高频通气的临床应用与研究
机械通气作为一种重要的呼吸支持技术目前越来越广泛地应用于临床,其不仅改善肺的气体交换、缓解呼吸窘迫还能改善压力一容量关系等。
机械通气技术从最初的无创负压通气发展到了现代的无创正压通气、有创正压通气和高频通气(hish frequency venlilation,HFv)。作为普通常频的无创正压通气和有创正压通气方式在纠正严重低氧血症、高碳酸血症,缓解呼吸肌疲劳等方面发挥了重要作用。然而普通常频呼吸机在一些特殊情况下也存在着不足和缺陷,如急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征、小儿及新生儿呼吸窘迫综合征、气漏综合征、先天性膈疝、持续性肺动脉高压、支气管胸膜瘘、喉镜纤支镜检查时以及颅脑手术和耳鼻喉、支气管手术时的呼吸支持。而HFV却能在这些情况下发挥很好的治疗作用。HFV是指通气频率超过正常呼吸频率4倍以上(>60次/分),而潮气量接近或低于解剖死腔量的机械通气模式。
和普通的机械通气相比,特点是①具有较低的气道压(约98.063pa)可减少肺组织及气道压损伤,对于回心血量影响小,对整体的循环系统干扰小。
②其与患者的自主呼吸不发生冲突,避免了人机对抗,既可以作为控制呼吸模式又可以作为辅助模式。HFV是一种既古老又年轻的呼吸模式,早在20世纪6O年代后期瑞典人Jozon、Sjostrand发现采用略高于死腔量的潮气量的通气方式,同时将呼吸频率提高到100次/分,在这种情况下通气能保持较低的气道正压和胸腔负压。美国Klia等于1976年首次研究出高频振荡通气人工呼吸机。在我国,1980年曹勇、李宗翼等研制了第一代的高频喷射呼吸机。现在HFV理论和应用已经得到了很大发展,由过去单一的固定呼吸模式发展成独立的高频呼吸机。在临床上高频呼吸机也由过去仅应用于急救复苏、麻醉期间的呼吸管理发展到内科、儿科、胸外、烧伤等专业的呼吸管理及治疗应用。现就HFV技术的现状阐述如下。
1 工作原理国内外的一系列HFV实验发现浅而快的呼吸模式能够维持正常的血气,其机制目前认为是以气体扩散和整体对流为主导多种机理共同作用的结果脚,但截至目前HFv的机理仍未得到完全充分的揭示。
2 HFV特点及分类HFV的通气频率为普通机械通气频率的3—4倍,潮气量相当于解剖死腔量,具有低气道压、低胸内压特点,不易造成肺气道压伤及剪切力效应,使肺泡在持续扩张下保持有效通气和换气,能有效改善氧合,提高血氧饱和度,纠正低氧血症脚。同时对循环功能影响较小,不会像普频呼吸方式对回心血量造成较大影响,且避免了心脏由于肺脏运动压迫而导致心脏顺应性降低。同时高频呼吸方式还能在纤支镜检查及气管手术时在保持较好的通气效果同时提供较好的视野。
目前HFV按照通气方法分为高频正压通气(HFPPV)、高频喷射通气(HFJV)、高频振荡通气(HFOV)、双向高频通气、高频气流中断(HFFI)、高频叩击通气(HFPV)等6种模式,其中前3种通气效果较好,临床应用也最多。
2.1 HFPPV 通气频率为60-150次/分,潮气量为3-5ml/kg,:E<0.3。此方式无喷射装置,需要气道密封,同时要减少机械死腔和解剖死腔,否则易造成肺泡通气不足。它采用气动阀定时、高频地控制气流,本质与正压通气无差别,可产生机源性PEEP,利于气体交换。同时可反射性抑制自主呼吸,使自主呼吸频率减慢。这种方式目前应用较少,但较适用于喉镜、支气管镜检查和上呼吸道的外科手术中阁。
2.2 HFJV 通气频率100—150次,分,潮气量50-250mi,此方式通过高频电磁阀喷射出高频、低潮气量的快速气流进入气道和肺内,喷嘴连接于气管插头接头或环甲膜穿刺接头,不能密封,允许从开口四周吸人空气。此方式气道压和胸内压低,对自主呼吸影响小。此种方式应用范围较广,最佳指征为喉部或气管手术麻醉期间提供通气。HFJV被证实为上气道重建手术期间保持通气的理想方式。
2.3 HF0V 频率为500-3 000次/分,潮气量为20%-80%解剖死腔量,它通过高频活塞泵将少量气体泵入和抽出气道的原理进行通气,这种方式改善机体氧合效果明显,且具有较低气道压力和胸腔内压。但缺点是不易排出CO:,易形成潴留。比较适用于新生儿呼吸窘迫综合征的早产儿疾患,成人应用较少。
