高频振荡通气应用的现状和展望.ppt

1、高频振荡通气应用的现状和展望,首都医科大学 北京儿童医院PICU,高频通气简介,高频通气（HFV）是近二十多年来发展的 一种机械通气新技术，它以小于正常生理潮气 量，高于数倍的正常呼吸频率来维持机体气体 交换，其气体交换机制不同于传统的呼吸生理 和常规机械通气（CMV）。从高频通气呼吸机 的原理出发，可将高频通气分为4类： 高频正压通气（HFPPV） 高频喷射通气（HFJV） 高频射流阻断（HFFI） 高频振荡通气（HFOV）,高频通气的定义,超过正常呼吸频率4倍的机械通气称为高频通气。由于不同年龄正常的呼吸频率不同，具体的高频通气频率尚无统一标准。 新生儿: 120次/min 儿童: 609

2、0次/min 成人: 60次/min 按物理学中频率单位，高频的频率也以赫兹（Hz）表示，1Hz1次/s，即60次/min。,高频震荡通气的概念,高频震荡通气（HFOV）是目前所有高频通气中频率最高的一种,可达1517Hz。由于频率高，其每次潮气量接近或小于解剖死腔。其主动的呼气原理（即呼气时系统呈负压，将气体抽吸出体外），保证了机体二氧化碳的排出。侧枝气流可以充分温湿化。因此，HFOV是目前公认的最先进高频通气技术。,HFOV的发展简史,1980年加拿大Bohn用狗作HFOV实验，频率15Hz，潮气量15ml，首次证实维持正常气体交换。 同年Butler和Bohn等将其应用于临床，并与CMV

3、比较，HFOV可减少肺内分流，提高心输出量。 1981年Marckak 治疗新生儿呼吸窘迫综合征（RDS），并对HFOV肺部气体交换机制、肺损伤、通气策略等进行了多方面研究。 1989年由美国国立卫生院（NIH）组织的HFOV与CMV治疗RDS的多中心研究。 2002年,美国呼吸危重病杂志报道HFOV治疗成人ARDS的多中心研究，并发表有关述评。,HFOV气体交换理论,至少有5种机制参与了气体输送和交换过程 (1)团块气体对流( Bulk Convection )：距气道近，解剖死腔小的肺泡，仍可对流通气。 (2)迪斯科肺(Disco Lung)：肺泡的顺应性及阻力不同，充气及排空不同步，似跳

4、摇摆舞样，加速肺内气体混合。 (3) 对流扩散（Convective Dispersion ）：气流剖面呈抛物线型，不对称流速分布使氧分子在气道中心流入，CO2在气道周边部排出-纵向对流扩散。 (4)分子弥散（Molecular Diffusion） (5)心源性震动混合（Cardiogenic Mixing）：心脏跳动时的震动作用,使气道远端内的分子弥散增速度增加5倍。,HFOV的临床治疗作用,HFOV提高肺氧合,交换机制不同：氧分子弥散机制的增强； 氧气在肺泡内分布更加均匀； 高频振荡波在较高的肺泡平均气道压下，维持最佳的肺容量状态。,HFOV减少机械通气肺损伤(一),CMV引起肺损伤的机

5、制 容量伤(volutrauma):肺泡过度充气和气体分布不匀 闭合伤(atelectrauma):肺泡重复打开/闭合 氧中毒(oxygen toxicity)：高浓度氧气吸入 生物伤(biotrauma)：炎性细胞因子引起的损伤,HFOV减少机械通气肺损伤(二),生理性的呼吸周期消失，吸/呼相肺泡扩张和回缩过程中容积/压力变化减至最小，对肺泡和心功能的气压/容量伤和心功能抑制明显降低。 HFOV通过肺复张，最佳肺容量策略，使潮气量和肺泡压明显低于常频通气，同时可在较低的吸入氧浓度下维持与常频通气相同的氧合水平，从而减轻了氧中毒的危险性,HFOV与CMV的气道和肺泡内压力比较示意图,注： HF

