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1、呼吸机技术汇总分析 - Draeger篇,王晨,首先是德尔格(Draeger)的一些新技术，顺便说一句论坛里有人把德尔格的英文写作Drager， 我只能说这些TX们有点小懒，图方便。德尔格是德国的家族公司，正确的德文写法是Dr?ger， a上面是有两个小点的，而其英译后应该写作Draeger。其实叫Draeger还是Drager对于我们这些天天在医院加班的“住院医”来说实在是一件无关痛痒的事，皮实好用就行。顶多一个叫李逵，一个叫李鬼。遗憾的是李鬼的势头越来越大，现在在论坛上找资料，如果搜索Draeger找不到，搜索Drager反而能找到。但到国外网站去查资料，一般只认Draeger。所以如果同
2、学们在搜索“Draeger”和“德尔格”后都不能找到所需要的资料，不妨试试“李鬼”。,Draeger的呼吸机技术非常多， BIPAP、Autoflow、ATC、PPS、Smartcare、LPP、EIT（排名以研发时间分先后），的确是让人头大。其实这些技术都是有联系的， Dreager将其统称为Room to breath，中文翻译为“自由呼吸的空间”（官方翻译，非本人杜撰），并且以一幅宫殿图来说明（如下所示，窃以为之所以用宫殿图，目的就是为了配合room一词）。,先从地基开始介绍ATC 1（What）ATC（Automatic Tube Compensation）：翻译为自动插管补偿，,（W
3、hy）为什么要研发ATC这种技术呢？-都是“气道阻力”惹得祸！（经典大图如下）我们知道气道阻力就是“维持一定流量所耗压力差（P）与该流量之比”,这个概念定义的有点拗口，而且潜在的要求气流以恒定流速通过气管（即流入端、流出端气流流速相等）。其实可以这样理解，气流通过气管，则必然在流过气道的过程中要损失压力（P，要想过此路，留下买路财?）,也就是说你机器上设置的是10cmH20的压力，但到病人肺部的时候其实压力已经没有10cm水柱了。中间要损失一部分压力用以克服气道阻力。,（How）怎么办才好？也简单，还是借用上面得例子。我们把机器压力设置为18mbar，则插管后，到达病人肺部的压力仍旧是8mab
4、ar！（ ），看来问题解决了（即针对插管进行压力补偿）。真的吗？其实麻烦才刚刚开始。 最开始的时候呼吸机是使用恒定气流送气的，这还比较好办，设置好流速后，算一算，把压力补偿加上去就可以了。突然有一天，大家都认为恒定流速不符合正常的呼吸生理，吸气应当是减速气流。呵呵，麻烦来了，流速是变化的，看你怎么计算！这就是为什么要研发ATC。 下面一张图能清楚表示流速与压力差（压力在插管的接头和末段之间的差）的关系，可见随着流速的增加，压力差程指数变化（还不是线性变化，这下死心了吧，口算是不行地。得用积分的方法才能算）。,最开始的时候呼吸机是使用恒定气流送气的，这还比较好办，设置好流速后，算一算，把压力补偿
5、加上去就可以了。突然有一天，大家都认为恒定流速不符合正常的呼吸生理，吸气应当是减速气流。呵呵，麻烦来了，流速是变化的，看你怎么计算！这就是为什么要研发ATC。 下面一张图能清楚表示流速与压力差（压力在插管的接头和末段之间的差）的关系，可见随着流速的增加，压力差程指数变化（还不是线性变化，这下死心了吧，口算是不行地。得用积分的方法才能算）。,通过大量的实验，科研人员描记了不同插管管径下流速与压力差的曲线图，从而获得了流速与压力差之间的对应关系（这个资料非常的重要）。ATC工作时，呼吸机首先持续监测插管中的气流流速，根据之前从实验中获得的流速与压力差之间的函数关系，推算出插管的接头和末段之间的压力
