人机不同步的管理

重症行者翻译组

人机不同步的管理

昆明医科大学第一附属医院 单可记翻译

病人与呼吸机之间的不同步通常被认为好像是患者在与呼吸机之间“打架”，病人吸气或呼气的努力与呼吸机不同步。这是患者对流量、容积或压力需求的时机与呼吸机提供给患者的时机之间的不匹配。尽管这样的描述可能过于通俗和简单，人机不同步意味着要么病人想要吸气时而呼吸机没有提供充分的吸气，要么病人不想吸气时但呼吸机却要给病人送气。反之亦然，当病人想要呼气时而呼吸机却在进行送气，或者当病人不想呼气时呼吸机却停止了吸气支持。

人机不同步是有创正压机械通气和无创正压机械通气常见的问题。据报道，在ICU接受有创机械通气的患者中，有24%的患者存在严重的人机不同步，人机不同步指数大于10%，其中无创机械通气时的发生率更高。[人机不同步指数是指人机不同步事件数除以总呼吸率（包括无效的吸气努力）乘以100的分数]。相比之下，麻醉患者人机不同步的发生率还没有被研究过，所以也是未知的。

很多关于人机不同步发生的报告都依赖于手动检查压力-时间或流量-时间波形。然而，人机不同步的实时视觉检测的灵敏度较低，因此可以有理由预测实际人机不同步的发生率要比报道的更高。几年前 Fabry等人证明，当食道压力监测（用食道压替代胸内压，食道压对患者努力呼吸监测的灵敏度更高)被加入到气流/气道压力监测中时，人机不同步的发生率明显更高。最近，有报道称使用自动化框架（包括基于机器学习的框架）进行波形分析。Phan等人比较了一组经验丰富的呼吸治疗师对自动化系统的敏感性。临床医生和自动化系统都利用了压力-时间和流量-时间数据，但不使用食管/跨膈压波形（一种对患者努力呼吸的非常敏感的监测，人力无法监测），这些波形被用来建立对人机不同步的确切评估。临床医生和自动化系统的特异性都很高（＞98%），但自动化系统的敏感性却是临床医生的两倍（83.2%对41.1%）。

一个重要的问题是同步是否会影响结果。多项研究已经显示了人机不同步与机械通气持续时间之间的联系，有一份报告指出了人机不同步与死亡率之间的联系。更重要的是，人机不同步是影响患者舒适度的一个因素。焦虑和呼吸困难是接受机械通气的患者常见的感觉。当患者“与呼吸机对抗”时，我们有义务找到一些方法来减少患者明显的呼吸困难。

必须强调的是，解释所有与人机不同步与预后相关研究的挑战在于它们是观察性的，而非前瞻性的。人机不同步反映的患者特征本身就是不良结果的实际原因，而且这也是很有可能的。目前，只有一项研究表明人机不同步会导致患者预后恶化，而围手术期/手术过程中呼吸机不同步对麻醉和手术结果的影响更是不能确定，因此目前尚无证据表明这些复杂性的解释，从而得出结论：人机不同步会使患者预后恶化，而围手术期/术中呼吸机不同步对麻醉和手术结果的影响更加不能确定。

管理接受机械通气的患者是麻醉医生的常见任务，了解人机不同步以及如何纠正它可能是术中管理的一个有用的组成部分。并非在所有情况下，但确实在很多情况下，需要使用神经肌肉阻滞剂，才能获得最佳的手术条件。这样的做法简化了呼吸机的管理。然而，麻醉医生也经常与在呼吸机辅助下自主呼吸的患者打交道。较浅的麻醉平面与自主通气和避免神经肌肉阻滞剂有关，可以缩短术后的恢复时间，也可以避免神经肌肉阻滞剂和/或深度麻醉引起的并发症。如果一个人想要维持自主通气，了解如何处理人机不同步是至关重要的。

