无创呼吸量监测仪在临床应用的研究进展

张小莉，孙 聪，单热爱

（1.赣南医学院2019级硕士研究生；2.赣南医学院2020级硕士研究生；3.赣南医学院第一附属医院麻醉手术中心；4.赣南医学院疼痛医学研究所，江西 赣州 341000）

患者围术期的呼吸管理是麻醉医生密切关注的问题，围术期使用的各种药物和术中操作都有可能导致患者呼吸改变以及术后呼吸抑制，从而引起苏醒延迟甚至全身麻醉术后拔管困难。因此，适当的呼吸监测对于围术期患者意义重大且很有必要。目前临床上关于无创呼吸监测主要有：连续脉搏血氧饱和度（SpO2）、呼气末二氧化碳分压（PEtCO2）、光体积描记器（PPG）、无创呼吸容量监测（Non-invasive Respiratory Volume Monitor，RVM）。本文将就RVM的方法原理、临床应用及优缺点进行综述。

1 RVM测量方法原理

1932年ATZLERE首次发现胸阻抗变化随呼吸而改变，NYBOER（1940年）也观察到由呼吸产生的很大的阻抗变化信号，它与同时使用的肺量计所记录的呼吸变化一致。此后，不少学者都进一步证实了胸阻抗变化（△Z）和呼吸量变化（△V）之间呈近似的线性相关关系［1］。当时由于记录和分析上的困难，以及诸多干扰因素，使阻抗技术进行呼吸监测在临床上的应用价值认识不一，限制了无创呼吸量监测的应用。

近年来，随着基于胸阻抗技术发展的无创呼吸量监测仪（RVM）（图1）的出现，使得无创动态呼吸监测成为可能，其原理是采用一套标准化生物阻抗的肺电极传感器（电极分别贴于胸骨上窝A、剑突B和右侧腋中线C）（图2），根据气体与液体的导电性和呼吸运动导致的阻抗变化测出分钟通气量（MV）、潮气量（TV）、呼吸频率（RR），并可实现无气管插管患者的实时监测呼吸曲线，评估患者呼吸情况。

图1 无创呼吸量监测仪

图2 肺电极传感器链接

人体在吸气时，表现为电阻抗升高；在呼气时，表现为电阻抗降低。患者单次吸入/呼出气体量与电阻升高/降低数值的大小直接相关，基于这一原理开发出的无创动态呼吸监测仪能够通过采集人体电阻抗的变化，反映出人体吸入/呼出气体量的变化情况，从而实现对人体呼吸状态的监测。RVM适用于需进行呼吸通气功能监测的患者，其可进行基值监测、呼吸量同步监测、基值百分比监测以及根据由身高、体重和性别得到的MV预测值报警。

最近，MEHTA等［2］对RVM研究确定了MV风险分级方案，他指出，通过使用基于理想体重计算MV预测值（MVpred），当患者MV＜80%MVpred时视为有呼吸抑制风险，而MV＜40%MVpred则视为不安全，这有助于临床及时采取干预措施，防止病情进一步恶化。

2 无创呼吸量监测仪的临床应用

2.1 麻醉术前用药评估临床上常常在麻醉前用镇静药、镇痛药减轻患者的焦虑、提高患者的痛阈，而这些药物会引起不同程度的呼吸抑制。LUIS等［3］对术前应用咪达唑仑患者进行连续的RVM监测发现，2 mg咪达唑仑给药15 min内MV和TV均显著降低，RR显著增加，且老年患者有年龄依赖性，MV和TV下降幅度更大，缺乏补偿性RR增加。RVM量化了咪达唑仑的呼吸抑制，为临床个体化干预措施提供了机会，对于老年患者尤为重要。有了准确的呼吸数据，临床医生能够更好地识别和量化呼吸抑制，减少不良反应，提高麻醉的安全性。

2.2 麻醉的术中监测丙泊酚广泛用于无痛内镜技术，而使用丙泊酚时保持气道通畅对麻醉医生而言仍是一项挑战，麻醉医生需用各种手段保持气道开放来保证通气功能。HOLLEY K等［4］在丙泊酚镇静下行内镜治疗或检查的患者中运用RVM量化丙泊酚引起的呼吸抑制，并量化开放气道前后的MV变化。结果显示所有患者给丙泊酚后通气量均明显减少，MV短暂下降，末次给药后5 min降至最低点，MV降低是由于TV减少引起，RR无明显下降，提示仅监测RR并不是反映呼吸状态的充分指标。而气道开放过程中，所有呼吸参数相对开放气道前均有增加。

