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儿童高频振荡通气技术的临床应用2017-09-04文章来源：中国小儿急救医学, 2017,24(02): 81-86作者：王媛媛陆国平摘要高频通气是应用近于或少于解剖无效腔的潮气量(约为2 ml/kg)，高的通气频率(目前公认通气频率≥正常4倍以上)，在较低的气道压力下进行通气的一种特殊通气方法。
与传统常频机械通气比较，既克服了呼气末肺泡萎缩和吸气末肺泡过度膨胀问题，又保证了肺有足够的弥散和氧交换。
故而，近年来得到重症医学界的广泛关注，已越来越多地应用于临床。
本文就高频通气的原理、分类、参数设置及临床应用适应证作一介绍。
1高频呼吸机的通气原理及分类1.1高频通气(high-frequency ventilation，HFV)原理HFV基于呼吸机在气道内产生的高频压力/气流变化方式及呼气是主动还是被动，目前临床使用的主要为气流阻断型、喷射型和振荡型三类。
高频气流阻断是通过间断阻断高流速过程产生气体脉冲。
高频喷射通气通过高频电磁阀、气流控制阀、压力调节阀和喷嘴将高频率、低潮气量的快速气体喷入气道和肺内。
高频振荡通气(HFOV)通气回路在高速气流基础上通过500～3 000次/min的高频活塞或扬声器运动将振荡波叠加于持续气流上；少量气体(20%～80%解剖死腔量)送入和抽出气道，产生5～50 ml潮气量(2.4 ml/kg，大于死腔2.2 ml/kg)。
HFV气体交换机制包括：直接肺泡通气、对流性扩散、并联单位间气体交换、纵向(Taylor)分布、摆动呼吸、非对称速度分布、心源性混合和分子弥散等。
与常频机械通气(conventional mechanical ventilation，CMV)比较，HFV使用了开放模式，具备低潮气量、低气道压、低胸内压和呼气末加压效应，因而可避免肺泡反复启闭，不产生剪切力，始终保持肺均匀性开放，克服了呼气末肺泡萎缩和吸气末肺泡过度膨胀问题，保证了肺有足够的弥散和氧交换[1]。
高频振荡通气治疗5例小儿严重ARDS临床体会目的:探讨高频振荡通气治疗小儿严重ARDS的临床疗效。
方法:5例常频机械通气氧合改善不好的ARDS患儿改为高频振荡通气治疗,观察其治疗效果。
结果:2～6 h后氧合较前改善,24 h明显改善,4例抢救成功,1例死亡。
结论:对常频机械通气治疗氧合改善不好的ARDS患儿使用高频振荡通气治疗,可明显提高抢救成功率。
标签：高频振荡通气;ARDS;临床体会小儿呼吸窘迫综合征是小儿ICU常见危重症之一,病死率高,一些患儿经积极治疗原发病、常频机械通气、药物等综合治疗可获得较好的临床效果,但对于少数严重ARDS患儿,常频机械通气呼吸支持效果欠佳,氧合改善不良,我院2007年3月～2009年3月对5例此类患者改用高频振荡通气进行呼吸支持,获得较好的临床效果,现报道如下:1 资料与方法1.1一般资料5例患儿均符合1994年欧美联合会议提出的诊断标准:①急性起病;②氧合指数(PaO2/FiO2)≤200 mm Hg(1 mm Hg=0.133 kPa);③正位X线胸片显示双肺均有斑片状阴影;④肺动脉嵌顿压≤18 mm Hg,或无左心房压力增高的临床证据(因我院无法监测肺动脉压,故我院采用的是除外左心功能不全)。
另外,5例患儿均为常频机械通气氧合改善不好,PaO2/FiO2≤60 mm Hg,均符合严重ARDS的诊断标准,其中,第1例为20 h新生儿,女,体重4.2 kg,原发病为新生儿胎粪吸入综合征;第2例为1岁10个月女孩,体重8 kg,原发病为重症肺炎;第3例为7岁男孩,体重24 kg,原发病为重症肺炎、感染性休克;第4例为8岁男孩,体重20 kg,原发病为重症肺炎并支气管胸膜瘘;第5例为1岁1个月男孩,体重10 kg,原发病为支气管肺炎、败血症并发纵隔气肿。
1.2方法5例常频机械通气患儿的呼吸机参数、血气及胸片情况见表1。
由表1可见,此5例患儿呼吸机条件设置较高,但治疗效果仍不佳、氧合不好,故将此5例ARDS患儿改为高频振荡通气(美国生产的SensorMedics3100A)治疗,2～6 h后,其参数见表2。
