用呼气末阻塞法监测人-机交互作用
重症行者翻译组 梁艳 译
辅助机械通气过程中的人-机交互作用
机械通气（联合镇静）可以完全抑制患者的呼吸驱动和呼吸努力。虽然在某些情况下，这可能是可取的，但在临床工作中，保留患者的自主呼吸努力通常是优先的，因为它可以减少肺不张，改善氧合，降低肺血管阻力，并可防止膈肌发生废用性萎缩[1，2]。然而，在辅助通气过程中，剧烈的呼吸努力会无意中导致患者的自毁性肺损伤(self-inflicted lung injury，P-SILI)。较强的呼吸努力虽然增加了潮气量，但也提高全肺和局部肺的应力，增加了“婴儿肺“发生容积伤的风险，加重呼吸衰竭[3，4]。剧烈的膈肌收缩也可能导致负荷相关性膈肌损伤[2]。因此，对于危重病患者来说，自主呼吸并非百利无一害，其获益和风险在很大程度上取决于呼吸努力的强度。生理学原理和观察数据表明，类似于静息安静状态下的呼吸努力水平才可能是最佳的[5]。
呼吸驱动和呼吸努力也决定了人-机不同步的风险[6]。人-机不同步通常是由呼吸驱动过低（无效的呼吸努力，反转触发)，或由呼吸驱动过高和过度努力(双重触发，流速饥饿）引起。通过评估呼吸驱动和呼吸努力可以诊断和管理这些人-机不同步。
总之，评估和管理患者的呼吸努力是优化人-机交互作用和减轻其潜在不良影响的核心。
临床医生需要无创的技术来监测人-机交互作用和呼吸努力
检测不良的人-机交互作用和过度的或不足的呼吸努力都是极具挑战性的。用呼吸频率来评估呼吸努力，这并不是一个可靠的指标，因为它对通气负荷的变化反应相对较不敏感，并且可以受到多个因素的影响[7]。气道压力和气道内气体流速并不能提供关于吸气努力的直接信息，尽管吸气努力的变化可以通过流量或压力波形的变化来表现。当存在呼吸努力时，气道压力也并不能可靠地量化全肺的应力，因为它可能会低估跨肺压的增加程度，跨肺压是吸气肌收缩引起胸腔内压力变化波动而产生的[8]。因此，对呼吸机波形的基本解读还不够敏感，不足以去排除对患者有潜在伤害的呼吸努力[9]。
食管测压法可以根据食管压力波动(△Pes)评估呼吸努力的存在和强度，评估呼吸肌肉(Pmus)产生的压力[10]，从而监测患者与呼吸机的交互作用。然而，与其他监测工具（如：隔肌电活动）一样，Pes的监测需要时间、专用设备和一些专门知识来适当地解读其监测到的信号。繁忙的临床医生需要简单、可行、无创的技术来评估人-机的交互作用及其呼吸努力的强度。
使用短暂的呼气阻塞法来检测不良的人-机交互作用
当我们随机在患者的呼气末进行气道阻塞手法，持续时间为单次吸气努力，或长达5s时间时，在阻塞期间，患者的自主呼吸努力将使气道内压力产生负向偏转，从而“暴露”出患者呼吸肌的努力强度（图1，a）。气道阻塞过程中负向偏转的压力（Pocc）大小与机械通气辅助呼吸过程中的Pmus 有关，因为单次呼气末阻塞间歇性地用于单个呼吸周期并不会改变膈肌活动度的大小[11]。
Pocc可用于评估Pmus和动态跨肺驱动压（△PL，dyn），评估吸气时施加于肺的动态机械应力指标。通过那些调整胸壁弹性和胸壁运动学在阻塞和非阻塞条件下的差异的有效校正因子，可以从Pocc中估计出Pmus和△Pes（图1，a）。再用辅助呼吸期间的气道正压波动减去△Pes，可以得到△PL，dyn。值得注意的是，△PL，dyn可能比准静态跨肺驱动压更好地反映局部肺应力的峰值[12]。虽然这些参数的最佳值尚未确定，但估计的Pmus>15cm H2O和估计的△PL，dyn>20cm H2O则分别表明呼吸努力和动态肺应力可能是过度[11]。
使用这种简单的方法，临床医生可以（a）从Pmus的估计值中发现过强的呼吸努力，（b）呼吸暂停期间无呼吸努力出现（持续5s的阻塞期间无压力偏转变化），以及（c）从△PL，dyn估计值中发现自主呼吸过程中出现的过高的肺应力。因此，通过测量Pocc，可以很容易、可靠地检测到反映膈肌和肺损伤潜在风险的关键参数。该手法还可用于监测接受神经肌肉阻滞的患者，以证实没有呼吸努力；如果在5s阻塞过程中气道压力没有发生负偏转(即Pocc=0cm H2O)，则说明肌松药物的剂量可能是足够的。在评估肌松药物剂量（即周围神经刺激）是否足够方面，这种方法的敏感性尚未与其他常用的方法进行直接比较。
最后，呼气阻塞可以区分各种人-机不同步。例如，呼气阻塞可能会揭露出是否存在无效触发，如果在阻塞期间病人的内在呼吸率明显高于辅助呼吸期间的呼吸频率。当观察时间长达两个呼吸周期时，呼气末阻塞将揭露出呼吸频率的差异是否是由于过度和长时间的吸气努力或反转触发（在这种情况下，病人在暂停期间通常是呼吸运动表现的）的结果（图1.b）。如果呼吸机显示存在患者触发的呼吸，但在阻塞过程中并没有呼吸努力出现，那么则可能存在自动触发。
图1.有代表性的曲线显示 a）在静息状态下对自主呼吸患者进行的气道阻塞操作；b）两例出现双重触发的患者；一例是由反转触发引起的，另一例是由于神经和机械通气的吸气时间之间的脱离引起的。在呼吸阻塞操作过程中，记录下了气道压（Paw），流速，食管压（Pes）以及跨肺压（PL）。Pocc 代表面对气道阻塞时，气道压力的吸气波动。△Pes 代表随着吸气食管压力的动态波动。动态跨肺驱动压（△PL，Dyn） 代表吸气期间施加于肺的动态机械应力。通过应用先前验证的纠正因素，临床医生可以使用Pocc来估计呼吸肌的努力（Pmus）和动态跨肺驱动压（△PL，Dyn）。在图b版块中，在呼气保持期间，患者没有呼吸努力与反转触发出现，表明双重触发的发生并非自主呼吸驱动所致。相反，在另一例患者的曲线中，可以看到吸气努力的出现。
局限性
这种方法是有局限性的。首先，虽然Pocc可以准确地检测到过强的Pmus和△PL，Dyn，但这些参数的估计值是不精确的，如果需要精确值，则该方法不能取代直接测量法。第二，在呼末阻塞期间没有呼吸努力出现，并不能排除反转触发时呼吸努力的存在(图1，b)。最后，动态过度肺充气和内源性PEEP可能使我们低估了呼吸努力的强度，特别是在内源PEEP没有与阻塞的气道达到平衡的时候。
结论
呼气阻塞法是一种简单、可行、无创的评价人-机交互作用的方法。该方法可检测是否存在过度的呼吸努力或过度的动态肺应力，也可用于鉴别各种形式的人-机不同步。该方法可以为肺和膈肌保护性通气（“安全自主呼吸”）提供一种基本的监测方法，可以在未来的临床研究中进行测试。