NPB840呼吸機吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發比較

鄭吉鋒，白玫

首都醫科大學宣武醫院 醫學工程處，北京 100053

NPB840呼吸機吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發比較

鄭吉鋒，白玫

首都醫科大學宣武醫院 醫學工程處，北京 100053

目的 比較NPB840呼吸機在不同PEEP下吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時觸發壓力、觸發流速、觸發時間的差異。方法 將FLUKE VT-Plus氣流分析儀串聯在待測呼吸機與主動模擬肺之間，通過主動模擬肺模擬病人的自主呼吸，氣流分析儀采集自主呼吸觸發呼吸機時的呼吸參數及波形。結果 相同呼氣末正壓（PEEP）下壓力觸發的觸發壓力略高于流量觸發的觸發壓力；相同PEEP下流量觸發流速要大于壓力觸發流速。PEEP為0時，壓力觸發和流量觸發時的觸發時間差異最大，隨著PEEP值的增加，壓力觸發和流量觸發時的觸發時間差異逐漸減少，當PEEP為15 cmH2O時，兩者的觸發時間接近。結論 通過對NPB840呼吸機在不同PEEP下吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時觸發壓力、觸發流速、觸發時間的測試，證明NPB840呼吸機使用流量觸發方式時觸發靈敏度較高，是醫生在進行呼吸機治療時靈敏度設定的首選。

呼吸機；吸氣壓力觸發；吸氣流量觸發；呼氣末正壓

呼吸機已經成為常規搶救治療設備，普遍應用于醫院臨床的急救和重癥監護中。呼吸機的性能好壞、功能強弱以及設備使用人員對呼吸機的熟練程度都對病人病情的恢復起到決定性的作用。為全面的發揮呼吸機的功能，有效合理地使用設備，達到及時有效地進行搶救與治療的目的，理解和熟練掌握設備的工作原理、操作方法和各種呼吸參數和設置是非常必要的。

（1）吸氣壓力觸發原理：病人膈肌收縮，開始吸氣動作。病人做功使呼吸機管路內產生負壓，當壓力下降到設定的壓力觸發靈敏度時，觸發呼吸機。從病人吸氣做功到觸發呼吸機之間有短暫的延遲時間。接受呼氣末正壓（PEEP）治療的病人，呼吸機自動將PEEP值同靈敏度值相加。如果所設靈敏度值過高，則可因病人移動或他人觸動呼吸機管路而發生誤觸發的額外機械通氣；如果所設靈敏度值過低，則病人需很努力才能觸發呼吸機，增加病人的吸氣做功，造成病人疲勞而不易脫機。

（2）吸氣流量觸發原理：呼吸機在呼吸管路中提供基礎氣流，病人開始吸入一定的氣流量時，當吸入的氣流量達到設定的流量觸發靈敏度時，觸發呼吸機。病人開始觸發呼吸機到呼吸機吸氣閥開放、供氣，這段時間稱為“響應時間”，“響應時間”需短于150 ms，時間越短，病人越省力。吸氣流量觸發可減少病人做功與呼吸機供氣之間的時間延遲，與吸氣壓力觸發比較，可改善呼吸機的反應時間[1]。

本研究主要是針對我院在用、自檢正常的NPB 840呼吸機，先通過FLUKE VT-Plus氣流分析儀檢查呼吸機的基本呼吸參數如呼吸頻率、氣道壓力、PEEP、潮氣量、吸、呼氣時間、峰值流速、吸呼比等，其顯示值、實際值與檢測值的誤差在合理的范圍內[2]。

本研究的目的主要是了解NPB840呼吸機在不同PEEP下吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時觸發壓力、觸發流速、觸發時間的差異。使使用人員更深入地了解NPB840呼吸機吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發性能，在進行呼吸機治療時可根據患者的病情更好地選取合理的治療方式。

1 材料與方法

1.1 使用設備

NPB840呼吸機具有直觀的可視化用戶操作界面、先進的氣路模塊化設計、可對軟件和功能進行升級等特點[3]。

檢測設備采用FLUKE VT-Plus氣流分析儀和諾唯5600i型主動模擬肺。諾唯5600i型主動模擬肺是美國Michigan公司生產的模擬成人肺部結構的機械模擬肺，是評估和演示模擬主動呼吸的理想設備。它采用兩個氣囊模擬雙肺，每個氣囊上有加載彈簧（順應性元件），用于模擬雙肺的順應性，通過調節彈簧作用點的方式調節加載力，從而調節氣囊的順應性。呼吸道阻力則通過更換具有不同阻力值的管道接頭來實現。呼吸模擬模塊模擬自主呼吸時把肺部連接卡安裝在左肺上和右肺下，這樣呼吸模擬模塊進行呼吸時左肺驅動右肺，模擬病人肺的右肺連接待檢測呼吸機，呼吸模擬模塊驅動左肺模擬肺的自主呼吸[4]。

