各種機械通氣模式（機械通氣模式）

2023-10-04 22:22:32

定容通氣定容通氣(也稱為容量控制通氣或容量轉換通氣)需臨床醫生設定峰流速、流量模式、潮氣量、呼吸頻率、呼氣末正壓[positive end-expiratory pressure, PEEP；施加性(applied) PEEP，也稱為外源性(extrinsic) PEEP]，以及吸入氧分數(frACtion of inspired oxygen, FiO2)。一旦達到設定的吸氣時間，吸氣結束。

吸氣時間和吸呼(I:E)比是由吸氣峰流速決定的。增加吸氣峰流速將減少吸氣時間、增加呼氣時間，並降低I:E比。

氣道壓(峰壓、平臺壓、平均氣道壓)取決於呼吸機的設置和患者相關的變量(例如：順應性和氣道阻力)。氣道壓高可能是由潮氣量大、峰流量高、順應性差[例如：急性呼吸窘迫症候群(acute respiratory distress syndrome, ARDS)、輕度的鎮靜]或氣道阻力增加導致的

模式 — 定容通氣可通過幾種模式實現，包括控制性機械性通氣(controlled mechanical ventilation, CMV)、輔助控制通氣(assist control, AC)、間歇指令通氣(intermittent mandatory ventilation, IMV)以及同步間歇指令通氣(synchronized intermittent mandatory ventilation, SIMV)

CMV — 在CMV模式中，每分鐘通氣量完全是由設定的呼吸頻率和潮氣量決定的。患者不能啟動呼吸機輸出高於設定值的額外的每分鐘通氣量。這可能是由於藥物性麻痺、深度鎮靜、昏迷導致的，或由於所設定的每分鐘通氣量已達到或超過生理性需求，因此缺乏增加每分鐘通氣量的刺激。CMV無需患者進行任何做功。

AC — 在AC模式中，臨床醫生通過設定呼吸頻率和潮氣量來確定最小的每分鐘通氣量。患者可通過觸發額外的呼吸來增加每分鐘通氣量。每次由患者啟動呼吸後，呼吸機均輸出所設定的潮氣量。

舉例如下。如果醫生設定呼吸頻率為20次/分鐘，潮氣量為500mL，那麼最低可能的每分鐘通氣量是10L/min(20次呼吸/分鐘×每次呼吸潮氣量500mL)。如果在預設的20次呼吸之外，患者激發了5次額外的呼吸，那麼呼吸機將為每次額外的呼吸提供500mL的潮氣量，因此每分鐘通氣量將達到12.5L/min(25次呼吸/分鐘×每次呼吸潮氣量500mL)。

壓力調節容量控制通氣(pressure regulated volume control, PRVC)與AC模式類似，其主要區別是：在PRVC模式中，呼吸機可自動調節吸氣時間和流量，因此潮氣量產生的氣道平臺壓的上升較小。

間歇指令通氣 — IMV在兩方面與AC類似：臨床醫生確定最低每分鐘通氣量(通過設定呼吸頻率和潮氣量)，以及患者可增加每分鐘通氣量。然而，IMV模式在每分鐘通氣增加的方式上不同於AC模式。這具體是指，患者通過自主呼吸來增加每分鐘的通氣量，而不是通過患者啟動的呼吸機呼吸。

舉例如下。如果臨床醫生設定呼吸頻率為10次/分鐘，潮氣量為每次呼吸500mL，那麼最低可能的每分鐘通氣量是5L/min(呼吸頻率為10次/分鐘×潮氣量為每次500mL)。如果在預設的10次呼吸的基礎上，患者啟動額外的5次呼吸，那麼每次額外呼吸的潮氣量將取決於患者本身可產生的潮氣量，其每分鐘通氣量將為大於5L/min的某一數值。精確的每分鐘通氣量取決於每次自發呼吸時潮氣量的大小。

SIMV — SIMV是IMV的另一種模式。在SIMV模式時，呼吸機的送氣與患者的吸氣用力是同步的。SIMV(或IMV)可在很大範圍內調節通氣支持的水平，這是這兩種模式特有的優勢。通氣支持的範圍可從完全支持(所設定的呼吸頻率足夠高，患者不會過度呼吸)至沒有通氣支持(所設定的呼吸頻率為零)。

如果正壓通氣導致發生血流動力學改變，可能需調整通氣支持的水平。一項研究顯示，當SIMV提供的支持水平低於50%時，心輸出量、平均血壓、肺毛細血管楔壓和氧耗均更好。

