经冲动转化成通气驱动 ventilation output 神经 通气藕联 因为每一根神经纤维都支配有一定数 量的肌纤维 当呼吸负荷增加 剧烈活动等引起呼吸中枢驱动增加时 中枢通 过增加冲动的发放频率与传递冲动的神经纤维的数量 募集更多的肌纤维更高 频率地接受神经冲动产生电兴奋进而收缩 因此 Edi 增加 相反地 当呼吸负 荷降低时 呼吸中枢减少冲动的发放频率与传递冲动的神经纤维的数量 Edi 下降 所以 Edi 是呼吸中枢传递到膈肌上的神经冲动 是反映呼吸中枢驱动的最 佳指标 但是由于解剖的差异性 Edi 受电极与膈肌的距离以及膈肌肌纤维分 布密度等的影响 在不同个体间比较 Edi 的绝对值没有意义 一般多用于同一 个体的连续比较 研究证实 1 2健康个体在安静呼吸时 Edi 大约为 10uv 左右 COPD 患者可以 5 7 倍升高 因为 Edi 信号微弱并受多种因素的影响 如心脏 胃肠等肌性器官的电活 动 电极位置移动以及膈肌收缩活动等的干扰 难以获取稳定的 Edi 信号 直 到最近几年 得益于计算机技术的发展以及新的信号收集与处理方法的应用 我们可以通过带有电极的胃管实时 准确测量排除非膈肌电信号干扰的 Edi 信 号 如图 1 图 1 Edi 的获取 图1 Edi的获取步骤 A 每对电极所获取的Edi信号 B 使用最佳过滤法排除非膈肌电信号后的Edi C双 重递减后的Edi信号 D每隔50ms监测的双重递减Edi信号 引自sinderby C J Appl Physiol 1998 85 2146 2158 二二 NAVANAVA 理所当然地 NAVA 选择 Edi 作为控制呼吸机送气的神经冲动信号 以 Edi 的发放频率为呼吸机的送气频率 以 Edi 开始与结束为通气辅助的触发与切换 点 按照 Edi 的一定比例给予通气辅助 1 吸气触发 NAVA 主要以 Edi 在最小值基础上增加多少作为触发灵敏度 即呼吸中枢发 放到膈肌的冲动开始增加的同时 呼吸机给予通气辅助 一般将触发灵敏度设 置在 0 5uv 即可防止因背景噪音的干扰而导致假触发 又可保证微弱的神经 冲动都能有效触发呼吸机送气 另外 NAVA 还保留了气体式触发 神经触发与 流量触发相结合 并按照先到先触发 first come first served 的原则送气 2 通气辅助 如前所述 NAVA 按照 Edi 的一定比例给予通气辅助 因此 NAVA 也是一种 成比例辅助通气 proportional assist ventilation PAV 以呼吸中枢驱动 的一定比例给予通气辅助 其比例因子称为 NAVA level 单位 cmH2O uv 表 示每 uv 的 Edi 呼吸机给予多少 cmH2O 的压力辅助 用公式表示为 呼吸机的辅 助压力 不包括 PEEP P Edi NAVA level 举例说明 如果患者的 Edi 是 5uv NAVA level 为 1cmH2O uv 时 呼吸机给予 5cmH2O 的压力辅助 NAVA level 为 2cmH2O uv 时 呼吸机给予的 10cmH2O 的压力辅助 呼吸机每隔 16ms 监测一次 Edi 根据 Edi 与 NAVA level 即时调节输出压力 但是在通气过程中 如果因电极位置移动或镇静等原因导致 Edi 信号消失 二分之一窒息通气时间后 呼吸机自动转换为压力支持模式 PSV 重新获得 Edi 信号后 呼吸机自动转换回 NAVA 模式 如果在整个窒息通气时间内即没有 神经触发又没有流量触发 呼吸机自动转换至压力控制模式 PCV 3 吸呼气切换 当呼吸中枢发放到膈肌的冲动终止时 呼吸机切换为呼气 一般以 Edi 下 降至峰值的 40 70 作为切换点 另外 NAVA 保留了压力切换方式 当回路内 的压力超过按照 Edi 计算的辅助压力 4cmH2O 后 呼吸机切换至呼气 图 2 NAVA 模式下 单个呼吸周期的通气波形 三三 NAVANAVA 的特点的特点 1 通气辅助力度受 Edi NAVA level 与中枢反馈调节机制影响 因为 Edi 能反映呼吸中枢的驱动 而 NAVA 按照 Edi 的一定比例给予通气辅 助 所以呼吸中枢可以同时控制膈肌的收缩与呼吸机的辅助 呼吸中枢发放冲 动后 膈肌产生电活动 Edi 膈肌收缩引起胸肺扩张 与此同时 呼吸机按 照根据 Edi 计算的压力将气体送入肺中 呼吸机给予通气辅助后 呼吸负荷下 降 中枢驱动降低 Edi 降低 膈肌收缩力降低 呼吸机辅助压力下降 呼吸 机与患者的呼吸肌完全同步 变成了患者额外的 呼吸肌 因为呼吸中枢能瞬 时捕捉呼吸负荷或者呼吸肌力的任何变化 反馈调节系统立即调整输出冲动 Edi 进而调整膈肌收缩力与呼吸机辅助力度 所以 NAVA 完全按照患者的生 理需要送气 每一次送气的辅助力度都与患者的生理需要相匹配 2 增加辅助力度 气道压 Paw 潮气量 Vt 与 Edi 的变化 随着呼吸机辅助力度的不断增加 Paw Vt 也随之增加 这是我们对机械 通气的最基本的认识 但是在 NAVA 模式下 呼吸机的辅助力度不仅仅取决于 Edi 与 NAVA level 还受中枢反馈调节机制的影响 持续增加呼吸机辅助力度 Paw Vt 等的变化与传统机械通气完全不同 