ICU患者呼吸驱动生理学: 诊断和治疗的意义

Jonkman et al. Crit Care. 2020; 24:104.

背景

呼吸系统最主要的目标是气体交换, 特别是氧摄取和二氧化碳清除. 后者在维持酸碱平衡中起到重要作用. 这需要脑干的呼吸中枢对通气进行严格的调控. 呼吸驱动是呼吸中枢发出冲动的强度, 决定了呼吸肌机械力量的强度(也称呼吸努力)^{[1, 2]}. 

有害的呼吸驱动是呼吸肌机械输出不足的重要原因, 并且参与急性呼吸衰竭发生, 进展及恢复. 在机械通气患者中开展的研究证明过高或过低呼吸努力可造成不良影响, 包括患者自发性肺损伤(P-SILI), 重症相关膈肌无力, 血流动力学不稳定以及人机对抗^{[3, 4]}. 而防止过高或过低的呼吸驱动带来不良影响能够改善患者预后^[5]. 

实行这种策略需要对呼吸驱动生理学具有深刻的理解. 本文旨在讨论重症患者相关呼吸驱动的(病理)生理学特征. 讨论过高或过低的呼吸驱动带来的临床后果, 床边可开展的呼吸驱动评估技术. 最后, 我们提出呼吸驱动和呼吸努力的最佳范围, 并讨论调节患者呼吸驱动的干预手段.

呼吸驱动的定义 

「呼吸驱动(respiratory drive)」这个词经常使用但是很少能够精确定义. 需要强调的是, 呼吸中枢的活动并不能被直接测定, 所以常用其生理性的结果来量化呼吸驱动. 大部分的作者定义呼吸驱动为呼吸中枢发出冲动的强度^[3], 并使用生理性信号的幅度大小来测定这种强度. 或者说, 我们把呼吸中枢看做是震荡的神经网络产生节律的波形信号. 信号的强度取决于信号的幅度和频率. 所以我们提出一个更加精确, 并且临床实用的呼吸驱动的定义: 通过估计呼吸努力的强度, 得到呼吸中枢神经元网络输出信号强度和时间的乘积. 一个高呼吸驱动可能意味着呼吸中枢的输出信号幅度大或是频率高, 或是两者皆而有之. 

在神经肌肉传导和呼吸肌肉功能完备的前提下, 呼吸驱动直接决定呼吸努力. 我们定义呼吸努力为呼吸肌肉的机械性输出, 包括呼吸肌肉收缩的幅度和频率^[1].

呼吸驱动的决定因素

呼吸控制中枢的神经解剖学和生理学 

呼吸驱动来源于位于脑干的中间神经元群(呼吸中枢)(图1)^[2]. 这些中枢接受对于化学, 机械, 行为和情感来源的敏感的刺激带来的持续性的信息. 呼吸中枢整合这些信息并产生神经信号. 信号的幅度决定了呼吸肌机械输出强度(潮气量). 神经冲动形式的频率和时机和呼吸频率和呼吸周期中不同相的时长相关. 在呼吸周期中可分为三个时相: 吸气, 后吸气和呼气(图2). 每个时相都是有特定的呼吸中枢主要控制的(图1)^[2].

图1 呼吸驱动的解剖和生理

图2

吸气

吸气是一个主动过程, 需要神经电活动和之后的呼吸肌收缩(和能量消耗). 位于呼吸组腹侧和脑干Bötzinger复合体之间的前Bötzinger复合体(pre-Bötzinger complex)(图1)是吸气的主要控制中枢^[2]. 前Bötzinger复合体发出的冲动随着吸气逐渐增加, 随着呼气开始立即降低. 前Bötzinger复合体发出的轴突投射到前运动和运动神经元, 驱动吸气肌肉和上呼吸道肌肉. 前Bötzinger复合体和其他的呼吸中枢之间有广泛的连接, 认为可以保证不同呼吸时相的平稳过渡, 防止同时激活对抗的肌肉群.