比較 — SIMV和AC是最常使用的定容機械通氣模式。與AC模式相比，SIMV可能的優勢包括：人機同步性更好、呼吸肌功能的保留更好、平均氣道壓較低，以及可更大程度地控制通氣支持的水平。此外，當進行SIMV時，可能較少產生內源性(auto)PEEP。相比之下，對於需使潮氣量恆定或需完全或接近最大通氣支持的危重患者，可能更適合採用AC模式。

定壓通氣定壓通氣(也稱為壓力轉換型通氣)需臨床醫生設定吸氣壓的水平、I:E比、呼吸頻率、PEEP(施加性PEEP)和FiO2。在達到設定的吸氣壓後停止送氣。

在定壓通氣時，潮氣量是可變的。潮氣量與吸氣壓的水平、順應性、氣道阻力和管道阻力有關。具體來說，當所設定的吸氣壓水平較高或順應性良好，氣道阻力小或呼吸機管道的阻力小時，潮氣量將較大。

相反，在定壓通氣期間，氣道峰壓是恆定的，其等於所設定的吸氣壓水平與外源性PEEP之和。例如，對於所設定的吸氣壓水平為20cmH2O，外源性PEEP為10cmH2O的患者，其氣道峰壓為30cmH2O。

定壓通氣可採用與定容通氣相同的模式給予：

●在定壓CMV(也稱為壓力控制通氣)時，每分鐘通氣量完全取決於所設定的呼吸頻率和吸氣壓水平。患者不會啟動高於呼吸機設定的額外每分鐘通氣量。

●在定壓AC時，所設定的呼吸頻率和吸氣壓水平決定了最小每分鐘通氣量。患者可通過觸發額外的、呼吸機輔助下的定壓呼吸來增加每分鐘通氣量。

●在定壓IMV或SIMV時，所設定的呼吸頻率和吸氣壓水平決定了最小每分鐘通氣量。患者可通過啟動自主呼吸來增加每分鐘的通氣量。

定容通氣 vs 定壓通氣在一項隨機試驗和幾項觀察性研究中，對定壓通氣和定容通氣進行了比較，結果發現：

●兩種通氣模式在死亡率、氧合或呼吸功方面的差異無統計學意義

●與定容通氣相比，定壓通氣的優勢是：氣道峰壓較低、氣體的分布更均勻(區域性肺泡過度膨脹的情況更少)、人機同步性更好，以及可更早停用機械性通氣

●與定壓通氣相比，定容通氣的優勢是：只有定容通氣可保持潮氣量恆定，確保最低每分鐘通氣量

在大多數對定壓通氣和定容通氣進行比較的研究中，對兩種模式採用的均是方波(恆流)模式。當對含斜波(減速波)的定容機械性通氣與定壓通氣進行比較時，氣道峰壓更低不再是定壓通氣的一個優勢。

壓力支持壓力支持通氣(pressure support ventilation, PSV)是一種流量限制型通氣模式，其可提供吸氣壓，直至吸氣流量降至預設的其峰值的一個百分比時為止。該百分比通常是25%。

對於PSV，臨床醫生需設定壓力支持的水平(吸氣壓水平)、外源性PEEP和FiO2。因為沒有設定呼吸頻率，患者必須自主觸發每次呼吸。潮氣量、呼吸頻率和每分鐘通氣量取決於多種因素，包括呼吸機的設置和患者相關的變量(例如：順應性、鎮靜的狀態)。一般情況下，壓力支持的水平較高可導致潮氣量大且呼吸頻率低。

如果吸氣流量足以滿足患者的需求，呼吸功與壓力支持的水平成反比。換句話說，增加壓力支持的水平可減少呼吸功。呼吸功也與吸氣流速成反比。增加吸氣流速可縮短達到最大氣道壓的時間，這可降低呼吸功。

潛在的用途 — PSV似乎特別適合於機械性通氣撤機，因為它往往是一種舒適的模式，患者可更好地控制吸氣流速和呼吸頻率。但臨床研究未能顯示PSV有助於撤機。

PSV常與SIMV聯用。呼吸機使用SIMV輸出所設定的呼吸頻率，而超出所設定的呼吸頻率外的患者觸發的呼吸是由PSV輸出的。加用PSV進行患者啟動的呼吸的目的，是克服氣管內管和呼吸機迴路的阻力。目前壓力支持的必要水平尚未確定，通常是估算的。氣管內管的阻力與管的直徑和吸氣流速有關。當採用直徑小的氣管內管(如，20cmH2O)，以防止肺泡萎陷(否則可導致周期性肺不張和呼吸機相關性肺損傷)和獲得一種穩定的呼吸模式。如此高水平的壓力支持不如中等水平壓力(如10-15cmH2O)時舒適。

