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慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease,COPD,慢阻肺)患者的临床症状主要有劳力性呼吸困难,它是活动受限和焦虑的主要原因,并主要导致生活质量下降.由于患者在运动过程中出现呼吸困难,更倾向于减少活动,肌肉得不到锻炼,肌肉萎缩,进而活动时更容易出现呼吸困难,形成一个恶性循环,需采取措施打破上述循环,改善患者预后.既往研究表明,在重度及以上COPD患者运动过程中给予无创正压通气(NIV)辅助治疗,可减轻吸气肌肉负荷,减少动态肺过度充气,改善神经肌肉偶联,改善氧合,减轻呼吸困难.上述研究中,NIV均作为辅助手段.但在病情较重的稳定期COPD患者中,即使应用了支气管扩张及抗炎药物甚至吸氧等治疗,稍微运动后出现的呼吸困难,NIV作为应对呼吸困难的补救治疗,是否可协助缓解呼吸困难,缺乏相关研究.此前,本团队研究表明,连接平台呼气阀的单管连接的N IV联合吸氧治疗与单纯吸氧治疗相比,可缓解运动后等时间点呼吸困难,但缓解时间无缩短,且有部分患者缓解呼吸困难效果欠佳.本团队另一研究表明,以平台呼气阀单腔管道连接的N IV辅助患者运动时,会出现二氧化碳(CO2)重复呼吸.而CO2重复呼吸会降低NIV辅助运动效率.既往研究应用双管连接N IV辅助受试者运动时,运动耐量增加.理论上而言,双管连接N IV无CO2重复呼吸,但此前无相关文献报道.若双管连接NIV无CO2重复呼吸,应用双管连接NIV作为补救治疗缓解重度稳定期COPD患者呼吸困难及其机制,目前尚未明确.本研究的目的是希望探讨在重度稳定期慢阻肺患者运动后呼吸困难的状态下,双管连接NIV辅助通气是否可以：(1)避免CO2重复呼吸;(2)缓解呼吸困难和缩短呼吸困难的缓解时间;(3)相关的呼吸力学机制;(4)对人-机吸气触发同步性的影响. 第一部分 双管连接NIV在慢阻肺患者运动时通气量增加与二氧化碳重复呼吸的评估 目的： 单管连接平台呼气阀的NIV随着受试者通气量的增加而出现CO2重复呼吸,本研究探讨双管连接的NIV是否可以避免通气量增加时的CO2重复呼吸,为NIV应用于通气量较大的辅助通气(例如,运动后)提供依据. 方法： 8例正常受试者(平均年龄26.3±1.6岁,FEV1%预计值92.4±9.9%)和8例重度稳定期COPD男性患者(平均年龄67.3±6.8岁,FEV1%预计值39.6±7.3%).常规肺功能检查、练习试验,按呼吸机→吸气肢管道→流量探头→二氧化碳主流探头→口鼻面罩→流量探头→呼气肢管道→呼吸机将各设备连接好,受试者佩戴面罩,调整呼吸机参数设置：ST模式(BiPAP：IPAP：14cmH2O;EPAP：4cmH2O),予无创正压通气辅助呼吸,进行最大症状限制运动踏车试验(其中,正常受试者直至功率达到80W或者出现极度疲劳或呼吸困难),记录每个呼吸周期的呼吸模式、分别记录吸气肢和呼气肢管道的流量、吸气肢管道内二氧化碳浓度. 结果： 1.在8例正常受试者中,与静息时相比,随着平均吸气流量的增加(0.48±0.11L/s vs1.39±0.14L/s),呼气肢管道的平均呼气流量也相应增加(0.74±0.15L/s vs1.01±0.16L/s),上述指标于运动前后对比均达到统计学差异(P<0.05).静息时,吸气容量(0.97±0.24L)和呼气容量(0.93±0.20L)比较无明显差异;运动结束时,吸气容量(1.69±0.38L)和呼气容量(1.66±0.34L)比较也无明显差异.二氧化碳吸入浓度(FiCO2)于运动前后比较无明显差异(0.12±0.03%vs0.12±0.02%). 2.在8例重度稳定期COPD患者中,与静息时相比,随着平均吸气流量的增加(0.97±0.22L/s vs1.72±0.23L/s),呼气肢管道的平均呼气流量也相应增加(0.52±0.11L/s vs0.98±0.21L/s),上述指标于运动前后对比均达到统计学差异(P<0.05).