作者：李梁遠(yuǎn)，李宇祺，歐雪梅，梁斌苗

單位：四川大學(xué)華西醫(yī)院呼吸與危重癥醫(yī)學(xué)科

來源：《中國呼吸與危重監(jiān)護(hù)雜志》2023年第22卷第12期

慢性阻塞性肺疾?。ê喎Q慢阻肺）患者，尤其是GOLD Ⅲ期和Ⅳ期的慢阻肺患者，多存在平靜呼吸狀態(tài)下的呼氣相氣流受限（expiratory flow limitation，EFL），即患者在潮氣呼吸時便達(dá)到最大呼氣氣流，此為胸內(nèi)氣流阻塞的特征表現(xiàn)。EFL的存在引起了肺動態(tài)過度充氣和內(nèi)源性呼氣末正壓（intrinsic positive end-expiratory pressure，PEEPi）的產(chǎn)生，增加呼吸做功，對吸氣肌造成機(jī)械性和功能性損害，并影響血流動力學(xué)，導(dǎo)致患者呼吸困難和活動受限。研究表明，EFL對呼吸困難癥狀嚴(yán)重程度的預(yù)測好于第1秒用力呼氣容積（forced expiratory volume in the first second，F(xiàn)EV1）。

無創(chuàng)通氣現(xiàn)在已廣泛應(yīng)用于發(fā)生急性呼吸衰竭的慢阻肺患者。無論是持續(xù)氣道正壓（continuous positive airway pressure，CPAP）還是雙水平氣道正壓（bilevel positive airway pressure，BiPAP）模式，無創(chuàng)呼吸機(jī)提供的外源性呼氣末正壓（positive end-expiratory pressure，PEEP）可以對抗患者自身產(chǎn)生的PEEPi，減少呼吸做功。此時，對PEEP水平的選擇就十分重要，PEEP水平不足無法充分對抗PEEPi，減輕甚至消除EFL，而過高的PEEP水平則有可能造成呼氣末肺容積的進(jìn)一步升高，加重肺動態(tài)過度充氣并對循環(huán)造成影響。目前臨床上對于無創(chuàng)呼吸機(jī)參數(shù)的調(diào)節(jié)通常是依據(jù)患者的耐受程度、呼吸困難緩解程度、血氧飽和度和動脈血氣結(jié)果等進(jìn)行經(jīng)驗性調(diào)節(jié)，缺乏能夠?qū)崟r反映肺部力學(xué)信息的直接指標(biāo)來作為依據(jù)。因此，若能對患者個體的肺部阻力、EFL情況等進(jìn)行實時監(jiān)測，從而指導(dǎo)無創(chuàng)呼吸機(jī)參數(shù)的及時精確調(diào)整，對改善人機(jī)同步、充分發(fā)揮無創(chuàng)呼吸機(jī)的有利作用具有十分重要的意義。

強(qiáng)迫振蕩技術(shù)（forced oscillation technique，F(xiàn)OT）可在自主呼吸和無創(chuàng)通氣條件下檢測患者是否存在EFL，從而調(diào)節(jié)PEEP至“最理想水平”，即能夠消除EFL的最低水平。本文旨在總結(jié)FOT用于檢測慢阻肺患者EFL及指導(dǎo)其無創(chuàng)通氣PEEP水平設(shè)置的原理、可行性、真實性與可靠性，在優(yōu)化無創(chuàng)呼吸機(jī)參數(shù)方面的應(yīng)用價值。

一. FOT檢測EFL的原理

FOT檢測呼吸阻力的原理示意圖見圖1，其通過一個振蕩泵產(chǎn)生特定頻率和振幅的壓力振蕩，振蕩波疊加于患者產(chǎn)生的呼吸氣流之上，隨氣流進(jìn)入氣道和肺組織，將經(jīng)氣道和肺組織吸收并折射的振蕩壓力和流量信號進(jìn)行采集后，利用頻譜分析（快速傅里葉轉(zhuǎn)化）技術(shù)，計算獲得呼吸系統(tǒng)的總阻抗（impedance，Zrs）。不同頻率的振蕩波因其傳導(dǎo)距離不同，可反映不同部位的阻力特征，高頻的振蕩波波長短，能量少，僅能到達(dá)中心部位的較大氣道；反之，低頻振蕩波波長更長，能量多，傳播距離更遠(yuǎn)，可到達(dá)呼吸系統(tǒng)的外周部分。Zrs可用公式表達(dá)為：Zrs=Rrs+jXrs。其中，Rrs（resistance）為阻抗，是壓力和流量曲線中同相位成分，即“實部”，高頻阻抗主要反映中心氣道黏性阻力大小，低頻阻抗反映了所有氣道黏性阻力大??；Xrs（reactance）為電抗，是壓力和流量曲線中不同相位成分，即“虛部”，代表了氣道和胸肺組織的彈性阻力和慣性阻力，高頻時主要反映大氣道和胸廓的慣性阻力，低頻時則主要反映肺組織和細(xì)小支氣管的彈性阻力。當(dāng)存在EFL時，振蕩波無法通過氣流阻塞點到達(dá)肺泡，使順應(yīng)性明顯下降，反映為Xrs的降低。
圖1  FOT檢測原理示意圖

