心肺复苏期间机械通气与球囊面罩通气的潮气量比较：一项随机交叉非劣效性试验

《Resuscitation Plus》：Mechanical Ventilation vs Bag-Valve Ventilation During Cardiopulmonary Resuscitation: A Randomized Crossover Noninferiority Trial

　　

摘要 背景：心肺复苏（CPR）期间的通气管理面临临床困境，胸外按压需持续进行，但气体交换仍至关重要。手动球囊面罩通气（bag-valve ventilation, BVV）操作者依赖性高，易导致过度通气；而机械通气（mechanical ventilation, MV）虽可控制参数，但胸外按压可能干扰实际潮气量输送。目前缺乏两者在真实急诊科心脏骤停患者中潮气量输送的直接比较证据。 方法：本研究为单中心随机双周期交叉非劣效性试验，于2024年8月至2025年12月在印度一家三级教学医院急诊科开展。纳入气管插管后持续接受CPR的成人患者。参与者按1:1比例随机分配至BVV→MV或MV→BVV序列，每位患者作为自身对照。在临终前5分钟窗口期内，每种通气方法各测量1分钟。MV采用Bellavista 1000e呼吸机行容量控制通气（volume-controlled mode），设置潮气量（tidal volume, VT）8 mL/kg预测体重（predicted body weight, PBW）、呼吸频率10次/min、吸入氧浓度1.0、呼气末正压（positive end-expiratory pressure, PEEP）0 cm H2O、吸气时间1秒、流量触发关闭、峰值压力报警60–80 cm H2O。BVV通过1600 mL成人自充气球囊和氧气储气囊由复苏团队实施，目标为可见胸廓起伏，频率10次/min，无实时容量反馈。主要结局指标为设备计算吸气潮气量（device-calculated inspired tidal volume, VTi）的组间差异（MV减去BVV），非劣效界值为-150 mL。采用线性混合效应模型进行分析。 结果：共筛选116例患者，排除12例，随机分配104例，最终99例完成两个周期进入配对分析。平均年龄53.3±14.7岁，男性占78.8%。BVV组的个体中位设备计算VTi均值为514.4±206.4 mL，MV组为368.0±104.0 mL。调整后的均值差（MV减BVV）为-146.2 mL（95%置信区间CI：-187.0至-105.5；P<0.001）。非劣效性单侧P值为0.427，因置信下限（-187.0 mL）跨越非劣效界值（-150 mL），未能证明MV非劣效于BVV。BVV组中31.3%的患者中位VTi超过10 mL/kg PBW，而MV组无一例；MV组中45.5%低于6 mL/kg PBW。BVV组的变异系数（coefficient of variation）为40.1%，MV组为28.3%。 结论：在气管插管成人CPR的临终前窗口期，标准化MV产生的设备计算VTi低于BVV且变异性更小，但未达到非劣效标准。BVV的上尾分布更宽，而MV的低值更为常见。测量不确定性和缺乏临床结局数据限制了关于有效通气或患者获益的结论。

心肺复苏期间机械通气与球囊面罩通气的潮气量比较：一项随机交叉非劣效性试验解读

研究背景与问题

心肺复苏（cardiopulmonary resuscitation, CPR）期间的通气管理始终处于临床两难境地。一方面，胸外按压必须保持连续高质量，另一方面，气体交换在长时间复苏和缺氧性心脏骤停中仍然至关重要。当前复苏指南强调避免过度通气，并在建立高级气道后以约10次/min的频率进行通气。然而，实际输送的潮气量（tidal volume, V_T）在CPR过程中极难控制。单纯胸外按压式CPR产生的被动通气有限，无法可靠维持长时间心脏骤停的气体交换。临床医生不得不在胸外按压的同时实施正压通气，而胸部按压、不断变化的肺顺应性、气道阻力以及高认知负荷都会干扰通气精度。

自充气球囊面罩通气（bag-valve ventilation, BVV）仍是许多急诊科和院前系统中气管插管心脏骤停患者的默认手动通气方法，因其便携、熟悉且即时可用。然而，BVV高度依赖操作者，成人球囊储气囊可输送远超可见胸廓起伏所需容量的气体，复苏过程中的手动通气容易出现过高的频率和过大的潮气量。机械通气（mechanical ventilation, MV）则提供了诱人的替代方案：可控的呼吸频率、设定的潮气量、闭合回路以及对专用人员挤压球囊的依赖减少。但呼吸机设定值并不等同于CPR期间的实际输送潮气量。胸外按压可改变胸腔内压力和顺应性，触发不适当的循环，或导致呼吸机在输送设定容量之前终止或限制送气。目前，比较CPR期间机械通气与手动通气的人体证据仍然稀少，既往研究多评估气体交换或操作可行性，而近期随机试验报告自动机械通气产生的潮气量和分钟通气量均低于手动球囊通气。因此，标准化机械通气能否在真实急诊科心脏骤停中输送与球囊面罩通气相当的潮气量仍不确定。

