李苗苗延安大学咸阳医院呼吸与危重症医学科

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导语

在临床工作中，我们经常会观察到使用大剂量镇静剂、控制通气机械通气的患者、以及脑干反射消失患者，仍然会出现“双触发”的现象（如图1）。但是，下图所示，真的是“双触发”吗？其实不然，有可能是一种与“双触发”截然不同人机对抗——反转触发。今天我们就一起来探讨一下反转触发的识别、发生机制、危害以及如何处理等相关问题。

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图1

1.相关概念

1.1反转触发的概念

在危重症患者机械通气过程中的呼吸拖带，最早见于Akoumianaki等人的研究^[1]，研究中报告了8例接受VCV/PCV模式机械通气并且充分镇静的急性呼吸窘迫综合征（Acute Respiratory Distress Syndrome,ARDS）患者，在控制通气吸气相即将结束的时候，反复出现患者主动吸气做功现象并持续一段时间的现象。据此作者引入了一个全新的人机交互概念——反向触发(Reverse triggering)。呼吸机送气通过激活病人的呼吸中枢来激活膈肌收缩，如果吸气肌力足够强，可触发呼吸机进行第二次呼吸，造成呼吸叠加。这种有别于正常呼吸机触发机制的现象被名为“反转触发”。

1.2双触发

通气需求和控制变量气体输送之间的不同步，或神经吸气时间和呼吸机循环变量之间的不同步，呼吸机压力波形表现为患者吸气一次，机器送气二次。两次强制呼吸，呼吸间隔可能很短，也可能不会很短,这种现象称为双触发（Double triggering）。

1.3呼吸拖带与拖带比

1.3.1拖带现象的发现

在1666年，著名的荷兰物理学家Christiaan Huygens 注意到一个有趣的现象：如果将两个摆钟固定在同一个主板上，一段时间以后，原本各自运动节律并不一致的摆锤摆动会逐渐趋于同步，主要表现为180度的反相位摆动，少数情况下也会出现同相位摆动。这是科学界对拖带（Entrainment）最早的认识，并将之归属于物理学中的共振范畴，用来形容两个周期不同的振荡系统相互作用时，有彼此偶联进而同步其周期的现象（振荡型同步，mode locking）。两者可以表现为同步，高频系统逐渐减慢，低频系统逐渐加快；也可以表现为其它形式的相位关系。其科学原理在于，两个振动频率不同的系统之间只有达到稳定的相位关系后，才能通过负反馈逐渐降低彼此的能量消耗直至到零。

1.3.2呼吸拖带

在控制通气模式下，呼吸机的送气过程诱导患者的呼吸中枢发放新的或者与机械通气周期有一定程度偶联的呼吸节律，我们称之为呼吸拖带（Respiratory Entrainment，又称为呼吸相位锁定respiratory phase locking ）。其实质是机体呼吸中枢在呼吸机周期性通气影响下对呼吸节律的再次重新设定，以使两者之间暂时保持一种稳定的关系。

1.3.3拖带比

拖带比（entrainment ratio）是机械周期与神经呼吸周期的比例关系，1:1指1次机控通气对应1次神经呼吸，1:2指2次机控通气对应1次神经呼吸，以此类推。其中1:1是最常见也最稳定的，通常可持续较长时间，1:2则每10～12个呼吸周期容易被非拖带呼吸所打断。通过改变呼吸机的呼吸频率设置，可以改变拖带特征（如从1:1变为1:3），或者完全消除拖带的存在。

1.4相位差和相位角（θ）

相位差（dphase difference ，dP）是指从呼吸机呼吸到神经呼吸之间的时间差，单位为秒。患者神经呼吸活动的起点被确定为食道压（Pes）突然降低或膈肌电信号（Eadi）突然升高的点。θ=dP/Ttotmechx360°，相位角这一标准化的表达方式可以更为准确地反映Ttotmech和Ttotneu之间的关系。

The phase angle (θ) ＝ ([neural onset time － ventilator onset time]/Ttotmech) × 360°

neural onset time：神经吸气开始时间；

ventilator onset time：呼吸机送气开始时间；

Ttotmech：呼吸机循环周期；

0°的相位角意味着神经与机械周期开始时间恰好完全重合。

2.发生机制

反转触发的发生机制目前不详，在实验动物、早产儿等群体中都曾观察到这一现象。切断麻醉后动物的双侧迷走神经，呼吸拖带随即消失，提示介导黑-格反射的慢适应牵张感受器是呼吸拖带发生的关键因素。然而，其并非唯一因素，因为在迷走神经冷却的动物或接受肺移植的患者（迷走神经已被切断）中仍然可观察到类似现象。研究显示，快适应感受器、迷走C纤维连同皮质及皮质下影响均有一定的影响。

3.与正常触发有什么不同

正常理解的触发是患者吸气做功达到触发阈值引起呼吸机给予机械通气。反转触发与此相反，呼吸机给予机械通气诱发呼吸肌肉收缩做功；呼吸机的规律性通气周期诱发机体产生特定频率的自主呼吸，一般发生在机械周期中吸气相向呼气相转换的阶段。