通過FOT監(jiān)測到的呼氣相Xrs下降來證明EFL的存在，具有良好的敏感性和特異性。呼氣負(fù)壓技術(shù)（negative expiratory pressure，NEP）被認(rèn)為是檢測EFL的“金標(biāo)準(zhǔn)”。Akita等和Dellacà等將FOT與NEP以檢測EFL為目的進(jìn)行比較，前者得出的FOT技術(shù)的敏感性和特異性最高可達(dá)93.3%和91.7%，后者則為93%和91%。Dellacà等對15例慢阻肺患者和7位健康志愿者使用FOT來檢測EFL，同時應(yīng)用Mead and Whittenberger（M-W）法通過食道壓的測量，觀察跨肺壓與流速的相應(yīng)變化來判斷EFL是否存在，對兩種方法進(jìn)行比較，最終得出檢測各呼吸周期中EFL敏感性和特異性最強(qiáng)（均為100%）的指標(biāo)為ΔX—rs（吸氣相Xrs均值與呼氣相Xrs均值之差，即X—insp-X—exp），其閾值為2.8 cm H2O·s/L。因此，在沒有呼吸支持條件下正常呼吸的慢阻肺患者，F(xiàn)OT檢測EFL具有良好的敏感性和特異性，同時相較于NEP與M-W法，其又具備無需患者配合及非侵入性的優(yōu)勢。

二、FOT在無創(chuàng)通氣慢阻肺患者中的臨床應(yīng)用進(jìn)展

FOT作為一種簡便易行的非侵入性技術(shù)，能夠?qū)颊逧FL情況進(jìn)行實時的監(jiān)測與反映，且不需要患者的配合，這些都是獲得無創(chuàng)通氣患者肺部力學(xué)信息從而指導(dǎo)呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置的理想條件。目前，整合了FOT技術(shù)來自動滴定壓力水平的CPAP無創(chuàng)呼吸機(jī)已被成熟應(yīng)用于阻塞性睡眠呼吸暫停綜合征（obstructive sleep apnea syndrome，OSAS）患者，其與多導(dǎo)睡眠圖配合可確定中重度OSAS患者的標(biāo)準(zhǔn)CPAP水平。這主要是由于OSAS患者所使用的CPAP模式壓力恒定，對振蕩發(fā)生器的影響小，且大氣道阻力的變化易于檢測，可靠性好。若將其應(yīng)用于慢阻肺患者，傳感器和呼吸機(jī)的內(nèi)置程序算法可能對于各種呼吸事件的監(jiān)測不夠敏感，因此對于FOT在慢阻肺無創(chuàng)通氣患者中的應(yīng)用，還需要探究裝置的穩(wěn)定性、測量結(jié)果的真實性與可靠性等，目前已有多項以此為目的的臨床研究，其基本信息如表1。

注：RL（lung resistance）為M-W法測出的肺阻力；FL（flow limitation）為氣流受限，non-FL 為無氣流受限；AXV（Xrs-V loop area）為電抗-容積環(huán)面積，ΔXI（XeE-XeI，reactance at end-expiration – reactance at end-inspiration）為呼氣末與吸氣末電抗之差；SpO2（pulse oximetry）為外周血氧飽和度；TcCO（transcutaneous CO2）為經(jīng)皮二氧化碳分壓；PEEPo（optimal PEEP）為恰好消除EFL的最低PEEP；PSG（Polysomnography）為多導(dǎo)睡眠圖；IE（ineffective effort）為吸氣無效努力；PtcCO2（transcutaneous partial pressure of carbon dioxide）為經(jīng)皮二氧化碳分壓；NRD（Neural respiratory drive）為呼吸中樞驅(qū)動，通過膈肌和肋間肌肌電圖測量；ΔPdi，（transdiaphragmatic inspiratory pressure swings）為跨膈吸氣壓；PTPdi（transdiaphragmatic pressure-time product）為跨膈壓力時間乘積；PEEPi為內(nèi)源性PEEP。