研究设计与方法

研究人员开展了一项单中心随机双周期交叉非劣效性试验，在印度一所三级教学医院急诊科进行，入组时间为2024年8月至2025年12月。纳入标准为气管插管后持续接受CPR的成人患者，排除妊娠、年龄小于18岁或气管插管内存在血液/分泌物影响流量测量或通气的患者。符合条件的患者在治疗医师独立确定未实现自主循环恢复（return of spontaneous circulation, ROSC）且满足终止复苏标准后方可入组。

主要关键技术方法包括：

1. 1.
   随机化与交叉序列：入组后按预先随机化的1:1序列打开密封信封，参与者接受BVV后接MV或MV后接BVV的顺序，每位患者作为自身对照。在可用的5分钟临终前窗口期内，包含2分钟用于呼吸机预充、配置和连接，以及每种方法各1分钟的测量期。所有通气均通过气管插管异步输送，同时持续胸外按压。
2. 2.
   通气干预方案：MV采用Bellavista 1000e呼吸机，以容量控制模式（volume-controlled mode）运行，设置如下：潮气量8 mL/kg预测体重（predicted body weight, PBW），呼吸频率10次/min，吸入氧浓度1.0，呼气末正压（positive end-expiratory pressure, PEEP）0 cm H₂O，吸气时间1秒（吸呼比约1:5），流量触发关闭，峰值压力报警60–80 cm H₂O。PBW计算公式为：男性50 + 0.91 × (身高cm - 152.4)，女性45.5 + 0.91 × (身高cm - 152.4)。BVV通过1600 mL成人自充气球囊和氧气储气囊由复苏团队成员实施，目标为可见胸廓起伏，频率10次/min，无实时容量反馈，分析仪显示屏在BVV期间被遮盖。
3. 3.
   测量方法：使用ARIES流量分析仪（ARIES Flow Analyzer Basic）置于患者与通气装置之间测量呼吸流量。分析仪每日校准，常规干预前检查气管插管套囊和呼吸机回路完整性。显示的设备计算吸气潮气量（device-calculated inspired tidal volume, V_Ti）值通过视频记录并人工转录。每位参与者的汇总指标为该周期内所有可分析呼吸的中位数。
4. 4.
   统计分析：试验设计为非劣效性比较，预设界值为治疗差异（MV减BVV）-150 mL。非劣效性要求双侧95%置信区间（confidence interval, CI）的下限超过-150 mL。样本量基于非劣效性交叉设计计算，假设MV的真实平均V_Ti较BVV低93 mL，标准差为165 mL，单侧α=0.025，检验效能80%，需100对完整数据，目标入组104例。主要分析人群为完成两个周期且数据可分析的完整病例配对人群，采用线性混合效应模型，包含治疗、时期和序列作为固定效应，患者作为随机截距。

研究结果

参与者

共筛查116例患者，12例因气管插管内血液或分泌物被排除，104例随机分配至两个序列。5例在随机化后被剔除，99例完成两个周期进入配对分析。基线特征总体均衡：平均年龄53.3±14.7岁，78例（78.8%）为男性，46例（46.5%）为院外心脏骤停，85例（85.9%）初始心律为非可电击心律。

直接比较与主要非劣效性结局

BVV组的个体中位设备计算V_Ti分布更宽：均值±标准差为514.4±206.4 mL，中位数（四分位距IQR）为513 mL（344–640），范围为151–1346 mL；MV组分别为368.0±104.0 mL、373.5 mL（296–436）和113–616.5 mL。调整后的均值差（MV减BVV）为-146.2 mL（95% CI：-187.0至-105.5；P<0.001）。非劣效性单侧P值为0.427，因置信下限（-187.0 mL）跨越非劣效界值（-150 mL），未能证明MV非劣效于BVV。时期效应（25.9 mL；95% CI：-14.9至66.6；P=0.211）和序列效应（8.3 mL；95% CI：-42.8至59.3；P=0.749）均无统计学显著性。观察到的配对差值标准差为204.9 mL，以此替换计划输入值后估算检验效能为78.3%，接近预期的80%。