1.2 研究方法

1.2.1 測試方法

將FLUKE VT-Plus氣流分析儀串聯在待測呼吸機與主動模擬肺之間（圖1），通過主動模擬肺模擬病人的自主呼吸，氣流分析儀采集自主呼吸觸發呼吸機時的呼吸頻率、氣道壓力、PEEP、潮氣量、吸、呼氣時間、峰值流速、吸呼比等呼吸參數，以及流速-時間、壓力-時間、容量-時間、壓力-容量、容量-流速等波形。

圖1 測試設備FLUKE VT-Plus氣流分析儀與諾唯主動模擬肺連接

主動模擬肺模擬正常肺即順應性設定為0.05 L/ cmH2O、氣道阻力設定為5 cmH2O/L/s。待測NPB840呼吸機的呼吸模式設定為自主呼吸模式，呼吸頻率17次/min，壓力支持10 cmH2O，潮氣量80 mL；PEEP值分別設定為0、5、10、15 cmH2O，在不同的PEEP水平通過FLUKE VT-Plus氣流分析儀采集吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時的呼吸參數[5]。

通過采集和計算NPB 840呼吸機的呼吸參數，得出PEEP值分別設定為0、5、10、15 cmH2O時吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發觸發壓力、觸發流速、觸發時間變化的曲線。通過分析曲線變化趨勢，判斷隨著PEEP值的增加，觸發壓力、觸發流速和觸發時間變化趨勢。

1.2.2 PEEP臨床應用分析

PEEP臨床應用的主要適應癥是肺內分流所致的低氧血癥，產生的生理作用：① 減少肺泡萎陷，減少肺內分流，糾正肺內分流所致的低氧血癥；② 減少肺泡萎陷，增加功能殘氣量，有利于肺泡-毛細血管兩側氣體的充分交換；③ 肺泡壓升高，能使肺泡-動脈氧分壓升高，有利于氧向肺毛細血管內彌散。另外，PEEP使肺泡始終處于膨脹狀態，能增加肺泡的彌散面積，也有助于氧的彌散；④ 肺泡充氣的改善，能使肺順應性增加，在改善肺的通氣、彌散、通氣/血流失調的同時，還可減少呼吸做功。

PEEP的主要副作用：① 對血流動力學的影響：PEEP可以使回心血量減少、心排量下降、血壓下降，尤其是對已有血容量不足、肺順應性造成者的病人；② 肺組織的氣壓傷：PEEP可能使肺泡破裂和氣胸的發生機會增加，尤其是已有肺組織的損傷或先天和后天性的肺組織發育不全；③ PEEP能擴張肺泡，使肺間質-肺毛細血管靜水壓增加，有可能引起肺泡或肺間質的水腫；④ PEEP還可能壓迫肺毛細血管，使肺血流量減少，有可能增加無效通氣。

最佳PEEP應是既能使萎陷的肺泡膨脹至盡可能好的狀態、肺內分流降低至最低水平、動脈氧分壓被提高至基本滿意的水平，而對血流動力學的影響和肺組織氣壓傷降低至最低程度的PEEP水平。一般以PEEP＜10～15 cmH2O為宜。

內源性PEEP（PEEPi）使肺泡內壓在整個呼吸周期均保持正壓，相當于PEEP的作用。PEEPi是由于呼氣時間不充分，呼氣氣流阻力增加或兩者綜合影響所導致的氣體殘留的結果。PEEPi會導致肺泡壓升高，對血流動力學產生不良影響，造成吸氣不同步。影響PEEPi的因素：① 生理因素：氣道阻力增高或呼吸系統順應性增大；②呼吸機因素：大潮氣量、高頻率或吸氣時間長均可增加PEEPi發生的可能性，而降低分鐘通氣量可降低PEEPi的發生[6-7]。

