1、神经调节辅助通气,淮北矿工总医院ICU 汪 勇,负压呼吸机(铁肺),20世纪40至50年代脊髓灰质炎爆发流行时广泛使用,正压呼吸机1955年麻省总医院首次使用有创通气现已成为机械通气的标准第一代正压呼吸机,ICU中的机械通气,机械通气的适应症急性呼吸功能衰竭66%ARDS8%慢性呼吸功能衰竭急性加重13%昏迷15%神经肌肉疾病 5%,Esteban A, Anzueto A, Alia I, et al. How Is Mechanical Ventilation Employed in the Intensive Care Unit? An International Utilization
2、 Review. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 1450-1458,ICU中的机械通气,人工气道气管插管75%经口气管插管96%经鼻气管插管 4%气管切开24%面罩 1%,Esteban A, Anzueto A, Alia I, et al. How Is Mechanical Ventilation Employed in the Intensive Care Unit? An International Utilization Review. Am J Respir Crit Care Med 2000; 161: 1450-1458,呼吸机模
3、式,VCVPCVSIMVSIMV + PSVPSVCPAPBIPAPAPRV,PRVC/autoflow/VV+VS/VV+AutomodeVAPS/PAMRVASVPAV+/PPS,NAVA产生的背景,传统机械通气面临的问题：通气时间点的选择：何时以何种形式给予患者通气支持才能与患者的自主呼吸形式相匹配?潮气量压力选择：如何选择潮气量压力支持水平进行通气才能与患者自身呼吸驱动相匹配?呼气末正压(PEEP)选择：如何选择合适PEEP水平防止肺泡塌陷，且能避免肺泡过度膨胀?,人机不同步的临床后果, 增加呼吸肌肉负担，呼吸肌做功增加，导 致呼吸肌疲劳，脱机失败。 影响机械通气患者的睡眠质量，增加镇
4、静剂、肌松剂使用。 导致肺泡跨壁压升高，产生呼吸机相关肺损伤。,国外研究情况,1 1959年，Petit等率先利用人体的肌电图方法记录膈肌的活动。 随后，研究人员在大量实验基础上发明了利用鼻胃管上的电极片记录膈肌电活动(electrical activity of the diaphragm，EAdi)，这种电活动与膈神经的电活动密切相关。2 1976年有研究者在动物实验中利用膈神经成功控制呼吸机工作。3 1999年，在解决了干扰波和滤波技术后，Sinderbv等成功将EAdi用于控制机械通气，并将这种新型通气模式命名为神经调节辅助通气(neurally adjusted ventilator
5、y assit，NAVA)。1 Petit JM，Milic-Emili G，Delhez LNew technic for the study of functions of the diaphragmatic muscle by means of lectmmyography in manJBoll Soc hal Biol Sper,1959，35：2013-20142 Remmers JE，Gautier HServo respirator constructed from a positive-pressure ventilatorJJ Appl Physiol，1976，4 l(2
6、)：252-2553 Sinderby C，Navalesi P，Beck J，et a1.Neural control of mechanical ventilation in respiratory failureJNat Med，1999，5(12)：1433-1436,1 神经电活动辅助通气对急性呼吸窘迫综合征患者人机同步性的影响 吴晓燕,黄英姿,杨毅. 中华结核和呼吸杂志,2009,32(7):508-512.2 神经调节辅助通气在神经系统危重症患者中的临床应用 谢晖,陈必耀,陈律,等. 中华急诊医学杂志,2010,19(3):300-301.3 神经调节辅助通气对急性呼吸窘迫综合征