动物实验与临床研究 3 4 5均证实 持续增加 NAVA level Paw Vt 等的变化可分为三个阶段 见图 3 呼吸机辅 助尚不足以弥补呼吸负荷的增加时 增加 NAVA level Paw 逐渐增高 Vt 逐 渐增加 这一阶段主要反映膈肌去负荷的过程 一旦辅助力度满足患者的生理 需要 Edi 迅速降低 Paw 上升速度减慢 Vt 保持恒定 形成一个平台 这一 阶段反映中枢反馈调节机制对通气的影响 继续增加 NAVA level Edi 不再降 低 而是保持不变 形成一个平台 此时增加 NAVA level 呼吸机辅助压力增 加 Paw 与 Vt 将再次增加 这一阶段主要反映患者被过度辅助 由此可见 在 NAVA 模式下 增加呼吸机辅助力度 Paw 与 Vt 不一定会增 加 即使 Paw 与 Vt 增加 也不一定都是呼吸肌去负荷的表现 它也可能是患者 被过度辅助 图 1 逐渐递增 NAVA level Paw Vt 与 Edi 的变化趋势图 图 1 逐渐递增 NAVA level Paw Vt 与 Edi 的变化趋势图 左侧纵轴表示 Paw 右侧纵轴表示 Edi 横轴表示 Edi 绿线表示 Edi 蓝线表示 Paw 四四 总结总结 NAVA 作为一个新的机械通气模式 利用神经信号控制呼吸机送气 允许患 者控制呼吸频率 吸气时间 潮气量与辅助压力 开创了机械通气的新纪元 在中枢反馈调节机制的干预下 操作者可以在不了解患者通气需求的情况下调 节呼吸机参数并能满足其生理需要 目前关于 NAVA 的研究显示 NAVA 可显著改善人机协调性 6 7 8 减轻膈肌负 荷 3 9 避免肺过度膨胀与呼吸机过度辅助5 6 10 但多局限于人或动物的生理学 研究 未来还需要大规模的随机对照研究 randomized clinical trials RCT 以验证其效果 参考文献 1 Sinderby C Beck J et al Voluntary activation of the human diaphragm in health and disease J Appl Physiol 1998 85 2146 2158 2 Beck J Weinberg J et al Diaphragmatic function in advanced Duchenne muscular dystrophy Neuromuscul Disord 2006 16 161 167 3 Lecomte F Brander L et al Titration of neurally Adjusted Ventilatory Assist NAVA in Rabbits Proceedings of the American Thoracic Society PATS 2006 3 A142 4 Brander L Leong Poi H Hansen MS et al Neurally Adjusted ventilatory Assist NAVA in Patients with Hypoxic Respiratory Failure Intensive Care Med 2006 32 S119 5 Hutchison Arthur S Slutsky and Christer Sinderby et al Titration and Implementation of Neurally Adjusted Ventilatory Assist in Critically Ill Patients chest 08 1747 6 Beck J Campoccia F Allo JC Brander L et al Improved Synchrony and Respiratory Unloading by Neurally Adjusted Ventilatory Assist NAVA in Lung Injured Rabbits Pediatr Res 2007 61 289 294 7 Thille AW Rodriguez P Cabello B et al Patient ventilator asynchrony during assisted mechanical ventilation Intensive Care Med 2006 32 1515 1522 8 Davide Colombo Gianmaria Cammarota Valentina Bergamaschi et al Physiologic response to varying levels of pressure support and neurally adjusted ventilatory assist in patients with acute respiratory failure Intensive Care Med 2008 9 Christer Sinderby Jennifer Beck Jadranka Spahija et al Inspiratory Efforts in Healthy Subjects Adjusted Ventilatory A