2 結果

2.1 觸發壓力

從圖2可以發現在相同PEEP時，壓力觸發的觸發壓力略高于流量觸發的觸發壓力。與設定的PEEP值比較，無論壓力觸發的觸發壓力值，還是流量觸發時觸發壓力值都有0.4～2.9 cmH2O的壓力差異，即PEEPi。

圖2 不同PEEP下流量、壓力觸發壓力變化曲線

2.2 觸發流速

從圖3可以發現在相同PEEP下，流量觸發流速要大于壓力觸發流速，PEEP值在5～10時尤其明顯。

2.3 觸發時間

從圖4可以發現PEEP為0時，壓力觸發和流量觸發時的觸發時間差異最大，隨著PEEP值的增加，壓力觸發和流量觸發時的觸發時間差異逐漸減少。當PEEP為15 cmH2O時，兩者的觸發時間幾乎一致。

圖3 不同PEEP下流量、壓力觸發流速變化曲線

圖4 不同PEEP下流量、壓力觸發時間變化曲線

3 討論

應用輔助或支持通氣時，呼吸機送氣要靠病人觸發，不敏感或無反應的觸發系統可顯著地增加病人的吸氣負荷，消耗額外呼吸功。壓力觸發是對氣道內壓力降低所發生的反應，呼吸機監測病人管道壓力并識別吸氣動作。原則上，呼吸機觸發靈敏度應設置為最靈敏但又不會引起與病人用力無關的自發切換的數值。當選擇壓力觸發時，氣道中的用力降至設定的壓力觸發靈敏度值時，呼吸機開始一個病人觸發的呼吸過程。因為病人呼氣末氣道壓通常為0，故觸發靈敏度常設于-0.5～2.0 cmH2O。當加用PEEP或病人氣道內存在PEEPi時，應將觸發靈敏度設定在（PEEP-1.5）cmH2O水平。氣管插管口徑過小或狹窄、氣道阻塞、肺實質僵硬等均可增加觸發系統的不敏感性，即壓力觸發靈敏度降低。氣道壓力降至基線壓力時與氣道壓力降至壓力觸發靈敏度設定值時，其之間間隔大小取決于氣道壓力下降的快慢（吸氣力的大小）。吸氣作用力越大間隔越短；壓力觸發靈敏度的設定值越小間隔越短。理想情況下，壓力觸發的延遲時間是110～120 ms，但實際上呼吸機的觸發延遲時間往往大于200 ms，延遲時間越長，對病人越不利。

流量觸發是呼吸機對氣道內流量降低所發生的反應，呼吸機監測病人管道中吸氣與呼氣流量差來判斷病人吸氣作用力。流量觸發靈敏度一般設置在1～3 L/min，呼吸機的吸入流量傳感器測量輸送流量，呼出流量傳感器測量呼出流量。在病人有吸氣時，呼氣流量傳感器測量值下降，而吸氣流量傳感器測量值恒定。當兩者差值大于設定值即流量觸發靈敏度時，呼吸機被觸發。病人回路中漏氣氣流值越大，觸發靈敏度就越低。設定流量觸發靈敏度后，在呼氣后期病人回路維持一個持續氣流，這個值比設定的流量觸發靈敏度值高1.5 L/min；病人從持續氣流中吸氣，呼吸機測得的呼出流量減少，如果病人持續吸氣，吸氣和呼氣流量傳感器所測值的差就增加，當病人吸氣（流量差）≥設定的流量觸發靈敏度值時，呼吸機就被觸發。病人吸氣開始與呼吸機送氣之間延遲時間的長短取決于氣道壓力下降的快慢（病人吸氣力的大小），吸氣力越大，延遲時間間隔越短；流量觸發靈敏度的設置值越小，延遲時間間隔越短。在流量觸發方式工作時，流量觸發的延遲時間比壓力觸發的延遲時間短，理論數值＜100 ms。觸發延遲時間取決于以下因素：① 病人開始用力吸氣到氣道壓力下降所需時間；② 呼吸機觸發反應時間；③ 所設置的PEEP與實際的呼氣末肺泡內正壓不一致，即PEEPi的存在會延長觸發時間。

