优化患者治疗体验：无创通气中的人机同步监测

患者-呼吸机不同步是无创通气过程中的一个主要问题，可能导致不适和治疗失败。因此，在儿科和成人人群的无创通气 (NIV) 期间，识别和及时处理异步异常至关重要。在这篇综述中，我们首先定义了异步的不同形式、它们的分类和量化方法。因此，我们分别描述了在儿童和成人急性呼吸衰竭患者中正确检测NIV期间患者-呼吸机异步的技术。然后，我们描述了可以采取的措施，以减少异步的发生，包括使用非传统的通风模式。最后，我们分析了文献报道的异步对婴儿、儿童和成人临床结果的影响。

介绍

急性呼吸衰竭 (ARF) 患者可能受益于不同的氧合或通气支持 。在患有中度至重度 ARF（包括心源性肺水肿和慢加急性呼吸衰竭）的患者中，无创通气 (NIV) 起着重要作用。然而，NIV会受到一定比例的治疗失败的影响，主要需要经口气管插管和有创机械通气。

在 ARF 的类型和严重程度、气体变化恶化、呼吸窘迫、血流动力学不稳定或神经功能恶化的背后，NIV 也可能因为患者对治疗的不耐受而失败。在治疗不耐受的原因中，有一种应用于患者的界面类型、大量空气泄漏的存在以及患者与呼吸机不同步的发生。

患者-呼吸机不同步仍然是新生儿、儿科和成人患者 NIV 期间的主要问题。特别是，患者与呼吸机的不同步会显着增加呼吸功 ，并产生不适。尽管这些现象背后的机制得到了很好的描述 ，但患者与呼吸机不同步对临床结果的影响仍存在争议。

在定义了不同类型的异步之后，我们旨在回顾过去 30 年关于新生儿、儿科和成年 ARF 患者在 NIV 期间发生的患者-呼吸机异步的文献。我们的目标是专注于异步对接受 NIV 的患者的临床结果的量化、检测、管理和影响。

材料和方法

研究选择的搜索策略

以下搜索策略于 11 月 10 日在 PubMed 中启动：((“1992”[日期 – 出版]: “2022”[日期 – 出版]) AND (“患者 – 呼吸机不同步” OR “患者 – 呼吸机相互作用” OR “无效努力”或“浪费精力”或“自动触发”或“自动触发”或“双重触发”或“过早循环”或“延迟循环”））。

在检索了已发表综述中的所有参考文献，以确定在主要搜索中遗漏的其他感兴趣的研究后，两位作者独立检查了所有文章，并选择了1992年1月1日至2022年11月1日期间以英语发表的接受NIV的新生儿、儿科和成人ARF患者。在意见不一致的情况下，要求第三审查员的专家意见作出决定性决定。排除了仅以抽象形式提供的病例报告、综述文章、社论和研究（图1）。在585份检索到的记录中，有45项研究被收录在手稿中，并检索了它们的参考文献以获得进一步的标题。

定义

异步事件是患者的呼吸活动与呼吸机的机械辅助之间缺乏协调。在 NIV 期间，患者-呼吸机不同步被分类为主要（无效触发、自动触发和双重触发）和次要（过早或提前循环、延长或延迟循环以及触发延迟），取决于协调干扰的程度。图 2描述了每种类型的异步的示例。

无效触发，也称为无效或浪费的努力，定义为患者在呼吸机辅助下的吸气努力。这种不同步可能出现在呼吸机的呼气相和吸气通气辅助期间。可能的潜在机制被认为是呼吸动力和/或努力较弱、固有呼气末正压 (PEEPi) 高以及呼吸机触发灵敏度过低  。

自动触发包括不由患者的任何吸气努力触发的机械送气。这种类型的不同步通常由气道压力和/或流量的扰动或漏气触发，这些被错误地感知为触发努力。因此，它们的发生主要取决于触发类型、灵敏度和呼吸机补偿漏气的能力。

双触发的特点是单个患者吸气由两个机械周期支持，呼气时间非常短（<平均吸气时间的 30%）。在患者努力完成之前中断机械送气会在短暂的呼气阶段之后产生第二次触发的机械送气。

过早循环是一种患者-呼吸机不同步的形式，其特征是呼吸机送气中断，预期患者的努力终止；然而，在延迟循环的情况下，机械辅助比患者的努力更长，并且延伸到患者自己的（神经）呼气中。急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 患者的过早循环更频繁并且可能导致双重触发，而延迟循环在阻塞性条件下更频繁发生。在 NIV 期间，延迟循环最常由漏气引起，漏气会阻止达到呼气触发阈值和送气循环关闭。