6、O：高频振荡通气； CMV：常规通气；MAP：平均气道压,HFOV起始参数的选择（一）,参数选择的依据 体重 呼吸系统病理生理变化：气道阻力/肺和胸廓顺应性；肺泡充盈程度和均匀性，肺泡结构完整性，V/Q比例，肺循环状态。 心脏/循环功能：左右心功能状态。 代谢率,HFOV起始参数的选择（二）,频率 500g2kg 15Hz； 12kg 10Hz； 20kg 8Hz； 30kg 510Hz； 30kg 36Hz,吸气时间 33%50% 平均气道压（Paw） 高于常规通气Paw 24cmH2O，增加10%30%。,HFOV起始参数的选择（三）,气流量(L/min) 早产儿 1015 足月儿 102

7、0 婴幼儿 1525 年长儿 2030 成 人 40,P 以产生足够的胸廓振荡效果为准，一般为50 70cmH2O,HFOV参数的临床意义与CMV有何不同？ （一）,HFOV呼吸机参数调节的机制不同 HFOV各参数间互相作用/匹配机制及其影响作用的程度与CMV明显不同 HFOV必须在考虑病人临床情况基础上，用综合参数整合概念，而不能以孤立的一个参数进行调节 根据个体病人对HFOV的反应做出分析调整,HFOV参数的临床意义与CMV有何不同？ （二）,频率（frequency， f）: f增加使肺氧合增加，但CO2储留。 平均气道压（Paw）：使肺容量/肺氧合增加，由侧流压和振荡压叠加组成。 Fl

8、ow：维持足够的Paw值。 P和动力（power）：使通气增加，但易受f,Paw和系统顺应性影响 Ti：提高通气功能。,HFOV与CMV(一)呼吸参数比较,HFOV,CMV,180900Hz,060Hz,HFOV与CMV(二)平均气道压（Paw）比较,CMV的Paw：气道打开状态下，呼吸周期的平均压力(压力曲线下面积)。 HFOV的Paw：侧气流压（恒定）与振荡波压（瞬间压）的叠加。 两者不同点 HFOV的Paw值高于CMV 24cmH2O或10%30%。 HFOV的肺泡压力呈现低幅振荡状态， P 衰减到5%20% ；而CMV基本未变化。,HFOV与CMV（三）提高通气能力,高频振荡 增加P

9、提高ProximalP/DistalP （气道通畅，插管内径） 降低频率 开放气管插管套囊 参数间互相影响呈非线性关系， Vmin = f Vt2,常频通气 增加潮气量和吸气峰压 增加频率 吸气时间 参数间互相影响呈线性关，Vmin = f Vt,HFOV和CMV以两种不同机制进行气体交换，参数间互相影响的机制亦不同。,HFOV与CMV（四）HFOV临床应用,容易受干扰的因素多 微小的因素可导致明显变化 缺乏有效的监测手段（Vt和呼气末CO2监测无效） 初始状态的重要性(肺复张策略) 个体化气道管理策略和技术 精细调节 HFOV的个体疗效取决于对该病人整体状态（尤其是呼吸系统力学参数）的精细分

10、析，对所用呼吸机工作状态的掌握和使用者的经验。,肺泡再充气策略,1982年Kolton证明，在HFOV时通过短时间使用相对较高的气道压力可明显改善肺氧合，并认为这是因为打开已萎陷的肺泡所需压力要较维持肺泡开放状态的压力更高。 MuCulloch等通过组织病理证明，HFOV时用高的平均气道压保持较高肺容量可以阻止肺损伤的发生，阻止透明膜的形成，阻止支气管上皮细胞受损，并可加速肺表面活性物质的释放。,肺泡再充气方法,持续肺充气(sustained inflation SI)：开始时按设定叹息（sigh）功能键的压力（一般为原平均气道压的2倍），持续按压1020s，重复3次，每次间隔5min。治疗过