4.监测方式

食道内压或者NAVA导管的EAdi监测，但是没有此项设备，通过观察呼吸机波形，仍可发现识别反转触发现象，在P-A/C模式下，压力平台曲线上会有小凹陷切迹，会出现1：1的呼吸拖带。容量辅助／控制模式下压力平台期的消失；吸气／呼气流速曲线波形偏离预期。

5.反转触发的识别

反向触发与双重触发产生的P-t时间波形很相似，双重触发中1/3是反向触发，但是两者之间的病理生理不同，可以使用5s呼气阻断操作加以区分和识别。使用5S呼气阻断法，如果为双触发，压力波形呼气末不会出现负向反折，如为反转触发会出现巨大的负向反折波形。反向触发的呼吸以稳定且重复的方式发生。给予5s呼气阻断操作会抑制外部刺激，从而打断呼吸夹带，并防止反向触发。采取5s呼气阻断操作，反向触发患者自发努力会消失，而双重触发患者的自发努力会持续，并且更加剧烈（如图2）。

图片2.png 图2

6.反转触发的作用

反转触发对于肺或膈肌损伤风险较低的患者而言，在某种程度上的允许性不同步可能是良性的，甚至是有益的。反向触发的自主呼吸可增加患者的肌肉活动；呼气期间主动收缩或延迟放松的反向触发可能会增加平均呼气压力并阻止完全呼气，从而起到微小肺复张的作用。

7.反转触发的危害

7.1反转触发做功可能会持续诱导膈肌超等长收缩，相应造成肌肉组织的细胞因子释放及肌纤维的损伤。在著名的ARDS患者早期使用肌松药物改善病死率的研究中，对照组尽管使用了肺保护性通气策略，气胸的发生率仍然明显高于肌松组，推测神经呼吸做功起到了有害的作用，而反转触发可能牵涉其中。

7.2增加呼吸肌肉做功及氧耗，导致心血管系统不稳定，并且使得平台压的监测出现误差。

7.3在VCV模式下，反转触发做功会产生更高的平台压，可触发高气道压力警报。

7.4在压力支持模式下产生更大的潮气量及跨肺压的波动。

8.反转触发的处理

8.1镇痛和肌松

阿片类药物可影响呼吸中枢，有助于改善患者与呼吸机的相互作用，在急性呼吸窘迫综合征治疗的早期阶段，增加镇静和/或使用神经肌肉阻滞剂（NMBA）可能是优选的选择。但是使用神经肌肉阻滞剂类，必须是在充分镇静镇痛条件下使用，清醒肌松可以使患者出现严重的交感风暴、应激状态濒死感、显著加大呼吸循环器官的代谢负担。图3是使用神经肌肉组织类药物2小时后的反转触发压力波形对比。（左图为使用NMBA，右图为使用NMBA 2小时之后）

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图3

8.2呼吸机设置方面

反转触发源自呼吸拖带，所以修改拖带模式可以限制反转触发，减慢呼吸机上的呼吸频率会改变拖带特性或消除拖带。既往研究显示^[2]拖带是受到呼吸机设置频率及潮气量的影响的。设置频率与自主呼吸频率时，可在新生儿中诱发1:1的拖带。麻醉后的成人，设置频率在自主频率的±40%，设置潮气量在自主潮气量的40%～140%范围内，可以维持1:1的拖带。降低设置频率可能能够降低自主呼吸频率及相位角，从而避免过高潮气量的风险隐患。拖带通常只发生在特定频率范围内的生理意义在于机体的自我保护：频率过高可能导致通气过度，而频率过低时则由于低通气导致的PaCO2的升高来刺激并增强呼吸驱动。反向触发的直接后果取决于相位角，后者越大，双重触发的几率越高。

9.小结

机械通气过程中反向触发是一种未被我们充分认识的人机不同步，它可引起二次触发、呼吸叠加导致潮气量及跨肺压增加，可触发高气道压力警报，可能加重呼吸机相关肺损伤。对于循环系统来说，反转触发做功可能会持续诱导膈肌超等长收缩，相应造成肌肉组织的细胞因子释放及肌纤维的损伤；还会增加呼吸肌肉做功及氧耗，导致心血管系统不稳定，但一定程度上，反向触发也是有益的。反向触发的自主呼吸可增加患者的肌肉活动，其次呼气期间主动收缩或延迟放松的反向触发可能会增加平均呼气压力并阻止完全呼气，可以起到微小肺复张的作用。

参考文献

[1]Akoumianaki E, Lyazidi A, Rey N, Matamis D, Perez-Martinez N, Giraud R, Mancebo J, Brochard L, Marie Richard JC: Mechanical ventilation-induced reverse-triggered breaths: a frequently unrecognized form of neuromechanical coupling. Chest 2013, 143(4):927-938.

[2]Murias G, de Haro C, Blanch L: Does this ventilated patient have asynchronies? Recognizing reverse triggering and entrainment at the bedside. Intensive care medicine 2015.