关键词】高频振荡通气临床【中图号】TH 778Application of High Frequency Oscillatory Ventilation in Pediatrics1 历史与背景传统的呼吸机通气(Conventional Machanical Ventilation CMV)在严重疾病的治疗中给予重要的生命支持，使很多危重病人获得康复机会，其疗效是非常显著的，但这一治疗手段也有其严重的并发症，如气压性损伤，气漏综合症(ai r leak syndrome)以及肺间质反应性纤维化．对早产婴儿长时间呼吸机通气可造成肺损伤从而导致慢性肺泡-支气管发育不良综合征．1972年Lukenheimer及其同事在高频率通气(High Frequency Ventilation HFV)的基础上，对严重肺损伤CMV治疗无效的病人采用高频振荡通气(High Frequency Oscillatory Ventila tion HFOV)收到良好效果［1］．引起了危重病医学界的高度重视．此后国际上广泛大量开展了HFOV的基础与临床方面的科学研究取得突破性进展．今天HFOV 已成为新生儿婴幼儿极危重症病人尤其是严重肺功能障碍CMV治疗无效的一种重要治疗手段，成为儿科生命支持技术的发展方向之一．2 高频振荡通气的原理传统的呼吸机通气依赖于有效的肺泡通气其通气原理为：V A =VT-VDVA……肺泡有效通气VT……潮气量VD……解剖死腔量潮气量VT 大于解剖死腔VD，才能出现有效肺泡通气．当VT接近VD时则VA接近0．VA 是决定CO2从肺内排出的因素．高频振荡通气时TT≤VD，则VA≤0按理无气体交换．上述原理无法解析HFOV．Lukenheimer［1,10］研制的高频振荡通气是在呼吸机封闭的管道系统内，给予一个持续气流并控制在一定压力内，用一个扬声器膜(Loudspeaker diaphram)产生高频振荡，频率范围在5～40Hz(300～2400bp m)其振荡通过持续气流传入病人肺内．在通气过程，没有峰压(PIP)与基线压(base line pressure)之分．只有平均气道(MAP)压力，且潮气量极少，VT ＜VD．以传统机械通气的原理不能解析高频通气时气体交换的存在．传统机械通气时VCO2=FVT，二氧化碳的排出取决于分钟通气量(即FVT)而高频振荡通气时：［2,10］VCO2=(F)x(VT)y公式中x=0.5～1 y=1.5～2.2由此可见高频通气时潮气量比频率更重要｛(VT)y?(F)x｝．HFOV时气体交换有五种学说解析其原理：［3，10］①Permutt及其同事提出的Transit Time profile学说．其主要原理为气管吸入气体到达肺泡的距离不同因而到达的时间不一致．这种时间差使不同肺单位产生容积性气体交换(bulk convection)．②Otis et al 的Interregional Gas Mixing学说，其主要原理为不同部位的肺单位存在顺应性差异，致使不同肺单位充盈胀气与回缩排气不同步．这种因顺气性差异所引致的肺泡胀缩时相差，可使气体在不同部位间流动，混合，达到气体交换．③Aug mented Dispersion 又称Taylor Dispersion学说，1953年Taylor首先在研究流体力学时提出的理论，即在密闭管道内流动的气体(或液体)会沿纵轴形成层流同时又会作横向扩散运动(axial velocity profile and radial diffusion of gas in motion)并产生涡流(gas turbulence)．高频通气时气体可通过这些原理达到气体交换．④Asymmetric Velocity Profiles学说Scherer及其同事首先描述气体在分枝系统内的不均匀扩散，在支气管树内的不同气体的流速，流量不同，并且高频振荡时即使是少量气体向远端轴向扩散时亦不会衰减甚至可迭加增强．这种气体扩散是气体交换的机制之一．Chang及其同事对此特征的研究结果是肯定的［4］．⑤分子扩散原理：气体分子的自由运动也是HFOV时气体交换原理之一．3 高频振荡通气的临床应用高频振荡通气的特点：(1)无峰值压力和基线压力，只有MAP，可减轻肺组织切应力性损伤．(2)适当高的MAP可提高FRC，增加氧弥散面积，改善氧合状态．