异步检测

异步率通常由异步指数 (AI%) 衡量，由异步呼吸与总呼吸计数之间的比率定义，即呼吸机周期和非触发呼吸的总和，以百分比表示 。在接受有创机械通气的患者中，AI% ≥ 10 与临床结果恶化相关。相反，接受 NIV 的患者的 AI% 值≥10 与患者报告的较差舒适度相关，但与插管率、ICU 停留时间或死亡率无关。因此，每当 AI% 值≥10 时，医生应采取措施降低异步事件的发生率（请参阅下文）。

辛德比等还提出了一种自动化和标准化的方法来量化异步，即所谓的神经同步指数。该指数基于对膈肌电活动 (EAdi) 的评估和监测，需要将专用导管连接到特定呼吸机以获取膈肌信号，并对呼吸机波形进行离线分析以解决速率问题的异步。神经同步指数被证明是可重复的，并且与专家的手动分析相关。

新生儿和儿科患者

当高流量氧疗失败时，NIV 被认为是治疗受 ARF 影响的新生儿、婴儿和儿科患者的金标准。患者-呼吸机不同步是非成人患者的主要挑战，通常使用辅助 EAdi 信号对其进行评估，以监测膈肌信号和呼吸努力。在 35 名接受 NIV 压力支持通气 (PSV) 模式的新生儿和儿童中，Vignaux 等人据报道，AI% 的中位数为 65。无效努力、自动触发和过早循环是最常见的异步类型。作者还报告说，在调整和优化呼吸机设置后，中位 AI% 显着降低至 40。正如最近报道的那样，接受传统 NIV 模式的极早产儿的特征是更高的 AI% 中位数，高达 86%。在儿科人群中，已经证明使用辅助信号（例如 EAdi）可以提高儿科重症监护医师检测无效努力和自动触发的能力 。

成人患者

在成年患者中，患者-呼吸机不同步已通过多种方法进行评估，例如观察呼吸机屏幕上的波形、专用算法或其他信号（即 EAdi、食管或经膈压力）。

呼吸机波形的目视检查是常规临床实践中最常用的方法。事实上，这种方法不需要放置任何额外的导管，这可以被认为是难以定位的并且是患者进一步不适和漏气的来源。然而，一项多中心研究表明，专家和非专家医师在通过头盔或面罩通过单独的呼吸机波形检查检测 NIV 期间的不同步时的灵敏度非常低。值得一提的是，正确检测率与异步的普遍性成反比。

Mulqueeny 等人开发了一种自动算法来检测无效努力，例如没有任何通气支持的呼气流量扰动和双重触发，因为两个机械通气吸气周期间隔小于 500 毫秒。在 10 名接受 PSV 模式 NIV 的患者中，该算法在检测异步时显示出 95.1% 的特异性。然而，该算法具有内部局限性，只能检测呼气和双重触发期间的无效努力。

Sinderby 等人提出的 NeuroSync 指数（神经同步指数）是另一种在 NIV 期间对 12 名慢加急性呼吸衰竭患者进行测试的自动化算法。NeuroSync Index 确保在专用 NIV 呼吸机或配备漏气补偿软件的 ICU 呼吸机以及无创神经调节通气辅助 (NAVA) 提供的 PSV 期间正确检测浪费的努力、触发的延迟和循环关闭错误 。

如前所述，该算法需要定位 EAdi 导管，这会以某种方式增加成本并使用配备用于 EAdi 监测和 NAVA 通风的专用呼吸机。因此，该系统具有内在的局限性，限制了它在所有中心的应用。

最近，有人提议应用膈肌超声来识别有创机械通气期间患者-呼吸机的不同步。这项技术也在健康志愿者身上进行了测试，这些志愿者正在接受 NIV 并引发异步。该方法包括监测隔膜圆顶偏移或其在并置区中的增厚，以确定患者呼吸努力的存在。然后隔膜超声成像与呼吸机波形实时耦合，以识别和准确识别异步。需要注意的是，尽管隔膜超声检查可以被认为是一种“易于学习的技术，在超声机屏幕上可视化气道压力曲线的需要限制了它在日常临床实践中的使用。也就是说，无论何时在超声波机器上筛选呼吸机波形，这项技术在未来可能会在评估患者-呼吸机同步性方面发挥重要作用。

最后，电阻抗断层扫描是一种床边肺功能成像工具，已应用于 ARDS 猪模型，以研究与呼吸机不同步时的“摆动”现象。除了最近的实验性使用外，到目前为止，还没有研究评估过有创机械通气或 NIV 严重患者-呼吸机不同步的患者的通气或肺通气分布。

