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首页 - 第17卷第1期 同步悬空俯卧位对健康人呼吸功能影响的探讨

同步悬空俯卧位对健康人呼吸功能影响的探讨
萧志辉1 罗嘉怡1 颜文哲1 颜 雨 黎瑞发 徐远达 许继平

摘要:
目的：探讨同步悬空俯卧位对健康人呼吸功能情况的影响。方法：9例健康人志愿者，在“人工呼吸床”上随机四种不同体位1、仰卧位2、悬空俯卧位3、托平俯卧位4、同步悬空俯卧位，每个体位观察10分钟，通过NICO无创心肺功能监测系统连续测定志愿者的呼吸动力学指标，同时通过呼吸功能检测电极监测食道压和胃压；结果：四种体位对心率、呼吸频率、氧饱和度、呼气末二氧化碳无明显的影响（P>0.05），其中同步悬空俯卧的呼吸频率是最慢的（15.1±4.3）/min，由慢至快呈现：同步悬空俯卧→仰卧→悬空俯卧→托平俯卧的趋势，同步悬空俯卧位的潮气量是最大的（584.6±151.3）ml，明显高于其余三种体位（P<0.05），同步悬空俯卧位较其它体位能显著降低死腔通气比率(Vd/Vt)0.43±0.8（P<0.05）的情况下，能显著提高肺泡潮气量（VTalv）375.2±145.2ml和肺泡分钟通气量（MValv）5.1±1.2L；同时经呼吸功能检测电极监测的跨膈压（Pdi）,托平俯卧位的Pdi平均为13.5cmH2O，较其它体位显著升高（P<0.05），平常的仰卧位Pdi平均10.1 cmH2O，同步悬空俯卧位的Pdi平均为8.6 cmH2O是四种体位中最低的；结论：同步悬空俯卧位经短时间观察是安全稳定的，能减少死腔通气、增加潮气量的前提下，不增加呼吸做功，志愿者的主观感觉最舒适。
关键词：俯卧位；呼吸功；跨膈压
责任作者及联系方式：徐远达；E-mail：xuyuanda@

俯卧位能够改善通气和氧合状态的观点由Piehl等于2O世纪7O年代首先提出，作为一种辅助手段应用于急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的通气策略，但是俯卧位呼吸为非生理性呼吸，会受到胸廓活动限制、脊柱压迫、腹式呼吸受限等影响，有部分患者出现肺静态顺应性的下降[1]。我们在俯卧位呼吸时首先引入了悬腹和同步呼吸等措施，期望能进一步提高俯卧位通气的效果。以下是评价同步悬空俯卧位对呼吸功能影响的实验观察。

1对象
1.1研究对象
健康人9名，6男3女，年龄21岁—35岁。
1.2研究设备
1.2.1高效辅助通气装置——“人工呼吸床”：配备自动控制系统，可完成不同角度、不同体位的指令，通过特制托板上下移动实现同步悬空腹变压和同步辅助通气的功能 [专利申请号：2004201504106发明人李宪玉] [2]。
1.2.2 NICO无创心肺功能检测系统：采用FICK部分CO2重复吸入法，无创持续地监测心肺功能，提供全面的临床帮助。
1.2.3呼吸功能检测电极：连接POWERLAB生理信号多功能记录仪连续监测胃内压、食道压，计算吸气相的跨膈肌压（Pdi）
2方法
2.1研究方法：健康志愿者佩戴Respironic公司的鼻罩随机以不同体位卧于“人工呼吸床”上，将鼻罩与流量传感器连接，通过NICO无创心肺功能检测系统监测健康志愿者呼吸全过程的潮气量、分钟通气量、呼吸频率、心率及氧饱和度。
2.2得到健康志愿者的同意后，经鼻自行吞入呼吸功能检测电极（专利发明人：罗远明200520132911），定位后随机以不同体位卧于“人工呼吸床”上，连接POWERLAB生理信号多功能记录仪连续监测胃内压、食道压，计算吸气相的跨膈肌压（Pdi）。
2.2 研究体位：仰卧位（图1）；悬空俯卧位（托板下移）（图2）；托平俯卧位（托板不移动）（图3）；同步悬空腹俯卧位（托板随呼吸上下移动 图2）。每位健康人按照随机顺序选择体位进行试验。每个体位观察10分钟，床体倾斜角度20度，控制通气呼吸比2：1；通气频率设定小于或等于仰卧位时的自主呼吸频率，流量传感器置于鼻腔前，托板的摆动与志愿者的呼吸同步；而控制通气动作幅度以托板刚好接触托平腹部为动作上限。
3统计
结果以均数±标准差表示，采用SPSS 16.0软件进行统计分析，离散资料进行卡方检验，连续资料进行方差分析，P<0.05为统计学显著差异，P<0.01为统计学差异非常显著。
4结果
4.1数据筛选：研究中观察发现，前2分钟是志愿者处于调整适应阶段，四种体位的各项指标变化差异均较大，误差较明显；从第3分钟开始，各项指标的变化基本趋于平稳，稳定性好，故统一采用第3分钟到第10分钟内的数据进行分析。
4.2四种体位对心率、呼吸频率、氧饱和度、呼气末二氧化碳无明显的影响（P>0.05）表1：

