綜述目的

在過去的25年里，閉環(huán)通氣模式取得了長足發(fā)展,，現在已經有幾種可供商業(yè)使用,。它們不僅為個體患者提供潛在益處，而且可改善重癥監(jiān)護病房(ICU)內的組織方式,。臨床醫(yī)師對解決ICU護理人員短缺和床邊工作超負荷的問題表現出更大的興趣和意愿,。本文綜述了使用閉環(huán)通氣模式的臨床益處，重點關注氧合控制,、肺保護和撤機,。

最近發(fā)現

閉環(huán)通氣模式能夠將脈搏血氧飽和度、潮氣量(VT),、驅動壓(DP)和機械能(MP)等重要生理參數維持在目標范圍內,，以確保持續(xù)的肺保護。此外,，這些模式使呼吸機支持適應患者的需求,，促進膈肌活動，防止過度輔助,。一些研究表明,，這些模式有可能縮短撤機和機械通氣的持續(xù)時間,。

總結

最近的研究初步證明了在ICU和術后患者中使用閉環(huán)通氣模式的安全性、有效性和可行性,。我們需要大型,、多中心隨機對照試驗來評估它們對重要的短期和長期臨床結局、ICU的組織方式和成本效益的影響,。

要點：

-閉環(huán)通氣模式自動調整某些呼吸機設置,，以保持生理變量在目標范圍內。

-在最佳SpO2目標范圍內的時間增加,，從而預防了低氧血癥和高氧血癥,。

-VT、DP和MP保持在推薦的肺保護范圍內,。

-一些研究證明了閉環(huán)系統(tǒng)縮短撤機和機械通氣持續(xù)時間的潛力,。

-需要大型、多中心,、隨機對照試驗來評估對重要臨床結局,、ICU組織方式和成本效益的影響。

介紹

閉環(huán)通氣是指通過自動調節(jié)某些呼吸機設置來控制患者的某一生理變量的通氣模式,。本質上,，生理變量被測量，這些測量被控制器用來調節(jié)呼吸機設置,，從而使該變量保持在臨床醫(yī)師設定的目標范圍內,。在過去的25年里，已經開發(fā)出了幾種閉環(huán)通氣模式,，現在已經商業(yè)化,。這些模式管理插管患者的被動和/或自主呼吸的通氣和/或氧合設置(表1)。雖然最近的一篇綜述描述了生理學閉環(huán)控制的演變,，但本綜述側重于使用閉環(huán)通氣的主要臨床益處,，即氧合控制、肺保護和撤機,。

氧合閉環(huán)控制

動脈氧合是使用機械通氣時的主要目標,。然而，手動調整氧合設置是一項艱巨的任務,，這意味著高氧血癥在重癥監(jiān)護病房(ICU)機械通氣患者中常見,。在ICU患者的一般人群和急性呼吸窘迫綜合征(ARDS)患者中，一項未校正的分析顯示,，動脈血氧分壓與死亡率之間呈U型關系,，低氧血癥和高氧血癥患者的死亡率均較高。以避免高氧血癥為目標的保守氧合目標與ICU急性呼吸衰竭患者的短期或長期死亡率無關，也與不使用呼吸機天數的獲益無關,。然而,，在其中一項試驗中，低氧血癥<55 mmHg在保守氧合目標組中更常見,，因該組病死率較高而提前終止研究,。因此，對氧合設置進行閉環(huán)控制可能有助于在概念上延長患者在脈搏血氧儀(SpO2)測得的氧飽和度目標范圍內的時間,，并預防低氧血癥和高氧血癥的發(fā)作,。最常需要的動作是調整吸入氧濃度(FiO2)設置。自動調整可能會減少所需的手動調整次數,，從而解放臨床醫(yī)師從事其他任務,。然而,，閉環(huán)氧合控制器的性能取決于SpO2傳感器的特性和控制器的設計,，以及其可用性和臨床使用。一項國際標準描述了在醫(yī)療器械中開發(fā)閉環(huán)控制系統(tǒng)的所有技術考慮,。

兩種用于成人患者的低流量自動氧合控制器已經被開發(fā)出來,，并在各種情況下(如急診科、腹部或胸部大手術后,、ICU拔管后)的隨機或交叉設計試驗中進行了測試,。所有這些研究和一項薈萃分析得出了相同的結論，即與標準手動給氧相比,，閉環(huán)給氧增加了在氧合目標范圍內的時間,，從而減少了低氧血癥和高氧血癥的發(fā)生。

