Respiratory effort monitoring: a novel, bedside, non-invasive, real-time method.

ventilator
康焰2025年7月3日发表于Critical care (London, England)
Published

August 27, 2025

呼吸努力度监测：一种新型的、床边式的、非侵入性的、实时的检测方法。(Lv et al. 2025)

背景

  1. 机械通气的挑战

    • 机械通气是治疗呼吸衰竭的关键手段，但辅助过度可能导致呼吸机诱导的膈肌功能障碍（Ventilator-Induced Diaphragm Dysfunction, VIDD），辅助不足引起膈肌过度用力损伤。

    • 过强通气：过度辅助导致膈肌萎缩和无力；过弱通气：患者需过度努力呼吸，引发肺部高应激、肺泡过度扩张或异步性呼吸。

  2. 现有监测方法的局限性

    • 直接方法：如食管压（Pes）、跨膈压（Pdi）需侵入性操作，存在操作风险，操作复杂。

    • 间接方法：如呼气末阻断法（PMI）、膈肌超声等依赖专业人员操作，且在复杂病理状态下（如ARDS、COPD）准确性受限。

    • 需求：开发一种非侵入性、实时、床旁可用的呼吸努力监测技术（N-Pmus），以优化机械通气参数，预防肺和膈肌损伤。

方法

（一）Bench 研究（模拟实验）

1. 算法开发：基于呼吸系统运动方程，构建无创实时呼吸肌压力监测算法（N-Pmus），通过生理合理的三次多项式函数建模呼吸肌压力（Pmus）波形，减少未知变量，采用迭代最小二乘法求解超定方程组。 2. 实验设置：使用 ASL5000 呼吸模拟器与 SV800 呼吸机，模拟 3 类临床场景（正常、限制性、阻塞性），涵盖不同呼吸肌压力强度（3-30 cmH₂O）、上升/释放相位，共 270 个场景，对比 N-Pmus 与 ASL5000 设定的 Pmus（ASL5000-Pmus）。

（二）临床验证

1. 研究设计：单中心前瞻性观察研究，于 2023 年在四川大学华西医院 ICU 开展，纳入 23 例机械通气患者（8 例 ARDS、8 例 COPD、7 例其他呼吸衰竭）。 2. 监测与对比：患者经鼻插入食道气囊导管监测食道压，计算食道压衍生的 Pmus（Pmusₑₛₒ），同时记录 N-Pmus，对比二者相关性与一致性；此外还分析呼吸肌压力时间乘积（N-PTPmus 与 PTPmusₑₛₒ）的关联。 3. 统计方法：采用线性混合效应模型分析相关性（计算边际 R² 和条件 R²），通过 Bland-Altman 分析评估一致性（计算偏差与 95%一致性界限）， subgroups 分析涵盖疾病类型、通气模式、呼吸努力强度。

结果

（一）Bench 研究结果

N-Pmus 与 ASL5000-Pmus 相关性极高：

  • 边际 R²=0.993，条件 R²=0.997；
  • 偏差为-0.23 cmH₂O，95%一致性界限为-1.51 至 1.04 cmH₂O；
  • 限制性、阻塞性亚组均保持高相关性（边际 R²>0.988，条件 R²>0.992）。

（二）临床验证结果

  • N-Pmus 与 Pmusₑₛₒ 对比

    • 聚合数据（每患者 2-4 个稳定呼吸段，每段 20 个呼吸周期）：边际 R²=0.97，条件 R²=0.971，偏差-0.2 cmH₂O，95%一致性界限-2.22 至 1.83 cmH₂O；

    • 单周期数据：边际 R²=0.884，条件 R²=0.952，偏差-0.23 cmH₂O，95%一致性界限-2.33 至 1.88 cmH₂O。

  • N-PTPmus 与 PTPmusₑₛₒ 对比：边际 R²=0.861，条件 R²=0.907，偏差-0.18 cmH₂O·s，95%一致性界限-2.45 至 2.08 cmH₂O·s。

  • 亚组分析结果

    • 疾病类型：ARDS 亚组相关性最高（边际 R²=0.955），COPD 亚组（边际 R²=0.822）、其他疾病亚组（边际 R²=0.876）稍低；

    • 通气模式：容量辅助控制通气（V-A/C）相关性最高（边际 R²=0.978），压力辅助控制（P-A/C）、压力支持（PSV）、同步间歇指令通气（SIMV）均保持良好一致性；

    • 呼吸努力强度：高努力组（Pmusₑₛₒ>10 cmH₂O）相关性最高（边际 R²=0.895），低努力组（<4 cmH₂O，边际 R²=0.611）、正常努力组（4-10 cmH₂O，边际 R²=0.628）稍低。

结论与意义

1. 核心结论：N-Pmus 作为新型无创实时呼吸努力监测方法，与模拟实验金标准（ASL5000-Pmus）及临床金标准（Pmusₑₛₒ）均具有高相关性与良好一致性，且在不同疾病类型、通气模式、呼吸努力强度下均稳定有效。

2. 临床意义：解决了现有监测方法的有创性、复杂性问题，可实现床旁实时监测，为机械通气参数精准调整提供依据，有望减少呼吸机相关肺损伤（P-SILI）与膈肌功能障碍（VIDD），改善患者预后。

局限性

1. 食道压虽为胸膜压的近似指标，但在某些病理状态下可能无法完全反映真实胸腔内压力，且胸壁顺应性可能受通气模式影响；

2. 研究为单中心、小样本（23 例）、短期观察，缺乏健康人群及特殊人群（如腹腔高压）数据；

3. 未评估跨膈肌压力（Pdi），需后续多中心、大样本、长期研究进一步验证。

References

Lv, Yinxia, Meiling Dong, Haisong Song, Jinglei Liu, Zhiwen Huang, Zhong Ni, Zhen Wang, et al. 2025. “Respiratory effort monitoring: a novel, bedside, non-invasive, real-time method.” Critical care (London, England) 29 (1): 272. https://doi.org/10.1186/s13054-025-05514-4.