闭合环通气的几种常用模式

（一）适应性支持通气

适应性支持通气（adaptive support ventilation，ASV）利用微电脑系统监测患者的情况，自动设置和调整呼吸机参数来适应患者的呼吸能力和通气需要。患者无自主呼吸时，提供控制通气，自主呼吸功能恢复时提供支持通气，而且它所提供的控制或支持通气，均是在患者当时的呼吸力学状态下，以最低气道压和最佳频率来适应通气目标（每分通气量）的。

其基本工作原理是：根据患者体重和临床情况，设置每分通气量（MMV），呼吸机先提供5次试验通气，自动测出患者的动态顺应性（dynamic compliance，Cdyn）和呼气时间常数（expiratory time constant，RCexp），然后根据计算“最小呼吸功”的Otis公式，算出理想频率（f）和理想潮气量（VT），再用P-SIMV（无自主呼吸时）或PSV（自主呼吸时）来实施。ASV也可理解为：MMV＋P-SIMV＋PSV的理想组合。由ASV肺保护规则所确定的所有控制参数的最小和最大值见表12-1。

表12-1　由ASV肺保护规则所确定的所有控制参数的最小和最大值

注：IBW.理想体重；.每分通气量；bpm./min；%Min Vol.每分通气量百分数；RCe.呼气时间常数

ASV的优点：①适应各种患者和不同临床情况；②尽量简化参数的设置和通气过程中的调试；③避免过高气道压和过大潮气量，增加人-机协调性以减少机械通气并发症；④有利于尽早撤机。

ASV只需设置3个参数：①每分钟通气百分数（%MV），若设置%MV为100%，即呼吸机提供的每分通气量为0.1L/kg（成人）或0.2L/kg（儿童）；②气道压报警上限；③体重（kg）。

在应用ASV达到明显的稳定状态时，除了观察和监测呼吸机所显示的参数以外，还应该测定动脉血气，并根据动脉血气结果和所观察到的患者呼吸方式来调整分钟通气量的百分比（percentage of minute ventilation，%Min Vol），调整方法见表12-2。所谓不可接受的呼吸方式是指：呼吸急促（f＞35/min）或临床上有患者呼吸功增加的证据（例如动用辅助呼吸肌、胸-腹矛盾运动、肋间肌收缩等）。

表12-2　ASV时根据血气结果和自主呼吸方式来调整%Min Vol的举例

呼吸机一旦感知患者的自主呼吸用力，ASV规则系统就会通过减少指令通气的频率来鼓励患者呼吸。在自主呼吸期间，ASV通过吸气压的调整指导患者达到理想的呼吸方式。每次呼吸都是以压力限制流量切换的方式（如压力支持通气）来进行的。

除ASV以外，Toema Cesar呼吸机的指令频率通气（madatory rate ventilation，MRV）或可变吸气辅助（variabe inspiratory aids ventilation，VAIV）等，也与ALV有类似的工作机制和临床应用效果。

（二）成比例辅助通气

成比例辅助通气（proportional assist ventilation，PAV）在Drager Evita4呼吸机中称之为成比例压力支持（proportional pressure support，PPS）。

所谓PAV，是指吸气时，呼吸机给患者提供与吸气气道压成比例的辅助压力，而不控制患者的呼吸方式（如潮气量、吸呼时比及流速方式）。患者通过改变自己的呼吸用力，也可相应改变呼吸机提供呼吸功的大小，而呼吸功比例维持不变（图12-1）。PAV是为尚有自主呼吸用力，但由于高阻力和（或）低顺应性而呼吸功增加，需要给予通气辅助的患者提供的一种呼吸支持方式。

PAV的原理是让呼吸机所输送的压力支持程度始终与患者所做的呼吸功成比例。呼吸衰竭患者由于基础肺疾病，其呼吸力学常已发生改变，表现为肺顺应性的减低（即弹性的增加）和气道阻力的增加，这增加了患者的呼吸负荷，因此也增加了患者的呼吸功。