异步管理

新生儿和儿科患者

在新生儿和儿科患者中，人机不同步的管理至关重要。由于非成人患者的呼吸频率高达 50 次/分钟，最佳的患者-呼吸机同步可以更好地卸载膈肌。

在患者-呼吸机不同步的情况下，医生应首先评估呼吸机设置和应用接口。事实上，通过调整 PSV 期间的呼气触发设置，患者与呼吸机的同步性得到改善。此外，大量意外漏气的存在也会影响患者与呼吸机的同步性。因此，应考虑改变接口类型或调整其位置。但是，如果这些措施无法减少不同步，则可以考虑使用非常规的通气模式。NAVA 是一种由 EAdi 信号驱动的非常规通气模式，该信号提供与 EAdi 成比例的吸气辅助，EAdi 是患者中枢呼吸驱动的最接近可记录信号。特别是，非侵入性 NAVA 被证明可以保证最佳同步，尽管存在大量漏气或微弱的呼吸努力。

成人患者

无意漏气是成人 NIV 期间不同步的最重要来源。大量空气泄漏的存在可能会产生一种称为“流量异步”的特殊情况。事实上，流量不同步被定义为呼吸机流量输出与患者的吸气流量需求不一致。在插管患者中，流量不同步会增加呼吸功和呼吸困难。为了控制气流不同步的发生，必须通过调整上升时间来优化流量输送，将 NIV 与配备漏气补偿软件的专用呼吸机一起应用，并减少有意和无意的漏气 。

因此，选择合适的接口、调整呼吸机模式和设置以及使用带有漏气补偿软件的呼吸机可以减少人机不同步的发生，包括流量不同步

NIV 接口的选择及其定位的评估应该是在患者-呼吸机不同步的情况下实施的首要行动之一。当通过面罩或咬嘴输送 NIV 时，漏气量有很大不同，漏气量越大，不同步率越高。与有创机械通气相比，作为 NIV 接口的面罩和头盔都会增加不同步的发生。多项研究报告称，与面罩相比，头盔产生更高的不同步率。由于头盔在呼吸机送气过程中存在与内部容积大和向上位移相关的内部缺陷，因此开发了新一代头盔以改善加压和患者与呼吸机的相互作用。与传统头盔相比，新头盔减少了吸气触发延迟，增加了膈肌活动和呼吸机辅助之间的同步时间，并整体提高了舒适度。然而，记录的异步事件在接口之间是相似的。医生还应该尽量减少漏气的次数，因为这些事件本身会引起不适，并且与异步事件有关。

呼吸机设置和模式的调整是另一个变量，可以在 NIV 期间患者-呼吸机不同步的情况下进行校正。在要检查的设置中，吸气压力过高与 AI% >10%相关。此外，还应通过个性化方法解决和设置循环关闭标准，以优化与呼吸机的同步并避免“挂断”现象。

此外，还应考虑使用比例通气模式，例如比例辅助通气 (PAV) 或 NAVA。PAV 在中度 ARF 患者中被证明是舒适和耐受的 ，这可能部分归因于同步性。另一项研究最近比较了 15 名 COPD 加重患者的 PAV 和 PSV。PAV 没有改善患者与呼吸机的相互作用；此外，使用 PAV+（PAV 的发展）会引发失控现象，这可能会导致异步 。事实上，PAV+ 需要一个没有漏气的封闭系统，这使得该模式在 NIV 期间不再使用。

特别是，虽然PAV要求医生根据患者的呼吸力学设置辅助参数（即流量和容量辅助），但PAV+已经实施了软件，通过在每5毫秒测量一次流量和体积以及实施短吸气末闭塞来持续监测患者需求。要求医生仅设置负荷可调的增益系数，呼吸机将根据呼吸系统的运动方程按比例提供吸气支持。因此，虽然空气泄漏不会损害前PAV模式的功能，但PAV+需要一个封闭的系统来评估流量和体积并进行吸气末闭塞。

相反，一些研究已经调查并证明 NAVA 可以在通过头盔或面罩输送 NIV 期间有效地优化患者-呼吸机同步。最近，在NIV期间通过头盔和面罩描述了 NAVA（定义为神经控制压力支持）的特定设置。与 PSV 相比，神经控制压力支持显着改善了患者与呼吸机的相互作用和同步性。

第三，使用配备能够检测和补偿漏气的软件的呼吸机可显着改善患者与呼吸机的交互和同步性。值得注意的是，Carteaux 等人未确认 NIV 软件的存在减少了 ICU 呼吸机中异步事件的发生；然而，专用 NIV 机器的使用显着改善了患者-呼吸机的同步性。