雖然PSV一般不太適合用於提供完全或接近完全的通氣支持，對於同時存在氣道阻力增加[例如：慢性阻塞性肺疾病(chronic obstructive pulmonary disease, COPD)或哮喘發作]的患者，PSV尤其是一種很差的選擇。當氣道阻力較高時，每分鐘通氣量更可能不足，這可能與在輸出比理想潮氣量小的流量後，流量下降導致的吸氣終止有關。此外，PSV幾乎不能降低自發性(auto) PEEP[也稱內源性(intrinsic) PEEP]，內源性PEEP可增加患者的呼吸功並加重呼吸肌的疲勞[28]。選擇一種百分比較高的吸氣流速峰值作為觸發點終止吸氣，可能稍微改善內源性PEEP。

管道補償 — 很多呼吸機可被設定為一種被稱為自動管道補償的模式。這種模式是一種類型的PSV，其可施加足夠水平的正壓來克服氣管內管所引起的呼吸功，在每次呼吸中該呼吸功可有所不同。自動管道補償常被用於自主呼吸試驗。採用自動管道補償進行自主呼吸試驗的患者，比那些單純接受持續氣道正壓(continuous positive airway pressure, CPAP)的患者更可能成功地耐受其試驗[30]。此外，許多呼吸機具有自動管道補償與其他模式聯用的選項，因此氣管內管的阻力對通氣沒有影響。

持續氣道正壓CPAP是指提供持續水平的氣道正壓，其在功能上類似於PEEP。在CPAP過程中，呼吸機無周期性通氣變化，不提供高於CPAP水平的額外壓力，所有呼吸均必須由患者觸發。

CPAP最常被用於治療睡眠相關呼吸障礙、心源性肺水腫和肥胖低通氣症候群。

雙水平氣道正壓雙水平氣道正壓(bilevel positive airway pressure, BPAP)是一種在無創正壓通氣(noninvasive positive pressure ventilation, NPPV)期間使用的模式。BPAP可提供預先設定的吸氣相氣道正壓(inspiratory positive airway pressure, IPAP)和呼氣相氣道正壓(expiratory positive airway pressure, EPAP)。其潮氣量與IPAP和EPAP之差有關。例如，當使用15cmH2O的IPAP和5cmH2O的EPAP(差值為10cmH2O)時，比使用10cmH2O的IPAP和5cmH2O的EPAP(差值為5cmH2O)時所產生的潮氣量更大。大多數BPAP設備也允許設置備用呼吸頻率。

術語「BiPAP」常被誤用來指代BPAP模式。BiPAP是美國Respironics公司生產的一種可攜式呼吸機的名稱，它僅是很多可提供BPAP的呼吸機中的一種。

氣道壓力釋放通氣在氣道壓力釋放通氣(airway pressure release ventilation, APRV)過程中，先用較高的CPAP(高P)給予較長的持續時間(高T)，之後降至較低的氣道壓(低P)且持續較短的時間(低T)。

高P向低P的轉換可放出肺內的氣體，並排出二氧化碳。相反，低P向高P的轉換可使肺充氣。高CPAP可使肺泡復張最大化。

高P與低P間的壓力差即為驅動壓。差值越大，肺充氣和放氣越多；反之，差值越小，充氣和放氣越少。潮氣量的確切大小與驅動壓和順應性均有關。

高T和低T可決定充氣和放氣的頻率。例如，對於將高T設定為5.4秒，低T設定為0.6秒的患者，其充氣-放氣周期持續6秒。這樣每分鐘可完成10次充氣和放氣。這種方法的大多數支持者認為應調整流速-時間波形以優化設置。理想情況下，調整呼氣時間，從而在壓力釋放過程中呼氣流速達到呼氣峰流速(peak expiratory flow rate, PEFR)的75%左右時結束呼氣。

在高P和低P時均可能存在自主呼吸，但由於在低P時的時間較短，大部分自主呼吸發生在高P時。這是使APRV區別於其他反比通氣(inverse ratio ventilation, IRV)模式的一個新特點。