为了克服弹性和阻力的增加，可以用PSV来代偿，即进行弹性减负荷和阻力减负荷。要解决弹性减负荷，只有压力支持水平随容量的增加而成比例的增加。这种容量-成比例压力支持称之为容量辅助（volume assist，VA）。要用PSV来适当代偿阻力负荷，也只有压力水平随流量的增加而成比例的增加，这种流量-成比例压力支持称之为流量辅助（flow assist，FA）。根据公式：

图12-1　PAV时的吸气用力（Pmus）、流速（flow）和呼吸机提供的气道压（Pvent）

注：吸气时，呼吸机给患者提供与Pmus成比例的辅助压力（Pvent），患者通过改变自己的呼吸用力，也可相应改变呼吸机提供呼吸功的大小

Pmus＝V×（Ers-VA）＋×（Rrs-FA）＋ATC

公式中：Pmus为呼吸肌产生的压力，Ers和Rr为呼吸系统的弹性和阻力；V为容量，为流量；VA和FA为容量辅助和流量辅助，ATC为自动导管补偿。为减轻患者的呼吸负荷，即减小Pmus值，除启用ATC功能外，还应给予适当的VA和FA。现代高性能的呼吸机能自动监测V、、Ers和Rrs。因此也就能决定PAV时的VA和FA值。

实施PAV时，可根据患者的基础病理情况，分别选择VA和FA的大小。例如，气道阻力增加的患者（如哮喘、COPD），主要给予FA，而顺应性显著减低的患者（如ARDS），可主要给予VA。但VA和FA均不能过高，过高的VA或FA可导致压力辅助过度，即所谓“脱逸”（runaway）现象。

应用PAV的优点见表12-3，PAV的缺点和局限性见表12-4。

表12-3　PAV的优点

表12-4　PAV的缺点和局限性

PAV的实际应用：使用PAV需要对肺生理学有良好了解，仔细找出适宜的参数。设置PAV参数（VA、FA）的方法有：①最可靠的方法是在容量控制通气，患者没有自主呼吸的情况下测出肺的阻力和弹性（保证测定时没有内源性PEEP也很重要）。推荐设置的VA和FA为所测阻力和顺应性的80%。在应用PAV之前，必须设置恰当水平的VA和FA以避免过度补偿的不利影响。因弹性过度补偿（VA过大）发生“脱逸”的表现为：“容量高限”连续报警或可见患者呼吸困难，呼气时使用呼气肌。“脱逸”的另外指标是流量曲线快速升高到高水平，然后突然降低。如果发生“脱逸”，应减低VA直至“脱逸”现象消失。阻力的过度补偿（FA过大）通常表现为“自动触发”，靠改变设置流量触发不能纠正。显然，显著的过度FA也可引起“脱逸”，此时应减低FA。②采用“脱逸”法设置参数。先将FA设为最小，逐渐增加VA直至“发生脱逸”，此时的阈值应等于肺胸的实际弹性，然后将设置的VA减低至此阈值的80%。反之，将VA设为最小，调节FA直至出现“自动触发”，改变流量触发不能纠正，或出现压力“脱逸”，然后将FA调低至阈值的80%。③根据患者的舒适程度和自身感觉来设置和调节VA和FA。

在初始的设置以后仍需要监测通气，定期检查是否有“脱逸”情况发生。如果在治疗期间顺应性改善，或患者的体位改变影响顺应性，同样可引起设置的VA或FA高于实际的需要，导致“脱逸”现象的发生。

PAV和PSV一样，只适用于呼吸中枢驱动正常或偏高的患者。PAV和PSV均为可调性部分通气支持，可根据需要以提供吸气正压的方式来提供不同水平的通气辅助功。患者的自主呼吸方式，如潮气量、吸呼时比、吸气流速等均由自主控制。但PSV提供的吸气正压是预设的和恒定的，与自主呼吸用力无关；而PAV时提供的气道压是变化的，与自主呼吸用力的大小成比例。PAV为新式通气模式，临床应用时间不长，经验有限，有待进一步评价。

