Clinical efficacy of early application of airway pressure release ventilation on patients with acute respiratory distress syndrome

doi:10.3877/cma.j.issn.1674-6880.2020.02.004

Abstract

Abstract:

Objective

To investigate the clinical effect of early application of airway pressure release ventilation (APRV) on patients with acute respiratory distress syndrome (ARDS).

Methods

Seventy-one ARDS patients admitted to the Department of Intensive Care Medicine of the First Hospital of Lanzhou University from September 2017 to June 2019 were divided into a APRV group (n = 36) and a low tidal volume (LTV) group (n = 35). Patients in the APRV group were initially given a volume-assisted control ventilation mode and then changed to an APRV mode after measuring airway plateau pressure. At the same time, patients in the LTV group were given LTV ventilation. The target tidal volume was set to 6-8 mL/kg, and the positive end expiratory pressure (PEEP) level, tidal volume and respiratory rate were adjusted according to the ARDSnet protocol in the LTV group. The general data of patients in these two groups were recorded, and the ventilator parameters, respiratory mechanics indexes, blood gas indexes, circulation indexes and prognosis were compared after 1 and 7 days of mechanical ventilation. The Kaplan-Meier survival curves were drawn to compare 28-day survival between these two groups.

Results

After 7 days of mechanical ventilation, the fraction of inspiratory oxygen (FiO₂) [(47 ± 5)% vs. (66 ± 5)%, t = 3.746, P < 0.001], respiratory rate [(24 ± 4) breaths/min vs. (18 ± 4) breaths/min, t = 3.453, P < 0.001], PEEP [(5.6 ± 2.3) cmH₂O vs. (10.8 ± 4.4) cmH₂O, t = 3.011, P < 0.001], peak airway pressure [23.9 (18.5, 29.6) cmH₂O vs. 25.1 (11.3, 31.8) cmH₂O, H = 2.736, P = 0.014], airway platform pressure [22.2 (18.7, 24.3) cmH₂O vs. 19.6 (17.2, 22.4) cmH₂O, H = 2.154, P = 0.023], mean airway pressure [23.8 (22.1, 24.3) cmH₂O vs. 15.4 (13.9, 19.4) cmH₂O, H = 2.814, P = 0.018], lung compliance [52.7 (37.4, 62.3) mL/cmH₂O vs. 41.8 (31.5, 57.6) mL/cmH₂O, H = 2.008, P = 0.034], arterial partial pressure of oxygen (PaO₂) [(89 ± 7) mmHg vs. (72 ± 7) mmHg, t = 2.324, P < 0.001], PaO₂/FiO₂ [(201 ± 15) mmHg vs. (140 ± 12) mmHg,t = 2.743,P < 0.001], arterial oxygen saturation (SaO₂) [(95.4 ± 2.1)% vs. (92.3 ± 1.8)%, t = 2.658, P < 0.001], heart rate [(99 ± 9) beats/min vs. (108 ± 9) beats/min, t = 2.733, P = 0.014] and mean arterial pressure [(84 ± 11) mmHg vs. (74 ± 13) mmHg, t = 3.012, P = 0.011] were statistically significantly different between the APRV group and LTV group. Compared with the LTV group, the mechanical ventilation time [(9.6 ± 2.2) d vs. (11.9 ± 2.9) d, t = 3.687, P < 0.001], ICU stay [(11.3 ± 3.1) d vs. (13.2 ± 2.7) d, t = 2.722, P = 0.008], and hospital stay [(13.9 ± 2.5) d vs. (16.2 ± 2.4) d, t = 3.924, P = 0.004] were significantly shorter, and the successful extubation rate [80.6% (29/36) vs. 54.3% (19/35), χ² = 5.592, P = 0.018] significantly increased, while the lung recovery [5.6% (2/36) vs. 48.6% (17/35), χ² = 16.753, P < 0.001], ventilation in prone position [11.1% (4/36) vs. 34.3% (12/35) , χ² = 5.460, P = 0.019], aerothorax [8.3% (3/36) vs. 28.6% (10/35), χ² = 4.860, P = 0.028] and 28-day hospitalization mortality [13.9% (5/36) vs. 34.3% (12/35), χ² = 4.054, P = 0.044] significantly decreased in the APRV group. The Kaplan-Meier survival curve showed that the survival of ARDS patients in the APRV group was significantly better than that in the LTV group (χ² = 4.118, P = 0.015).