后吸气 

后吸气复合体通过降低呼气流速控制吸气和呼气的过度. 通过逐渐降低吸气肌肉的兴奋(以及肌肉收缩)所致的膈肌的肌纤维变长(离心性收缩)^{[2, 7]}. 另外, 后吸气中枢控制着上呼吸道肌肉. 上呼吸道肌肉的收缩增加了呼气阻力, 有效降低呼气流速. 后吸气中枢的活动延长了呼吸系统到达呼气末肺容量的时间. 能够形成更为层流的呼气气流, 能够防止肺泡塌陷, 同时增加肺泡气体交换的时长^[2]. 在静息健康受试者中, 后吸气是整个呼吸周期中常见的一个部分, 但是在呼吸需求增加时, 后呼吸迅速消失, 从而利于更快的呼出气体^[8](图2). 

后吸气在机械通气患者中的重要性尚不明确, 因为吸气和呼气的转换和时长主要通过呼吸机的设定(如转换规则, 呼吸频率, 呼吸机模式)和患者呼吸力学之间的关系所决定. 另外, 气管内插管跨过了上呼吸道肌肉的作用. 实验用小猪研究数据提示, 膈肌后吸气的活性防止肺不张并可能周期性复张肺泡^[9], 虽然机械通气脱机患者并未发现明确的后吸气活性的证据^[10]. 很明显, 该领域需要进一步的研究. 

呼气 

呼气一般认为在潮式呼吸中为被动过程. 肺和胸廓的弹性回缩压力驱使气流呼出直到肺和胸廓的弹性回缩力和功能残气量或是机械通气时的呼气末正压(PEEP)相同. 在这种被动的情况下, 呼气气流仅依赖于呼吸系统的时间常数(顺应性和阻力的乘积). 当代谢需求增加, 吸气肌肉能力下降, 呼气末肺容量增加和/或呼气阻力增加均能导致呼气肌肉收缩^[11]. 

外侧面旁核神经元(lateral parafacial nucleus)控制呼吸的呼气时相. 呼吸驱动力的增加能导致呼气晚期爆发, 造成呼气肌肉收缩(在[11]中广泛讨论). 吸气性前Bötzinger复合体和呼气性外侧面旁核神经元之间存在异质性连接, 能防止吸气性和呼气性肌群的同时收缩(图1)^{[2, 6]}.

呼吸控制中枢的反馈系统 

中枢化学感受器

中枢神经系统最重要的化学感受器位于延髓腹侧, 腹侧面旁核神经元附近(也称为斜方体后核). 这些受体对于脑脊液(CSF)中氢离子的浓度([H⁺])或者说pH敏感. 因为CO₂能够迅速弥散通过血脑屏障, 迅速改变的PaCO₂影响了CSF的pH. 控制中枢存在调定点, 能够将pH(和PaCO₂)调节在一个相对严格的范围. 超过调定点轻度的PaCO₂改变便能够强烈刺激中枢: 健康受试者中, PaCO₂改变5 mmHg能够使分钟通气量增加一倍. 当PaCO₂下降至调低点一下几个mmHg, 呼吸驱动逐渐下降^[13], 甚至可能忽然消失, 导致呼吸暂停, 特别是在睡眠时. 相比之下, 代谢性所导致的pH改变没有那么迅速被感知, 因为代谢所导致的酸碱平衡改变需要数小时才能够影响到CSF的电解质酸碱构成.

外周感受器对动脉PO₂, pH值下降及动脉PCO₂升高做出反应. 其为人体内一群独特的组织, 可在PaO₂为500mmHg左右时对PO₂的改变做出反应. 图示动脉PO₂与反应速率之间并非线性关系, 当动脉PO₂高于100mmHg时反应速率较慢, 但低于100mmHg后反应速率则迅速增加. 相对于颈动脉体的体积而言, 其拥有极为丰富的血流, 因此尽管颈动脉体的代谢速率很高但其动静脉PO₂差值仍然很小. 因此其对于动脉而非静脉PO₂反应更为敏感, 注意这种反应是对于PO₂而非O₂的浓度. 这种感受器的反应十分迅速. 因此血液循环中发生微小的气体成分改变时, 反应速率甚至可在同一呼吸周期内发生改变. 外周感受器可以提高低氧血症患者的通气. 在缺乏这类感受器的患者中, 严重的低氧血症可以抑制通气, 这可能与低氧刺激直接作用于呼吸中枢相关. 双侧颈动脉体切除的患者完全丧失低氧刺激通气的反应. 这一反应的个体差异相当大. 长期暴露于慢性缺氧环境的患者会继发颈动脉体肥大.