7、兔呼吸机相关性膈肌功能 障碍的影响 黄东亚,刘军,吴晓燕,等. 中华结核和呼吸杂志,2011,34(4):288-293.4 神经调节辅助通气对ARDS机械通气同步性影响的实验研究 黄东亚,黄英姿,吴晓燕,等. 中华医学杂志,2011,91(19):1348-1352.5 神经调节辅助通气在AECOPD患者呼吸机撤离中的应用 王兵，王勇强，曹书华，等. 中国急救医学，2011,31(9):,国内研究情况,NAVA工作原理,NAVA的工作原理是在存在自主呼吸的情况下，通过监测EAdi的信号来感知患者的实际通气需要，提供合适的通气支持。 NAVA的工作流程可以描述为对EAdi信号感知、传输和反馈的
8、过程。,吸气触发,NAVA主要以EAdi在最小值基础上增加多少(EAdi，而非绝对数值)作为触发灵敏度，也就是说呼吸机在膈肌开始收缩的同时给予通气辅助，实现了与膈肌的同步。一般将触发灵敏度设置在0.5uV，既防止因背景噪音干扰而导致的假触发，又保证微弱的神经冲动也能有效触发呼吸机送气。另外，NAVA还保留流量触发方式，神经触发与流量触发相结合，并按照先到先触发的原则送气，使其工作方式更为安全。,通气辅助,NAVA按照EAdi的一定比例给予通气辅助，也就是以呼吸中枢驱动的一定比例给予通气辅助。因此NAVA也是一种类似于成比例辅助通气(proportional assist ventilation
9、，PAV)的正反馈调节模式，其比例因子称为“NAVA支持水平”，单位为cmH2OuV，表示每uV的EAdi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P=EAdiNAVA支持水平。例如，如果患者的EAdi是5uV，NAVA支持水平为1cmH20uV时，呼吸机给予5cmH20的压力辅助，而NAVA支持水平为2cmH20uV时，呼吸机给予的10cmH20的压力辅助。呼吸机每隔16秒监测一次EAdi，根据EAdi与NAVA支持水平即时调节输出压力。,在通气过程中，如果因电极位置移动或镇静等原因导致EAdi信号消失，则在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
10、)；重新获得EAdi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既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)。,吸呼气切换,当EAdi开始下降，也就是神经吸气结束转换至神经呼气时，呼吸机切换为呼气，一般以EAdi下降至峰值的4070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EAdi计算的辅助压力4cmH2O后，呼吸机切换至呼气。,NAVA与其他的普通机械通气模式相比，只需设定EAdi信号触发水平和NAVA支持水平，而不必预先设置压力或流量触发水平、压力或者容量支持水平、波形、吸气时间等参数。当患者的EAdi信号强度达到预设的触
11、发水平时，呼吸机就启动通气周期1次，同时呼吸机根据预设的NAVA支持水平和EAdi信号强度予以与EAdi信号波形类似的压力支持。整个呼吸过程的启动、维持和吸呼气转换均由患者控制，实际发生的潮气量则与患者EAdi信号强度和肺顺应性相关。,NAVA临床适应症,明显的呼吸肌疲劳，如神经、肌肉病变、慢性阻塞性肺病(COPD)等患者。这类患者中枢呼吸驱动正常，而以呼吸肌疲劳、无力为主要表现。NAVA模式通过精确测定膈肌电兴奋水平，给予合适的通气支持，缓解呼吸肌疲劳，降低呼吸功，减少了支持不足或支持过度情况的发生。婴、幼儿及呼吸中枢发育尚不完善的患者。这类患者呼吸驱动水平不稳定，病情变化快。必须密切监测，
12、精确调整通气支持水平。术后及其他自主呼吸处于恢复阶段、准备脱机的患者。这类患者具有一定的呼吸驱动能力。机械通气治疗的主要目的是辅助自主呼吸能力的不足和促进自主呼吸能力的恢复。NAVA可随患者呼吸驱动增强逐渐平稳地减少通气支持，帮助患者脱机。,NAVA的禁忌症,除了实施EAdi信号监测的禁忌证以外，由于NAVA必须根据膈肌的电活动来确定通气支持的水平，所以影响膈肌电兴奋的因素如严重的呼吸中枢抑制、高位截瘫、严重神经传导障碍、严重电解质紊乱导致的膈肌麻痹以及食道梗阻、穿孔、严重食道静脉曲张出血、上消化道手术都是实施NAVA的禁忌证。等也是实施NAVA的禁忌症。,NAVA的优势, 改善机械通气人机同