11、程中可设定自动叹息功能（一般每隔1/21h）。 调节平均气道压：每次以2cmH2O的压力增幅逐渐增加平均气道压，每次维持1020s，最多增加原平均气道压的2倍。,HFOV的气道管理（一）,在遵循常规通气气道管理原则和本ICU操作规范基础上，HFOV要求个体化的气道管理策略和精细技术。 必须保持气道通畅，但又应减少吸痰次数，以保持最佳肺容量状态和气管插管及体位相对固定。,HFOV的气道管理（二）,文献报道的气道管理经验 多中心研究显示：HFOV和CMV病人需要吸痰频率没有差别；但也有人发现，病情最严重时常需要更频繁吸痰。 尽量保持良好适宜的温湿化和高频率的振荡波，减少分泌物黏稠度和并使其松动。

12、特别危重状态的病人，应根据临床综合情况和本ICU人员技术水平对是否需要吸痰做出判断。 早产儿RDS和其他非感染性疾病，在HFOV开始2448h后或气道可见分泌物时开始吸痰，吸痰后必须进行再充气过程。 病情稳定（如氧饱和度不变），可尽量延长吸痰间隔。,临床监测内容,持续经皮氧饱和度和二氧化碳监测 动脉血气分析 X线胸片,物理体征,自主呼吸：强弱、节律；高频振荡下不是潮气呼吸 音，听诊主要鉴别两侧呼吸音是否对称。 肺容量：胸廓周径，肝脏在右侧肋下的位置，腹胀 和腹围。 心功能：除观察心率、血压和周围末梢循环状态外， 必要时可以停止振荡频率，在持续气道正压情况下 进行心脏听诊，判断其心音强弱。,如何

13、实行临床监测,动脉血气检查 与经皮氧饱和度、氧分压、二氧化碳分压校对：HFOV治疗开始后每4560min；8h内 q 2 h；24h内 q 4 h； 24h q 812 h。 主要参数改变后，1h内须进行监测，或根据临床表现行无创监测。 X线胸片 HFOV治疗开始后的4h内；第1天 q 12 h; 5d内 q 24h；以后隔天或酌情。,临床存在的问题,不能及时把握应用时机 忽视HFOV应用策略 以CMV气体力学概念分析HFOV 参数调节简单化，缺乏整合性 监测技术设备：tcPCO2、肺容量监测,高频振荡呼吸机Sensor Medics3100A 3100B,特点 振荡功率大，可用于从早产儿至成

14、人。 管道设计合理，最大程度减少了振荡在管道内衰减。 侧枝气流可调节，060L/min，频率315Hz。 便于同时进行NO吸入。 美国FDA分别在1992年和1995年批准该机在新生儿、儿童中应用，目前美国级医院中，70%NICU、60%PICU应用。 1996年以来，专为成人应用设计的HFOV呼吸机Sensor Medics 3100B已商品化生产。已有该机用于成人的前瞻性随机多中心临床研究报告。,高频振荡呼吸机Sensor Medics3100A 3100B,电/气路调节、监测系统神经中枢 气流供给/控制系统 监测和报警电路和面板显示 振荡器和病人管路系统心脏血管系统 活塞振荡发生器 空/

15、氧混合器 病人供气管路和压力监测管路 加温湿化器,振荡发生器原理和影响因素,方波发生驱动器，使活塞往返运动，类似于耐久的磁扬声器，耐久磁与其内部线圈无任何接触，系高效无磨损系统，4000h运行时间 。 方波驱动器位于正极时，驱动线圈和附着的活塞向病人方向移动(吸气相)，位于负极时，逆病人方向移动（主动呼气相）。 加在电线圈上的交流电压大小，活塞金属板受管路和病人呼吸系统的阻力和方波的频率决定了活塞来回运行的距离，活塞的最大位移空间为365ml 。,参数调节平均气道压（一）,概念 侧流和侧流压（bias flow/ pressure ） 振荡波和振荡压（oscillatory waveform/