异步对患者结果的影响

新生儿和儿科患者

为了减轻患者呼吸机不同步对新生儿和儿科患者临床结果的可能影响，一些研究比较了 NAVA 与 NIV 期间的传统通气模式。

在一项随机交叉试验中，Lee等人将15名早产儿随机分为NAVA和PSV模式接受NIV。作者报告称，与传统的NIV模式相比，即使在存在大量空气泄漏的情况下，NAVA也减少了呼吸工作量，提高了患者与呼吸机的同步性。与Lee等人一致。Gibu等人纳入了8名早产儿，以NAVA或PSV模式接受NIV。与传统模式相比，婴儿在NAVA期间似乎更舒适。然而，两项研究均未报告其他临床结果。最近的一项荟萃分析系统综述显示，NAVA和传统通气模式的NIV失败率相似，但无法确定NAVA是否能防止呼吸衰竭的恶化。最近的一项随机对照试验报告称，NAVA改善了患者与呼吸机的同步性；然而，在生命参数（即心率和呼吸频率）、舒适度、呼吸暂停事件或去饱和以及心动过缓方面没有记录到差异。最近的另一项随机对照试验表明，与持续气道正压通气（CPAP）相比，NAVA模式下的NIV降低了早产儿拔管后呼吸衰竭的发生率。值得注意的是，CPAP不需要与呼吸机的吸气加压相互作用，这一结果与异步率的降低无关。

一项生理交叉研究表明，NAVA 降低了与呼吸机的不同步率，而且在婴儿中，它是 NIV 的一种可行且安全的模式，并且患者可以很好地耐受。

在一项随机交叉研究中，18 名轻度 ARF 儿童接受了 NAVA 或 PSV 模式的 NIV。该研究表明，NAVA 是 NIV 的一种可行且安全的模式，它减少了异步的发生；然而，考虑到研究设计，没有关于主要临床结果的数据。

除了大量数据表明 NAVA 改善了患者-呼吸机的相互作用和一些次要的生理结果外，迄今为止还没有随机对照试验研究过患者-呼吸机不同步对主要临床结果的影响，例如机械通气的持续时间， ICU，或儿科患者的住院时间和死亡率。

成人患者

如前所述，患者-呼吸机不同步的存在可能会损害患者对 NIV 的耐受性和舒适度，从而导致治疗失败。

AI% 值≥ 10% 会显着降低 60 名重症患者 和另一人群（包括 69 名通过口鼻面罩接受 NIV 的急性患者）的舒适度和 NIV 耐受性。在这方面也研究了 NAVA 等比例通气模式，并证明可以减少不同步的发生。在 Schmidt 等人的一项研究中，将 NAVA 和 PSV 与交叉设计进行了比较，还结合了是否存在用于空气泄漏补偿的软件。尽管 NAVA 改善了患者与呼吸机的相互作用和同步性，但通气模式之间的舒适度没有差异。相反，神经控制压力支持被证明可以增强加压和触发性能，同时通过头盔 和面罩确保NIV 期间最佳的患者-呼吸机同步。在这些设置中，神经控制压力支持提高了患者对 NIV 的舒适度。

在舒适度改善的背后，Vignaux 等人未检测到 AI% 值是否≥10% 的患者在死亡率或 ICU 住院时间方面没有差异。另一项观察性研究最近比较了一组 91 名在 NAVA 模式下接受 NIV 的患者，以及一个历史和同时匹配的队列（134 和 202）在 PSV 下接受 NIV 的患者。调整混杂因素后，与 PSV 相比，NAVA 并未改善插管率、NIV 持续时间和 90 天死亡率。在 NAVA-NICE 试验中，40 名急性加重慢性阻塞性肺疾病 (COPD) 患者被随机分配接受 NAVA 或 PSV 模式面罩 NIV 。尽管减少了异步性，但 NAVA 并未降低 NIV 失败率、NIV 持续时间或住院死亡率。最近，一项大型随机对照试验比较了 100 名新发ARF患者 NIV 期间的 PSV 和 NAVA 。在总体人群中，本研究没有证明NAVA和PSV在NIV失败率（30%对32%，p=0.83）和28天死亡率（18%对34%，p=0.07）方面分别有任何差异。然而，在COPD加重患者亚群中，与PSV相比，NAVA提高了28天的生存率。值得一提的是，在轻度至中度加重的COPD患者中，如果NIV不再耐受，在没有进一步的气体交换恶化或呼吸窘迫的情况下，可以使用高流量鼻插管来避免插管。

最后应该提到的是，NAVA 可以确保最佳的患者-呼吸机相互作用和同步，因为患者的呼吸努力直接并按比例触发并引导呼吸机吸气支持。值得注意的是，NAVA 需要专用导管的附加成本和对医生进行适当的培训。迄今为止，文献的实际证据并不支持在所有患者中广泛使用 NAVA；然而，定义明确的患者可能会通过 NAVA 从 NIV 中受益。

结论

患者–在 NIV 期间，呼吸机不同步在儿科和成人患者中都很常见。异步事件的检测（即使使用辅助信号或自动化软件）是实施呼吸机设置更改和减少其发生的基础。尽管高比例的不同步可能会影响患者的舒适度和治疗的成功，但人-呼吸机不同步是否可能决定接受 NIV 的患者的临床结果恶化仍有待证明。