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睡眠呼吸暂停中家用呼吸机的呼吸监测

倪越男 四川大学华西医院 发布于2022-06-29 浏览 2704 收藏

作者:倪越男
单位:四川大学华西医院


睡眠呼吸暂停(SBD)是由解剖因素和非解剖因素共同导致的疾病。呼吸机是SBD的一线治疗方式。但是由于呼吸机仅针对SBD中的解剖因素,部分患者使用呼吸机后,仍存在大量的呼吸事件。因此,SBD的治疗过程,不是以患者开始使用呼吸机为终点,而是需要进行长期随访,判断呼吸机疗效,并不断调整治疗计划。

随访时判断SBD患者中呼吸机的疗效有很多种方法。多导睡眠图监测(PSG)是判断疗效的金标准,但人力、空间、经济成本很高,不适合应用于患者的随访。虽然一些简易的睡眠监测方式,相较于PSG,可极大降低成本,但仪器借出与归还、费用等问题,仍使得这些监测方式没法大规模应用于患者的随访中。

因此,依靠呼吸机监测的数据,判断呼吸机的治疗效果,是最简便的方式,我们在门诊上即可做到。但是,呼吸机监测的数据真的能反映患者真实的呼吸事件情况吗?答案是否定的。


图片呼吸机监测的准确性


我们前期在临床上观察到很多患者中,家用呼吸机的监测结果,如呼吸暂停低通气指数(AHI),周期性呼吸(PB)比例等,与提供的呼吸机波形显示出来的完全不相符,很多呼吸事件都无法被家用呼吸机准确的监测到


因此我们进行了一个队列研究,对195例患者进行了长达1年的随访。在使用呼吸机治疗后的每个月,我们都提取了呼吸机监测的AHI等数据和呼吸机提供的波形,并对波形进行手动分图[1]。我们发现,呼吸机监测的AHI和手动分图之间的差值高达10.72次/小时,且这个差值不会随着患者呼吸机使用时长的增加而有大的改变。也就是说,呼吸机监测的患者呼吸事件远低于真实值。
 
对患者的人口学特征、PSG监测结果等进行分析,我们确定了几个影响呼吸机监测呼吸事件准确性的因素:


1. 患者存在大量的不稳定呼吸

不稳定呼吸(图1),指的是睡眠期间反复出现,每个事件周期都极为相似的呼吸形态,通常见于在心衰患者,高环路增益的患者中。不稳定呼吸中,通常包含的是一系列的低通气事件,尤其是因呼吸中枢调控出现异常导致的低通气,而非呼吸暂停事件。如何准确判读低通气是由单纯的上气道阻塞问题导致还是呼吸中枢调控异常导致,一直是SBD领域中一个很有争议的话题。学界公认美国睡眠医学会(AASM)关于中枢性低通气的判读标准不准确,但一直没有探索出更好的判读方式。在这个有争议的问题上,呼吸机的监测算法没有办法准确监测低通气,也在情理之中。

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图1  稳定呼吸与不稳定呼吸示意图


2. 患者使用呼吸机时存在大量的觉醒

低觉醒阈值是SBD的其中一个病理生理变化。低觉醒阈值的患者即使是在使用呼吸机的情况下,仍会存在睡眠碎片化。患者在觉醒时,通气量会显著增高。我们观察到,在这种情况下,呼吸机会将这样的事件标记为呼吸努力相关微觉醒(RERA),而没有被记入AHI(图2)。同时,通气量的增高,导致PaCO2的降低,引发中枢性低通气。如上文所述,呼吸机对中枢性低通气的监测能力低下。


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图2   呼吸事件被标记为RERA,而非计入AHI示意图

3. 性别的影响

男性的环路增益值比女性高,复杂性睡眠呼吸暂停、心衰引发的周期性呼吸的发生率均比女性高。在我们的研究中也发现,男性患者中整晚不稳定呼吸的比例高于女性(11.76 % vs. 6.82 %, p=0.016)。同时,男性患者中觉醒时通气量的改变也比女性高,引发中枢性低通气的可能性较高。


4. 漏气的影响

大量漏气会冲刷死腔中的CO2,引发呼吸中枢不稳定而导致一系列呼吸事件,尤其是中枢性低通气(图3)。同时,由于目前很多患者用的是Auto-CPAP模式,大量漏气会导致压力在短期内有较大的变化幅度,引发觉醒,进一步增加呼吸机监测的不准确性。


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图3   大量漏气导致呼吸机无法准确监测呼吸事件

同时,我们也发现了,在某些情况下,患者呼吸完全正常,但是呼吸机仍标记了呼吸事件(图4)。因为涉及商业问题,各大呼吸机厂家均未公布其监测呼吸事件的算法,我们没有办法准确推测出背后的原因。但笔者猜测,患者呼吸频率较低的情况下,比如服用阿片类药物导致呼气期延长等情况,会导致呼吸机的误监测。

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图4   呼吸机高估呼吸事件


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除了AHI,我们还能关注什么?