Conclusion

Compared with the LTV group, early application of APRV can improve oxygenation and respiratory compliance in patients with ARDS, improve their success rate of extubation and reduce their incidence of pneumothorax, duration of mechanical ventilation and length of hospital stay.

Key words: Airway pressure release ventilation, Low tidal volume, Acute respiratory distress syndrome

Weigang Yue, Fei Xiang, Ying Zhang, Youfei Jiang, Peng Yuan, Xin Feng, Ruiyuan Yin, Zhigang Zhang, Bin Li. Clinical efficacy of early application of airway pressure release ventilation on patients with acute respiratory distress syndrome[J]. Chinese Journal of Critical Care Medicine(Electronic Edition), 2020, 13(02): 93-99.

/ / Recommend

Add to citation manager EndNote|Ris|BibTeX

URL: https://zhwzzyxzz.cma-cmc.com.cn/EN/10.3877/cma.j.issn.1674-6880.2020.02.004

https://zhwzzyxzz.cma-cmc.com.cn/EN/Y2020/V13/I02/93

Figures/Tables 4

References 24

[1]	Andrews PL, Shiber JR, Jaruga-Killeen E, et al. Early application of airway pressure release ventilation may reduce mortality in high-risk trauma patients: a systematic review of observational trauma ARDS literature[J]. J Trauma Acute Care Surg, 2013, 75 (4): 635-641.
[2]	Kollisch-Singule M, Jain S, Andrews P, et al. Effect of airway pressure release ventilation on dynamic alveolar heterogeneity[J]. JAMA Surg, 2016, 151 (1): 64-72.
[3]	李泉，刘玲，曹坤跃，等.急性呼吸窘迫综合征患者纤维支气管镜下精准肺复张18例[J/CD].中华危重症医学杂志（电子版），2018，11（3）：189-192.
[4]	Roy S, Habashi N, Sadowitz B, et al. Early airway pressure release ventilation prevents ARDS-a novel preventive approach to lung injury[J]. Shock, 2013, 39 (1): 28-38.
[5]	Hirshberg EL, Lanspa MJ, Peterson J, et al. Randomized feasibility trial of a low tidal volume-airway pressure release ventilation protocol compared with traditional airway pressure release ventilation and volume control ventilation protocols[J]. Crit Care Med, 2018, 46 (12): 1943-1952.
[6]	Li JQ, Li N, Han GJ, et al. Clinical research about airway pressure release ventilation for moderate to severe acute respiratory distress syndrome[J]. Eur Rev Med Pharmacol Sci, 2016, 20 (12): 2634-2641.
[7]	Putensen C, Zech S, Wrigge H, et al. Long-term effects of spontaneous breathing during ventilatory support in patients with acute lung injury[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2001, 164 (1): 43-49.
[8]	杨茂宪，赵文静，王丽燕，等.驱动压对肺内源性急性呼吸窘迫综合征的影响[J/CD].中华危重症医学杂志（电子版），2018，11（4）：238-243.
[9]	Talmor D, Sarge T, Malhotra A, et al. Mechanical ventilation guided by esophageal pressure in acute lung injury[J]. N Engl J Med, 2008, 359 (20): 2095-2104.
[10]	Subirà C, Hernández G, Vázquez A, et al. Effect of pressure support vs T-piece ventilation strategies during spontaneous breathing trials on successful extubation among patients receiving mechanical ventilation: a randomized clinical trial[J]. JAMA, 2019, 321 (22): 2175-2182.
[11]	宋邵华，田惠玉，杨秀芬，等.气道压力释放通气应用于急性肺损伤/急性呼吸窘迫综合征患者的临床研究[J].临床肺科杂志，2016，21（5）：802-805.
[12]	Varpula T, Valta P, Niemi R, et al. Airway pressure release ventilation as a primary ventilatory mode in acute respiratory distress syndrome[J]. Acta Anaesthesiol Scand, 2004, 48 (6): 722-731.
[13]	Zhou Y, Jin X, Lv Y, et al. Early application of airway pressure release ventilation may reduce the duration of mechanical ventilation in acute respiratory distress syndrome[J]. Intensive Care Med, 2017, 43 (11): 1648-1659.
[14]	周立新，李轶男，方滨，等.气道压力释放通气对急性肺损伤或急性呼吸窘迫综合征患者呼吸功能的影响[J].中华麻醉学杂志，2005，25（6）：414-417.
[15]	Davies SW, Leonard KL, Falls RK Jr, et al. Lung protective ventilation (ARDSNet) versus airway pressure release ventilation: ventilatory management in a combined model of acute lung and brain injury[J]. J Trauma Acute Care Surg, 2015, 78 (2): 240-249.
[16]	Putensen C, Zech S, Wrigge H, et al. Long-term effects of spontaneous breathing during ventilator support in patients with acute lung injury[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2001, 164 (1): 43-49.
[17]	Kaplan LJ, Bailey H, Formosa V. Airway pressure release ventilation increases cardiac performance in patients with acute lung injury/adult respiratory distress syndrome[J]. Crit Care, 2001, 5 (4): 221-226.
[18]	Fan E, Khatri P, Mendez-Tellez PA, et al. Review of a large clinical series: sedation and analgesia usage with airway pressure release and assist-control ventilation for acute lung injury[J]. J Intensive Care Med, 2008, 23 (6): 376-383.
[19]	Blanch L, Villagra A, Sales B, et al. Asynchronies during mechanical ventilation are associated with mortality[J]. Intensive Care Med, 2015, 41 (4): 633-641.
[20]	Taylor D, Camporota L, Zhou Y, et al. Estimation of true driving pressure during airway pressure release ventilation: discussion on "early application of airway pressure release ventilation may reduce the duration of mechanical ventilation in acute respiratory distress syndrome"[J]. Intensive Care Med, 2018, 44 (8): 1364-1365.
[21]	McConville JF, Kress JP. Weaning patients from the ventilator[J]. N Engl J Med, 2012, 367 (23): 2233-2239.
[22]	Kollisch-Singule M, Emr B, Jain SV, et al. The effects of airway pressure release ventilation on respiratory mechanics in extrapulmonary lung injury[J]. Intensive Care Med Exp, 2015, 3 (1): 35.
[23]	Mehaffey JH, Charles EJ, Sharma AK, et al. Airway pressure release ventilation during ex vivo lung perfusion attenuates injury[J]. J Thorac Cardiovasc Surg, 2017, 153 (1): 197-204.
[24]	Needham DM, Yang T, Dinglas VD, et al. Timing of low tidal volume ventilation and intensive care unit mortality in acute respiratory distress syndrome. A prospective cohort study[J]. Am J Respir Crit Care Med, 2015, 191 (2): 177-185.