效果 — 目前尚未證實APRV可減少死亡率。然而，與其他通氣模式相比，APRV可能改善其他重要的臨床結局。在一項試驗中，30例因創傷需進行機械性通氣的患者被隨機分配至2組：一組單純接受APRV；一組在定壓通氣72小時後進行APRV。結果發現，單純接受APRV的患者機械通氣時間更短、入住重症監護病房(intensive care unit, ICU)的時間更短，且所需的鎮靜和麻痺藥物更少。兩組間的死亡率沒有差異。另一項納入148例ARDS患者的試驗中，APRV使氧合和呼吸系統順應性改善、平臺壓降低、不使用呼吸機天數更多和ICU住院時間縮短。在一項隨機試驗中，APRV產生了較大潮氣量，通常超過12mL/kg理想體重，不過這種通氣模式的最佳實施方案目前仍有爭議。

許多觀察性研究表明，APRV可能降低氣道峰壓、改善肺泡復張、增加肺重力依賴區的通氣並改善氧合。然而，此類發現並不是普遍存在的。在一項臨床試驗中，58例因急性肺損傷而接受機械通氣的患者被隨機分配至2組：一組接受APRV，一組接受SIMV加PSV。結果發現，兩組患者在生理學或臨床結局方面的差異沒有統計學意義。

在血流動力學方面，患者對APRV的耐受良好。一項試驗納入12例因ARDS而接受機械通氣的患者，將患者從PC-IRV模式轉為APRV模式[44]。在PC-IRV模式期間，初始的高P為氣道峰壓的75%。當轉變通氣模式後，心臟指數和氧輸送顯著改善，並且對血管加壓藥的需求減少。雖然在這項試驗中，大部分血流動力學的改善很可能與APRV期間的氣道壓比PC-IRV更低有關，但自主呼吸也具有血流動力學優勢。

適應證 — 目前尚無被普遍接受的適應證。APRV及其相關模式[間歇指令氣道壓力釋放通氣(intermittent mandatory airway pressure release ventilation, IMPRV)和雙水平間歇正壓通氣的應用，在ARDS患者中介紹得最清楚。理論上，APRV可使肺泡復張並改善氧合。

禁忌證 — APRV及其相關模式很少用於存在重度阻塞性氣道疾病或通氣需求高的患者，因為可能導致肺過度充氣、高肺泡壓和肺氣壓傷。

相關模式 — IMPRV和雙水平間歇正壓通氣(在此被稱為雙水平通氣)與APRV相似。具體來說，它們均允許進行自主呼吸，並且具有因高P與低P間轉換引起的周期性充氣和放氣。

●在IMPRV時，周期性充氣和放氣被設定為在每隔幾次自主呼吸後隨呼吸同步發生。

●雙水平通氣和APRV的主要區別是，在雙水平通氣中低T的時間更長，從而允許在低P時可發生更多的自主呼吸。另一個區別是，與雙水平通氣相比，更常使用APRV進行IRV。雙水平通氣也被稱為Bi-Vent通氣、BiLevel通氣、BiPhasic通氣和DuoPAP通氣，其不同於BPAP(NPPV的一種常見類型)。

高頻通氣高頻機械性通氣所採用的呼吸頻率非常高，潮氣量較低。此內容詳見其他專題。

適應性支持通氣

適應性支持通氣(adaptive support ventilation, ASV)是一種通過調整呼吸力學，使之達到可滿足希望的每分鐘通氣量所必要的呼吸頻率和吸氣壓力的通氣模式：

●對於不能觸發呼吸機的患者，由機器給予壓力控制呼吸。

●對於能夠觸發呼吸機的患者，對其觸發的呼吸給予壓力支持，並根據需要輔以壓力控制呼吸，以達到所需的呼吸頻率。

作出這些調節的根據是一個公式，在給定每分鐘通氣量的情況下，該公式可確定使呼吸功最小化的呼吸頻率。該公式依賴於呼氣時間常數，該常數可從針對每次呼吸的流量容積環的呼氣支獲得。當採用ASV通氣時，呼氣時間常數較長的患者(如COPD)與呼氣較快的肺部僵硬(如ARDS)或胸壁僵硬(如脊柱側後凸、病態肥胖、神經肌肉疾病)患者相比，要採用更大潮氣量和更低呼吸頻率。尚未證實ASV對重要臨床結局的作用比其他機械通氣模式更好，但一項隨機試驗顯示，採用ASV一定程度提前了撤機時間及縮短了撤機過程。