（三）Smartcare撤机模式和Knowledge-based system的闭合环通气模式

Drgger公司最新推出的Smartcare是一种智能化撤机模式，采用的是Knowledge-based system闭合环通气原理，它能根据患者在机械通气过程中的潮气量、呼吸频率以及呼气末CO2分压的变化，自动调节压力支持水平，缩短撤机时间。

Knowledge-based system（KBS）又称知识库系统或决策支持系统。它实际上是一个专家诊断和分析处理软件。它既可以应用于机械通气的开始阶段，对呼吸机模式和参数的设置提供意见，也可以用在撤机阶段，对患者是否可以撤机做出诊断并对呼吸机压力支持水平进行调节。

这一技术的最初提出主要是基于在机械通气过程中的临床观察和实践。如果患者在某一通气水平支持不够，常表现为浅快呼吸、血氧饱和度下降和（或）CO2分压升高，通常的处理方法是提高压力支持水平。如果患者在这一水平呼吸平稳，就可以下调压力支持水平。这样的处理方法可以制定出相应的工作流程由呼吸治疗师或护士来完成。同样，这些工作也可以制成软件通过电脑来实现。Knowledge-based system正是基于这一原理而设计的软件。通过与呼吸机相连的电脑收集呼吸机运行中的参数，然后电脑中预装的Knowledge-based system进行分析，得出相应的诊断和处理意见，再通过控制呼吸机的运行，达到对患者的实时控制，以缩短撤机时间，减轻医务人员的工作负担，最大限度地满足患者的通气需求。它和前面介绍的通气模式最大的不同是，呼吸机可以根据患者实时通气情况做出诊断，同时可以随时上调、下调或维持通气支持水平，自动满足患者的通气需要。

目前使用Knowledge-based system的基本模式主要是SIMV＋PSV和PSV模式两种。Dojat设计了一种Knowledge-based system程序，其基本模式是PSV。监测指标是潮气量（VT）、呼气末CO2分压（PETCO2）和呼吸频率（R），同时规定了一个VT、PETCO2和R的安全范围。将这一程序应用到患者撤机中，发现它可以按照患者通气需要改变辅助支持水平，可以使患者机械通气的95%时间稳定在“安全范围”内。在1996年，Dojat进一步优化了这一程序，提出了具体的使用原则和操作流程。将安全范围设定为R：12～28/min，VT＞250ml（体重＜50kg），或＞300ml（体重＞50kg），PETCO2＜55mmHg（非COPD患者）或＜65mmHg（COPD患者）。电脑每2min自动检测患者的R、VT和PETCO2，如果患者在某一个压力支持水平这3项指标均在上述安全范围内，稳定30min，电脑就自动下调压力支持水平2cmH2O，反之只要有一个指标在安全范围之外，连续观察4min仍然不回到安全范围，电脑就自动上调压力支持水平2cmH2O。最后如果患者在气管插管或气管切开时，分别在7cmH2O或5cmH2O的压力支持下，能维持R、VT和PETCO2在上述安全范围内1～2h，呼吸机就自动显示患者可以撤机。作者在一组患者持续运行这一程序2～24h后，电脑得出的撤机建议阳性预测值是89%，而浅快呼吸指数的阳性预测值是81%。两者相差不大。表明这一系统对撤机诊断的预测是可靠的。

Dojat又用这一系统与人工控制PSV对另一组患者分别通气24h，研究开始时的PSV压力支持水平相同，结果发现人工控制PSV上述3项指标在安全范围内的时间占总通气时间的66%±24%，Knowledge-based system控制的PSV是93%±8%，吸气阻断压（P0.1，间接反映呼吸功）＞4cmH2O时间在人工控制和Knowledge-based system控制PSV分别占总通气时间的34%±35%和11%±17%，提示电脑控制较人工控制使患者呼吸在安全范围的时间更长，压力支持不足而过度做功的时间更短。

