【自由呼吸】对话忽新刚、李晓亮、李轩轩：撤机专题：ICU内的智能化呼吸机模式——人工智能助力病人早日脱机

前言：ICU是医院危重症患者集中救治的场所，对于提高危重患者救治水平、保障重大手术开展、应对突发公共事件等具有不可替代的作用。20世纪末以来，ICU在国内得到快速发展，但当前ICU的发展也面临很多挑战。近年来，国家卫生健康委和相关学会积极推进智慧医院建设，其中就包括了智慧ICU的建设。咱们河南省人民医院呼吸ICU在智慧医疗建设方面又有哪些绝招呢?对此，我们邀请到河南省人民医院呼吸重症病区的忽新刚主任，李晓亮医生和李轩轩呼吸治疗师，请他们给我们讲讲关于ICU内智能化呼吸机是如何助力医生和呼吸治疗师帮助病人早日脱机!

本期要点：

熟悉我们《自由呼吸》系列讲座的朋友们应该都知道，我们讲座主要集中于ICU患者的困难撤机，我们河南省人民医院呼吸ICU接诊了大量的难以顺利脱离呼吸机的病人，在这里，我们的医生、呼吸治疗师和护士一起，运用我们先进的理念技术、医疗黑科技和彼此密切的配合，帮助成百上千的困难撤机患者顺利撤离了呼吸机。在撤机过程中，病人的情况随时发生变化，这些变化以往只能依靠人眼去识别并作出判断，能不能利用一些自动化的手段来获取患者的重要数据呢?今天，我们就来谈谈我们的医护人员是如何利用ICU内的智能设备来助力患者脱离呼吸机的。

问题一：前面提到在咱们河南省人民医院呼吸ICU病房里，很多病人都插着管子上呼吸机，身上连接着监护仪器，接受24小时的医疗监护，但是您提到ICU内病人数据的获取和分析并非协同，医护人员每天花费大量的精力用眼睛来盯着机器看，用耳朵听机器发出的报警声。那么有没有一种自动的收集和分析数据的方法来监测这些数据呢?

各位线上的朋友，大家好，我是河南省人民医院呼吸ICU忽新刚医生。

在我们的ICU里，有大量先进的救治设备用来维持危重患者的生命，比如我们的输液泵会精准地把病人所需的液体输入体内，呼吸机会根据患者自主呼吸的活动来将新鲜的空气吹进病人的肺里。虽然这些场景充满了高科技，就像科幻影片里展示的那样，但是要想让这些技术发挥出最佳效果，还需要更多的科技手段来帮忙。我们现在面临的困境在于每台机器分别监测患者身体的不同部位，所有机器的工作并不协调一致，也很难对大量的数据进行采集或分析。此外，重症监护室医疗团队不可能每时每刻关注到患者。而人工智能技术可以更好地利用各种机器以及机器不断产生的数据流。监护仪将不再单独工作，而是将信息综合在一起，向医生提供患者身体状况的完整信息。信息会输入人工智能(AI)系统，人工智能系统将自动调整仪器设置，从而保证患者处于最佳监护条件。这里说的AI系统，就像有一位医疗专家时刻陪伴在患者床前，为患者悉心调节治疗方案。此系统能够减轻重症监护室医护人员繁重的工作负担。因此，人工智能技术有望帮助患者尽快转出重症监护室，降低医疗费用。

问题二：通过忽主任的介绍，让我们了解到人工智能技术在ICU内的能自动整合各种医疗数据提供给医护人员，包括呼吸治疗师，把他们从简单重复的工作中解放出来，从而能更关注于治疗方案的调整并能更好的为病人提供人文关怀服务，那么忽主任能否为我们介绍一下人工智能目前在ICU的应用有哪些方面呢?

曾经，很多人认为人工智能是高精尖科技，与自己的生活关系不大。其实我们平时使用的智能手机里就包含大量人工智能技术，包括人工驾驶，饭店里的传菜机器人等等，所以说人工智能时代已经到来。在教育、医疗、养老等领域，人工智能正在有效解决生活中的痛点，让生活更舒适、让人类更自由。

一方面，当简单性、重复性、危险性任务越来越多地由人工智能完成，就能大幅提高生产效率，把人们从繁重的劳动中解放出来，去从事质量更高、创造性更强的工作，使个体创造力得到更大发挥。另一方面，人工智能的创新应用，将为公众提供更多个性化、多元化、高品质的服务。人们看到的、感触到的不再是冷冰冰的高科技物件，而是充满人性化的设计、极致安全的产品。