2.1  FOT與無創(chuàng)呼吸機(jī)連接的裝置FOT應(yīng)用于無創(chuàng)呼吸機(jī)，需要將振蕩發(fā)生器并聯(lián)于無創(chuàng)呼吸機(jī)的管路中，并通過壓力轉(zhuǎn)換器監(jiān)測患者經(jīng)鼻壓力（若用面罩則為口腔壓力），流量儀監(jiān)測經(jīng)鼻/口氣體流速即呼吸管路中的氣體流速。裝置連接示意圖見圖2。

圖2  FOT連接無創(chuàng)呼吸機(jī)的裝置示意圖

振蕩發(fā)生器產(chǎn)生的正弦壓力波經(jīng)鼻罩/面罩進(jìn)入患者呼吸道，其后部需要有一個完全密閉的箱體，利用密閉氣體的高慣性來代償無創(chuàng)呼吸機(jī)產(chǎn)生的正壓氣流的影響。流量和壓力信號經(jīng)采集分析后用來反映胸肺系統(tǒng)的呼吸力學(xué)信息。Milesi等已經(jīng)設(shè)計出整合了FOT技術(shù)從而能夠自動滴定PEEP的無創(chuàng)呼吸機(jī)模型，該呼吸機(jī)能夠?qū)FL指數(shù)（即ΔX—rs）進(jìn)行實時的監(jiān)測和計算，當(dāng)監(jiān)測到的ΔX—rs大于/小于預(yù)設(shè)的閾值時，自動以0.1 cmH2O的梯度增大/減小PEEP水平，直到調(diào)整至恰好能夠消除EFL的最低PEEP水平，即“最理想PEEP”（optimal PEEP，PEEPo），但PEEP最低不會小于4 cmH2O，同時保持吸氣壓力支持水平即吸氣相正壓（inspiratory positive airway pressure，IPAP）與PEEP之間的差值為預(yù)設(shè)值不變。2.2  FOT用于檢測慢阻肺無創(chuàng)通氣患者EFL的真實性與可靠性FOT作為一種新型的肺功能檢測方法，為我們探究小氣道疾病（尤其是哮喘和慢阻肺）的機(jī)制提供了更多更可靠的依據(jù)。其用于檢測無創(chuàng)通氣患者的呼吸力學(xué)信息，同樣具有良好的敏感性和特異性。Farre等用FOT和M-W法同時測量CPAP條件下患者的氣道阻力情況，F(xiàn)OT得出的Rrs指標(biāo)和M-W法得出的RL指標(biāo)具有高度相關(guān)性，其相關(guān)系數(shù)范圍為0.92～0.96（P<0.001），且無論是調(diào)整CPAP水平還是改變體位的情況下，兩者的變化都具有高度一致性。Dellacà等同樣是在CPAP條件下以M-W法作為參照對每個呼吸周期是否存在EFL進(jìn)行分類，而同時進(jìn)行的FOT法的正確分類率高達(dá)94.8%。在所有以M-W法作為參照的研究中，F(xiàn)OT法檢測無創(chuàng)通氣慢阻肺患者EFL的敏感性和特異性都在90%以上。2.3  FOT用于無創(chuàng)通氣慢阻肺患者時調(diào)整PEEP水平的依據(jù)FOT能夠?qū)崟r監(jiān)測無創(chuàng)通氣慢阻肺患者的EFL指標(biāo)，使我們可以依據(jù)這些指標(biāo)及時對PEEP水平進(jìn)行調(diào)整以消除EFL。Dellacà等得出檢測正常呼吸條件下慢阻肺患者EFL是否存在的最佳指標(biāo)為ΔX—rs，因此多項研究都以此指標(biāo)作為判斷EFL是否存在以及調(diào)整PEEP水平的依據(jù)。研究發(fā)現(xiàn)，隨著CPAP水平升高，ΔX—rs下降，患者呼氣氣流受限程度減弱，當(dāng)患者不再存在EFL時，CPAP水平的升高不會再對ΔX—rs產(chǎn)生影響；但各項研究所得出檢測EFL的敏感性與特異性最高的ΔX—rs閾值各不相同，其范圍在1.83～2.61 cmH2O·s/L，可能與裝置的設(shè)計差異、患者病情及人種的差異等有關(guān)。Lorx等則發(fā)現(xiàn)除了ΔX—rs外，AXV（area with the reactance versus volume loops，電抗?容積環(huán)的區(qū)域面積）和ΔXI（XeE?XeI，呼氣末Xrs?吸氣末Xrs）也與CPAP水平有強(qiáng)烈的依存關(guān)系（P<0.001），隨著CPAP水平的增加，AXV逐漸減少。EFL的存在使慢阻肺患者的Xrs-V圖呈現(xiàn)吸氣支與呼氣支的分離，導(dǎo)致了AXV和ΔX—rs的增加，而后兩者之間也存在強(qiáng)烈的相關(guān)關(guān)系（r2=0.79）。未來尚需更多研究進(jìn)一步探尋指導(dǎo)慢阻肺患者無創(chuàng)通氣參數(shù)水平設(shè)置的最佳FOT指標(biāo)及其最佳閾值。2.4  FOT用于慢阻肺無創(chuàng)通氣患者的影響因素FOT用于慢阻肺無創(chuàng)通氣患者檢測EFL和調(diào)整PEEP水平仍然存在一些問題，如鼻罩/口鼻罩的漏氣導(dǎo)致Rrs和Xrs的下降。Dellacà等發(fā)現(xiàn)盡管將漏氣量控制在最小程度，CPAP水平為4、8和12 cmH2O時，仍存在分別為35、66和105 ml/s的平均漏氣量，相應(yīng)的阻抗平均下降量為117 cmH2O·s/L，但在該研究分析的372個呼吸周期中僅有1例為假陰性，提示若將漏氣量控制在一定的水平，對FOT檢測結(jié)果的影響可以忽略不計。此外，由于流量儀可以敏感地監(jiān)測到漏氣量，也就可以提示存在異常漏氣量的呼吸周期所檢測的EFL可能是不可靠的。噪聲和呼吸機(jī)閥門的開合也會對裝置造成干擾，影響肺阻力測量的準(zhǔn)確性。因此仍需要對裝置進(jìn)行優(yōu)化，將呼吸機(jī)的干擾降低到最小程度，盡可能控制漏氣量，或建立分流補(bǔ)償機(jī)制來提高測量準(zhǔn)確性。