最近Dragger公司推出的EvitaXL呼吸机完全参照Dojat的研究成果，第一次将这一程序直接装入呼吸机中，舍弃了与之相连的电脑，形成了Smartcare模式用于撤机过程。我们在试用这一呼吸模式的过程中，发现Smartcare模式除有上述优点外，它还可以在机械通气的更早阶段识别患者是否已具备停机条件，同时这一模式自动变换压力支持水平，使得压力支持水平刚刚满足患者当时的需要，减少了人工设置PS可能出现的压力支持不足和支持过度的现象。但这一模式也有不足之处，例如它记录的呼吸频率是触发呼吸机产生送气的频率，呼吸机不能识别无效触发，而这在COPD患者特别是内源性PEEP（PEEPi）较高时，会低估呼吸频率，呼吸机错误地认为患者呼吸处于安全水平，而导致压力不适当地下调。此外，这一模式没有将心率和氧饱和度考虑进来，而后两者在撤机过程中是重要的观察指标。

与此相类似的是Nemoto在1999年提出了另一种控制PSV通气的程序，选择的输入变量是心率、潮气量、呼吸频率和动脉氧饱和度，他也对每个变量分别选定“安全范围”。然后将患者在实际撤机过程中的心率、潮气量、呼吸频率和动脉氧饱和度数值输入计算机，电脑得出的压力支持建议与实际压力支持水平相比，发现这种程序推荐的PS值与实际值相差＜2cmH2O的时间占整个通气时间的76%，＜4cmH2O的时间占通气时间的88%。吻合性较好。

综上所述，采用Knowledge-based system的闭环通气模式撤机，自动化程度更高，可以及时地满足患者的通气需要，减轻医务人员的劳动强度。今后的发展可能是纳入更多的输入变量，但这也意味着需要设计更复杂的电脑程序，使得机械通气在撤机阶段更加平稳和完善。缩短机械通气时间，降低呼吸机依赖率。

Knowledge-based system和前面提到的ASV等闭环通气模式最大的不同是，它不是根据设定分钟通气量来自动调节压力支持水平，而是监测患者的潮气量、呼吸频率等通气参数，只要它们满足呼吸机软件所规定的要求，就强迫降低压力支持水平，使患者始终处在一个相对较低的压力支持水平呼吸，从而达到撤机锻炼的目的。ASV等模式是患者努力吸气，就降低压力支持水平，患者不努力吸气，压力支持水平不降低。而Knowledge-based system是患者即使不努力吸气，只要通气参数达到要求，就降低压力支持水平，逼迫患者吸气肌参与工作。

此前还没有关于这一模式用于老年COPD患者撤机的报道，也没有将它和每天停用呼吸机的撤机方法进行比较的研究。2006年我们报道通过比较Smartcare撤机模式和每天延长停用呼吸机时间这两种撤机方法，对老年COPD患者进行撤机，观察它们对撤机时间和撤机成功率的影响。结果：应用Smartcare脱机模式组的膜机时间［（8.54±2.09）d］短于传统的间断停用呼吸机法的脱机时间［（13.32±2.9）d］，且可明显减少血气分析的次数。