(3)连续的振荡气流形成主动排气过程使CO2得以主动排出，而非传统机械通气的靠胸廓和肺的弹性回缩排气．HFOV的临床指征：HFOV的目的主要是利用其气压性损伤小(无峰压)可改善弥散功能的特点．临床主要用于需限压的通气及常规呼吸机通气不能改善的情况．新生儿与儿科适应症也不同．新生儿适应症有：［4，8］①NRDS ②PPHN(Persistent Pulmonary Hypertension of Newborn) ③NMA S (Neonatal Meconium Aspiration Syndrome) ④先天性膈疝和新生儿肺发育不良．⑤新生儿肺间质气肿及气胸．儿科HFOV的适应症有：①急性肺损伤的AR DS．②儿科气漏综合征和肺间质气肿．Gutierrez et al报告HFOV用于治疗呼吸道合胞病毒伴轻中度呼吸道梗阻，出现ARDS样症状(ARDS-like symptoms)病人，可有效改善氧合和维持满意通气．大量临床研究表明上述严重病变常规呼吸机通气无效时HFOV可明显改善缺氧和显著提高存活率，其安全性也较好，因而不少研究者主张尽早使用以减轻并发症，降低死亡率，提高生存率．HFOV还应用于较大的外科手术期间的通气以及腹部损伤所致腹压明显增高导致呼吸衰竭CMV无效的病人［7］．HFOV结合NO吸入治疗严重肺损伤伴持续肺动脉高压，可减少膜肺应用，还可缩短呼吸机通气时间及减轻并发症，缩短病程．Fort.P和Fa rmer C的研究显示：在重危病人HFOV频率在500～1000bpm时可明显改善气体交换，生存者的追踪观察，慢性肺部疾病发病率与常规呼吸机治疗者比较有显著差异．Araorld et al.发表了第一次的前瞻性、随机性HFOV与CMV用于儿科呼吸衰竭的研究结果，为FDA批准HFOV在美国临床应用的依据，在其指导的多中心研究中包括70名急性肺损伤和呼吸衰竭病人，年龄＞1月体重<3.5kg．入选研究的金标准为氧指数(Oxygen Index)≥13／或有气漏综合症(air leak)．随机分组分别进行HFOV和CMV治疗，结果显示HFOV组需较高Paw ；PaO2／PAO2增大(肺泡动脉氧分压差)，在治疗30天结果：所需FiO2有显著差异(HFOV组FiO2=21%，CMV组FiO2=59%)，单纯用HFOV治疗生存率达83%；而单纯用CMV治疗为30%．从CMV转为HFOV治疗和从HOVF转为CMV治疗不伴有严重肺损伤的病人其存活率分别为21%和0%．研究还表明HFOV治疗24小时无氧改善，OI＞42者其疗效不佳，此组病人死亡率很高［8，9］．近年大量儿科临床研究均证实HFOV对严重肺功能障碍、氧合情况差，如严重肺损伤(SLI)ARDS和气漏综合征(ALS)等，CMV治疗效果欠佳的病人疗效显著，可改善氧合，降低死亡率，缩短病程［13，14］．4 高频振荡呼吸机的选择高频振荡通气的概念及初始研究源于1972年由Lukenheimer首先表述，九十年代初才大量进行临床研究，1995年获FDA通过．因此技术成熟的呼吸机不多，目前常用的有Sensor Medics 3100A； Drager Baby Log 8000;Metran Hum ming Bird V;Infant Star;Infant Star 950．Sensor Medics 3100A采用较小的膜式振动源；Infant Star;Drager Baby Log 8000和Infant Star 950 采用扬声器膜为振动源(Loud spesker diaphram)，Hammingv Bird V采用喷射式振荡(piston)．前二者为专用HFOV，余者为CMV配以HFOV．近两年新机型Stepha n也具有HFOV功能，但亦为piston式振荡源［1，13］．1998年David Hatcher et al对上述五种HFOV机型进行动物实验比较，结果表明各具优点，操作上也有简繁之别，病情程度、使用者知识等均影响HFOV效果．作为专用机的SENSOR Med ics 3100A.可调节参数较多而灵活，具有技术优势．其他机型可结合CMV使用，用途较广．应依据不同疾病的不同病理生理状况及使用者的经验选用．