16、pressure） 瞬时压( instantaneous pressure ) 叠加波和叠加压（superimposed waveform/pressure） 维持系统管路内压力和通气效果的3个要素：侧流和侧流压、振荡压和压力限制（pressure limiting）,后者由位于呼/吸气相的控制阀和限压阀状态决定 Paw调节钮的调节机制 通过调节控制阀内的气囊充气量（即调节呼气阀的气流和阻力） Paw 限制钮的调节机制 通过调节限压阀,参数调节平均气道压（二）,控制钮： Paw调节钮、 P、侧气流、频率 影响因素：控制阀和限压阀的物理性能、通气管路系统顺应性（包括湿化罐）、起始校准状态是否正确

17、、近端气道压力传感器性能。 提高Paw的作用 氧合增加 对通气功能的正/负影响和程度决定于提高Paw的参数类型(其中以动力调节钮和P影响最大) 对肺力学(肺容量/肺泡内压)正/负影响和影响程度也取决于参数匹配(其中以动力调节钮和P影响最大),参数调节频率（frequency）,频率与每分通气量(Vmin) 的关系：Vmin=f Vt2 但是在大体重，肺顺应性明显下降时，高频率使远端P/近端P明显下降，导致Vmin下降。 频率对活塞移动与振荡波传递的同步性的影响 (系统时间常数0.26s)。 频率的设置值（多中心研究资料）,参数调节振荡幅度与动力（一）,概念 振荡压oscillatory pre

18、ssure）和动力(Power) 振荡压(oscillatory pressure amplitude P)是振荡峰压与谷压的差值 近端与远端振荡压比值(P Ratio= Distal P/proximal P) 振荡位移(oscillatory displacement )即振荡活塞来回移动空间容积(最大365ml) 振荡气量（oscillatory volume） 近端与远端振荡气量比值 活塞振荡运动与吸/呼气流移动的同步性能 系统时间常数（system time constants）：130 s 肺泡内振荡波来自23s发出的活塞位移波 气体由大腔径容器向小腔径容器流动时，发生湍流。远端冲

19、击量的衰减程度与气管腔径/位置、体位、气道分泌物、呼吸系统顺应性等因素相关 其他相似名词：高频潮气量（high-frequency tidal volume ） 冲击气量(stroke volume）,参数调节振荡幅度与动力（二）,动力调节钮的调节机制 通过控制磁场内线圈电流强度调节，改变振荡的动力。 此旋钮系10个刻度的锁定盘，它不反映动力的百分数值，而只是作为点的标记。 P值显示窗(近端P) 动力钮调节点和Paw等其他参数，以及系统管路和病人呼吸系统顺应性共同作用，决定了该特定动力钮设置下的振荡压幅度，即P值。,参数调节振荡幅度与动力（三）,P值的临床意义 表面上反映了通气程度，但真正影响

20、治疗作用的是远端P值。而远端P与近端P的差值比决定于多个因素：动力钮位置、管路顺应性、病人顺应性、通气 频率等。 病人胸廓振荡幅度（从视、触觉观察）是判断振荡是否适宜的主要依据。 从动力钮的位置和显示的P值，以及病人胸廓振荡幅度可推理病人病情或气道通畅程度。,参数调节振荡幅度与动力（四）,P值设置值（多中心研究资料）,动力设置与潮气量的关系 Sensor Medics3100A,频率与P衰减的关系 Sensor Medics3100A,120,20,中国,19ml/cmH2O,5.0EET,动力与潮气量的关系 Sensor Medics3100B,40,60,7.0EET,9.0EET,应用H