外周感受器对动脉性PCO₂的反应较中枢化学感受器弱. 例如当受试者吸入含CO₂的混合气体, 不足20%的通气反应来源于外周化学感受器, 但其反应迅速, 可在动脉血PCO₂骤变时调节通气.

人类颈动脉体可以对代谢性或呼吸性因素导致的血pH下降做出反应而主动脉体则不能. 对外周感受器的各种刺激间存在相互作用, 升高的动脉血PCO₂可降低pH值, 从而增强颈动脉体对滴PO₂的反应性.

 摘自「West呼吸生理学精要(第10版)」

外周化学感受器

颈动脉体位于颈动脉分叉附近, 是感受动脉血中PO₂, PCO₂和pH的主要部位. 在婴儿中主动脉体也参与呼吸驱动, 但是在成人中的重要性可能很小^[14]. 健康受试者的颈动脉体在一个很大的PaO₂范围中相对稳定释放冲动；但是在PaO₂降低至80mmHg后冲动逐渐增加, 而当PaO₂降低至60 mmHg以下后急剧增加. 在健康受试者中, 这些感受器能够中等程度的影响呼吸驱动. 然而, 高碳酸血症和酸中毒对于颈动脉体具有协同刺激作用, 导致其刺激引起的反应较之每种情况相加的情况更为强烈. 所以从理论上来说, 机械通气患者中低氧血症, 高碳酸血症和酸中毒更为常见, 因此和颈动脉体更为相关.

胸腔受体

胸廓, 肺脏, 呼吸肌和气道分布着受体, 能够把机械和化学的情况反馈给呼吸中枢. 慢适应牵张受体(slowly adapting stretch receptors)和肌梭(muscle spindle)位于胸壁, 呼吸肌, 上气道和终末小支气管, 通过迷走纤维传递呼吸系统牵张和容量的情况^[2]. 这些感受器参与著名的Hering-Breuer反射, 在大潮气量时终止吸气促进呼出气体(图1). 刺激受体位于近端气道上皮, 对刺激性气体和局部的炎症敏感. 这些感受器促进粘液的产生, 咳嗽和呼气. 肺组织中具有C-纤维, 在局部梗阻时能够被激活, 导致呼吸困难, 呼吸急促和咳嗽^[16].

在重症患者中, 这些受体如何参与呼吸驱动目前尚不明确. 这些感受器的反馈作用解释了为何在没有低氧或是高碳酸血症的情况下, 肺纤维化, 肺水肿, 间质性肺疾病和肺栓塞的患者仍有持续性的过度通气. 这些受体在机械通气患者中的作用需要进一步的研究.

大脑皮层和情感反馈

源自大脑皮层和下丘脑的情感和行为刺激反馈调节呼吸驱动. 疼痛, 焦虑谵妄和恐惧在机械通气患者中很常见并能够增加呼吸驱动^[17]. 重症患者中皮层和下丘脑在呼吸驱动中的作用鲜少研究, 在推荐给出前需要更多的研究支持.

一些证据证明大脑皮层对于呼吸具有抑制作用. 大脑皮层损伤能够损害这种抑制作用, 这解释了严重神经损伤患者中可出现过度通气^[18].