组别	例数	年龄（岁）	性别比（例，男/女）	ARDS病因[例（%）]
组别	例数	年龄（岁）	性别比（例，男/女）	重症肺炎	脓毒症	重症急性胰腺炎	吸入性肺炎	创伤	毒气吸入
APRV组	36	52.1 ± 10.9	22/14	14（38.9）	6（16.7）	9（25.0）	3（8.3）	2（5.6）	2（5.6）
LTV组	35	52.3 ± 11.0	20/15	13（37.1）	5（14.3）	8（22.9）	4（11.4）	3（8.6）	2（5.7）
t/χ²值	?	0.067	0.116	0.023	0.077	0.045	0.191	0.247	0.001
P值	?	0.947	0.734	0.879	0.787	0.833	0.662	0.619	0.977
组别	例数	理想体质量（kg）	APACHEⅡ评分（分）	血气功能指标
组别	例数	理想体质量（kg）	APACHEⅡ评分（分）	FiO₂（%）	pH值	PaO₂（mmHg）	PaCO₂（mmHg）	PaO₂/FiO₂（mmHg）	SaO₂（%）
APRV组	36	62.0 ± 5.7	20.2 ± 3.3	74 ± 11	7.34 ± 0.11	68 ± 10	39 ± 7	111 ± 17	90.3 ± 3.7
LTV组	35	62.1 ± 6.5	21.1 ± 3.4	76 ± 11	7.36 ± 0.09	68 ± 12	40 ± 7	108 ± 13	89.7 ± 4.1
t/χ²值	?	0.178	1.143	0.133	0.257	0.115	0.124	0.247	0.109
P值	?	0.859	0.257	0.486	0.394	0.787	0.508	0.387	0.515