除了手术室麻醉，还有相当数量的麻醉医生从事ICU工作。对于任何重症监护从业者而言，识别、分类并找到减少人机不同步的方法也是应当掌握的。

机械通气概述

由于人机不同步是呼吸机输送气体与患者的需求之间不匹配，呼吸机的特殊特性将影响患者努力与呼吸机输送的顺利协调。现代ICU呼吸机是一种复杂的设备，其操作由复杂的微处理器控制。市面上有多种呼吸机，每个呼吸机都有自己的专有功能。不可能讨论ICU中可用的所有通气模式，但与麻醉实践非常相关的是，现代麻醉机呼吸机结合了许多为ICU呼吸机开发的先进技术。其中最重要的可能是加入了一种机制来感知和响应患者的呼吸努力，以及产生比过去高得多的气体流量的能力。

当前工作中的各种机械通气模式可以根据以下问题进行分类。1.启动机械通气吸气支的触发因素（流量、压力、时间）是什么？2.限制机械呼吸的变量（体积、压力、流量、时间）是什么？3.机械呼吸吸气支（体积、压力、流量、时间）的终止或“吸呼切换”是什么？表1概述了麻醉机上常见的一些通气模式的分类方案。

在这个分类方案中，最早的呼吸机非常简单。唯一的选择是通过时间触发、容量或压力控制以及时间或容量切换的控制通气。在这些通气模式中，所有呼吸都由临床医生决定。在容量控制通气中，机器产生恒定的流量，潮气量大小取决于吸气时间。在压力控制通气中，吸气压力与吸气时间均由临床医生设定（图1）。如果患者在接受这种通气模式时进行了自主的呼吸努力，他们就是在对抗一个封闭的系统（无传感器来检测或响应患者的努力）。这些基本通气模式的第一个改进是增加了病人努力吸气的传感器，它可以触发临床医生事先设定的呼吸。同步间歇指令通气是第一种模式，允许患者在指令呼吸之间进行由患者决定的、自发的、无辅助的呼吸。现代化的改进包括更加灵敏的压力和流量传感器，以及最大限度地减少呼吸做功的快速响应时间。吸气相压力支持的引入使患者的自主呼吸的努力得到支持，类似于麻醉医生在患者进行努力吸气时通过挤压储气袋来辅助吸气努力。在这种模式下，如果患者做了机器能够检测到的吸气努力，呼吸会被预先设定的高于呼气末正压（PEEP）的压力水平和较高的初始吸气流量增加，然后是减速气流模式以维持压力（图1）。当吸气流量下降到制造商预先确定的压力水平时，即终止这种压力支持。在机械通气方面还有其他几种尚未广泛应用的创新应用于临床，但由于本文篇幅限制，无法在这篇简明的综述中进行讨论。

麻醉呼吸机

麻醉机继续支持旧的强制容量控制和压力控制通气（时间触发、容量或压力输送、时间切换；图1)。它们提供易于调整的PEEP，以及由患者发起的模式，如同步指令通气、压力支持（图1）和压力控制容量保证通气模式（其中，通过机器计算阻力或顺应性的任何变化并对变化进行调整，以保证在最小压力下产生预设潮气量）（译者注：即我们常说的压力调节容量控制模式，PRVC)。

尽管麻醉机呼吸机与重症监护呼吸机并行发展，但仍存在显著差异。一般来说，麻醉机呼吸机不能提供一些危重病人所需的峰值流量。此外，“吸气上升时间”，即达到峰值流量所需的时间，麻醉机呼吸机上或许有“吸气上升时间”，但并不足够。许多现代ICU呼吸机提供“自动流量（autoflow）”模式，在该模式下，微处理器调整吸气流量以满足患者的需求，以及压力控制、容量保证模式，这是许多麻醉机呼吸机所不具备的功能。压力/流量传感器通常也不会在呼吸回路的“Y”型接头上，就像在ICU呼吸机中一样，从而这会限制机械通气时压力/流量调整的精度。

