新生儿高频机械通气 袁 琳 新生儿科 复旦大学附属儿科医院 2015.08

概 况 高频振荡通气的基本概念和理论 高频振荡通气的临床应用 高频振荡通气影响氧合/通气参数及调节

高频通气 高频通气是应用小于或等于解剖死腔的潮气量， 高的通气频率（通气频率≥正常频率4倍以上）， 在较低的气道压力下进行的一种特殊的通气方法 在较低的气道压力下能维持适当的气体交换，从 而减少气压伤的发生 美国FDA定义HFV为通气频率>150次/min 或 2.5Hz(1Hz=60次/min)的辅助通气

Oscillation A Little History 1915 Henderson et al. suggested that gas exchange sufficient to support life even with Tidal volumes less than dead space 1959 first oscillator by Emerson 1972 Lunkenheimer et al. proved hypocapnia could be achieved with a loudspeaker in front of a dog’s airway 1980 Butler et al. first report of HFO in humans including one neonate THEN studied by several groups in baboons

类 型 高频喷射通气：Bunnell Life pulse 高频气流阻断通气 高频振荡通气 高频正压通气 类 型 高频喷射通气：Bunnell Life pulse 高频气流阻断通气 高频振荡通气 高频正压通气 高频气流阻断通气：通过间断阻断高流速过程产生一气体脉冲 高频正压通气：常频呼吸机改良而成 高频震荡通气：

High-frequency Jet Ventilation 用高压源驱动气体，通过高频电磁阀，气流控制阀、压力调节阀和喷嘴直接将高频率、低潮气量的快速气体通过特别的多腔气管插管喷入患儿气道或肺内 High-frequency Jet Ventilation

类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 动圈式：通过扬声器隔膜的振动，产生的通气量可以 更大，不能同时具有常频通气功能 类似高频气流阻断法：在病人回路中提供持续气流， 并通过呼气阀的快速开启和关闭来产生振荡波形 Stephanie：操作简,VT显示,有CMV、PAV,反应快 Sensor Medics 3100A：噪音大,操作繁,无VT显示,无CMV Drager Baby Log 8000（德国）本属高频气流阻断通气，但由于增加文邱里装置，在呼气相产生负压，帮助呼气，文献上亦有称之为HFOV，但呼气仍是被动的。

Stephanie SLE 5000

类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 动圈式：通过扬声器隔膜的振动，产生的通气量可以 更大，不能同时具有常频通气功能 类似高频气流阻断法：在病人回路中提供持续气流， 并通过呼气阀的快速开启和关闭来产生振荡波形 Stephanie：操作简,VT显示,有CMV、PAV,反应快 Sensor Medics 3100A：噪音大,操作繁,无VT显示,无CMV Drager Baby Log 8000（德国）本属高频气流阻断通气，但由于增加文邱里装置，在呼气相产生负压，帮助呼气，文献上亦有称之为HFOV，但呼气仍是被动的。

类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 类 型 活塞型：通过活塞泵的来回移动进行通气，活塞泵的 位移量决定了通气量的大小 动圈式：通过扬声器隔膜的振动，产生的通气量可以 更大，不能同时具有常频通气功能 类似高频气流阻断法：在病人回路中提供持续气流， 并通过呼气阀的快速开启和关闭来产生振荡波形 Stephanie：操作简,VT显示,有CMV、PAV,反应快 Sensor Medics 3100A：噪音大,操作繁,无VT显示,无CMV Drager Baby Log 8000（德国）本属高频气流阻断通气，但由于增加文邱里装置，在呼气相产生负压，帮助呼气，文献上亦有称之为HFOV，但呼气仍是被动的。

Babylog 8000 VN 500

高频振荡通气(HFOV)

高频振荡通气（ HFOV ） HFOV是一种以高频活塞泵或震荡隔膜片前后移 动产生振荡气流，将小量气体送入或抽出气道 的通气方法 HFOV能加温湿化气体，吸气和呼气均为主动过 程，潮气量很小，通气频率很高（600-1800次 /分，10-30Hz） HFOV由于主动呼气，呼气时间可以自行设置， 避免因呼气时间过短导致的气道内气体滞留

高频振荡通气HFOV 作用机制： 频率5－25Hz 吸气和呼气均为主动过程 潮气量相当于死腔量（20－80％解剖死腔量） 优点：气道插管和气管分叉处的压力可以较高 在肺泡水平的压力则显著降低