（四）其他闭合环通气技术

闭合环通气（CLV）可包括从非常简单到复杂的技术，最简单的形式仅根据一个输入参数的监测，控制呼吸机的一个输出参数。如PSV模式，医生设定目标压力，呼吸机监测气道压，控制规则系统持续调整流量（输出参数）以达到理想的压力。更复杂的CLV模式，同时监测多个输入参数和控制多个输出参数，这更与临床上医生调控呼吸机和患者对机械通气的生理反应相类似。至今也没有规定，CLV模式指的是哪些通气模式，但通常不包括PSV，至于上面述及的双重控制模式，有人将其归入CLV，有人则将其单独分类。综合近年的文献，属CLV模式的有VAPS、PRVC、VS、每分钟指令通气（MMV）、ASV、PAV，以及尚处于研究阶段，未装备于呼吸机在市场上销售的一些通气模式，如气道闭合压控制压力支持（pressure support controlled by airway occlusion pressure），简称P0.1控制模式（P0.1control mode），以知识为基础系统（knowledge-based system），机械通气的模糊逻辑控制（fuzzylogic control of mechani-cal ventilation）和神经调节通气辅助（neurally adjusted ventilatory assist）。对这些通气模式研究新进展的详细介绍，超出了本文的范围，在此只对各种通气新模式，从概念上进行简单的比较（表12-5～12-7）。

表12-5　双重控制通气的概念总结

注：PC＝压力控制；PS＝压力支持，下同

表12-6　闭合环路通气的概念总结

注：ATC＝自动导管补偿

表12-7　尚未装备呼吸机的闭合环路通气模式

从以上表中不难看出，近年来CLV模式的发展趋势，几乎都是以定压型通气（主要是以PSV）模式来工作的，通过不断地调控压力水平来达到不同的目标。

闭合环对撤机过程的控制已在临床上应用，Linton等对27例已具备常规撤机标准的患者应用ASV，防止了过大的无效腔通气，避免了PEEPi，调整RR和VT达理想水平，因而减少了呼吸功，防止了浅快呼吸。结果有22例患者，在开始撤机的30min内ASV控制器减低PSV水平至5cmH2O，指令通气4/min。所有患者，除1例以外，均在24h内撤机拔管。在1992～2000年间有多篇文章描述了应用闭合环控制器以PSV模式来进行撤机试验的经验，结果显示CLV控制器的阳性预计值是89%，而T形管为77%，浅快呼吸指数为81%。

近10年来，机械通气模式的发展取得了令人瞩目的成绩，但这些通气新模式的临床应用效果如何？与传统通气模式比较，是否能降低机械通气危重患者的病死率？尚有待进一步研究。临床医师对这些通气新模式也需要有一个学习、了解、熟悉应用的过程。只有根据患者的病理基础和病情变化，恰当地应用这些通气新模式，才能充分发挥其作用，把危重患者的机械通气提高到崭新水平。

重点和关键问题

1.所谓闭合环通气（CLV），通俗地说，可称为智能化通气。

2.适应性支持通气（ASV）可理解为：MMV＋P-SIMV＋PSV的理想组合。

3.ASV只需设置3个参数：①每分钟通气百分数（%MV），若设置%MV为100%，即呼吸机提供的每分通气量为0.1L/kg（成人）或0.2L/kg（儿童）；②气道压报警上限；③体重（kg）。

4.成比例辅助通气（PAV），称之为成比例压力支持（proportional pressure support，PPS）。

5.PAV的原理是让呼吸机所输送的压力支持程度始终与患者所做的呼吸功成比例。

6.其他闭合环通气技术：更复杂的CLV模式，同时监测多个输入参数和控制多个输出参数，这更与临床上医生调控呼吸机和患者对机械通气的生理反应相类似。

7.属CLV模式的有VAPS、PRVC、VS、每分钟指令通气（MMV）、ASV、PAV，以及尚处于研究阶段，未装备于呼吸机的一些通气模式，如气道闭合压控制压力支持（pressure support Controlled by airway occlusion pressure），简称P0.1控制模式（P0.1control mode），以知识为基础系统（knowledge-based system），机械通气的模糊逻辑控制（fuzzylogic control of mechanical ventilation）和神经调节通气辅助（neurally adjusted ventilatory assist）。

思考题

1.何谓“闭合环通气”？

2.应用ASV模式时，应设置哪些参数？应用过程中应如何调节？