21、FOV的目的,减轻潜在容量/气压伤危险性。 降低吸入氧浓度，避免氧中毒。 纠正心肺功能匹配失调 （高肺容量/肺高压与高血容量/心泵功能的矛盾） 使已存在的肺损伤尽快愈合。 减少支气管肺发育不良（BPD）和慢性肺疾患（chronic lung disease，CLD）等后遗症的发生率。 缩短严重ARDS疗程。,HFOV应用时机及非适应证,ARDS病人，持续6h内2次血气结果（30120min间隔查血气），计算氧合指数（ oxygen index，OI）， OI 1520，公式： OI=100FiO2Paw/PaO2 非适应证：应用24h HFOV后，如不能使FiO2下降10%，不能维持PaO27

22、.25、OI42，应改用其他生命支持措施（如ECMO）。,主要文献报道,HFOV在成人患者的应用,重症ARDS和ARDS合并气胸、纵隔气肿或严重腹胀影响常频通气效果时。 2003年，美国危重呼吸病学杂志发表述评，强调HFOV在成人呼吸病危重症中应用和临床研究，并发表多中心研究论文。1996年Peter等报道HFOV治疗重症ARDS14例，年龄1783岁，应用呼吸频率5Hz，P6080cmH2O，24h后PaO2/FiO2由6699上升至197120；治疗前后PaCO2 分别为44 13 和4012mmHg。8例成功撤机，6例存活。Weiss等报道HFOV治疗6例ARDS，年龄1119岁，体重3

23、657kg， PaO2/FiO2 均小于200，OI（平均气道压FiO2100/PaO2）为4915。48h后OI由5019下降至2738。4例存活，2例死于多脏器功能衰竭。,HFOV在新生儿的应用（一）,ARDS： 最早报道见于1981年。,1989年第一次也是至今最大的一次多中心研究，包括673例新生儿，得出令人失望的结果。该研究显示HFOV并没有降低慢性肺疾病(chronic lung disease,CLD)的发生率。 1993年Ogawa 等报道HFOV虽然改善肺部氧合，但两组病人的CLD、脑室内出血、气漏的发生率、通气时间及成活率均无显著性差异。 1993年以来由于通气策略的完善，

24、有关临床报道多显示HFOV可提供有效通气、改善氧合并明显降低气漏的发生率。最近一次的研究结果亦显示，HFOV可降低急性及慢性肺损伤的发生、降低病死率、减少治疗费用。,HFOV在新生儿的应用（二）,目前，一般认为HFOV越早用越好，应采用肺泡再充气策略，在最佳肺容量的基础上进行振荡通气。 先天性膈疝: 先天性膈疝常伴有严重的肺发育不良，常规机械通气难以保证有效气体交换，且易出现肺损伤，常常需要行体外模肺（ECMO）治疗。有研究显示，HFOV在术前治疗时可有效维持生命体征稳定，且用HFOV治疗与用膜肺治疗的存活率相同。 对于肺出血、胎粪吸入综合征、腹胀引起呼吸衰竭亦有用HFOV治疗成功的报道。,H

25、FOV在婴幼儿和年长儿的应用（一）,弥漫性肺疾病，如ARDS、肺炎、呼吸道合胞病毒引起的重症呼吸衰竭 ：在一组常规机械通气治疗失败的7例呼吸衰竭病人，用HFOV治疗后有6例存活。在一组70例呼吸衰竭病人的多中心研究中，将病人随机进行CMV及HFOV治疗，结果显示，HFOV可以明显改善肺部氧合，减少肺损伤。并认为用HFOV之前的常规机械通气治疗时间及氧合指数可作为判断HFOV治疗病人成功与否的指标。,HFOV在婴幼儿和年长儿的应用（二）,对气漏，如间质性肺气肿、皮下气肿、气胸、纵隔积气、肺手术后等疾病所应用的高频通气策略与治疗ARDS等弥漫性肺疾病的通气策略不同。在达到充分的氧合后应优先降低平均气道压，而不是吸入氧浓度（FiO2），待气漏痊愈后再优先降低FiO2。 肺出血：HFOV时可通过使用较高的平均气道压以压迫止