HFOV与CMV的气道和肺泡内压力比较示意图 HFO：高频振荡通气； CMV：常规通气；MAP：平均气道压

高频振荡通气的特征 具有三个明显特征： f=5-25Hz VT≤VD 主动吸气，主动呼气，具正弦波形

压力－时间曲线：12Hz

气 体 交 换 机 制 对流 摆动式反复充气理论 不对称的流速剖面 Taylor 传播 心源性震动 分子弥散

团块运动与对流 高频气流在气道转弯和分叉处的湍流运动

摆动式反复充气（pendelluft）又称Disco肺 相邻肺泡间的气体“摆动效应”

不对称的流速剖面 不对称的流速剖面示意图 气体团块从吸气开始向右移动产生不对称的流速剖面，而在呼气开始时， 气体前部伸展，呼气末时已发生中央部气体右移，周边部气体左移。

泰勒扩散（Taylor dispersion） 吸气流前部呈抛物线形，气体的交换界面扩大，从而发生辐射状的分子扩散（如箭头所示）

HFOV的气体交换机制 心源性振荡混合（cardiogenic mixing） HFV时心脏具有泵样作用，其振荡作用可使远端气道 腔内的分子弥散速度增加达5倍 分子弥散（molecular diffusion） 气体分子通过分压差由高分压部分向低分压部分运 动。HFV时气体运动加速，进入肺部的新鲜气体与原 存在于气道内的气体之间相互扩散。在肺泡毛细血管 膜，分子弥散是气体交换的主要机理

高频通气时气体转运与交换形式

高频通气时气体转运与交换形式 一般来说 大气道：湍流，对流通气和泰勒弥散为主 小气道：层流，对流通气为主 肺 泡：心源性震动及分子弥散为主

新生儿肺实质非常脆弱 传统机械通气中所使用的高气道峰压 （伴随着高潮气量） 造成剪切力 对肺实质造成损伤 气压伤 容积伤

新生儿肺实质非常脆弱 过低的PEEP导致 肺泡塌陷 功能残气量降低 肺不张损伤

RDS患儿肺通气不均匀

高频振荡通气的优点 肺保护通气策略 改善肺内气体分布和气体交换，促进氧合 改善呼吸力学和血流动力学 减少肺内炎症细胞因子的表达 减少肺气压伤 减少BPD发生率？ 减少ECMO的需要

MAP keeps lung open!

通气目标是避免在可导致肺损伤的区域内通气，要在安全窗内进行通气。

高频振荡通气的优点 CMV 吸气和呼气之间，不停地摇摆于可损伤肺的通气区域 HFOV 整个呼吸周期，都处于安全窗内通气，避免了肺损伤

HFOV－肺保护性通气策略 HFOV实施肺保护通气策略更有效的促进肺复张 更高的平均气道压可促使肺复张并保持一定的 FRC 改善肺顺应性 减少肺血管阻力 改善气体交换 减少周期性反复肺泡打开、关闭，减少肺剪切力

HFOV减少机械通气肺损伤的机制 生理性呼吸周期消失，吸/呼相肺泡扩张和回缩过 程中容积/压力变化减至最小，对肺泡和心功能的 气压/容量伤及心功能抑制明显降低 通过肺复张，最佳肺容量策略，使潮气量和肺泡压 明显低于CMV，同时可在较低的吸入氧浓度维持与 CMV相同的氧合水平，从而减轻了氧中毒的危险性

HFOV适应症 肺气漏（气胸，PIE） 重症均匀性肺部疾病（RDS） 重症非均匀性肺部疾病（MAS） 肺发育不良（膈疝） 腹胀，胸廓活动受限

弥漫性均匀性肺部疾病 RDS、弥漫性肺炎、双侧性肺发育不良 目标：改善氧合和通气，增加肺容量，并且尽可 能减少气压伤 Paw比CMV高2－4cmH2O，以后逐步提高 避免肺过度膨胀，20－30cmH2O 撤机：FiO2降至0.50以下，再降Paw

非均匀性肺部疾病 局限性肺炎、肺出血、胎粪吸入综合 症 支气管肺发育不良 目标：尽可能低的Paw来改善氧合和 通气 采用相对低的频率

HFOV的临床应用—气漏综合征 由于气体交换在低气量和低气道压力下进行，高 频率的胸廓振动和主动呼气过程亦有利于促进胸 膜腔内气体排出，故HFOV治疗气胸较CMV疗效好