非生理性呼吸驱动对患者的影响

过度呼吸驱动的后果

患者自身引起的肺损伤

过度的呼吸驱动可通过各种机制促进肺损伤. 在没有(严重的)呼吸肌肉无力的前提下, 过高的呼吸驱动导致过强的呼吸努力, 导致损伤性肺膨胀的压力. 最近的研究表明这会加重肺损伤, 特别是对于基础损伤更为严重的情况下^{[19, 20]}. 特别是对于急性呼吸衰竭的患者, 过强的吸气努力可导致肺不均一性和短暂的肺应力和应变传递(称为P-SILI), 致使全局和局部的肺泡过度扩张和塌陷肺泡的周期性复张^{[3, 21]}. 过度努力可导致「气体摆动(pendelluft)」: 在机械送气之前, 气体从非依赖区重分布至依赖区, 从而不会改变潮气量^[20]. 过度的呼吸驱动能够压制肺保护性反射(如Hering-Breuer反射), 反过来造成过大的潮气量, 促进进一步的肺损伤和炎症^[3]. 另外, 过大的吸气努力可导致负压性肺水肿, 特别是肺损伤和/或毛细血管渗漏的患者^[21]. 这样的话, 过强的呼吸驱动对于自主呼吸存在肺损伤机械通气患者具有潜在伤害. 在这些患者中应用和维持肺保护性通气策略(如小潮气量, 低平台压)具有挑战性, 常导致患者出现人机不同步, 如双触发和呼吸叠加, 从而再次导致过大的潮气量和肺应力. 另外, 对于存在高呼吸驱动的患者维持低平台压和低潮气量并不能保证肺保护性通气.

膈肌负荷诱导的损伤

在非机械通气的患者中, 过度的吸气负荷可导致膈肌疲劳和损伤, 在膈肌活检中可见到肌节的中断可以证明这一点^[5]. 虽然也有膈肌损伤, 包括肌节中断的研究报道^[22], 但在机械通气的重症患者中是否存在这种现象仍不明确. 负荷诱导的膈肌损伤这个概念可能可以解释最近膈肌超声发现在吸气努力强的机械通气患者中存在膈肌厚度增加的情况^[23]. 除了呼吸努力变强, 人机不同步, 特别是离心性(肌纤维变长)收缩, 也能促进负荷诱导的膈肌损伤^[24]. 但在ICU患者中, 离心性收缩是否足够严重和常见并造成膈肌损伤, 目前尚不明确.

脱机和拔管失败

在脱机过程中, 过强的通气需求和呼吸驱动会增加呼吸困难的发生, 并产生焦虑情绪, 影响脱机的预后^[25]. 「气体饥饿」是呼吸困难中最为窘迫的场景, 特别是当吸气流速不足的时候(「流速饥饿」), 或者是当PaCO₂水平正常而机械通气潮气量下降的时候^[25]. 当患者呼吸肌力量下降但是呼吸驱动过强时, 肌肉对于神经需求的反应能力是不够的；此时呼吸困难特征性表现为过度的呼吸努力. 辅助吸气肌肉收缩和呼吸困难的严重程度密切相关^[26], 并能导致脱机和/或拔管的失败^[10]. 另外, 呼吸困难能够影响ICU患者预后, 并与ICU相关创伤后应激障碍的发生相关.

呼吸驱动过低的影响

机械通气患者由于过强的呼吸机辅助和/或镇静所致的呼吸驱动降低是导致膈肌无力的重要因素. 体内和体外实验均证明了膈肌活动度降低所带来影响, 包括肌纤维的萎缩和膈肌收缩力量的降低^{[22, 27]}. 膈肌无力和呼吸机脱机延长相关, 并能够增加再入ICU, 再入院和死亡风险^[28]. 另外, 呼吸驱动降低能够导致人机不同步, 如无效努力, 中枢性呼吸暂停, 自触发和反向触发^[29]. 过度的呼吸机辅助可导致动态过度通气, 特别是在气道阻塞性疾病患者中. 动态过度充气可降低呼吸驱动, 促进患者的无效努力(如患者自身呼吸努力不足以对抗内源性PEEP). 虽然人机不同步和患者不良预后相关, 但这是否为因果关系还需要进一步的研究.

呼吸驱动评估

因为呼吸中枢冲动无法直接测定, 通过一些间接指标能够用来评估呼吸驱动. 这些参数越是接近呼吸反馈环中的中枢位置, 越是能够反映呼吸驱动. 从中枢到外周包括: 膈肌肌电图, 呼吸肌的机械性收缩, 以及临床表现的评估.

