来源：医博士 | 2026-03-13
心脏手术患者易发生术后肺不张，进而增加术后呼吸功能不全和肺炎的风险。相关诱因包括体外循环引发的炎症反应、开胸手术、缺血-再灌注损伤，以及术后心脏和纵隔对邻近肺段的重力影响。辅助通气通过降低镇静需求并依赖患者神经肌肉力量，为脱机提供支持。压力支持通气（PSV）通过流量或气道压力触发，提供预设水平的支持；而神经调节通气辅助（NAVA）通过食管导管测量膈肌电活动（EAdi），根据神经呼吸驱动提供成比例的支持。与PSV相比，NAVA具有多项优势，包括改善驱动与努力的同步性、降低过度辅助风险、减少镇静需求、缩短脱机时间、减少拔管后无创通气需求，以及降低死亡率。尽管效果显著，但NAVA在临床实践中可能仍未得到充分应用。其推广障碍包括医护人员培训不足、对医师床旁监护要求提高、导管相关问题、患者筛选难度较大，以及NAVA作为专有模式仅适用于特定制造商的呼吸机且需额外模块支持。
关于心脏术后脱机阶段PSV与NAVA在肺分流和死腔方面的对比数据有限。本研究假设，通过Swan-Ganz导管和时间-容量转换二氧化碳图法（V_CAP-CALC）评估，NAVA可同时降低肺分流和死腔。
研究经哥德堡地区伦理委员会批准，遵循《赫尔辛基宣言》原则开展。由于研究纳入标准要求患者术后需长期机械通气且处于镇静状态，知情同意书由患者近亲属签署。试验采用前瞻性干预性受试者内交叉设计，共纳入 12 例心脏术后需机械通气的轻度ALI患者，这些患者均符合柏林定义中的轻度急性呼吸窘迫综合征（ARDS）诊断标准，即氧合指数（PaO2/FiO2）≤300 mmHg，且气体交换障碍并非主要由左心衰竭、肺淤血或容量超负荷引起。患者平均年龄72.5岁（四分位数范围 65.3-76.5），男女比例为9:3，多为冠状动脉搭桥术（CABG）或瓣膜置换术患者，术后3-10天入组，排除了血流动力学不稳定、深度镇静、Swan-Ganz导管置入禁忌证或导管读数不可靠等情况。
患者先后接受三个通气阶段：PSV1（基线阶段）、NAVA（干预阶段）、PSV2（洗脱阶段），每个阶段持续60分钟，其中前30分钟为稳定期，后30分钟为数据采集期。整个试验过程中，相关监测指标持续记录，包括通过Swan-Ganz导管结合Berggren方程计算肺内分流分数；采用波尔-恩霍夫方程、潮气末CO2衍生法（AVDSf-ET）及新型时间-容量转换二氧化碳图法（V_CAP-CALC）三种方法评估生理死腔分数（V_D/V_T）；利用电阻抗断层扫描（EIT）评估区域通气情况，重点关注背侧呼气末肺容积（∆EELV_dorsal）等指标；根据潮气量与平均EAdi的比值计算神经通气效率（NVE），以此反映神经呼吸驱动与通气输出的耦合效率。同时，患者床头抬高20-30°，采用丙泊酚-瑞芬太尼或右美托咪定-瑞芬太尼镇静，维持里士满躁动-镇静量表（RASS）评分为-3分，以抑制咳嗽和自主活动，确保测量准确性。所有患者通过气管插管或气管切开管接受有创辅助机械通气，使用主动加热湿化器，未使用热湿交换器（HME）过滤器，呼吸机回路标准化，PSV和NAVA的相关参数根据患者情况个体化调整，确保两种通气模式下呼吸驱动相当。
研究结果显示，经V_CAP-CALC法评估，NAVA阶段的死腔分数显著低于PSV1和PSV2阶段，分别为58.5%、63.8%和61.3%，差异具有统计学意义（p<0.001）。且V_CAP-CALC法与传统的波尔-恩霍夫法相关性强（R²=0.77-0.82），重复性高（平均变异系数 3.5%），表明该新型测量方法具有良好的可靠性和有效性。在氧合状态与神经通气效率方面，NAVA阶段的氧合指数（PaO2/FiO2）为 279.0，显著高于PSV1阶段的266.3和PSV2阶段的263.3（p=0.01）；NVE为96.3 mL/μV，同样显著高于PSV1阶段的83.8mL/μV（p=0.037），提示NAVA模式能有效改善患者氧合状态，提高膈肌效率。
值得注意的是，不同通气模式下肺内分流分数无显著差异（约14%，p=0.26）。这可能与本研究中患者肺损伤较轻有关，基线分流分数较低（约14%），且吸入氧浓度（FiO2）仅为 40%，同时测量技术的敏感性也可能对结果产生一定影响。EIT检查结果显示，NAVA阶段背侧呼气末肺容积轻度增加（∆EELV_dorsal升高23 AU，p=0.026），但潮气量分布及通气中心无明显再分配现象。12例患者中有10例从PSV1切换至NAVA时ΔEELV_dorsal增加，8例返回 PSV2时相应降低，这种变化趋势与氧合指数的平行改善和下降相一致，表明NAVA能够稳定并适度复张依赖肺区域，增强气体交换效率。