静息时,吸气容量(1.16±0.34L)和呼气容量(1.2±0.33L)比较无明显差异;运动结束时,吸气容量(1.36±0.34L)和呼气容量(1.37±0.31L)比较也无明显差异.FiCO2于运动前后比较无明显差异(0.13±0.01%vs0.13±0.01%). 3.在正常受试者和COPD患者中,运动后通气量增大时,与单管连接NIV运动前后变化值比较,双管连接N IV运动前后经排气端平均排气流量和平均排出气量增加,二氧化碳吸入浓度降低,均达到统计学差异. 结论：1.应用双管连接的无创正压通气辅助正常人及患者运动时无二氧化碳重复呼吸. 2.运动后通气量增大时,双管连接NIV排气和降低CO2重复呼吸效果优于单管连接N IV. 第二部分 双管连接NIV对重度稳定期慢阻肺患者运动后呼吸困难的作用和相关机制探讨 目的： 劳力性呼吸困难是慢阻肺患者活动受限和焦虑主要原因,并导致生活质量下降.本研究的目的是探讨双管连接NIV对此类患者运动后呼吸困难的疗效和相关机制,及通气量增大时对人机吸气触发同步性的影响,为N IV的临床应用提供指导. 方法： 12例重度稳定期COPD男性患者(平均年龄69.0±6.6岁,FEV1%预计值34.67±8.98%)进行踏车试验,常规行肺功能检查、CAT、mMRC评分、练习实验,采用随机交叉设计临床研究,当患者出现劳力性呼吸困难后,随机给予双管连接无创正压通气联合吸氧或单纯吸氧治疗,记录运动过程及呼吸困难缓解过程中膈肌肌电、流量、压力、呼吸模式、基础生命体征及呼吸困难缓解总时间等指标,每隔30秒记录Borg评分和做一次深吸气动作(IC). 结果： 1.在等时间位点(两种不同干预后呼吸困难较早恢复的时间点),双管连接无创正压通气联合吸氧治疗与单纯吸氧治疗比较,呼吸困难评分下降1(1-3)分,呼吸中枢驱动(EMGdi%max)下降、通气中枢偶联(EMGdi%max：Vt%VCpred)改善、呼吸努力(?Pd i、?Pes)和呼吸做功(PTPe s和PTPdi)减少、膈肌张力-时间指数(TTIdi)降低、深吸气量(IC)增加,分钟通气量(VE)和潮气量(Vt)增加、呼气时间(Te)和呼吸周期(Ttot)延长,呼吸频率(RR)降低(P<0.05).与单纯吸氧干预相比,双管连接无创正压通气联合吸氧治疗的呼吸困难缓解总时间缩短119.81±54.53s(P<0.05). 2.呼吸困难Borg评分和膈肌肌电占最大比值(EMGdi%max)相关(r=0.971,P<0.0001).所有患者于两种不同干预的相同时间点呼吸困难变化值ΔBorg分别与ΔEMGdi%max(r=0.849,P<0.0001)、ΔEMGdi%max：Vt%VCpred(r=0.710,P<0.0001)、ΔIC(r=-0.387,P<0.0001)、ΔVt(r=-0.302,P=0.003)、ΔPTPes(r=0.372,P<0.0001)、ΔPes变化值(r=0.411,P<0.0001)、ΔTTIdi(r=0.335,P=0.001)、ΔH R(r=0.247,P=0.016)、ΔTe(r=-0.243,P=0.018)和ΔTtot(r=-0.256,P=0.012)相关.以ΔBorg评分为应变量进行多重线性回归分析提示,ΔEMGdi%max、ΔEMGdi%max：Vt%VCpred和ΔIC对呼吸困难改善有显著预测意义(r2=0.750).以ΔEMGdi%max为应变量,ΔBorg和ΔPTPes对呼吸中枢驱动的降低有显著预测意义(r2=0.719). 3.与静息时相比,运动后呼吸困难缓解早期的吸气触发时间(Titri-Pm、Titri-Pes、Titri-Pdi、Titri-EMGdi)均有所延长;触发压力时间乘积(PTPtri-Pm、PTPtri-Pes、PTPtri-Pdi)增加,人机不同步指数较静息时高,均达到统计学差异. 结论： 1.双管连接无创正压通气联合吸氧可缓解重度稳定期COPD患者运动后呼吸困难,缩短呼吸困难缓解时间.其缓解呼吸困难的主要机制为降低呼吸中枢驱动,改善通气中枢偶联,减少动态肺过度充气和降低呼吸做功. 2.与静息时相比,运动后呼吸困难缓解早期的触发延迟时间延长,吸气触发做功增加,人机不同步的比例增加.