组别
例数
心率(次/分)
呼吸频率
氧饱和度
呼气末二氧化碳
仰卧位
8
69.4±5.4
16.4±3.7
98.1±1.1
43.7±5.6 mmHg
悬空俯卧位
8
76.6±8.1
17.9±4.2
97.6±1.3
45.0±5.4 mmHg
托平俯卧位
8
76.2±8.7
18.3±4.1
97.5±1.5
45.1±5.8 mmHg
同步悬空俯卧位
8
76.6±8.6
15.1±4.3
98.1±1.1
43.4±5.4 mmHg
t值

1.626
1.034
0.529
0.215
P值

0.206
0.393
0.666
0.885

三种俯卧位对心率略有影响，增快了基础的心率，但无统计学差异（P＞0.05），说明四种体位未对心率的影响不大。
其中同步悬空俯卧的呼吸频率是最慢的（15.1±4.3）/min，由慢至快呈现：同步悬空俯卧→仰卧→悬空俯卧→托平俯卧的趋势。
4.3四种体位对通气功能的影响
表2：四种体位对潮气量、肺泡潮气量(VTalv)、肺泡分钟通气量(MValv)、死腔通气比率(Vd/Vt)、吸气峰流速（PIF）、呼气峰流速（PEF）均有影响（P<0.05）
组别
例数
潮气量ml
VTalv ml
MValv L
Vd/Vt
PIF（L/min）
PEF（L/min）
仰卧位
8
441±96
246±73
3.9±0.6
0.47±0.06
24.3±3.4
19.8±5.4
悬空俯卧位
8
449±76
245±76
3.9±0.8
0.51±0.06
28.2±2.4
23.3±2.8
托平俯卧位
8
470±80
231±69
3.9±0.6
0.53±0.06
28.3±2.9
25.1±3.9
同步悬空俯卧位
8
585±151*
373±145*
5.1±1.1*
0.43±0.08*
28.3±4.2*
25.8±5.8*
t值

3.191
3.5
3.67
3.306
2.84
2.65
P值

0.039
0.03
0.025
0.037
0.056
0.068

同步悬空俯卧位的潮气量是最大的（584.6±151.3）ml，明显高于其余三种体位（P<0.05），同步悬空俯卧位较悬空俯卧位和托平俯卧位显著降低死腔通气比率(Vd/Vt)0.43±0.8（P<0.05）的情况下，较其它三种体位（包括仰卧位）显著提高肺泡潮气量（VTalv）375.2±145.2ml和肺泡分钟通气量（MValv）5.1±1.2L；虽然三种俯卧位较生理体位仰卧位的呼吸流速均增加，但无显著差异（P>0.05）
4.4经呼吸功能检测电极监测四种体位的跨膈压（Pdi）表3：
组别
例数
跨膈压（Pdi）
仰卧位
9
10.1±1.7 cmH2O
悬空俯卧位
9
11.5±2.2 cmH2O
托平俯卧位
9
13.5±1.6 cmH2O*
同步悬空俯卧位
9
8.6±2.6 cmH2O

托平俯卧位的Pdi平均为13.5cmH2O，较其它体位显著升高（P<0.05），平常的仰卧位Pdi平均10.1 cmH2O，同步悬空俯卧位的Pdi平均为8.6 cmH2O是四种体位中最低的；研究结束后了解健康人对四种体位舒适性的评价，其中6名健康人认为同步悬空腹俯卧位最感舒适，2名健康人认为仰卧位最感舒适，悬空位俯卧位及托平俯卧位次之，舒适感总体呈现同步悬空腹俯卧位>仰卧位>悬空俯卧位>托平俯卧位。