HFOV的临床应用—气漏综合征 MAP的设置需采用特殊HFOV通气方案 如气漏压≥15cmH2O则采取“允许性高氧”策略，即 MAP设置低于气漏压、提高FiO2致SaO2达85%~90% 如气漏压<15 cmH2O则因MAP太低无法达良好氧合状 态，故不宜采取“允许性高氧”方法

气 漏 尽可能低的Paw，比CMV低1－ 2cmH2O 相对高的FiO2 较高的频率（12－15HZ） 撤机先降低Paw，再降低FiO2

HFOV的临床应用—PPHN HFOV持续应用高MAP可以很好地打开肺泡并降低肺 血管阻力，改善通气/血流比值，减少肺内右向左 分流。改善氧合，促进CO2的更多清除，进而反作用 于收缩的肺动脉，使之舒张而降低肺动脉高压

HFOV的临床应用—PPHN 开始HFOV时可维持其MAP与先前CMV时相同，然后通 过调节MAP来改善患儿的氧合和通气状况 应避免发生过度通气或肺容量降低 HFOV联合一氧化氮（NO）吸入治疗PPHN可取得更好 的效果

PPHN 改善氧合，SpO2>95% 先纠正低血容量，低血压 Paw：同CMV或高1－2cmH2O 先降低Paw，再降低FiO2 参数调节需谨慎

HFOV的临床应用—CDH先天性膈疝 CDH常常合并有肺发育不良。新近发展了胎儿干预、 术前机械通气稳定、延迟修补法，可减少对ECMO的 需求 HFOV可替代ECMO暂时缓解临床症状，争取时间进行 下一步检查和治疗

HFOV的临床应用—重症呼吸衰竭 用CMV治疗效果差或符合ECMO治疗标准的重症呼吸衰 竭可以选择HFOV作为替代治疗，但治疗的效果如何 与疾病种类和程度有关 重症呼吸衰竭新生儿HFOV治疗成功率的高低按顺序 原发病为呼吸窘迫综合征、肺炎、胎粪吸入综合 征、先天性膈疝/肺发育不良等

氧 合 通 气 高频振荡通气的主要调节参数 吸入氧浓度 （FiO2） 平均呼吸道压力（MAP） 压力围绕它上下振荡 振荡压力幅度（△P） 压力振荡的高低范围 振荡频率（F） 每分钟振荡的次数(1Hz=60bpm) 吸气时间百分比 氧 合 通 气

参数选择的依据 体重 呼吸系统病理生理变化：气道阻力/肺和胸廓 顺应性；肺泡充盈程度和均匀性；肺泡结构完 整性；V/Q比例；肺循环状态 心脏循环功能：左右心功能状态 代谢率

平均气道压(MAP) MAP的初始设置较常规机械通气(CMV)时高 2-3cmH2O或与CMV时相等，以后每次增加1- 2cmH2O，直到FiO2≤0.6，SaO2>90% 一般MAP最大值30cmH2O。增加MAP要谨慎， 避免肺过度通气

平均气道压(MAP) MAP的高低应因人因病而异 MAP过低：当MAP<8cmH2O时，充氧↓、 不足以复张肺 MAP过高:肺过度膨胀、气漏、CVP↑、 回心血量↓、心输出量↓

吸入氧浓度(FiO2) 初始设置为1.0，之后应快速下调，维持 SaO2≥90% 维持CMV时的FiO2不变，根据氧合情况再进行增 减。当FiO2>0.6仍氧合不佳则可每30~60min增加 MAP1~2 cmH2O 治疗严重低氧血症（SaO2<80%）时由于FiO2已调至 1.0，故只有通过增加MAP以改善氧合 轻~中度低氧血症时从肺保护角度出发，应遵循先 上调FiO2后增加MAP的原则

吸气时间百分比 不同品牌的呼吸机吸气时间百分比不同 Drager VN 500和SLE5000型固定为0.5 Sensor Medics 3100A提供的吸气时间比为 30%~50%，在33%效果最好

频率（F） 一般用8~15Hz，体重越低选用频率越高 HFOV和CMV不同，降低频率，可使VT增加， 从而降低PaCO2 通常情况HFOV不根据PaCO2调整频率 在HFOV治疗过程中一般不需改变频率