临床体征和呼吸频率

临床体征, 比如呼吸困难和辅助呼吸肌的收缩均强烈支持存在过强的呼吸驱动, 但是这些指标无法量化. 虽然呼吸驱动也包括频率, 但单纯呼吸频率对于呼吸驱动的评估并非一个敏感指标；呼吸频率根据呼吸力学状态, 在个体之间存在差异, 并且能够被呼吸驱动无关的因素所影响, 如鸦片类药物的使用^[30]以及机械通气的支持压力. 我们需要寻找评估呼吸驱动更为敏感的参数.

膈肌电活动

膈肌电活动(EA_di)反映的是膈肌产生的电场强度, 以及运动神经元在单位时间内发出冲动的相对变化情况. 如果神经肌肉传导和肌纤维膜电位功能完好, EA_di是评估膈肌神经冲动的有效指标, 是评估呼吸驱动最精确的指标^{[7, 31]}. 特定的ICU呼吸机型号(Servo-I/U, Maquet, Solna, Sweden)能够实时记录EA_di信号. 记录EA_di信号需要置入特殊的鼻胃管, 这种胃管在膈肌位置有九个电极圈^[31]. 呼吸机软件程序能够选择距离膈肌最近的电极圈位置, 并且校正运动伪影, 食管蠕动以及心电和临近肌肉活动所带来的干扰. EA_di反映的是膈肌脚部位的电活动, 代表的是肋侧膈肌的电活动(因此是整个膈肌). 另外, 在不同肺容积下采集的EA_di信号都是可信赖的, 并且在健康人和ICU患者中都发现EA_di和跨膈肌压力(P_di)具有良好的相关性^{[32, 33]}. EAdi和时间的乘积, 和但EAdi的大小相比, 能够更好的反应呼吸驱动.

参考值

EA_di的正常值目前尚不明确, 一般认为ICU患者每次呼吸至少达到5μV的幅度才能防止膈肌产生废用性萎缩.

局限性

由于个体间的EA_di幅度相差很大, 而且其参考值尚不明确, 目前EA_di主要用于评估同一患者呼吸驱动的变化. 在潮式呼吸时EA_di通常用呼吸肌压力进行标准化(如神经机械效能指数)^[34]或使用观察到的最大吸气努力进行标准化(如EA_di-max)[7]. 后者通常用于非机械通气的慢性阻塞性肺疾病(COPD)患者, 评估其呼吸困难的程度, 但在ICU患者中通常无法嘱患者行最大吸气. 另外EA_di信号并不能评估辅助呼吸肌肉的收缩. 最后, 原始肌电信号的次优滤波可能影响EA_di对于驱动量化的有效性.

气道闭合压

第100 ms的气道闭合压(P_0.1)是反映呼吸中枢发出冲动大小简单易用的无创检查方式. P_0.1是所有呼吸肌在吸气发动后0.1s内为对抗闭合气道而产生的静态压力. P_0.1在40年前已被描述, 是检测呼吸驱动的间接测量手段, 随着吸入的P_0.1水平而增加, 并且直接和神经活动强度相关(如膈肌电活动或是膈神经电活动)^[36]. P_0.1的优势在于, 施加短暂而间隔不规律的气道阻断不会产生无意识的反应(正常反应时间>0.15 s)^[36]. 其次该操作本身相对并不依赖于呼吸力学的情况, 原因如下: (1) P_0.1是从呼气末肺容量开始计算, 意味着此时气道压的下降并不依赖于肺或是胸壁的弹性回缩力；(2)进行P_0.1时无气流产生, 所以并不会气道阻力所影响；(3)在阻断过程中肺的容积并不会发生变化(除压力降低所产生的微小肺容积变化), 所以测得的压力并不会受到迷走-肺容积相关反射或是呼吸肌肉收缩力-速度关系的影响^{[7, 36]}. 另外, 这项操作即使在呼吸肌无力^[37]和存在内源性PEEP及动态肺泡过度充气^[38]的前提下也能够可靠测定. 虽然对于后种患者而言, 肺泡水平的吸气活动(通过食道压测定[P_es])和呼气末阻断所导致的气道压下降之间存在明显的延迟, 但Conti等发现这两者之间存在良好的相关性, 并且测定的口腔闭合压P_0.1和吸气努力后前0.1 s内P_es的下降这两者之间存在临床上可接受的一致性(r = 0.92, 偏倚0.3±0.5 cmH₂O)^[38]. 所以P_0.1是估计呼吸驱动的一个很有价值的指标.