壓力觸發和流量觸發兩種觸發方式最主要的區別在于：當使用流量觸發方式時，從開始吸氣到呼吸機送氣期間病人均能感受到氣流；而當使用壓力觸發時，病人必須克服等值的反作用力，從開始吸氣至呼吸機將氣體送到病人體內，有一較長的“延遲時間”。采用流量觸發的呼吸機，其管路內提供持續流量，不需關閉呼氣閥即可達到觸發閾值，節約了觸發功；在病人剛開始吸氣時，管路內的持續流量即可供病人吸氣，明顯減少吸氣延遲時間。較短的觸發延遲時間、較小的吸氣期間下降壓力意味著呼吸機有良好的觸發同步性能。臨床上壓力觸發靈敏度常設為-0.5～2.0 cmH2O，流量觸發靈敏度常設為2～5 L/min。

機械通氣觸發方式對呼吸機臨床應用效果的影響大，很多情況下甚至直接影響危重患者搶救的成功率。臨床研究資料證實，流量觸發所需的延遲時間可比壓力觸發減少43%，流量觸發所需的呼吸功可比壓力觸發減少62%，如此顯著的差異是由PEEPi造成的。主要原因：① PEEPi產生與肺動力學（阻力、順應性和閉合容積及肺排空等許多因素）有關。在正常的自主呼吸情況下，只要胸腔內壓稍微下降即可產生吸氣氣流，但存在PEEPi時，患者必須首先產生足夠的壓力克服PEEPi才能產生吸氣氣流，胸腔內壓下降量程加大，呼吸系統所需做功增加；過度伸展的呼吸肌處于長度-張力曲線的不利位置，使收縮舒張不利；過度擴張的胸廓也處于長度-張力曲線的平坦部分，使胸廓擴張更為困難；② PEEPi存在時，只有吸氣壓力超過PEEPi才能出現吸氣氣流，容易導致呼吸肌疲勞，同時潮氣量、肺泡通氣量降低；③ 壓力控制通氣時呼吸機提供一定的壓力。由于PEEPi的存在，有效吸氣驅動壓減少，潮氣量減少，每分鐘通氣量不足，可導致高碳酸血癥[8-11]。

不同的病人、病情以及肺內病理生理情況，觸發呼吸機參數是不同的，此次測試只是模擬單一條件下不同PEEP下吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時觸發壓力、觸發流速、觸發時間的差異，目的讓使用人員由此對NPB840呼吸機吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發性能有一個大致的認識，以便在對患者進行治療中起到一定的幫助。

4 結論

通過對NPB840呼吸機在不同PEEP下吸氣壓力觸發與吸氣流量觸發呼吸機時觸發壓力、觸發流速、觸發時間的測試，證明NPB840呼吸機使用流量觸發方式時觸發靈敏度是優于壓力觸發方式的，是醫生在進行呼吸機治療時靈敏度設定的首選。合適的觸發靈敏度的設定，有助于提高病人自主呼吸觸發呼吸機的效率，減少觸發延遲時間、減少觸發做功和誤觸發。

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Comparison of the Triggers for the Inspiratory Pressure and Inspiratory Flow in NPB840 Ventilator

ZHENG Ji-feng, BAI Mei
Department of Medical Engineering, Xuanwu Hospital Capital Medical University, Beijing 100053, China

Objective To understand the difference between the pressure and the fl ow velocity as well as the trigger time of the NPB840 ventilator in different modes of positive-end expiratory pressure (PEEP) under the suction pressure and the inspiratory fl ow. Methods Connect the FLUKE VT-Plus fl ow analyzer series to the measured ventilator and then to the simulated lungs with the Norway active system. Through the active simulation of lungs and patients’ spontaneous breathing, the analyzer acquisited parameters and waveform from the ventilator triggered by spontaneous breathing. Results Under the same mode of PEEP, the trigger for the inspiratory pressure is slightly higher than that of the inspiratory fl ow. The fl ow rate of the same PEEP is greater than that of the inspiratory pressure. When the PEEP is 0, the trigger time between the pressure and the fl ow rate is different. The time difference decreased with the increase of PEEP value. When the PEEP is 15 cmH2O, the trigger time between the inspiratory pressure and the fl ow rate is similar. Conclusion After testing the difference between the pressure and the fl ow velocity, as well as the difference of the trigger time between the inspiratory pressure and fl ow rate in the NPB840 ventilator under different modes of PEEP, it is proved that the sensitivity of NPB840 ventilator under the fl ow mode is superior to that under the mode of of inspiratory pressure.

ventilator; inspiratory pressure trigger; inspiratory flow trigger; positive-end expiratory pressure

R197.39

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2016.01.013

1674-1633(2016)01-0051-04

2015-11-05

白玫，教授級高級工程師。

作者郵箱：jswei65@163.com