13、步性 减轻呼吸肌负载，避免肺泡过度膨胀 肺保护作用 利用EAdi指导PEEP选择,改善机械通气人机同步性,Beck等在兔急性肺损伤(ALI)模型中气管切开行机械通气的研究发现，分别连续增加机械通气压力支持水平及NAVA Level，在低水平PSV，95吸气努力能触发呼吸机送气，而在高水平PSV时只有65吸气努力触发；PSV水平增加触发延迟时间、吸呼气转换时间更加延长；PSV水平增加，不管自身呼吸中枢驱动，潮气量明显增加，改变了自主呼吸形式，可导致PSV人机不同步。 而利用EAdi触发呼吸机通气不受上述因素影响，因此NAVA LeveI增加，所有的吸气努力均能触发；触发延迟时间、吸呼气转换时间无
14、明显改变；NAVA Level增加4倍，气道压力从3.5cmH20增加至7cmH20，潮气量无明显增加，与自身呼吸驱动相匹配，对呼吸形式无影响。 Beck J,Campoccia F,AIlo JC,et aI.Improved synchrony and respiratory unloading by neurally adjusted ventilatory assist (NAVA) in lung-injured rabbitsPediatr Res,2007,61：289-294,黄东亚,黄英姿,吴晓燕,等. 神经调节辅助通气对ARDS机械通气同步性影响的实验研究.中华医学杂志,2
15、011,91(19):1348-1352.,NAVA对吸气触发延迟时间的影响,减轻呼吸肌负载，避免肺泡过度膨胀,NAVA Level增加导致EAdi反馈性降低。在ALl兔研究中发现，NAVA Level增加，通气支持水平增加，吸气努力降低，导致EAdi反馈性下降，减轻呼吸肌肉负载。 NAVA Level增加导致EAdi反馈性降低，避免肺泡过度膨胀。在兔抗阻负荷实验中发现，增加NAVA Level，气道压力及潮气量逐渐增加，NAVA Level增加至一定水平，EAdi开始下降，气道压力增加变慢，跨肺压维持不变，潮气量不再明显增加。这说明在NAVA中，当通气支持水平足够时，反馈下调EAdi限制肺泡
16、过度膨胀。 在健康志愿者中研究发现，即使深吸气时，由于NAVA Level增加，EAdi反馈降低，吸气容积也无明显增高，从而可以避免肺泡过度膨胀。 Sinderby C,Beck J，Spahija J,et al.Inspiratory muscle unIoading by neuralIy adjusted ventilatory assist during maximal inspiratory efforts in healthy subjects. Chest,2007,13l:717-717.,黄东亚,刘军,吴晓燕,等. 神经调节辅助通气对急性呼吸窘迫综合征兔呼吸机相关性膈肌功能
17、障碍的影响.中华结核和呼吸杂志,2011,34(4):288-293.,NAVA与膈肌功能障碍,黄东亚,刘军,吴晓燕,等. 神经调节辅助通气对急性呼吸窘迫综合征兔呼吸机相关性膈肌功能障碍的影响.中华结核和呼吸杂志,2011,34(4):288-293.,NAVA与膈肌功能障碍,NAVA与保护性肺通气,Brander等研究发现NAVA与小潮气量通气策略(潮气量6mL/kg)可以减轻急性肺损伤时的VILI和肺外器官损坏。 与常规机械通气相比，NAVA能使氧合指数明显改善，肺组织湿干重比减轻，血浆和肺泡灌洗液中白细胞介素(IL)8、凝血因子、组织因子和纤溶酶原激活物抑制剂(PAI)1浓度明显降低；而
18、NAVA组心输出量、尿量、肾脏肌酐明显高于常规机械通气组，肺外组织IL8浓度最低。小潮气量组需要使用麻醉剂抑制呼吸，而NAVA组则不必使用，这将避免膈肌功能障碍及药物的其他不良反应。 非常有趣的是，NAVA组的平均潮气量为3mL/kg,比传统认为的6mL/kg更低，因而产生肺保护效应。同时也提出了问题：ARDS的通气策略中最佳潮气量是多少? 6mL/kg是否是最佳，还是因人而异? 这些有待临床研究去探索。 Brander L Sinderby C，Lecomte Fet aL Neurally adjusted ventilatory assist decreases ventilator-i
19、nduced lung injury and non-pulmonary organ dysfunction in rabbits with acute lung injuryJIntensive Care Med，2009，35(11)：1979-1989,EAdi与PEEP,ALl时机械通气的目标就是通过设定最佳PEEP和合适的潮气量以达到良好的气体交换功能，而同时又不至于产生VILI。 目前设定最佳PEEP和合适潮气量的方法可以通过压力容积曲线、功能残气量测定、影像测量、氧合指数公式以及应激指数等方法实现。但是这些方法均不能利用机体的神经反馈体系，因为这些常规方法设定的机械通气幅度均明显