How Does PCO2 Change with HFV Rate? (Pressure amplitude was held constant at each data point.) 100 CV 80 60 PCO2 (mm Hg) HFOV 40 20 Given the principle that CO2 elimination is proportional to tidal volume squared times frequency during HFV, predicting which way PCO2 will go when one changes HFV rate can be a bit complicated. This chart compares what happens if one holds pressure amplitude constant and changes frequency. If you are at a PCO2 of 30 on the Jet at 420 bpm, it will go up to 83 if you drop the rate to 240. Similarly, if you are at a PCO2 of 30 on CV at 60 bpm, it will go up to 80 if you drop the rate to 30. In contrast, if you are at a PCO2 of 50 on HFOV at 15 Hz and you decrease the rate by half to 7.5 Hz, PCO2 will decrease all the way down to 6. Thus, you have to know how these ventilators work to use them safely. 240 300 360 540 600 660 720 780 840 900 bpm 420 480 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 110 120 bpm 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 Hz Frequency (bpm)

振幅（△P） 振幅是决定潮气量大小的主要因素，为吸气峰压与 呼气末峰压之差值。它是靠改变功率（用于驱动活 塞来回运动的能量）来变化的 增加振幅可使肺通气量增加、降低PCO2 临床上最初调节时以看到和触到患儿胸廓振动为 度，或摄X线胸片示膈面位置位于第8~9后肋为宜 根据PaCO2监测调节，PaCO2的目标值为35~45mmHg， 并达到理想的气道压和潮气量

改善通气： 首先增加振幅 观察获得的VThf 如果振幅已达最大，二氧化碳清除仍不满意 考虑降低频率 常频通气下 MV=Vt×f 高频通气下 DCO2=Vt2×f

频率和振幅的关系 呼吸回路的顺应性越小越好 呼吸回路越硬越好 呼吸回路越短越好 将湿化器加至最大水容量

HFO参数初调 Paw：比CMV高2－3cmH2O 振荡容量：2－2.5ml/Kg Ti ：33％ 过高导致气陷，CO2不易排出 短I:E有利于低Paw下气道开放，粘液排出 频率：10－15HZ 振幅：足月 35cmH2O 早产儿25cmH2O

临床监测内容 物理体征 ★自主呼吸：强弱、节律；高频振荡下不是潮气 呼吸音，听诊主要鉴别两侧呼吸音是否对称 ★肺容量：胸廓周径，肝在右侧肋下的位置，腹 胀和腹围 ★心功能：观察心率、血压和末梢循环状态，必 要时可停振荡频率，在持续气道正压情况下行心脏 听诊，判断其心音强弱

临床监测内容 持续经皮氧饱和度和CO2监测 动脉血气分析 HFOV治疗开始后45~60min；8h内q2h；24h内q4h； >24h q8~12h。主要参数改变后，1h内须进行监测 或根据临床表现进行无创监测 X线胸片 HFOV治疗开始后的4h内；第1d时q12h，5d内q24h， 以后隔天或酌情

PCO2>45 PH<7.3 f ↓ ∆ P↑ PCO2<35 PH>7.45 f ↑ ∆ P ↓ PO2<50 FiO2 ↑ Paw ↑ PO2>100 FiO2 ↓ Paw ↓

参 数 调 节 当MAP≤15cmH2O时，先降FiO2至 0.6，再降MAP 当MAP>15cmH2O时先降MAP再调FiO2 参数下调至FiO2≤ 0.4，MAP≤ 8~10cmH2O，△P ≤30cmH2O，pH 7.25~7.45，PaCO2 35~50 mmHg， PaO2 50~80mmHg时可切换到CMV或考虑撤机

高频通气和持续肺膨胀 持续肺膨胀是一种肺复张方式 有以下几种操作方式 间断应用叹息（手动操作） 增加指令控制通气 气道压力设定为PEEP上5－8cmH2O 适当的吸气时间 肺复张操作可有效打开肺

传统机械通气

HFOV

撤 机 可直接从高频撤机 Paw 8－10 cmH2O FiO2 < 0.40 F 12-15Hz 从高频转为常频通气 撤 机 可直接从高频撤机 Paw 8－10 cmH2O FiO2 < 0.40 F 12-15Hz 从高频转为常频通气 Paw 13－16 cmH2O FiO2 0.40－0.50 MAP减少2－3 cmH2O

无创高频 动物实验 改善气体交换、早产儿羊复张 刺激中枢呼吸驱动，吸气时声门开放 肺泡上皮－间质细胞表达增高－》肺泡 化 改善早产儿呼吸窘迫、TTN 有效清除二氧化碳潴留

无创高频 Medin CNO VN 500

无创高频 流量 氧浓度 频率 5－20Hz 振幅 1－10级

谢 谢！