参考值

健康受试者在潮式呼吸过程中的P_0.1波动在0.5到1.5 cmH₂O. 相同受试者每次呼吸变异率为50%. 正是因为存在这种变异, 推荐使用三至四次P_0.1测量值的平均值作为呼吸驱动的可靠估计. 对于稳定的非插管的COPD患者, P_0.1波动于2.4到5 cmH₂O^[7], 而行机械通气的ARDS患者为3到6 cmH₂O^[39]. 对于机械通气的患者而言, P_0.1的最佳上限是3.5 cmH₂O; P_0.1超过该值提示呼吸肌努力增加(如食道压-时间乘积[PTP] > 200 cmH₂O.s/min ^[40]).

局限性

虽然P_0.1在大多数的现代呼吸机上简单易行, 但是不同呼吸机型号计算P_0.1的程序不同；有些需要进行手动操作, 而有些能够通过呼吸机的触发相进行持续监测(测量呼吸机触发前的压力下降, 预测至0.1 s时的值), 有些给出的是连续数次呼吸所测得的平均值. 因触发相常小于0.05 s, 所以P_0.1常会低估真实的呼吸驱动, 特别是对于具有过高呼吸驱动的患者^[39]. 不同方法测量的精确性需要进一步的研究.

另外, 对于呼气肌也活动的患者在诠释P_0.1的时候需要格外的注意. 呼吸肌收缩能够使呼气末肺容量低于功能潮气量, 而在下一次吸气时P_0.1的下降不仅反映的是吸气肌肉的活动, 同时包括了呼气肌肉放松和胸廓的弹性回缩^[7].

吸气努力

通过食管和胃的感受器测量的吸气努力也能够间接反映呼吸驱动. 当神经传导和膈肌收缩功能完好的前提下, P_di的导数(dP_di/dt)能够反映呼吸驱动. 高dPdi/dt反应的是高呼吸驱动. 健康受试者平静呼吸时的dPdi/dt为5 cmH₂O/s^[4]. dPdi/dt通常通过最大P_di进行标化, 但是对于行机械通气的ICU患者而言, 最大吸气动作常无法完成. 使用P_di导数的一个局限性是P_di反应的是膈肌收缩但并不包括辅助吸气肌, 而在呼吸驱动过高状态下, 辅助吸气肌也会参与. 而计算所有吸气肌产生的压力(P_mus)能够克服这个问题. P_mus定义为P_es(可用来替代胸腔内压)和胸廓压力之间估计的压力差值. 其他检测吸气努力的指标包括呼吸功(WOB)和PTP, 这些指标和[公式]密切相关^{[41, 42]}. 然而上述测量都要进行食管测压, 需要专业知识放置食道测压管解读波形, 这对于每日临床工作并不适合. 另一项主要的局限性是对于呼吸肌无力的患者有嘀咕呼吸驱动的风险; 虽然神经驱动很高, 但是吸气努力却是低的.

膈肌超声是一种估算吸气努力的无创手段. 吸气时膈肌增厚(如增厚百分比)和膈肌PTP具有较好的相关性^[43]. 然而, 膈肌超声无法评估辅助吸气肌和呼气肌肉, 而膈肌增厚百分比的决定因素需要进一步的研究. 不管怎么说, 膈肌超声是床边简单易行的手段, 因此对于评估呼吸驱动具有潜在价值.