安全性方面，研究未观察到与NAVA导管相关的不良事件，仅3例患者因EAdi信号质量不足被排除，证实了NAVA在心脏术后患者中应用的安全性和可行性。
对研究结果的深入分析发现，NAVA与传统辅助模式的核心区别在于其利用膈肌电活动（EAdi）作为呼吸驱动的替代指标，而非依赖流量或压力触发，这使得吸气期的压力输送能够与EAdi信号同步并成比例调整，从而带来了一系列生理优势。在生理死腔方面，NAVA期间死腔分数的降低很可能反映了背基底肺不张的部分复张，背侧呼气末肺容积的增加也佐证了这一点，这种复张增强了通气/血流（V/Q）匹配，进而促进了氧合改善。尽管死腔分数的绝对减少幅度仅约5%，但相当于通气效率相对改善8%-9%，假设解剖死腔保持不变，这种减少主要反映肺泡死腔的减少，效果约为10%，具有重要的生理意义。
在神经通气效率方面，NAVA期间NVE的提高表明呼吸驱动与肌肉努力之间的耦合更加高效，这可能与轻微的背侧肺复张导致局部顺应性增加有关。而肺分流分数无显著变化的结果，与先前部分研究认为NAVA可通过增加背侧膈肌激活介导背侧肺不张复张从而降低分流的结论不完全一致，这可能与本研究患者群体脱机相对容易、肺损伤较轻有关，而NAVA的显著优势更多体现在脱机困难的患者中。
此外，研究还对不同死腔计算方法和二氧化碳产生量（VCO2）估算方法进行了比较。线性回归分析显示，V_CAP-CALC 法与波尔-恩霍夫法相关性强，但波尔-恩霍夫法的估算未达到统计学显著性，可能与其方法学局限性有关，相比之下，V_CAP-CALC 法通过逐次呼吸的二氧化碳波形定义气道和肺泡死腔，提供了更敏感和生理相关的估算值，被视为临床金标准。而不同VCO2估算方法之间相关性较弱，这可能是因为每种方法捕捉的生理过程不同，且缺乏 VCO2的绝对参考标准，因此相关比较需谨慎解读。
该研究也存在一定的局限性。首先，测量周期较短，这是生理研究中的常见限制，可能影响部分指标的观察效果；其次，采用受试者内交叉设计，虽具有减少个体间变异、提高统计检验力等优势，但也存在潜在的携带效应和缺乏盲法等问题；再者，研究仅纳入轻度ALI患者，可能导致通气模式之间观察到的差异较小；最后，研究依赖计算的容量二氧化碳图而非直接测量的容量二氧化碳图，尽管所应用的方法显示出低变异系数，但在信号时间对齐等方面仍存在一定的技术局限性，不过通过在所有受试者和通气阶段中一致使用相同的对齐程序，已最大限度地减少了受试者内比较中的潜在偏倚。
综上所述，本研究通过前瞻性交叉设计，证实了NAVA作为心脏术后一种安全可行的通气模式，相比传统的PSV模式，在短期应用中具有显著的生理优势，能够有效降低死腔分数、改善肺氧合状态并增强神经通气效率，其通气/血流（V/Q）匹配的改善主要源于死腔减少而非分流变化。同时，新型死腔测量方法 V_CAP-CALC 法表现出良好的可靠性和敏感性，可作为临床评估死腔的有效工具。然而，由于本研究样本量较小、观察时间较短且仅纳入轻度ALI 患者，其结论的普适性仍需更大规模、更长时间的临床研究进一步验证。未来的研究应扩大样本量，纳入不同严重程度的ALI患者，深入探索NAVA对患者术后恢复及长期预后的影响，为其在临床的广泛应用提供更充分的证据支持，从而更好地指导心脏术后机械通气模式的选择，优化患者的治疗效果和预后。
医博士编译自:Martinsson A, Lundholm C, Ricksten SE, et al. Neurally adjusted ventilatory assist vs pressure support ventilation: short-term effects on shunt and dead space after cardiac surgery. Scientific Reports. 2025; 15(1):44234. doi:10.1038/s41598-025-33097-1.
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