在我们的ICU里，对于患有脓毒症的患者来说，控制输液量至关重要。人工智能系统在这方面可以做得更好，它可以实时分析单个患者的一系列生理指标，并根据单个患者的具体需求来控制输液量。现有的人工智能可以全自动地研究患者的间接体液测量值(比如血压以及每次心跳泵出血液量的变化等)，然后将数据输入复杂的生理模型。系统再利用测量值评估体液如何在血管与组织之间流动，并根据新的测量值不断调整参数。

在营养支持治疗方面，ICU内有大量病人插胃管接受肠内营养，但是喂养不当会导致腹胀、腹泻、以及反流误吸导致的吸入性肺炎。现有的人工智能技术可以把传感器装在胃管和营养泵上，来实时监测胃肠内营养的输注、患者胃肠承受情况，以及反流。从而预防反流事件的发生。

另外，对于我们ICU患者的康复治疗，目前尚缺乏可以定量化的疗效监测指标。而现有的人工智能技术使用计算机视觉算法来检测ICU病房中的患者活动。可以对病人在ICU内活动的类型、频率和持续时间的变化进行汇总，从而对患者的康复状况进行定量分析。

最后，在呼吸机治疗方面，人工智能技术可以根据患者呼吸机的数据来识别不同类型的呼吸同步情况。这个系统能够发送警报给护士或呼吸治疗师，能够紧急为患者加强镇静作用，防止患者与呼吸机进行对抗。同时，人工智能技术还被用来进行有创呼吸机撤机预测、减少延迟和过早脱机、并对何时呼吸机上机进行辅助决策以及呼吸机模式调整提醒。

目前我手头有两个课题，一个课题是研究如何使用人工智能来帮助医生判断病人肺部感染，另外一个课题是想通过人工智能技术来帮助远程会诊时候专家更清晰和更方便地看到病人和治疗情况。

问题三：忽主任，通过您的讲解，我想大家都对人工智能在ICU的应用有了很多了解。那么既然我们河南省人民医院呼吸ICU在呼吸机撤机方面有很多独到的技术。那么就请忽主任给我们介绍一下，在咱们ICU里是如何将人工智能技术应用于病人呼吸机撤机的。

我们河南省人民医院呼吸ICU在撤机时候常用的智能化系统是一种称为闭环脱机系统的软件服务，这是一种利用生理反馈信号来调整脱机过程的自动系统，通过持续监测和实时干预，可有助于早期系统性的识别自主呼吸能力和脱机的潜力。常用的智能脱机模式包括自适应通气模式、神经调节辅助通气、比例辅助通气和SmartCare。

其中，比例辅助通气模式作为闭环脱机系统的其中一种，可根据患者产生的流量和容积的比例调整吸气压力。与其他模式相比，PAV明显降低再插管率和死亡率。

第二种是Smartcare 系统，这种智能化系统可以根据呼吸频率、潮气量 、呼气末二氧化碳水平水平，来自动调节支持压力水平，当支持压力降至一定水平则进入自主呼吸试验。

第三种是自适应通气模式，这种智能化模式可以根据患者呼吸力学状态也可自动调节吸气压力水平并从控制模式转换为自主呼吸模式。后两种智能化呼吸机模式，自适应通气模式和Smartcare可缩短撤机时间、机械通气和住ICU时间方面，临床数据显示优于传统的脱机模式。

最后，还有我在之前的讲座中给大家详细讲过的NAVA呼吸机，也叫做神经调节辅助通气，这种呼吸机采用膈肌电信号来反映呼吸中枢驱动，可以更加有效地利用患者自身生理反馈系统来调节通气，实现了呼吸中枢驱动的床旁监测和人机同步，与传统呼吸机相比， NAVA呼吸机可改善患者舒适度，人机协调性更高。

目前，可以供我们选择的智能化模式还比较少，需要我们临床医师和工程师一起努力，来设计更加智能化、人性化的呼吸机，让人工智能为ICU重症病人提供更加安全周至的服务。

问题四：好的，谢谢忽主任的精彩分享。今天我们还很荣幸地请到了河南省人民医院呼吸ICU的李晓亮医生，李医生这边刚好有一个使用智能化撤机模式顺利脱离呼吸机的病例，下面我们就有请李晓亮医生帮我们讲解一下成比例辅助通气模式在临床上是如何进行更加智能化的撤机的。

谢谢主持人的介绍，下面我们通过一个简单的病例来了解下成比例辅助通气+模式在我们临床如何针对我们困难脱机的患者进行智能化撤机。

问题五：好的，谢谢李医生的精彩分享。从这个生动的病例中，我们能够直观地了解到河南省人民医院呼吸ICU是如何利用智能化技术来帮助困难脱机患者进行智能化撤机的全过程。今天我们还很荣幸地请到了河南省人民医院呼吸ICU的李轩轩呼吸治疗师。下面我们就有请李轩轩呼吸治疗师从专业技术角度，来为我们详细讲解一下智能化脱机成比例辅助通气模式的工作原理和使用过程中的实际问题。