附加发现

BVV组的体重校正V_Ti均值为8.59±3.56 mL/kg PBW，MV组为6.02±1.40 mL/kg PBW。BVV组中31例患者（31.3%）的中位V_Ti超过10 mL/kg PBW，而MV组无一例；低于6 mL/kg PBW的情况在BVV组为26例（26.3%），MV组为45例（45.5%）。6–8 mL/kg类别分别占19.2%和48.5%，>8–10 mL/kg类别分别占23.2%和6.1%。BVV组的参与者间变异系数为40.1%，MV组为28.3%。事后呼吸水平治疗模型纳入来自99例参与者的1975次呼吸，估计MV效应为-144.5 mL（95% CI：-181.9至-107.2；P<0.001），与主要分析一致。

讨论与结论

讨论总结

本研究表明，在持续胸外按压期间，BVV产生了更高且离散度更大的个体中位设备计算V_Ti，上限可达1346 mL。标准化MV产生的V_Ti较低且变异性较小，消除了超过10 mL/kg PBW的中位值，但增加了低于6 mL/kg的比例。MV未达到预设的非劣效标准。BVV是在常规临床条件下有意实施的，无容量反馈，因此观察到的离散度包含了实际操作中的操作者依赖性变异。

过度通气会增加胸腔内压力，减少静脉回流和冠状动脉灌注压，恶化CPR血流动力学。BVV组31.3%的患者中位V_Ti超过10 mL/kg PBW以及1346 mL的最大值提示了潜在的上尾风险，但研究人员未测量灌注、动脉血气、气压伤或生存率。CPR特定指南提供了合适的解释框架：欧洲复苏委员会（ERC）建议机械通气CPR患者使用6–8 mL/kg PBW，国际复苏联络委员会（ILCOR）建议在可测量容量时使用400–600 mL或6–10 mL/kg理想体重/PBW。MV组中位V_Ti（6.14 mL/kg）在两个范围内，而BVV组中位V_Ti（8.52 mL/kg）超出ERC范围但仍在ILCOR较宽范围内。然而，主要终点失败和MV组更多低于6 mL/kg的值排除了优越性或完全充分性的主张。

未能确立绝对V_Ti的非劣效性并不意味着MV的整体临床劣势，它描述了一种权衡：BVV产生更高、更分散的值，而MV产生更可预测但较低的测量值。-150 mL的界值是实用性的且未经结局验证，观察到的治疗估计值接近该界值。胸外按压引起的送气中断是MV输送不足的合理解释：容量控制吸气期间的按压可突然升高胸腔内和气道压力，呼吸机可能通过限制吸气流量或在设定容量输送前结束吸气来响应。晚期心脏骤停的肺水肿、肺不张、胸壁损伤或呼吸系统顺应性降低可能进一步增加气道压力。另一种或额外解释是按压和反向气流扭曲了分析仪的流量信号。由于未测量输送容积波形、气道压力波形和顺应性，研究人员无法区分这些机制。

本研究结果与既往随机研究一致，表明CPR期间MV可行但尚无确定的患者中心优势。临床上，标准化MV应辅以立即评估胸廓运动、波形二氧化碳图、气道压力和流量或容积，若通气不足应及时调整或返回手动通气。反之，不应仅凭看似低的流量衍生V_Ti就盲目增加设定容量或压力而无确证的通气数据。使用BVV时，定时低容量挤压、关注可见胸廓起伏以及在有条件时使用反馈可能减少上尾暴露。

研究优势包括受试者内交叉设计、校准的流量测量、BVV期间分析仪显示屏遮蔽以及针对时期和序列的调整。局限性包括：单中心研究，限于临终前窗口期，每种方法仅测量1分钟；肺水肿、肺不张等晚期表现可能放大通气差异；提供者和研究者无法盲法；提供者经验未量化；未评估系统性危害和临床结局。V_Ti由ARIES分析仪显示的呼吸流量计算而来，但该仪器尚未在持续按压期间得到验证，其读数不能确定有效的肺泡通气。缺失注册的呼气末二氧化碳和呼出潮气量结局限制了生理学解释。

研究结论

在气管插管成人持续CPR的临终前窗口期，标准化MV产生的设备计算V_Ti低于BVV且变异性更小，但未达到非劣效标准。BVV的上尾分布更宽，而MV的低值更为常见。测量不确定性和缺乏临床结局数据限制了关于有效通气或患者获益的结论。