当时市场上,占额比较大的呼吸机品牌中,只有一个品牌的呼吸机提供了呼吸机波形图,因此我们只用了这一个品牌的呼吸机进行这项研究。我们比较担心研究发表之后,对该品牌呼吸机及其整个随访系统带来不良影响。但实际上,该随访系统对随访工作提供了极大的便利,虽然监测的参数准确性不佳,临床工作者可以浏览其提供的波形,准确判断出呼吸机的治疗效果,并根据经验判断治疗效果不佳的原因。波形能够提供的信息,远比几个参数提供的信息更加丰富且有指向性


比如,虽然呼吸机波形都显示患者存在残留的睡眠呼吸暂停,但其中的病理生理变化却完全不同:图5中,患者呼吸事件呈渐弱渐强样改变,每个周期大致是50秒,提示我们患者存在充血性心力衰竭;图6中,患者是由于呼吸机压力不够,没有开放上气道导致的残留的呼吸事件;图7是由于患者服用了阿片类药物导致的呼吸不规则,从而导致呼吸机治疗失败。

 
当不同的患者残留AHI完全一致的情况下,其背后的原因可以完全不同,对应的解决方式自然也不同,所以查看呼吸机波形图有助于我们探索其背后的原因,确定下一阶段的治疗方式。


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 图5   一例充血性心力衰竭患者的呼吸机波形图


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 图6   一例因呼吸机提供的压力没有打开患者的上气道而反复出现阻塞性睡眠呼吸暂停患者的呼吸机波形图



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 图7   一例使用阿片类药物的患者呼吸机波形图



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不同呼吸机品牌间的监测效果


上文提到,我们的研究只使用了一个品牌的呼吸机,其余品牌呼吸机的监测能力,由于缺乏呼吸机波形图,未能在我们的研究中进行比较。而另一个研究团队的对比了不同品牌呼吸机之间的监测准确性。该研究发现,不同品牌呼吸机之间的监测差值约在0.68次/小时左右(图8)[2]。这样的监测误差,一是在随访中,对疗效判断的影响不大,二是,相较于呼吸机监测结果和手动分析结果的差值,这个误差微不足道



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 图8   不同家用呼吸机品牌间呼吸事件监测准确性的对比
 
综上,家用呼吸机在SBD中,对呼吸事件的监测准确性不高,各个品牌的呼吸机都存在这个问题。不稳定呼吸的存在,反复觉醒、大量漏气和患者性别均会影响呼吸机对呼吸事件的监测准确性。查看呼吸机波形图是一种非常简便的评估呼吸机疗效的方式,同时也可获取患者病理生理变化等信息。
 

SBD中呼吸机随访数据的记录和随访系统建立的初衷,很大程度上是为了配合国外的医保政策,但后来我们发现,通过呼吸机记录的数据和波形可为我们评估呼吸机长期疗效提供极大的便利,尤其是后者。提高对呼吸事件的监测能力、建设可提供呼吸机波形图的远程随访平台是笔者作为一名临床工作者对未来家用呼吸机发展方向的期望。


参考文献

[1] Ni Y N, Thomas R J. A longitudinal study of the accuracy of positive airway pressure therapy machine-detected apnea-hypopnea events[J]. J Clin Sleep Med, 2022, 18:1121-1134.


[2] Midelet A, Borel J C, Tamisier R, et al. Apnea-hypopnea index supplied by CPAP devices: time for standardization?[J]. Sleep Med, 2021, 81:120-122.



作者简介



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倪越男


  • 四川大学华西医院

  • 呼吸治疗学博士

  • 美国睡眠医学会(AASM)全球大使(东亚)

  • 哈佛医学院睡眠医学中心联合培养博士

  • 在呼吸与危重症、睡眠医学领域以第一作者身份发表SCI论文15篇,包括1篇ESI高被引论文

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