5讨论
仰卧位作为生理体位,由于重力作用使胸内压自上而下负值逐渐减小，靠前胸壁的肺组织的胸内负压较大，同时背面肺组织受腹内压和心脏及纵隔的压迫，故前胸壁肺泡的充气程度和功能残气量比背面的好；在发生ALI/ ARDS时,这个梯度更为显著。大部分下垂肺区胸膜腔内压正值较大,在吸气末不能产生足够的负压使气道开放并保持气道开放,导致下垂区的肺泡萎陷。而俯卧位则相反，减少从前胸壁到背部的压力梯度，改变局部区域的跨肺压，继而会改变肺重力依赖区和非重力依赖区的气流分布，使气流在肺内的分布更均匀[3]，通气血流灌注比值(V/ Q) 更加匹配，从而改善氧合。
但俯卧位呼吸毕竟是非生理性的，会受到胸廓活动受限、脊柱压迫、腹式呼吸受限等影响，有部分会表现出肺静态顺应性的下降[5]，俯卧呼吸要克服更多弹性阻力，呼吸的气流流速增加，有可能使呼吸做功增加，考虑主要由于腹式呼吸受限所致。
因此通过主动的同步和悬腹，依靠“人工呼吸床”，即同步悬空俯卧呼吸希望能达到理想的效果；首先是同步，通过接近志愿者鼻孔的精密流量传感器捕捉吸气流量的变化[4]，托板主动下移，启动吸气过程，托板下移产生悬腹，由于膈肌和腹腔脏器受自身重力作用下移，而膈肌的尽量下移不单可使胸廓容积大大增加，拉动产生胸腔负压完成吸气过程，且抑制了原本俯卧位时胸式呼吸为主的吸气过程，数据显示这种体位的潮气量最大；仰卧位呼气过程是由膈肌和肋间外肌的松弛实现的，有部分胸廓的弹性回缩力，部分是腹肌的收缩力，俯卧位悬空时，呼气过程更加依赖腹肌的收缩，这时的托板复位产生主动呼气过程，减少了腹肌做功，如果志愿者是镇静状态，这种效果可能更加明显，此外，托板作用下进一步增加腹内压，使膈肌上抬及胸腔最大限度回缩，有可能减少死腔量，减少呼气末功能残气量，数据显示同步悬空俯卧体位的死腔通气比率最小，还增加了志愿者有效的肺泡潮气量、肺泡分钟通气量，使呼吸效率增强[6]。
三种俯卧位较生理体位仰卧位的呼吸流速均增加，虽然无显著差异，但有可能增加呼吸做功，降低舒适性，数据显示同步悬空俯卧体位的Pdi平均为8.6 cmH2O是四种体位中最低的，甚至低于生理体位仰卧位，提示这种体位不增加呼吸做功，志愿者的主观感觉最舒适。
由于同步悬空俯卧体位的特性，首先对某些膈肌无力或膈肌麻痹的患者，长期单纯胸式呼吸，而占全肺五分之四的中下肺叶的肺泡却得不到有效的通气，可考虑作为休息康复疗法应用；减少死腔通气、增加潮气量，又不增加呼吸做功、增加耗氧，有可能作为传统俯卧位通气的补充，应用于ARDS的救治。
参考论文：
1、 ～418McAuley DF, Giles S, Fichter H, et al . What is the optimal duration of ventilation in the prone position in acute lung injury and acute respiratory distress syndrome ? Intensive Care Med ,2002 ;28 :414
2、李宪玉,刘敏,张波，等.与呼吸同步变换体位对呼吸功能的影响. 航空军医, 2005, 33：16-17
3、戢新平, 刘志, 郭文英. 体位改变对兔急性肺损伤生理和病理的影响. 中国病理生理杂志. 2006, 22( 3):572- 576
4、许继平，钟秋海，徐远达，智能控制和建模仿真在机械通气中的应用. 中国生物医学工程学报. 2007（3）：150-155.
5、高景利, 李晓岚, 赵宏艳，等. 俯卧位机械通气治疗肺内/外源性急性呼吸窘迫综合征的比较研究. 中国危重病急救医学. 2005.17(8):487-491