還開發(fā)了兩個高流量自動氧合控制器,。在一項單中心隨機交叉研究中,，45例主要由COVID-19肺炎引起的中重度低氧性呼吸衰竭患者接受了經鼻高流量治療，以隨機順序連續(xù)2個4小時的時間段,，使用閉環(huán)氧合和手動氧合滴定法進行研究,。與手動氧滴定相比，閉環(huán)氧控制的患者在最佳SpO2目標范圍內的時間較多,，在次最佳范圍內的時間較少,。閉環(huán)控制組的手動調整次數較低。在氧氣供應有限,、患者需要隔離,、醫(yī)療需求高、工作人員數量有限以及缺乏COVID-19大流行期間經驗豐富的專業(yè)知識的情況下,，這些結果尤其有意義,。

在早產兒中，多項臨床研究表明，在將SpO2維持在目標范圍內方面,，閉環(huán)氧控制比臨床醫(yī)師手動滴定更有效,，與床旁專職護理者相似或優(yōu)于。此外,，它還減少了手動調整FiO2的次數,。一些系統(tǒng)已被證明對嬰兒的無創(chuàng)呼吸支持或機械通氣有效，最近的一項研究也包括了足月兒,。在現實中,，這些系統(tǒng)的使用仍然不常見，在實踐中有很大的變化,。目前有幾項隨機對照研究正在進行中,，目的是調查氧合閉環(huán)控制是否真的可以改善早產兒的結局。

在成人機械通氣患者中,，INTEL- LiVENT-適應性支持通氣(ASV)是唯一可對氧合設置(呼氣末正壓(PEEP)和FiO2)進行閉環(huán)控制的市售模式,。一項大型觀察性研究報告了根據肺狀況選擇不同PEEP-FiO2組合的能力。在ICU急性呼吸衰竭和心臟術后患者中進行的幾項隨機對照試驗表明,，INTELLi- VENT-ASV可使SpO2在目標范圍內保持更長時間,，同時減少低氧血癥和高氧血癥的發(fā)作，減少人工調整的次數,。在ICU的某些情況下,，例如在日常護理操作期間，維持足夠的氧合可能具有挑戰(zhàn)性,，并且患者有可能出現未被發(fā)現的低SpO2,。一項在大量ICU患者中進行的隨機交叉研究表明，與非自動化通氣相比,，INTELLi- VENT-ASV能夠降低日常護理操作中血氧飽和度降低的發(fā)生率和嚴重程度,。

閉環(huán)氧合需要護理人員仔細注意，正確放置SpO2傳感器,，通過監(jiān)測FiO2而不是SpO2來識別患者的病情惡化,，并在FiO2升高時適當調整警報設置。這可以通過專門的教育和培訓來實現,。

肺保護

肺保護可分為兩大類：以呼吸機相關性肺損傷(VILI)和患者自傷性肺損傷為代表的肺損傷和呼吸機相關性膈肌功能障礙(VIDD),。為預防VILI，建議限制潮氣量(VT),、限制過高驅動壓(DP),、限制跨肺壓(?P)和機械能(MP)。VIDD是由于過度輔助引起的膈肌休息所致,。壓力支持通氣(PSV)和壓力控制通氣(PCV)都應考慮這種風險,，因為當吸氣壓力恒定時,，患者的努力難以評估。ASV,、INTELLi- VENT-ASV,、Smartcare、神經調節(jié)輔助通氣(NAVA)和比例輔助通氣(PAV+)在概念上能夠預防肺損傷和VIDD,，因為它們可以促進自主呼吸,，并根據患者的吸氣努力調整通氣支持。

ASV和INTELLiVENT-ASV

在自主呼吸患者中,，ASV是一種適應性壓力支持模式,。目標VT根據患者的呼吸力學，基于最小做功和呼吸力的原則來確定,。然后調整壓力支持以達到目標VT,。因此，通過設計,，ASV有利于患者的自主呼吸,，并防止過度VT和過度輔助。在動物研究中,，與容量控制模式(VCV)[相比,，ASV降低了VILI的風險,。與對照組相比,，ASV通過保持動物自主呼吸來預防膈肌萎縮。

在一項比較ASV和PCV兩個階段的觀察性序貫臨床研究中,，MP在ASV階段顯著較低,，主要是由于較低的呼吸頻率。在兒科患者中,，一項隨機交叉研究報道,，與適應性壓力通氣(APV-CMV)相比，ASV降低了DP和VT,。