雖然將FOT用于慢阻肺無創(chuàng)通氣患者，是為了監(jiān)測EFL以調(diào)整PEEP至恰好能夠消除EFL的最低水平，使PEEP在不加重肺動態(tài)過度充氣和影響循環(huán)的前提下充分發(fā)揮其對抗PEEPi、改善氣體交換的作用，但由EFL指標(biāo)（如ΔX—rs）閾值所滴定出的PEEP并不一定是所謂的“最理想PEEP”。多元線性回歸分析并沒有發(fā)現(xiàn)任何能夠預(yù)測PEEPo的指標(biāo)組合，這表明消除EFL所需的壓力是人體測量的差異與疾病引起的功能變化之間復(fù)雜相互作用的結(jié)果。而確定PEEP水平時還需綜合考慮該壓力水平在臨床癥狀改善、呼氣末肺容積減少和血流動力學(xué)變化等方面的影響。

三、小結(jié)

綜上所述，F(xiàn)OT作為一種簡便無創(chuàng)、無需配合的技術(shù)，用于檢測慢阻肺無創(chuàng)通氣患者的EFL情況具有高度敏感性和特異性。目前對于應(yīng)用無創(chuàng)通氣慢阻肺患者的呼吸機(jī)參數(shù)設(shè)置，都是基于臨床癥狀和血氣結(jié)果等間接指標(biāo)進(jìn)行的經(jīng)驗性調(diào)整。將FOT技術(shù)用于無創(chuàng)呼吸機(jī)實現(xiàn)了基于患者呼吸力學(xué)信息而直接調(diào)節(jié)參數(shù)的可能，能夠在患者的體位、肺容積、呼吸模式和臨床病情等發(fā)生變化時即時地優(yōu)化PEEP水平，充分發(fā)揮正壓通氣治療效果的同時盡可能減少過高的外部正壓帶來的副作用。但用于慢阻肺患者的聯(lián)合FOT技術(shù)的“個性化”無創(chuàng)呼吸機(jī)尚處于研究階段，其裝置仍需進(jìn)一步優(yōu)化以提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性與可靠性、減少對患者通氣的影響，用于監(jiān)測慢阻肺患者EFL的FOT指標(biāo)也有待進(jìn)一步的大樣本研究，以找到調(diào)整PEEP水平的最佳依據(jù)指標(biāo)及其最敏感的閾值。同時未來仍需更多設(shè)計嚴(yán)謹(jǐn)?shù)拇笮团R床研究來探究這種個性化的通氣模式是否能帶來具體的臨床益處，如是否能改善血氣結(jié)果、人機(jī)同步性、睡眠質(zhì)量、急性加重情況等。

參考文獻(xiàn)略

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