人机不同步：分类和病因

有多种类型的人机不同步。患者和机器之间不匹配的细节对于每种类型的人机不同步都是特定的。此外，导致特定人机不同步的病理生理学不仅与患者本身有关，而且与通气模式和该模式下参数的设置有关。

患者为什么要“对抗呼吸机”的问题只能根据患者的特征、通气方式和人机不同步的类型来考虑。但是，它将有助于我们初步尝试通过关注各种人机不同步的类型来理解人机不同步的原因。稍后当我们考虑如何纠正不同步，我们将更多地讨论改变患者特征的有限选项和修改呼吸机的更广泛的选项。

人机不同步严重时，可能会导致患者不适，可表现为躁动、呼吸饥渴、咳嗽、憋闷、胸腹反常呼吸努力，或辅助呼吸肌参与努力呼吸。当人机不同步不甚严重时，通常只能通过分析压力-时间和流量-时间波形来识别。这对于人机对不同步进行分类也是必要的，这是一项重要的练习，因为它可能提供关于如何纠正人机不同步的线索。人机不同步可能是由于触发灵敏度、流量或切换问题造成的。在吸气触发不同步的类别中，有三种类型。

吸气触发不同步

无效触发

在这种人机不同步中，患者进行吸气努力，但呼吸机没有机械呼吸的反应（图2A）。患者对流量或压力传感器/触发灵敏度的努力太弱，或传感器设置了不当的阈值。有多种患者因素可能导致无效的触发因素，如过度镇静和患者虚弱/触发力量太弱。有一些因素同时反映了患者和机器的特征，如内源性PEEP（auto-PEEP），当呼气时间短于完全放气所需的时间时，会导致过度充气（auto-PEEP是通过观察呼吸机屏幕上的流量-时间曲线上呼气结束时是否存在呼气气流来识别的）。也有反映呼吸机参数设置的因素，例如过高的压力支持或过度通气。

当发现无效的触发因素时，医生应当优化镇静程度。如果可能，可调节启动机械呼吸的触发灵敏度。伴有低碳酸血症时，应避免过度通气，并应通过使用支气管扩张剂和避免过度充气来尽量减少auto-PEEP，因为如果auto-PEEP较高，患者触发机器呼吸所需的负压也会很高（译者注：患者要触发下一次呼吸，需要克服auto-PEEP，从而患者呼吸做功增加）。

自动触发

自动触发指的是在没有病人努力呼吸的情况下进行机械呼吸。这种人机不同步可能是由心脏振荡（流量或压力传感器处在过高敏感的水平)、气道分泌物引起的流量振荡或气管导管气囊漏气而被呼吸机误为吸气努力而导致的负压。

当检测到自动触发时，医生应该确保气道没有过多的分泌物，并且没有气管导管的气囊漏气。如果可能，应降低流量或压力传感器的灵敏度。

双触发

通过两次机械呼吸来识别双重触发，两次机械呼吸一个接一个，它们之间没有自主呼气，或者呼气时间小于平均吸气时间的一半（图2B）。这是一个特别令人担忧的人机不同步，因为两次机械呼吸之间没有完全呼气可能会导致胸腔内压增加，从而导致静脉回流受阻、低血压和患者不适。在某些情况下，双触发是其他人机不同步的延伸，特别是提前终止（呼吸机在患者的吸气努力转换为呼气之前结束呼气)或反向触发（机械呼吸触发患者努力吸气的现象）。双触发通常反映机器支持不足，例如流量不足或压力支持水平偏低。

如果双重触发是由于机械呼吸提前终止，最好的策略是增加吸气时间或转换为压力支持模式。但双重触发也可能是反向触发的结果。反向触发很难治疗，可能需要增加潮气量，尽管这需要警惕加重肺损伤的风险。反向触发，不是病人的努力触发机械呼吸，而是机械呼吸触发患者呼吸，也可能导致双重触发。反向触发反映了呼吸机的支持与患者的神经驱动不匹配。这可以通过增加潮气量来解决，但增加潮气量可能会增加肺损伤的相关风险。