20、超过迷走神经等神经反馈系统所容忍的范围。 可以推测，ALl等病理状态时，呼气时相EAdi可以是机体内部对于肺泡陷闭的反应，而吸气时相EAdi则是机体对于肺过度充气的一种反应，可以通过观测这2种EAdi的变化来设定最佳PEEP和适当的潮气量。,NAVA的设置,电极的放置 通常，电极安放在接近心房处时，信号记录上可显示P波和QRS波。而当电极靠近胃部时，信号记录上则无P波，可见弱QRS复合波。若出现可视的P波和QRS波，且振幅逐渐降低，则表明电极安放到位。最后还需要核实有信号出现。完成了以上三步，出现了EAdi信号，则表明电极放置成功。,EAdi信号 如果EAdi不能测出，可能存在以下几种原因：解
21、剖学的因素，如膈疝；中枢原因，如换气过度，镇静或脑损伤所致的中枢呼吸驱动力的丧失；外周原因，如由于疾病或瘫痪所致的膈神经、神经肌肉接头或横膈电活动传导障碍等。 因此，如果电极安放正确而不能测到EAdi，那么我们就要开始怀疑有潜在的病理学因素而避免使用EAdi调节通气。,NAVA Level的设置 预览法：在传统的以气道压力为目标的机械通气模式(如PSV)下，通过呼吸机提供的“NAVA预览”工具模拟NAVA通气，调节NAVA Level使其压力-时间曲线与PSV的压力良好契合，以保证转换为NAVA模式后仍可保持此前PSV通气时的潮气量。 滴定法：将NAVA Level从低水平逐步递增并观察气道压
22、力的变化，随着NAVA Level的增加，气道压力不断上升，当气道压力的增速突然趋缓或达到平台时，对应的NAVA Level即为合适的NAVA支持水平。,NAVA与呼吸生理更同步，更智能,呼吸冲动在膈神经内传导到呼吸机触发的过程：普通的通气模式经历的环节依次为膈肌收缩、胸壁及肺扩张、气道压力流速及容量改变、呼吸机触发；而NAVA的触发反应环节依次是膈肌收缩、呼吸机触发。 NAVA触发环节明显减少，这样就大大节省了呼吸机的通气启动反应，从而与患者的同步性大为改善，患者舒适度提升，人机对抗减少。,NAVA与PSV,PSV是一种由患者通过压力或流量触发的辅助通气模式，即患者存在自主呼吸的前提下，吸气
23、时给予一定水平的压力支持，吸气压力随吸气动作开始，随吸气流速减少到一定程度或患者呼气用力而结束，从而使患者的吸气幅度和吸入气量增加，患者的自主呼吸强度决定了吸气容量和时间。 目前，PSV仍是常用的撤机模式之一。通过逐步降低PSV的支持水平，从而要求患者更多的进行呼吸作功来维持分钟通气量。当患者能够耐受最低压力支持水平的辅助通气时(通常为510cmH2O)，可考虑准备撤机。 然而，PSV模式，呼吸机的触发需要一定的吸气做功，也可能存在患者吸气努力无法有效触发呼吸机的情况，即患者的吸气努力做了无用功，且易引起呼气肌疲劳和患者不适感。,NAVA在危重病患者中应用的问题与思考,NAVA反馈调节最基本的
24、假设是EAdi可以如实的反映呼吸中枢的驱动，其次是呼吸中枢的驱动如实的反映患者真实的通气需要。这些假设的正确性首先依赖于完整的呼吸反馈机制和呼吸反馈系统(呼吸中枢、机械和化学感受器等)，其次还依赖于机械和化学感受器正常的敏感性，以及呼吸中枢对呼吸变化的反馈程度正常。 在危重病患者中，这些假设并非任何时间都成立。如肺部炎症或呼吸中枢损伤可能导致呼吸中枢驱动增强(高于患者真实的通气需求)；此外，外周化学或机械感受器与呼吸中枢的联系受损、镇静或者中枢神经系统器质性损害均可能导致呼吸中枢驱动减弱(低于患者真实的通气需求)。 当临床医师考虑到患者可能存在呼吸中枢驱动与真实的通气需求不匹配的情况时，可以通过适当的增减NAVA level，以满足患者真实的通气需求。,小 结,NAVA是一种全新的机械通气模式，由于巧妙利用了EAdi，与传统的通过肺部气流压力和流量等触发的通气模式相比，目前主要在动物实验上体现了一定的优越性，而在ALI的通气方面体现出不同于传统模式的优点，将来可能会对ARDS的通气策略产生影响，是非常具有潜力的一种可能有效的通气模式，值得进行系列的临床研究。将来，NAVA可能会在ARDS的治疗中起到一定的作用，如实施保护性通气、选择最佳PEEP、人机对抗的减少使得相关并发症减少、更方便撤机等。,