5 高频振荡通气的研究现状与未来研究方向HFOV近年已广泛应用于新生儿婴儿严重肺功能障碍的病人，HFOV结合NO吸入疗法治疗婴儿持续性肺动脉高压的研究，治疗胎粪吸入综合征，先天性膈疝伴肺发育不良的病人等方面的临床研究逐渐增多，NO结合部分液体通气的动物实验研究也取得可喜的成果［17］．HFOV本身可减轻机械通气的肺损伤，结合其他方法如NO吸入，液体通气等能否将这种损伤进一步降低，将极危重病人的疗效进一步提高，进一步降低死亡率，成为年近危重病治疗特别是机械通气的研究热门课题．尽早使用HFOV还是先用CMV，疗效不好才转用HFOV?直接从HFOV撤机还是转为CMV一段时间后再撤机?目前仍无一致认识，多数应用者主张先CMV再HFOV撤机前复用CMV过渡［13，15］．也有人主张从HFOV直接撤机(有成功报道)．这些都是今后临床研究要解决的问题．对于HFOV的机理及其并发症的基础研究还需进一步深入．HFOV对机体生理的影响，HFOV配合NO吸入及液体通气方面的研究将会成为今后研究的方向，明确HFOV的临床应用指征也会成为今后研究热点．随着HFOV的广泛应用，新机型的研制，新原理的探索，HFOV同时溶入症状、病因治疗的其他手段等方面的研究必将使HFOV技术更完善，适应面更广，疗效更佳．曾其毅（广州市儿童医院广州510120）References1，Chatburn RL.:A new system for understanding ventilators. 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A包序号设备名称数量1高频振荡呼吸机1台2纤维胆道镜1条3电子鼻咽喉镜（频闪喉镜）1套预算：162万元一、高频振荡呼吸机参数一、基本要求：1、原装进口新生儿/小儿高频、常频、无创一体化呼吸机；2、常频和高频必须适用于体重在30公斤以下的新生儿和小儿（要求提供CFDA注册的证明文件）；3、一体化彩色触摸屏幕，具有中文界面，及报警事项中文记录；4、配备分体式，自动控制加温湿化装置，易于消毒，无湿化纸等耗材；5、所有管路为开放式，不受厂家限制，便于自行采购，利于降低后期使用成本。
二、常频通气要求：1、控制原理：压力控制通气、配合容量限制(防止肺过度膨胀)和容量保障（防止通气不足），根据病情实施两种肺保护性通气方案；2、触发方式：采用流量触发、容量触发、触发水平自动调节，即根据病人自主呼吸情况，自动调整触发水平的门限数值，提高人机协调水平；3、近端流量传感器，传感器的分辨率0.1mL,常频最小潮气量1mL；4、呼吸环比较：存储的呼吸环和当前呼吸环，在同一界面中比对，便于对通气效果评估；5、通气模式：IPPV、SIPPV、SIMV、SIMV+PSV、PSV、CPAP+窒息后备通气，以及手动通气、手动增氧（氧冲洗）等通气模式。
三、无创通气要求：1、无创通气模式至少包含：NCPAP、双水平CPAP；须采用新生儿专用正压发生器附件，以降低患者呼吸做功，改善病人耐受性；2、具有自动泄露补偿功能，当鼻塞或者鼻罩出现漏气时，通过泄漏补偿确保病人端压力稳定，保证通气治疗效果并防止鼻中隔压迫性损伤。
四、高频通气要求：1、高频振荡方式:喇叭胶膜式，振荡气流须经湿化后在送往病人端，避免因鼓膜内潮湿滋生微生物造成交叉感染；具有主动吸气和主动呼气的双向气流，利于呼出肺内潴留的CO2；2、高频震荡通气（HFO），要求具有高频通气容量保证（VG）功能，可根据肺顺应性变化自动调整振幅，防止过度通气而造成肺损伤和脑损伤；3、具有持续基础气流和可调节的震荡偏流，呼吸比可在1:1、1:2、1:3之间调节，必须有高频通气的潮气量监测；五、监测：1、压力监测：PIP峰压、PEEP、Pmean（平均气道压）、PHFO（震荡压）；2、容量监测：MV（分钟通气量）,VTe（潮气量），VTe HFO（高频潮气量）；3、其它监测：呼吸频率，呼吸比，氧浓度，气道阻力，肺顺应性，肺过度膨胀指数C20/C；4、波形显示：同屏显示三种波形；P(t)：压力时间波形、V(t)：流速时间波形、V(t)：容量时间波形；5、呼吸环：同屏显示二种呼吸环图,且可同时选择显示一种波形;V(P)：容量压力环；V(V)：流速容量环；6、记录信息：各种参数、波形图、趋势图最低记录5天、记录病人姓名、病例号、床位号、入院日期、等信息。
