基于主动模拟肺的比例通气模式改良及其在ALI/ARDS疾病中呼吸力学研究

Proportion assist Ventilation(PAV) has been applied since 1992, require respiratory system airway resistance (R) and compliance (C) to estimate the auxiliary proportion.Nowadays the ventilator can not directly detect the respiratory system airway resistance and compliance, but obtained by indirect estimates. Our team previous study has found difference of respiratory system airway resistance and compliance between the true value and indirect measurement value.The difference in clinical applications may affect the regulation of ventilator. Thanks to the new initiative lung simulator technology,our team will simulated a large number of different respiratory system airway resistance and compliance to detection the difference between the true value and the indirect measurement value change rule. At present the PAV mode often need to artificial parameters adjust to meet the requirements of clinical treatment. Our team plans to establish ALI / ARDS database which based on relationship between auxiliary proportion with tidal volume and airway pressure through active lung simulator technology. Then develop a system controller based on embedded microcontroller technology to meet the needs of clinical treatment.The function of system controller is the auxiliary proportion could automation adjustment by ventilator itself. In the end of our project,our team will establishment ALI/ARDS rabbit model trial.In the animal trial,we verify the value of system controller by Physiological and pathological,repiratory mechanics changes through controller-assisted comparison with the traditional ventilation methods.

比例辅助通气(Proportion assist Ventilation，PAV)自1992年应用至今，需要呼吸系统气道阻力（R）与顺应性（C）来估算辅助比例，但至今呼吸机不能直接检测气道阻力与顺应性，而是间接测算获得。本项目组前期实验研究发现，气道阻力与顺应性的测算值与真实值间存在差异，并影响呼吸机治疗调节。本项目组拟通过最新的主动模拟肺技术，模拟大量不同顺应性与气道阻力的测算值与真实值差异的关系规律建立数据库来校正估算的辅助比例。目前比例通气经常需人工调节参数来满足临床治疗要求，本项目组拟通过主动模拟肺技术建立ALI/ARDS辅助比例与潮气量，气道压力关系的实验数据库，开发满足临床治疗需求的基于单片机的嵌入式呼吸机辅助比例自动化调节信息系统控制器。并建立ALI/ARDS兔模型。比较控制器辅助方式与传统方式的兔肺的呼吸力学及生理病理变化来验证呼吸机辅助比例自动化调节信息系统控制器的价值。

背景：成比例辅助通气(PAV)能够通过监测患者气道阻力和顺应性来评估瞬时吸气努力，从而按既定的比例提供同步的压力支持，避免支持力度不足或同步性不稳定带来的病人呼吸功耗增加，提高人机的协调性及机械通气的质量。但是，气道阻力与顺应性测量的仍存在误差，容易导致辅助比例出现偏差而导致整个辅助系统控制出现偏差导致失效。因此，探讨以主动模拟肺作为实验平台研究比例辅助通气模式下呼吸机对呼吸系统力学参数估算的有效率及改良方法，不同程度下 ALI/ARDS 辅助比例与潮气量、峰压、平台压、人及协调等关系，为临床推广使用成比例辅助通气模式提供技术验证，将对临床安全、有效的使用呼吸机，从而改善人机协调性，加速撤机及减少医疗费用具有重要意义。.研究内容：搭建基于ASL 5000主动模拟肺实验平台，完成不同呼吸机PAV模式下估算值与真实值间差异的补偿机制研究，包括顺应性，气道阻力，肌肉力量，驱动压等。并通过重复多次完成不同呼吸机PAV模式应用于不同程度ALI/ARDS模拟肺下辅助比例与相关力学参数的关系，建立实验数据库。.重要结果及关键数据：呼吸机测量的顺应性与主动模拟肺设置的顺应性存在线性关系，线性回归方程为：y=-6.81+0.916x，95%的置信区间为0.91-0.93，R2=0.99，P＜0.01；呼吸机测量的气道阻力与主动模拟肺设置的气道阻力存在线性关系，线性回归方程为：y=-0.139+1.87x，95%的置信区间为1.80-1.94，R2=0.82，P＜0.01。在PAV模式下，P0.1和呼吸肌肉的力量存在线性关系，线性方程为：y=-0.4+7.08x，R2=0.99，95%的置信区间为7.01-7.14。在所有的呼吸力学类型中，随着 PAV 辅助比例的提升，理论最大呼吸肌肉压力峰值会逐渐低估实际呼吸肌肉压力峰值。同时，气道阻力较大组比气道阻力较小组对实际呼吸肌肉压力峰值的低估更加严重（P < 0.01）。PAV模式监测驱动压是相对准确的。但高气道阻力下，内源性呼气末正压会影响驱动压监测的准确性（P<0.001）。.科学意义：通过对 PAV 的呼吸力学研究探讨呼吸机估算参数有效程度后的补偿方法。PAV 应用在不同程度 ALI/ARDS 患者的可行性及通过对呼吸力学基础研究成果实现呼吸机控制自动化。