6、差，从而获得压力补偿的具体数值。 ATC 按照即时的流量（每隔8ms测量一次流速），调整补偿的压力，与传统的压力支持相比（PSV方法）， ATC避免了补偿不足和过度，同时保证补偿的压力完全与病人呼吸同步（因流速测量时间间隔很短，所以才能保证与病人呼吸同步）。“有文献比较了ATC与传统PSV方法克服插管阻力的效果，并得出了有利于ATC的结论。（hanson_lqy前辈也表达了相同的观点）”,（Setting）在Draeger上设置ATC非常简单，见下图。Comp是指压力补偿的百分比。比如此时此刻计算出的补偿压力是10mbar，如果你将Comp设置为80（就是80的意思），则实际补偿的压力为8mb
7、ar。下下张图表明的更清楚。至于到底设置为多少比较合适，那就因人而异了，80是通常设置值。,（该图中蓝色线是ATC100补偿时的曲线，绿色是ATC按60补偿时的曲线）,(What) PPS or PAV 是什么东东？ 还是按步骤来，首先看看缩写的意思，PPS: Proportional Pressure Support; PAV: Proportional Assist Ventilation. 大家注意到否，两者都包含核心关键词Proportional. 所以两者其实表示的是同一概念。有人将PAV翻译为成比例辅助通气，PPS翻译为成比例压力支持通气，其实都一样，便如money在中国叫RMB，
8、到美国就成US dollar了。其实从家谱说起，它俩的父辈是PSV（或者叫PS）：Pressure Support Ventilation，Draeger的机器上PSV被称为ASB（Assisted Spontaneous Breaths）。好了，把人家祖上辈份以及名字搞清楚才好开讲嘛。,（Why）为什么要创造一种新的通气方式呢？ “PAV 是为尚有自主呼吸用力,但由于高阻力和低顺应性而呼吸功增加, 需要给予通气辅助的病人提供的一种呼吸支持方式。”某文献中摘抄。 “在PPS 模式下,患者可舒适地获得由自身任意支配的呼吸形式和通气程度,呼吸机可更好地配合患者,且该通气模式下的压力时间波形为更接近
9、生理状态的正弦波,患者感觉更舒适”某文献中摘抄。 ！,想来不是每个人都如此，我们还是通过白话的方式来描述一下PPS。 为什么要研发PPS呢？这还得从呼吸机的历史说起（以下内容非官方认可，大家自己看着办）。话说，早年间，呼吸机们都是机器控制的，采用时间切换方式，最典型的就是CMV（controlled mechanical ventilation控制机械通气）通气方式（Draeger叫IPPV Intermittent Positive Pressure Ventilation, 翻译作间歇正压通气，其实就是CMV）。那时候根本没有什么人机对抗的概念，所有的通气都由机器控制，说的难听点，病人就是
10、一个模肺。“悲惨”的CMV持续着，像万恶的旧社会一样“惨无人道”。然后，像所有的历史一样，“*”发生了，“人机同步“被提到了相当的高度，各种触发技术随之出现。机械通气进入了“自主呼吸时代”，患者再也不是模肺，而是被当作“人”来看待。 “伟大”的PSV（ASB）诞生了，患者可以决定什么时候吸气，什么时候呼气。“想蘸红糖蘸红糖，想蘸白糖蘸白糖”那叫一个爽啊！就这样，PSV使用了很多年。大家都知道对于PSV通气方式，最关键的设置就是一个支持的压力，那设多少呢合适呢？有这样一种设法，首先按照公斤体重来计算目标潮气量，然后给病人一个较小的压力，观察在该压力下患者能达到多大的潮气量。如果未达到目标潮气量就
11、加点压力，直到与目标值差不多为止。如果不放心，就稍后做个血气，根据血气的结果调整呼吸机参数。我刚工作时就是这么干的，我想一定有很多同学和我有相同的经历，都是这么设PS的。合理吗？,公斤体重计算出的潮气量是按照满足患者生理需要量来估算的，当患者出现自主呼吸时，是否每一次吸气努力都需要相同的潮气量呢（以公斤体重为依据计算）？其实不同的吸气努力（patient effort），所需的潮气量也是不同的（见下图），相应的每次的压力支持也应该是不同的。如果只给予单一压力支持，只能出现下面的两种情况。（在下面的模型中我们假设对于该患者5cmH20压力可以产生500ml的潮气量，模型没有考虑更复杂的情况，只是