INTELLiVENT-ASV具有與ASV相同的特征,，但增加了自動測定分鐘容量和允許性高碳酸血癥的概念。一項前瞻性觀察性研究表明,，自動選擇的VT,、DP和MP設置在所有患者情況下均安全。中,、重度ARDS患者跨肺DP和MP均在肺保護的安全范圍內,。在重癥COVID-19患者中，從常規(guī)通氣轉換為INTELLiVENT-ASV可顯著降低DP和MP,。對重癥COVID-19患者開展的一項非隨機平行研究報告,，在機械通氣的最初7日內，INTELLiVENT-ASV組患者有65%的時間接受了保護性肺通氣，而使用常規(guī)模式通氣的患者有38%的時間接受了保護性肺通氣,。

然而,，關于ASV和INTELLiVENT-ASV的大多數研究都集中在呼吸模式方面的優(yōu)勢，但沒有研究評估這些優(yōu)勢的臨床結局(表2),。目前正在進行一項大型隨機對照研究,，以評估INTELLiVENT-ASV在不使用呼吸機天數和肺保護方面的療效。

PAV+和NAVA

PAV+和NAVA根據患者的吸氣力度調整通氣支持,。在正常的化學反饋和肺牽張反射存在的情況下,，PAV+和NAVA根據呼吸驅動提供足夠的通氣支持，從而防止大VT和輔助不足或過度,。當從控制機械通氣轉換為PAV+時,，患者可以根據其個體呼吸系統(tǒng)順應性調整VT，從而將DP控制在10 cmH2O左右,。在一項觀察性研究中,，PAV+在大多數通氣期間(95%)使DP低于15 cmH2O。DP > 15 cmH2O的患者占隊列的8%,，且?guī)缀跬耆c小于30 mL/cmH2O的順應性相關,。這項研究表明，PAV+是一種安全的通氣模式,，但在低順應性或高吸氣努力的情況下應謹慎使用,，以防止高DP。

一項ARDS患者的隨機交叉研究報告,，與PCV和PSV相比,，NAVA顯著降低了吸氣跨肺壓。但一項比較體外膜肺氧合患者PSV和NAVA的隨機交叉研究顯示,，兩者跨肺壓差異無統(tǒng)計學意義,。在VIDD方面，NAVA促進依賴肺區(qū)的通氣,，與PSV相比,，過度輔助的風險更低。在一項包括長期機械通氣患者的隨機對照試驗中,，NAVA改善了膈肌效率,，而PSV不改善。雖然目前還缺乏臨床結果的研究,，但PAV+和NAVA可能通過減少呼吸功和防止過度輔助來保護膈肌功能,。

撤機

機械通氣撤機不僅對患者至關重要，而且對醫(yī)療團隊和管理人員也至關重要,，因為撤機會顯著影響費用,、ICU住院時長和機械通氣時長,。從理論上講，閉環(huán)通氣是優(yōu)化擺脫機械通氣的理想方法,，因為它具有密切監(jiān)測患者呼吸努力并實時調整壓力支持的能力,，在某些情況下甚至可以自動進行自主呼吸試驗。在不需要不斷的人工干預的情況下,，這在概念上可以導致更早的撤離機械通氣,。

從歷史上看，采用閉環(huán)通氣的撤機概念可追溯到1977年,，當時Hewlett等描述了對呼吸支持系統(tǒng)的需求,，該系統(tǒng)應能夠根據強制性分鐘通氣適應患者在撤機期間的需求。多年來出現和發(fā)展的后續(xù)系統(tǒng)都使用各種輸入參數,，如呼氣末二氧化碳分壓,、SpO2、呼吸頻率,、VT和分通氣量,，以便在撤機前即刻和撤機期間提供不同水平的支持(表1)。

之前的一些報告表明,，閉環(huán)通氣可改善撤機結局,。INTELLiVENT-ASV已被證明是安全的，對心臟手術患者的機械通氣撤機更有效,。也被用來脊髓損傷患者撤機,。

在機械通氣持續(xù)時間方面，有5項關于有效性和安全性的研究報告,，作為次要結局,，INTEL- LiVENT-ASV與傳統(tǒng)模式沒有任何差異,。相反,，在內科ICU患者中進行的一項單中心隨機對照試驗表明，與非自動化模式相比,，ASV組的機械通氣至撤機的時間,、撤機本身的時間和總機械通氣時間均較短，并且成功拔管的比例較高,。此外,，在一項包括機械通氣的COPD患者的隨機對照試驗中，在撤機期間使用ASV可縮短撤機時間,。