调整呼吸驱动的策略

把呼吸驱动或呼吸努力控制在生理水平减轻呼吸驱动不足对于肺, 膈肌, 呼吸困难感受和患者预后的影响. 但是呼吸驱动和吸气努力的最佳目标和安全限值决定于肺损伤的严重程度和类型(肺损伤的异质性), 膈肌最大收缩力以及是否存在全身炎症反应极其严重程度^{[3, 19]}. 在这部分中, 我们将讨论机械通气, 药物及体外CO₂清除(ECCO₂R)等临床策略在呼吸驱动中的潜在调节作用.

机械通气支持调整

机械通气能够通过改变吸气控制水平和PEEP来调节呼吸驱动. 调节呼吸机能够直接影响 PaO₂, PaCO₂和肺及胸廓的形变, 这些都是呼吸驱动的主要决定因素. 滴定呼吸支持的水平以达到足够的呼吸驱动和吸气努力, 是防止过高或过低吸气努力对于肺和膈肌的不良影响的有效手段^[44], 然而最佳目标的确定以及该策略对于患者预后的影响需要进一步研究证实.

一些研究评估了辅助通气患者中不同支持水平对于呼吸驱动的影响^{[45, 46]}. 随着呼吸支持的增加呼吸驱动下降, 最明显表现为EA_di幅度降低(图3)或每次呼吸时呼吸肌所产生的力量. 呼吸支持过高时患者自身的呼吸努力甚至可降低至零. 患者的呼吸频率基本不受呼吸机支持调节的影响^[4].

图3

如果改变呼吸机支持水平对患者呼吸驱动影响很小或是无影响, 医师需要考虑呼吸驱动的增加可能来源于胸腔内刺激性受体, 烦躁, 疼痛或颅内病变, 予以相应的治疗.

药物

药物可直接作用于呼吸中枢, 或通过作用于输出信号调控呼吸驱动^[2]. 鸦片类药物如瑞芬太尼作用于前Bötzinger复合体的μ受体. 瑞芬太尼能降低呼吸频率, 但对于呼吸驱动的幅度作用很小^[30]. 丙泊酚和苯二氮卓类药物的作用由中枢神经系统中广泛分布的γ-氨基丁酸(GABA)所介导. 和鸦片类药物相反, 这些药物能够降低呼吸驱动的幅度但对于呼吸频率的影响很小^[47].

神经肌肉阻滞药物(NMBA)阻断神经肌肉接头的信号传导. 这些药物本身并不影响呼吸驱动, 但能降低呼吸肌的机械活动. 大剂量NMBA能够彻底抑制呼吸努力, 防止过大的呼吸努力所带来的不良影响, 但同时也能导致膈肌萎缩^[5]. 小剂量NMBA策略能够诱导部分神经肌肉阻滞, 有效降低呼吸肌肉的负荷同时不会导致肌肉完全不活动. 短期的部分神经肌肉阻滞对于机械通气患者是可行的[48]. 但长期(24h)的部分神经肌肉阻滞的可行性和安全性及其对于呼吸驱动和膈肌功能的影响的研究目前仍在研究中(NCT03646266).

体外CO₂清除

ECCO₂R(也称低流速体外膜氧合)对于潮气量过低所致的低氧衰竭和呼吸性酸中毒患者能更好的实现肺保护性通气^[49]. ECCO₂R能够降低ARDS和COPD急性发作患者的呼吸驱动(EA_di和P_mus)^{[49, 50]}. 急性呼吸衰竭患者通过清醒ECCO₂R限制过度呼吸驱动的可行性, 安全性和有效性需要进一步的研究. 这些患者中使用ECCO₂R可能会更加复杂, 因为呼吸驱动的控制部分和PaCO₂无关(如Hering-Breuer反射过强), 并且其他脏器功能障碍和脓毒症会使临床情况更加复杂^{[49, 50]}.

结论

呼吸驱动是呼吸中枢发出冲动的强度并能够决定呼吸肌努力. 化学, 机械, 行为和情感因素均能影响呼吸驱动. 机械通气患者过高或过低的呼吸驱动可致肺损伤和膈肌损伤, 需要防止这种情况的发生. 重症患者中有多种方法监测和调节呼吸驱动. 预防有害的呼吸驱动的影响需要进一步的评估, 但对于改善ICU患者预后具有重要作用.

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