谢谢主持人的介绍，下面我首先谈谈智能化脱机成比例辅助通气模式的工作原理。成比例辅助通气闭环模式在脱机患者中应用十分普遍，闭环脱机系统是一种利用生理反馈信号来调整脱机过程的自动系统，通过持续监测和实时干预，可能有助于早期系统性的识别自主呼吸能力和脱机的潜力。在目前的研究中，闭环脱机系统显示了在减少脱机时间、机械通气和ICU住院时间等方面的临床益处。成比例辅助通气作为闭环脱机系统的其中一种，由Younes于1992年首次引入，并根据患者产生的流量和容积的比例调整吸气压力。成比例辅助通气对自主呼吸做功的测量是基于每5ms对流量和容量的监测，并通过呼吸力学方程进行计算。初始启动时，成比例辅助通气根据患者理想体重预计人工气道阻抗和保守估算的病人阻力和顺应性进行首次送气，前4次送气包含吸气末暂停，用于计算患者阻力和顺应性， 如成比例辅助通气支持设置为75%时，即：机器设置为75%，患者1-75%=25%，在送气过程中监测患者吸气努力，呼吸机就可以按照患者努力的3倍为患者提供呼吸支持，然后再根据呼吸机监测的呼吸做功条患者做功及呼吸状态调整支持百分比大小。

问题六：好的，通过李轩轩呼吸治疗师的讲解，我们大概了解到了智能化脱机模式的工作原理，那么究竟智能化脱机模式与常规脱机模式有何不同呢?

成比例辅助通气和常规的压力支持通气模式均为可调性部分通气支持，可根据需要以提供吸气正压的方式来提供不同水平的 通气辅助功。它们也都没有控制患者的自主呼吸方式，如潮气量、呼吸时比、吸气流速等均由自主控制。两者不同之处是：压力支持通气模式提供恒定的压力支持水平，患者的呼吸状态是当患者完成呼吸机设定的自主触发后，呼吸机提供压力支持，这个时候患者呼吸放松，存在过度的呼吸支持，随着支持压力的增加，存在膈肌萎缩风险，也是目前脱离机械通气最常用的模式之一。而成比例辅助通气模式与传统模式不同，不需要设置目标潮气量、压力等，呼吸机提供的压力与患者吸气努力成比例，达到舒适通气需求，吸气时间由病人决定，压力支持由吸气努力(Pmus)程度决定，呼吸频率，潮气量由患者决定，我们想这个过程，患者就如同司机开车一样驾驶着呼吸机，更加自由的呼吸，只有成比例辅助通气才能达到这样的通气效果。研究表明成比例辅助通气模式作为撤机工具优于压力支持通气模式(成功率更高)，缩短了住院时间和呼吸机使用时间。

问题七：好的，通过李轩轩呼吸治疗师的讲解，我们了解到了智能化脱机模式与常规脱机模式的不同之处，那么最后我们请李轩轩呼吸治疗师为我们简单介绍一下成比例辅助通气的优缺点。

成比例辅助通气作为一种智能化模式，并非是十分完美，我们先谈谈这种模式的优点：需要呼吸肌肉全程参与，更具生理性，提高患者舒适度;避免过度的呼吸支持;监测患者的驱动压和平台压;提高人机同步性;无创、自动计算患者患者力学指标;6.减少ICU入住天数。成比例辅助通气缺点在于以下几点：使用成比例辅助通气时病人必须有自主呼吸;没有每分通气量的基本保证;设置参数需知道阻力和顺应性,测定阻力和顺应性较困难,且会随分泌物、流量和病情而改变;漏气6.内源性peep影响数据的监测，因此，成比例辅助通气模式应用于危重患者或呼吸驱动障碍的患者需设置窒息通气以保证患者的安全。

结语：通过今天精彩的对话，我们详细地了解到了人工智能在ICU内的应用。让我没有想到的是，我们平时眼里治病救人的医生、护士和呼吸治疗师们，会对先进的人工智能技术如数家珍，并且积极推动这种先进技术，让我们的重症病人得到更好地救治。这让我们有理由相信，随着社会的发展和科技的进步，人工智能技术将在医疗健康领域大显身手。人工智能技术必将推动医疗保健行业的成本降低，并使得患者诊断、监控和治疗更加高效、准确，医疗健康服务可以覆盖更多人群。人工智能将为医疗健康领域带来一场颠覆性革命。

嘉宾介绍：