3 临床应用3.1 喉镜、纤支镜检查及上气道手术 在上气道检查及手术操作中,由于气道空间较小,需要有可靠的通气及较佳的手术或操作视野,HFJV因其导管远小于任何气管内套管,且不需要密闭气道,可以通过环甲膜、甚至通过纤支镜进入气道进行通气,基本不占用气道空间,而且能保持适宜的通气效果成为首选。Hautmann等[句最早将HFJV应用于纤支镜检查;Lucangel等[71采用HFPV行右支气管撕裂修补术;Due等[81采用HFJV行支气管肿瘤切除术均取得了良好效果。目前国内也已经将HFJV大量应用于喉镜、纤支镜检查操作及上气道手术中。
3.2 急性肺损伤、急性呼吸窘迫综合征(ARDS)急性肺损伤和ARDS是一种病死率较高的常见危重疾病,其基本病理生理改变是肺泡上皮和肺毛细血管内皮通透性增加形成的非心源性肺水肿。
其临床特征之一是常规吸氧仍难以纠正的低氧血症,为纠正缺氧,目前普遍采用机械通气治疗。由于ARDS患者存在大量的肺泡塌陷,肺容积明显减少,常规或大潮气量通气易导致肺泡过度膨胀从而导致气道平台压过高,加重肺和肺外器官的损伤。所以目前临床采用小潮气量为特征的肺保护性通气策略以避免气道平台压增高。但这种小潮气量却不利于塌陷的肺泡膨胀,故目前临床经常采用控制性肺膨胀,PEEP递增法和压力控制法等肺复张手法促进ARDS患者塌陷肺泡复张,改善氧合。但这种常规机械通气允许高碳酸血症,成人较易耐受,但婴幼儿却不适用,因为婴幼儿在酸中毒时对肺血管阻力影响较大,易产生气道高平台压。而HFOV气道压力低,潮气量更小,故气压伤发生率低,对肺血流影响小,气体分布均匀。且HFOV可通过较高的平均气道压,使塌陷的肺泡重新扩张,然后只要气道保持在肺泡关闭压之上,就能防止肺泡和小气道再次塌陷。由于HFOV没有较高的吸气压力,所以肺复张策略在HFOV中更具有意义唧。目前大部分实验及临床应用显示HFOV在早产或者表面活性物质缺乏时,较普通机械通气相比能改善气体交换,促进肺泡均匀扩张,减少肺损伤并有效降低肺内炎性介质及透明膜形成。
在成人ARDS的治疗中也有部分学者发现HFOV较普通机械通气治疗效果更好[1 。目前研究发现在接受HFv的早产儿中气体交换改善,漏气综合征明显减少。学者主张HFOV治疗新生儿呼吸窘迫综合征(NRDS)时采用增加容量和肺泡复张策略,使MAP在肺泡关闭压之上,促进塌陷肺泡重新张开,并改善通气,减少了肺损伤,而研究结果也提示与常规正压通气比较,此策略可减低慢性肺疾病的发生率。目前成人ARDS中应用HFV仍较少,虽有部分研究报道HFOV在成人ARDS治疗中发挥了较好的作用,但仍需更多的临床研究证实。
3.3 持续性肺动脉高压普通机械通气在治疗持续性肺动脉高压患儿时效果不佳,难以改善氧合,Lamland等研究发现HFOV联合吸入一氧化氮(NO)对患儿持续性肺动脉高压引起的低氧血症治疗比常规机型通气甚至体外膜肺更有效。这可能是由于HFOV可保持肺处于最佳膨胀状态,NO更易进入肺,发挥疗效。
3.4 先天性膈疝Datin—Dorriere等研究发现HFOV治疗先天性膈疝,可减少对体外膜肺氧合的依赖。
3.5 支气管胸膜瘘支气管胸膜瘘是临床使用机械通气的难题,普通的机械通气由于潮气量较大,形成气道压较高,常使瘘口难以愈合,而HFv气道压力低,减轻了对瘘口的压力,对瘘口愈合有利。在临床亦有使用HFOV对患者实施呼吸支持,成功帮助患者痊愈。
HFV能够独立改善氧合,但目前在临床的应用还有待进一步扩展,鉴于HFv自身亦有很多不足如HFPPV由于呼吸周期短,特别是呼气时间短,气体易在肺内蓄积,使功能残气量增加、二氧化碳潴留。同时浪费大量气体,气体湿化不佳,通气监测困难,HFJV在应用无气囊的套管时可能造成误吸。同时也存在气体消耗大,通气监测困难等情况。近年来HFV在我国不少医院得到了推广应用,HFV因其独特的气管外喷形成的开放式正压通气所以具有无创性、不需要插管和患者较容易接受的优点,而且开放式通气有利于气道分泌物引流,且以和自主呼吸不冲突,很少引起气压伤及对循环系统形成不良影响。
综上所述,高频呼吸机开拓了对呼吸生理的传统认识,相信随着技术的更新和完善,它必将成为普通呼吸机的重要补充,在临床医疗中发挥更加重要的作用。
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