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使用波形识别不同步 - 步骤 1

文章

作者: Branka Cupic, Caroline Brown

日期: 29.06.2022

使用标准呼吸机波形识别不同步的第一步是了解在压力支持通气过程中同步呼吸是什么样的。

使用波形识别不同步 - 步骤 1

波形分析的系统方法

最近的一项研究表明,临床医生可以使用标准呼吸机波形分析来检测病人和呼吸机之间的呼吸活动和不同步,具有高灵敏度和特异性 (Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care.2022;26(1):32.Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-41​)。作者采用了基于以下原理的系统方法。

  • 正常呼吸形式的病人吸气是主动的,呼气是被动的
  • 流量指数递减表示被动状况(适用于吸气和呼气流量)
  • 在同步压力支持通气情况下,在呼吸机呼气阶段应只观察到被动状况
  • 呼吸机吸气阶段的被动状况表示自动触发或延迟切换
  • 呼吸机呼气阶段的被动状况偏差表示触发延迟、无效努力、提早切换或呼吸肌激活

围绕这些原理,作者创建了一套预定义的规则,他们系统地将这些规则应用于检测病人的呼吸活动,并从气道压力和流量波形中识别不同步。食管压 (Pes) 作为参考。

在此床旁建议中,我们从正常的呼吸开始,以及如何识别病人和呼吸机之间的良好同步性。在未来的床旁建议中,我们将向您展示如何识别最常见的较小和较大不同步。

什么是指数递减?

能够识别病人吸气努力的开始和结束的一个重要部分是识别流量的指数递减。指数变化描述了一个量在一段时间内以一致的百分比减少或增加的过程(即,变化率与其当前值成比例)。它发生在许多身体状况下。

如上述原理所述,流量的指数递减表明一种被动状况。波形的形状会有所不同,这取决于在最初的峰值流量之后,是吸气流量减少(图 1 - 左面板)还是呼气流量下降(图 1 - 右面板)。

显示指数减少(左)和增加(右)的图
图 1:指数变化的两个示例
显示指数减少(左)和增加(右)的图
图 1:指数变化的两个示例

吸气和呼气过程中的指数递减

图 2 显示指数递减的两种情况:
a) 吸气过程中:这在压力支持通气过程中是不正常的,因为吸气应该是主动的。
b) 呼气过程中:这在意料之中,因为呼气是被动的。
注意:下面所示吸气最初是主动的,然后变成被动的。从波形斜率的变化可以明显看出两个阶段之间的变化。

吸气和呼气过程中的指数递减显示图
图 2:流量的指数递减(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
吸气和呼气过程中的指数递减显示图
图 2:流量的指数递减(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)

吸气努力

识别吸气努力的开始(图 3)
在压力和流量波形上,病人吸气努力的开始表示为:
a) 气道压力的突然负偏移,影响稳定气道压力阶段
b) 流量的突然正偏移,影响指数递减阶段

识别良好同步的吸气结束(图 4)


吸气流量图显示峰值后向上凸起,流量下降越来越快。当吸气努力接近结束时,气流穿过零线,直接向呼气峰值移动。此后伴随指数递减。

显示吸气开始的压力和流量波形图
图 3:压力和流量波形图上吸气努力的开始(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气开始的压力和流量波形图
图 3:压力和流量波形图上吸气努力的开始(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气结束的压力和流量波形图
图 4:流量波形图上吸气的同步结束(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气结束的压力和流量波形图
图 4:流量波形图上吸气的同步结束(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)

食道压波形

如上所示,可以在不需要食道压波形的情况下识别吸气努力的开始和结束。在上述研究中,它被用作评估波形分析准确性的参考。下面您可以看到食道压波形上吸气的开始和结束,以及食道压与流量和压力波形之间的良好一致性。

食道压参考波形(显示为绿色)上,病人吸气努力的开始通过食道压曲线上的突然负偏转表示(见图 5)。

不久之后压力流量的急剧上升表示机械呼吸的开始。

如果两者之间的时间间隔很短,则病人和呼吸机是同步的。如果间隔较长(例如超过 250 毫秒),则为触发延迟。

图 6 显示了食道压在其最低点后的快速增加,这对应于吸气肌肉的放松:其中点是吸气结束的参考。

显示吸气开始的压力、流量和食道压波形图
图 5:食道压波形图上吸气的开始(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气开始的压力、流量和食道压波形图
图 5:食道压波形图上吸气的开始(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气结束的压力、流量和食道压波形图
图 6:食道压波形图上吸气的结束(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
显示吸气结束的压力、流量和食道压波形图
图 6:食道压波形图上吸气的结束(图像来自 Mojoli et al.Critical Care (2022) 26:32)
不同步参考卡

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我们的异步参考卡向您概述了最常见的异步性类型、它们的原因以及如何检测它们。

Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method.

Mojoli F, Pozzi M, Orlando A, et al. Timing of inspiratory muscle activity detected from airway pressure and flow during pressure support ventilation: the waveform method. Crit Care. 2022;26(1):32. Published 2022 Jan 30. doi:10.1186/s13054-022-03895-4



BACKGROUND

Whether respiratory efforts and their timing can be reliably detected during pressure support ventilation using standard ventilator waveforms is unclear. This would give the opportunity to assess and improve patient-ventilator interaction without the need of special equipment.

METHODS

In 16 patients under invasive pressure support ventilation, flow and pressure waveforms were obtained from proximal sensors and analyzed by three trained physicians and one resident to assess patient's spontaneous activity. A systematic method (the waveform method) based on explicit rules was adopted. Esophageal pressure tracings were analyzed independently and used as reference. Breaths were classified as assisted or auto-triggered, double-triggered or ineffective. For assisted breaths, trigger delay, early and late cycling (minor asynchronies) were diagnosed. The percentage of breaths with major asynchronies (asynchrony index) and total asynchrony time were computed.

RESULTS

Out of 4426 analyzed breaths, 94.1% (70.4-99.4) were assisted, 0.0% (0.0-0.2) auto-triggered and 5.8% (0.4-29.6) ineffective. Asynchrony index was 5.9% (0.6-29.6). Total asynchrony time represented 22.4% (16.3-30.1) of recording time and was mainly due to minor asynchronies. Applying the waveform method resulted in an inter-operator agreement of 0.99 (0.98-0.99); 99.5% of efforts were detected on waveforms and agreement with the reference in detecting major asynchronies was 0.99 (0.98-0.99). Timing of respiratory efforts was accurately detected on waveforms: AUC for trigger delay, cycling delay and early cycling was 0.865 (0.853-0.876), 0.903 (0.892-0.914) and 0.983 (0.970-0.991), respectively.

CONCLUSIONS

Ventilator waveforms can be used alone to reliably assess patient's spontaneous activity and patient-ventilator interaction provided that a systematic method is adopted.

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