流量不同步

流量不同步是机械流量不能满足患者的需求通用术语。在压力控制通气模式中，它可能反映压力上升时间不足。一般情况下，可以用凹形压力-时间曲线来识别。在临床上，它被认为是“空气饥渴（air hunger）”。

流量不同步在早期的呼吸机中更为常见。很多现代呼吸机都配备了“自动流量（autoflow）”功能，可以减少这种类型的人机不同步现象的发生。如果这一点不可用，则最好通过增加气体流速来解决吸气流量不同步问题。

呼气触发不同步

切换过早(也称为提前终止)

顾名思义，切换过早，当患者仍在努力吸气时，机械呼吸被终止。在流量-时间曲线的呼气流量部分，可以通过向上的“凸起”进行识别（图2C）。提前终止的一个可能后果是双重触发。不出所料，切换过早最好的解决办法是增加吸气时间。

切换延迟(也称为延迟终止)

切换延迟与提前终止相反，可通过呼气开始时内在气流释放之前出现吸气流量下降以进行识别（图2D）。延迟终止的后果是导致肺的过度膨胀，而肺的过度膨胀又可能导致无效触发。如果发现切换延迟，则应缩短吸气时间。

纠正人机不同步

如果我们认为人机不同步是患者想要的和呼吸机所提供的二者之间不匹配，那么理论上可以通过改变患者特征或改变呼吸机的模式/参数设置，进而纠正人机不同步。麻醉工作中最常见的方法是前者，特别是增加镇静或麻醉的深度。在很多情况下，医生会借助于神经肌肉阻滞剂打掉患者的自主呼吸，然后采用控制通气模式。尽管在呼吸机模式和参数设置的选择上仍然存在争议和细微差别，但这样的处理简化了呼吸机的管理。在ICU文献中普遍认为，小潮气量、“肺保护性通气策略”可以改善患者的预后。然而，有关手术麻醉的最佳策略仍然存在一些争论。同样值得注意的是，在ICU和手术室，设置低于患者需求的潮气量可能会引起人机不同步。

虽然加深镇静和使用神经肌肉阻滞剂无疑是控制人机不同步的有效方法，但其并非完美，也有其不良后果。在ICU环境中，深度镇静与患者住院时间延长和死亡率的增加有关（尽管ICU中的镇静时间通常延长数天，而非手术麻醉的典型时间-数小时）。此外，神经肌肉阻滞剂与患者的严重虚弱和危重病肌病的发生率尤其相关，这会使患者的脱机变得很困难。

有时采取某些药物缓解人机不同步的措施可能是合适的。例如，气管内插管是极其有害的，它会刺激咳嗽反射，并使患者的呼吸努力与机械呼吸的同步性具有挑战性。使用更特异的药物，比如阿片类药物或利多卡因等来治疗呕吐反射和气管插管引起的咳嗽相关的人机不同步是合理的。

在ICU领域，有更多的治疗选择。通常情况下，危重病人会有特定的病理生理学，这是导致不同步的原因。例如，过多的肺水会刺激肺部的J受体，导致“空气饥渴”加剧。此时可以用利尿剂来治疗。我们经常遇到有代谢性酸中毒的危重病人，此时，患者增加的呼吸动力其实是一种代偿机制。纠正这一点可能会减少“空气饥渴”。

综上所述，ICU的目标是避免过度镇静，有很好的论据，如缩短麻醉后ICU病房的住院时间和降低术后呼吸抑制的风险，这同样也适用于手术室。鉴于人机不同步是患者和机器之间的不匹配，如果我们对患者方面的选择有限，那么我们需要专注于呼吸机。但是，在努力优化呼吸机模式和参数设置之前，应首先纠正可能存在的任何外部干扰因素，因为这些干扰因素可能会导致患者呼吸波形的异常。具体而言，气管导管气囊漏气应该尽可能地纠正，气道应该尽可能地清除分泌物或其它任何障碍物。一旦排出了外部干扰因素，就可以考虑呼吸机模式和参数设置。

