回路流量在新生儿机械通气中的作用 (E-Flow)

- 项目背景

大约 1.5% 的新生儿需要机械通气。 尽管机械通气可以挽救呼吸衰竭新生儿的生命，但它可能会因气道压力过高（气压伤）、高潮气量输送（容积伤）和肺单位反复关闭/重新打开（肺不张伤）而导致肺损伤 1 . 非常早产的新生儿特别容易受到呼吸机引起的肺损伤。 呼吸机相关肺损伤是造成婴儿慢性肺病负担的几个因素之一，也称为支气管肺发育不良 (BPD)。

呼吸机有几种不同的模式。 最常用的模式是，时间循环，压力限制，医生设置呼吸机的吸入氧气水平、峰值充气压力 (PIP)、速率和充气时间。 在这种模式下，通货膨胀通常与婴儿的呼吸同步。 这要么是同步间歇正压通气 (SIPPV)，其中呼吸机将充气与婴儿的所有呼吸同步，要么是同步间歇强制通气 (SIMV)，其中呼吸机仅与设定的呼吸次数同步。 这些可以通过调整峰值充气压力在有或没有目标潮气量交付到设定值的情况下交付。 这种模式称为音量保证（VG）。 一种类似的通气模式是循环通气或压力支持通气 (PSV)，可以与目标潮气量 2 结合使用。在这种模式下，一旦充气期间流速降至最大流量的 15%，充气就会终止。

这些模式有连续的气流通过通风回路。 当呼气阀关闭时，充气开始，压力上升。 回路流速改变通气波形。 对于时间循环通气，回路流量越高，压力上升越快，肺扩张并可能受伤，并且越早达到设定的 PIP。 高流量和相对较长的充气时间将导致“压力平台”，即在流入婴儿的流量停止后 PIP 得以维持，因为在使用 PIP 时肺容积最大（图 1）。 在 PSV 中，当流量减少到峰值充气流量的 15% 时充气停止，因此充气时间更短。 增加设备流量会缩短充气时间，从而降低平均气道压力。

尽管对通气模式以及肺扩张和损伤的速度有影响，但很少考虑回路流量。 根据协议，通常在呼吸机打开时将其设置为 7-10 L/min，并且不会更改。

这是相对较高的，通常会产生一个“方形”压力波形，伴随着肺部的快速扩张和持续的压力平台。 （见图 1 中的 A）使用 PSV 时，高流量会导致相对较短的充气时间（~0.2 秒；需要至少 0.3 秒才能使肺部充分通气）。 没有证据表明这些高流量最适合最佳通气和最小肺损伤。 在早产羔羊模型中，在流量降至 3 l/min 3 之前，对气体交换或心血管参数没有不利影响。 在动物研究中，高流量通气导致肺损伤的组织学和分子变化 4。临床研究中从未研究过降低呼吸机回路流速的影响。

Dräger Babylog VN500 呼吸机具有设置气流的替代方法：用户可以设置斜率时间，即达到设定压力所需的时间。 在剑桥，它总是设置为 0.08 秒，这导致流量约为 7 升/分钟。 当我们使用 0.33 - 0.45 秒之间的充气时间时，存在至少持续 0.25 秒的压力平台和持续充气，流量很少或没有流量。

研究人员率先开发了一个独特的系统，用于下载和分析 Dräger VN500 新生儿呼吸机的数据。 使用从 Dräger Medical 获得的 DataGrabber 软件，研究人员可以长时间（数小时甚至数天）以 100Hz 的频率检索呼吸机参数。 为了分析和可视化大型数据集，研究人员使用 Python 编程语言及其附加包开发了数据分析工作流程（图 2）。 有了这个工具，研究人员现在可以研究每次充气和自主呼吸的细节。 调查人员记录了 30 名婴儿的详细数据，并证明这是可行的、准确的，并且调查人员具有专业知识（Belteki 等人，已提交）。

在此应用中，研究人员建议研究不同斜率时间（以及因此不同水平的回路流量）对早产儿通气参数和气体交换的影响。 研究人员假设更长的斜率时间（= 更低的回路流量）将更温和地扩张肺部，同时保持通气和气体交换。

• 干涉：

该研究是患者内部交叉设计，比较 SIPPV-VG 和 PSV-VG 模式下具有不同斜率时间的短期通气以及以下干预措施：

呼吸机下载工具和经皮和过期 CO2 监测器连接到呼吸机，当婴儿使用临床团队使用的参数进行通气时，数据开始下载。 进行动脉血气分析。 通风参数更改如下所示。 这些纪元的顺序是随机的。 进行另一种动脉血气分析。 呼吸机被改回原来的参数（或根据血气情况酌情不同）。 呼吸机数据和 CO2 记录将再持续 30 分钟。

干预措施

持续时间 呼吸机 More Slope 时间 吸气时间[最大] 15 分钟 SIPPV-VG 0.08 0.40 15 分钟 PSV-VG 0.08 [0.60] 15 分钟 PSV-VG 0.16 [0.60] 15 分钟 SIPPV-VG 0.16 0.40 15 分钟 SIPPV-VG 0.24 0.40 15最小 PSV-VG 0.24 [0.60] 15 分钟 PSV-VG 0.32 [0.60] 15 分钟 SIPPV-VG 0.32 0.40 15 分钟 SIPPV-VG 0.40 0.40 115 分钟 PSV-VG 0.40 [0.60]

总学习时间为 220 分钟。 研究人员将持续存在。 如果需要，将调整 FiO2 以将饱和度维持在 90-95% 之间。 如果 FiO2 上升 >15% 或呼气末 CO2 上升 >1.5kPa 超过研究前水平，则该干预将被放弃。

比较：

在每个斜率时间，将确定以下参数并与在 0.08 秒斜率时间记录的参数进行比较：(1) 峰值充气压力，(2) 充气持续时间，(3) 充气平台持续时间，(4) 无气体持续时间流量，(5) 过期潮气量和分钟通气量（强制/自发，吸气/呼气），(6) 呼吸机频率，(7) FiO2，(8) 经皮和/或呼气末 CO2 和，(9) 呼吸机充气之间的相互作用和婴儿的呼吸。 还将比较 SIPPV 和 PSV 的值。