在气管插管的全身麻醉手术中，用RVM术中监测可以尽早发现意外脱管等情况。WILLIAMS G W等［5］研究证实，与PETCO2相比，RVM监测的MV能够更快更大程度发现患者的呼吸变化，早发现便于早干预，降低呼吸抑制发生的频率和严重程度。椎管内麻醉时，呼吸的影响主要与运动阻滞平面和程度相关，刘继云等［6］报道高位硬膜外麻醉对呼吸功能有明显抑制作用。因此，利用RVM对椎管内麻醉进行监测很有必要。神经阻滞时，可以通过观察患者MV、TV来发现镇痛是否完善、出现憋气而导致的通气不足等情况。

2.3 麻醉后监测治疗室（Postanesthesia care unit，PACU）的监护无论是全身麻醉还是椎管内麻醉，均有术后呼吸抑制的风险［7］。DI SESSLER［8］研究表明，一半以上术后呼吸抑制可致命，其中四分之一会导致神经损害，阿片类药物的使用可能是最主要的原因。RVM在PACU的使用有助于尽早识别呼吸抑制的发生，优化麻醉性镇痛药物的使用以及指导术后气管拔管。

在PACU中进行MV评估可以帮助识别术后呼吸抑制的危险患者［9］。CHRISTOPHER等［10］将患者进入PACU时的MV进行分层，根据分层MV给予阿片类药物治疗，提高了患者在PACU使用阿片类药物的安全性。MEHTA等［2］认为使用BSA（体表面积）比IBW（理想体重）更适合计算MVpred的使用，临床医生可根据MVpred优化阿片类药物的应用。

当患者气管插管时，呼吸机与麻醉机会显示MV、TV和RR的数据，但拔管后无法使用，RVM正好可以弥补拔管后呼吸监测的空白。有研究认为［11］，至少必须应用SpO2和MV两项指标来指导拔管和术后通气治疗，必要时做动脉血气分析。2014年气管导管拔管专家共识中指出，拔出气管导管后应监测意识、RR、HR、BP、SpO2、体温和疼痛程度；而SpO2不适合作为通气监测的唯一指标，它容易受到周围环境的影响。

2.4 其他临床科室的应用RVM可以在其他临床科室进行呼吸监测，对治疗有指导作用，如胸外科、ICU等。GALVAGNO等［12］对肋骨骨折的患者进行了连续的RVM监测，根据患者健侧与患侧TV决定何种治疗，如保守治疗、胸腔穿刺或气管插管。若TV持续下降，病情恶化则需要气管插管，表明RVM在急危重症及胸外伤患者中有很强的应用潜力，有待进一步深入研究。SCHLESINGER［13］研究表明，RVM可以为ICU镇静患者进行呼吸监测，指导临床决策。随着癌症发生率的增加，对临终关怀的需求也随着增加。临终关怀使用阿片类药物进行癌性镇痛，理论上利用RVM指导阿片类药物的使用，可以避免呼吸抑制的发生，但尚未得出结论，有待进一步研究。

3 RVM与其他无创呼吸监测临床应用的对比

各无创呼吸监测方法均有其优缺点及适用情况，常用的4种呼吸监测方法优缺点见表1。

表1 四种无创呼吸监测优点和缺点

3.1 SpO2的监测SpO2是一种常规监测氧合的方法，用于测量含氧血红蛋白的百分比，监测低氧血症的发生，是临床上呼吸抑制的主要客观反映指标。通过SpO2监测，可以发现并尽早处理呼吸抑制，减少低氧血症、ICU转诊和死亡发生［14］。另一方面，SpO2显示呼吸抑制较迟，在术后呼吸状况评估中的应用有限。同时，PEDERSEN等［15］指出常规使用SpO2法没有改善围手术期预后的依据。

SpO2法无法监测RR、呼吸暂停或呼出的二氧化碳水平变化等，表明在显示SpO2下降前可能存在通气障碍。此外，呼吸状态下会掩盖现有的呼吸抑制，延误救治。LÉVY等［16］的研究表明SpO2的高敏感性有利于监测低氧事件，而低特异性可能反映了SpO2在90%以上时无法监测可能的低通气事件。影响SpO2监测的因素较多，可频繁出现由错误信号发出的假警报［17］，可能会误导治疗。

3.2 PETCO2的监测PETCO2可以观察新陈代谢、循环和呼吸活动。对于麻醉后拔管患者，可以通过放置鼻导管来获取和分析呼出气体样本测量PETCO2。使用PETCO2监测呼吸时，可通过观察呼吸频率的降低来监测呼吸暂停和呼吸抑制的发生。PETCO2被认为在高危患者中早期发现气道阻塞、阿片类药物引起的呼吸暂停或其他气道问题时，优于SpO2测定法。根据QADEER等［18］等研究表明PETCO2监测通过降低低氧、严重低氧血症和呼吸暂停发生的频率来提高患者的安全性。术后早期有呼吸并发症风险的阻塞性睡眠呼吸暂停（Obstructive sleep apnea，OSA）患者可受益于PETCO2监测［19］，而术后拔管的OSA患者，由于鼻道高阻力而用口呼吸，通过鼻导管获得准确的PETCO2很难。气道部分阻塞和呼出空气与周围空气混合时也可能显示出正常的PETCO2值，但血气分析检测到的PaCO2值很高。JAIDEEP等［20］研究表明，在保留自主呼吸镇静的情况下，MV比PETCO2更适合用于非插管患者的呼吸监测。