12、为说明问题，请大家不要较真）,本次吸气(上图A点)，患者吸气努力较低（也就是膈肌、肋间肌的收缩较弱），所产生的胸腔负压也较低，他靠自己只能产生100ml的潮气量。但健康时，这样的吸气努力可以产生300ml的潮气量（也可以理解为本次吸气患者的生理需要量为300ml），所以他希望呼吸机给予其额外200ml的气体，这样加起来，正好满足其正常需要量。但实际情况是，呼吸机给予患者的是5cmH20的压力支持，对于该患者，这样大的压力能产生500ml的潮气量，远远大于200ml。其结果就是患者 “被给予”了500ml的潮气量，总潮气量达600ml。这就好比你今天在食堂吃了份盒饭，感觉没吃饱，于是回宿舍后自己
13、又泡了包方便面。吃完后，觉得刚好饱。突然手机响了，“领导“打电话给你，说让你来陪”饭局“。又不能不去，最终的结果就是吃撑了。 2.?患者非常非常努力的吸气（注意是非常非常努力，而不是努力，类似于文学作品中常说的“倒吸一口冷气“上图 B点），希望能得到800ml的潮气量，这次比上次强，他自己能产生200ml的潮气量，需要呼吸机给予600ml就可以了。可5cmH20的压力，只能产生500ml的气体量，这样加起来只有700ml，还缺100ml哪！怎么办？只好被迫延长吸气时间。本来患者希望在正常的吸气时间内，通过提高流速而获得更多的潮气量。可压力是恒定的，他不能自动发现患者的需求，仍然给予原来的流速，
14、结果只能是患者产生“空气饥饿”，并被迫延长吸气时间。长此下去，呼吸肌疲劳，呼吸功增加（这点非常重要），病情自然不会好转。,红色阴影部分是患者自己努力产生的流速，而蓝色阴影部分是呼吸机给予的流速。右侧最下面可以明显的看到当患者吸气努力增加时，吸气时间被迫延长。,每次呼吸努力，与之相适应的潮气量，都是不同的。而设置单一压力，不是导致供气过度，就是供气不足。再考虑吸气过程中，患者需要的支持压力也不是恒定的（是随阻力顺应性变化的而变化）。这些就是PPS需要解决的问题。,（How）PPS的工作原理 史蒂芬.霍金在时间简史中说，他只引用1个公式，因为别人告诉他，如果你在你的书中每多引用一个数学公式，那么书
15、的销量就将减少一半。汗啊！我接下来的工作就是用数学公式推导PPS的原理。本着“我不入地狱，谁入地狱“的精神，我花了数周的时间来研究这些公式（这也是连载推迟的原因），下面的讲解将非常的白话，相信各位能看的懂。,名词解释,Paw: Airway pressure Pvent: pressure provide by ventilator Pmus: Muscle effort for spontaneous breathing R: Resistance(呼吸系统的阻力) C: Compliance（呼吸系统的顺应性） F or Insp.Flow: Patient Insp. flow (原文中
16、的符号打不出来，用 F代替) V: volume,?公式1 Pvent+Pmus = R x F + 1/C x V Pmus是患者的吸气努力所产生的吸气压力，Pvent是呼吸机给予的压力支持，两者共同克服呼吸系统总的粘性阻力（R,包括由气管插管、气道、肺组织、胸廓所产生的呼吸系统阻力，与流速有关）和呼吸系统总的弹性阻力（顺应性的倒数，1/C，包括肺组织及胸廓所产生的阻力，与容量有关），最终将气体送达肺部。粘性阻力与流速相关（按照经典的理论，克服气道阻力所需要的压力与流速成线性关系,即 RP/F）。 弹性阻力的大小与与容量有关（V，同样根据经典的理论，CV/P）。所以肺部所需的总压力其实是流速和容量的函数）,公式2 Pmus = R x F + 1/C x V - Pvent. 将公式转换一下，将Pvent.移到公式右边，可以看到当呼吸机提供的压力（Pvent）越接近于患者肺部所需的压力（R x F + 1/C x V）时，患者自身做的功越小（Pmus）。实际上PPS的原理也在于此，通过提供机体呼吸所需的压力