在匯總報告方面,，一篇Cochrane綜述評估了使用SmartCare和非自動化撤機策略的自動撤機。在10項涉及654例患者的試驗中,，分析顯示,，撤機時間,、成功拔管時間、ICU住院時間和延長機械通氣時間（>21天）顯著減少,。

第二篇Cochrane綜述納入了多種閉環(huán)通氣模式,，并發(fā)現在21項符合條件的試驗(共1,676例參與者)中，與傳統(tǒng)撤機相比,，使用閉環(huán)通氣的自動撤機使撤機時間縮短了30%,，還縮短了機械通氣的持續(xù)時間、ICU住院時間,，并縮短了進展至使用氣管切開的時間,。

雖然沒有隨機對照試驗直接比較不同類型的閉環(huán)通氣模式，但一項薈萃分析嘗試進行了比較分析,。在25項試驗中,，共2064例患者，研究發(fā)現所有各種閉環(huán)通氣模式均顯著縮短了撤機持續(xù)時間,。對內科和術后人群進行的綜述表明,，與標準治療相比，撤機持續(xù)時間平均縮短約23%,。在本報告回顧的各種模式中,，沒有發(fā)現一個特定的模式具有顯著優(yōu)勢。

最近的另一份報告綜述了與撤機相關的各種閉環(huán)通氣模式,。在回顧的20項RCT中,，ASV或Smartcare與PSV之間似乎沒有任何顯著差異。然而,，NAVA與顯著較低的ICU和住院死亡率以及較低的拔管后無創(chuàng)通氣需求相關,。此外，在撤機率,、機械通氣時間和ICU住院時間方面,，PAV+顯著優(yōu)于PSV。

就機械通氣的一般撤機而言,，各項隨機對照試驗和匯總分析的結果表明,，閉環(huán)通氣即使不是偶爾優(yōu)于常規(guī)通氣，也至少與常規(guī)通氣同樣有效,。關于未來的方向,，過去的報告和薈萃分析都提到了需要更大規(guī)模的研究(表2)。目前正在進行一項直接比較試驗,，比較常規(guī)通氣和INTELLi- VENT-ASV對機械通氣持續(xù)時間和呼吸質量的影響,。

結論

閉環(huán)通氣是減少特定患者人群治療差異的一種方法，同時使呼吸機設置能夠根據患者的生理需求持續(xù)個體化,。商品化的閉環(huán)通氣模式在ICU機械通氣患者中均安全應用,。大量研究報告了這些模式在將重要生理變量保持在最佳目標范圍內方面優(yōu)于常規(guī)通氣模式,。然而，并無明確證據表明這些生理益處可改善重要的臨床結局(表2),。除使用的通氣模式外,，機械通氣的持續(xù)時間和死亡率還取決于許多變量，包括病例組合,、鎮(zhèn)靜方案和ICU機構,。因此，未來肯定需要開展大型,、多中心的隨機對照試驗,，但在大規(guī)模ICU患者人群中，可能難以證明閉環(huán)通氣模式在臨床結局方面的優(yōu)越性,。然而,，在特定患者人群或管理不善的對照組中，閉環(huán)通氣模式可能被證明有利于改善臨床結局,。

許多研究報道了使用閉環(huán)通氣時手動呼吸機設置的次數明顯減少,。未來的研究需要更好地評估這些結果如何轉化為臨床醫(yī)生的工作量，以及如何改變ICU的組織方式,。最近的大流行和目前ICU護理人員短缺表明,，ICU可能會迅速混亂。使用閉環(huán)通氣可能是提高ICU工作效率的一種方法,。隨著新證據的發(fā)表,、進一步的教育和圖形用戶界面的不斷改進，臨床醫(yī)師的接受度將不斷提高,。獲得測量和新生理變量測量的連續(xù)可靠性的技術進步將使我們能夠開發(fā)出新的閉環(huán)算法,。人工智能的引入可能有助于我們解決患者生理的異質性，并使自動反應個體化,。對通氣事件預測因素的研究可能使預測控制策略成為可能,。閉環(huán)通氣的未來是光明的，但其對ICU患者的成功和有用性將取決于技術研究,、教育和臨床研究之間的強有力合作,。