神經調節輔助通氣神經調節輔助通氣(neurally adjusted ventilatory assist ventilation, NAVA)是一種尚處於研究階段的通氣模式，其採用膈肌放電[即膈肌興奮；膈肌電活動(electrical activity of the diaphragm, EAdi)]來觸發機械呼吸。當嵌入胃管的監測導管檢測出EAdi信號的偏離超出設定閾值(通常為0.5μv)時，給予機械呼吸。輔助通氣的程度隨檢出EAdi的振幅和臨床醫生設定的輔助通氣水平而變化，因此每次呼吸的潮氣量存在差異。輔助通氣水平要在很短時間內憑經驗調整後確定，將輔助通氣水平增加至檢測顯示潮氣量對患者而言舒適、恆定，而且EAdi信號保持平穩。

NAVA的神經衝動-呼吸機耦合(即自主呼吸與輸送機械呼吸之間的時間間隔)比傳統機械通氣模式快。因此NAVA有可能改善人機同步性，比如在COPD患者中。不過，雖然有小型非對照試驗顯示NAVA改善了人機不同步問題，但這些試驗均未證實可改善有臨床意義的結局，比如死亡或無呼吸機生存情況。

NAVA的成功依賴於完整的呼吸驅動，即患者必須能夠自主呼吸，對於呼吸驅動減弱甚至沒有(比如深度鎮靜或頸脊髓損傷導致通氣不足)的患者，這種通氣模式並不適用。

反比通氣IRV不是一種機械性通氣模式，而是一種在定容或定壓機械性通氣期間採用的策略。在IRV期間，吸氣時間大於呼氣時間(I:E比反向)，這可增加平均氣道壓力並可能改善氧合。如果儘管給予最佳的PEEP和FiO2患者仍存在嚴重低氧血症，則可能需嘗試IRV。

研究從未證實IRV可改善重要的臨床結局，如死亡、機械通氣持續時間或ICU住院時間。多數證據表明IRV可改善氧合，但這些證據較弱且具有質量較低和研究結果不一致的特點。下述研究說明了目前已有的資料：

●一項納入31例接受壓力控制通氣的患者的觀察性研究發現，這些患者在開始進行IRV後，雖然PEEP降低，但其平均氣道壓力和PaO2(從69mmHg增加至80mmHg)顯著增加。

●一項交叉試驗將16例ARDS患者隨機分配至接受IRV或不接受IRV。結果發現，IRV增加了平均氣道壓力，但PaO2的改善並未達到統計學意義(93mmHg vs 86mmHg)。

IRV通常需進行深度鎮靜或神經肌肉麻痺，因為I:E反比是反常的且是不舒服的。在血流動力學方面，患者通常可良好耐受IRV。

類型 — IRV可在定壓通氣(PL-IRV)和定容通氣(VL-IRV)過程中進行，兩者並無明顯的優劣之分。一項多中心隨機試驗在ARDS患者中比較了PL-IRV和VL-IRV，發現IRV的類型並不影響死亡率。

定壓通氣 — 在PL-IRV中，IRV是通過增加I:E比直至吸氣時間超過呼氣時間來啟動的。PC-IRV的主要優勢是可保證不會超過最大氣道平臺壓，這可能降低肺氣壓傷或呼吸機相關的肺損傷的風險。此外，許多臨床醫生認為，PC-IRV比VC-IRV更難產生有臨床意義的自發性PEEP，但這尚未被證實。

定容通氣 — 在定容通氣中，可採用斜波(減速流)或方波(恆定流)的氣流模式來啟動IRV：

●當採用斜波時，初始設置的吸氣峰流速至少是每分鐘通氣量的4倍，之後緩慢下降，直至吸氣時間超過呼氣時間時為止。

●當採用方波時，加入吸氣末停頓(0.2秒可有較好的效果)，之後慢慢延長，直至吸氣時間超過呼氣時間時為止。

風險 — 在IRV時呼氣時間較短，這可增加內源性PEEP和其不良後果(例如：肺氣壓傷和低血壓)的風險。IRV似乎也可增加與內源性PEEP無關的肺氣壓傷的風險。一項納入14例採用PC-IRV進行機械性通氣的患者的研究顯示，雖然在這些患者中不存在可測量的內源性PEEP，但氣胸的發生率仍為29%。