在一次学术讨论的报告中，Chanque等人发现，根据患者的呼吸努力调整呼吸机可以显著降低人机不同步（尤其是呼吸叠加），呼吸叠加引起的人机不同步指数从38%降低到2%。该报告说，最有效的呼吸机调整通常是改变通气模式为压力支持通气（PSV），或者在辅助控制模式下增加吸气时间（在辅助控制模式下，在指令性机械呼吸的基础上，每个患者的努力都得到完全的机械呼吸支持）。

这是一个重要的观察结果，表明人机不同步通常可以通过调整呼吸机得到非常有效地处理。这比加深镇静程度更有效（可使人机不同步指数从41%下降到21%)。Subirà等人讨论了基于各种人机不同步类型的分类和特定的人机不同步的潜在不匹配（例如提前终止、延迟终止、流量不足等）来处理人机不同步的技术。

手术麻醉方面的人机不同步

麻醉下病人呼吸的管理的挑战始于维持适当的手术条件。有些病例需要肌松剂或非常深的麻醉平面（无论有无辅助机械通气）都无法自主通气。然而，在很多病例中，完全不能动的病人是不必要的（无论有没有机器辅助），自主通气都是不可取的。

如上所述，现代麻醉机提供了很多选择。对于有一些自主努力呼吸的深度麻醉患者来说，压力调节容量控制通气（PRVC）可能是有用的，它可以最大限度地减少达到设定潮气量所需的压力。或者，同步间歇指令通气将支持自主通气，同时允许自主通气。对于这两种模式中的任何一种，都可以使用上述为危重患者提到的相同的一般流程来解人机不同步问题。这需要一台机器提供压力和流量随时间变化的波形，并由麻醉医生监测这些波形。

另一种可能更常见的情况是，患者使用喉罩气道自主通气。压力支持通气对于这种情况可能是理想的，但需要注意当通气方式为无创通气时，人机不同步的管理会有一些细微差别。有创和无创通气的一个主要区别是漏气的发生，漏气量的大小与无效触发和延迟终止的发生率有显著的相关性。此外，漏气量的大小与压力支持的水平相关，若观察到无效触发的发生率较高时可通过降低压力来减少无效触发。另有研究表明，无创通气期间人机不同步的发生率对终止压力支持的触发非常敏感。

一般来说，在无创通气过程中，最佳压力支持有一条U型曲线。相对较低的压力水平会导致潮气量不足，可能会导致空气饥渴，而过度的压力支持可能会导致肺的过度膨胀。

重症患者的无创通气研究表明，麻醉医生需要仔细选择压力支持的水平。麻醉医生可以通过选择一定的压力支持水平来最大限度地减少人机不同步，以确保在防止肺过度膨胀的同时有足够的通气。此外，通过优化喉罩的适配性和密封性，使漏气量降至最低，将大大增加自主通气的手术患者成功治疗的可能性。

虽然ICU中的无创通气与手术室中的自主通气患者有相似之处，但在手术室中也存在着ICU中没有遇到的挑战。这些问题包括不同程度手术刺激的挑战，保持足够的手术条件的必要性，以及确保麻醉效果和避免术中知晓的需要。

结论

人机不同步反映了患者需求和呼吸机提供的内容之间的不匹配。人机不同步会阻碍患者充分的氧合和通气，并可能反映病人的呼吸困难和不适。虽然通过增加镇静深度或使用神经肌肉阻滞剂来解决人机不同步是一种常见的做法，但这种策略是有不良后果的。尽管鲜为人知，实践也较少，但可以通过了解患者需求-呼吸机输送不匹配的性质并相应地调整呼吸机来纠正人机不同步。这样做不仅可以在ICU中而且在手术室中也可以对自主通气的患者进行管理。现在麻醉呼吸机看起来更像ICU的呼吸机，而且会有更多未来的监测趋势，以及新的呼吸机模式（如辅助通气或神经调节的辅助通气)正在被研究，这可能会提高我们发现和预防人机不同步的能力。