3.3 PPG的监测光体积描记信号（PPG）是由呼吸调节和不同来源的组织血容量变化组成。通过PPG波形分析，可以获取有关呼吸信号，是一种非侵入性监测呼吸频率的替代工具。ADDISON等［21］研究表明根据呼吸强度变化，当胸内压消失时可以监测呼吸频率降低和睡眠呼吸暂停的发生。

根据PPG信号原理，ADDISON等［21］通过一个探针促进呼吸频率监测，该探针为患者提供持续的同步监测，RR与PETCO2波形推导出的速率相近，可作为呼吸监测的参考以满足临床需要。PPG衍生的RR更稳定，受运动诱发的伪影和患者谈话影响较小。对于运动、血管舒缩药物和液体管理、深呼吸和心率变化，PPG的伪影可能仍然存在。在一项使用神经网络信号分析的试点研究中［22］，在PACU到达前拔管手术患者的样本中，通过PPG衍生信号识别气道阻塞，而75%的低敏感性是PPG临床应用受限的主因，因为在PACU需要高敏感性监视器来监测任何可能的不良事件。成人志愿者在监测呼吸时，8%的最大误差是PPG临床应用受限的另一个原因。随着神经网络技术在各影响因素方面的改进，可以提高上述敏感性和特异性，PPG可能成为未来实时监测的手段。但未来的实时监控，以光容积运动为基础的呼吸监测显示了呼吸和氧合的状态，需要进一步的发展才能进行可靠的评估。

3.4 RVM的监测MV是根据肺部气流的阻抗变化来计算的，这些定量的呼吸参数VT、RR、MV，可以监测到通气不足和呼吸暂停的发生，直接反映高碳酸血症和低氧血症发生前的呼吸抑制。有研究表明［23-24］成人气管插管全身麻醉期间RVM测量MV、TV、RR的数值和呼吸机监测数值有非常好的相关性，而RVM具有拔管后持续监测通气的功能，这支持使用RVM来制定拔管后的方案，且有利于启动治疗干预和提高患者的安全性。而ANDREA等［25］的前瞻性研究中同样指出，RVM和NM3（NM3 monitor，Phillips Healthcare）在测量儿科机械通气患者之间的一致性得到认可，且未来研究评估RVM在其他临床环境中监测呼吸损害的作用是必要的。VOSCOPOULOS C等［26-27］进行的一项超过24 h的研究表明，通过比较插管和非插管患者的RVM和呼吸机测量值，RVM在测量MV、TV和RR方面具有类似的准确性，并且与肺活量测定高度相关。同样值得注意的是，在24 h的研究中，患者用RVM测量的RR值与技术人员手工计算的个体呼吸的平均RR差值为0.0次/分钟，这表明RVM测量RR值非常准确。此外，即使存在胸部运动，RVM也能监测到完全的气道阻塞。

临床上麻醉医生对干扰导致的仪器假报警声音会引起疲劳，因此快速辨别报警类型是一项重大挑战。CHUNYUAN等［28］的一项多中心研究表明，在RVM、SpO2和PETCO2中，RVM假报警率最低，符合率最高。JAIDEEP等［20］表明PETCO2在监测通气变化时灵敏度较低；因此，用PETCO2监测非插管患者呼吸状态的变化是一个不太理想的解决方案。相反，运用RVM监测可能是充分评估持续通气的非插管病人更好的选择。WILLIAM等［29］指出PETCO2所显示的RR与RVM测量的RR相关性较弱，仅测量RR不足以反应低通气的情况，也不足以准确评估呼吸状态。RVM提供了MV测量的方法，以评估在程序镇静过程中MV数据的使用情况，数据比RR更全面。

实际上，RVM的缺点是患者非仰卧位时数据可能不正确，关于体位对测量数值准确性的影响有待进一步研究；SpO2与RVM的相关性暂无研究结果，但EAMON等［30］的案例报道中提及，即使在低通气期间，SpO2仍在正常范围内。

4 展 望

总之，围术期的无创呼吸监测至关重要，各无创呼吸监测均有其优缺点以及最适合的使用情况。而RVM可以量化指标，与其他呼吸监测手段合理联合应用能及早发现各种呼吸不良事件的发生并尽早处理，为患者术后尽早拔管提供指导，有助于促进快速康复（Enhanced recovery after surgery，ERAS）理念的实施。同时，RVM在困难气道中如何迅速准确地发现患者低通气、无通气状态，指导合理应用各种麻醉药和提高急救成功率，值得进一步深入研究和探索，以期挖掘其更大用途和益处。