组别	例数	年龄（岁）	性别比（例，男/女）	ARDS病因[例（%）]
组别	例数	年龄（岁）	性别比（例，男/女）	重症肺炎	脓毒症	重症急性胰腺炎	吸入性肺炎	创伤	毒气吸入
APRV组	36	52.1 ± 10.9	22/14	14（38.9）	6（16.7）	9（25.0）	3（8.3）	2（5.6）	2（5.6）
LTV组	35	52.3 ± 11.0	20/15	13（37.1）	5（14.3）	8（22.9）	4（11.4）	3（8.6）	2（5.7）
t/χ²值	?	0.067	0.116	0.023	0.077	0.045	0.191	0.247	0.001
P值	?	0.947	0.734	0.879	0.787	0.833	0.662	0.619	0.977
组别	例数	理想体质量（kg）	APACHEⅡ评分（分）	血气功能指标
组别	例数	理想体质量（kg）	APACHEⅡ评分（分）	FiO₂（%）	pH值	PaO₂（mmHg）	PaCO₂（mmHg）	PaO₂/FiO₂（mmHg）	SaO₂（%）
APRV组	36	62.0 ± 5.7	20.2 ± 3.3	74 ± 11	7.34 ± 0.11	68 ± 10	39 ± 7	111 ± 17	90.3 ± 3.7
LTV组	35	62.1 ± 6.5	21.1 ± 3.4	76 ± 11	7.36 ± 0.09	68 ± 12	40 ± 7	108 ± 13	89.7 ± 4.1
t/χ²值	?	0.178	1.143	0.133	0.257	0.115	0.124	0.247	0.109
P值	?	0.859	0.257	0.486	0.394	0.787	0.508	0.387	0.515

组别	例数	FiO₂（%）		呼吸频率（次/min）		PEEP（cmH₂O）		气道峰压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	81 ± 6	47 ± 5	16 ± 5	24 ± 4	8.4 ± 2.2	5.6 ± 2.3	27.3（22.1，32.4）	23.9（18.5，29.6）
LTV组	35	82 ± 6	66 ± 5	17 ± 4	18 ± 4	8.6 ± 2.8	10.8 ± 4.4	27.6（21.8，33.1）	25.1（11.3，31.8）
t/H值	?	0.315	3.746	0.126	3.453	0.115	3.011	0.109	2.736
P值	?	0.287	< 0.001	0.569	< 0.001	0.735	< 0.001	0.517	0.014
组别	例数	气道平台压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]		平均气道压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]		肺顺应性[mL/cmH2O，M（P₂₅，P₇₅）]		PaO₂（mmHg）
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	（17.519，.823.2）	（18.722，.224.3）	（16.118，.224.3）	（22.123，.824.3）	（27.231，.235.1）	（37.452，.762.3）	62 ± 8	89 ± 7
LTV组	35	（18.120，.122.7）	（17.219，.622.4）	（15.819，.423.2）	（13.915，.419.4）	（26.930，.434.4）	（31.541，.857.6）	64 ± 8	72 ± 7
t/H值	?	0.309	2.154	0.304	2.814	0.104	2.008	0.103	2.324
P值	?	0.284	0.023	0.291	0.018	0.443	0.034	0.548	< 0.001
组别	例数	PaCO₂（mmHg）		PaO₂/FiO₂（mmHg）		SaO₂（%）		心率（次/min）		平均动脉压（mmHg）
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	39.6 ± 3.9	41.3 ± 2.7	122 ± 17	201 ± 15	90.4 ± 4.3	95.4 ± 2.1	117 ± 11	99 ± 9	85 ± 10	84 ± 11
LTV组	35	40.2 ± 4.3	40.6 ± 3.2	118 ± 16	140 ± 12	91.3 ± 3.9	92.3 ± 1.8	121 ± 12	108 ± 9	83 ± 10	74 ± 13
t/H值	?	0.108	0.126	1.296	2.743	0.227	2.658	0.435	2.733	1.224	3.012
P值	?	0.539	0.572	0.199	< 0.001	0.362	< 0.001	0.217	0.014	0.225	0.011

组别	例数	FiO₂（%）		呼吸频率（次/min）		PEEP（cmH₂O）		气道峰压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	81 ± 6	47 ± 5	16 ± 5	24 ± 4	8.4 ± 2.2	5.6 ± 2.3	27.3（22.1，32.4）	23.9（18.5，29.6）
LTV组	35	82 ± 6	66 ± 5	17 ± 4	18 ± 4	8.6 ± 2.8	10.8 ± 4.4	27.6（21.8，33.1）	25.1（11.3，31.8）
t/H值	?	0.315	3.746	0.126	3.453	0.115	3.011	0.109	2.736
P值	?	0.287	< 0.001	0.569	< 0.001	0.735	< 0.001	0.517	0.014
组别	例数	气道平台压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]		平均气道压[cmH₂O，M（P₂₅，P₇₅）]		肺顺应性[mL/cmH2O，M（P₂₅，P₇₅）]		PaO₂（mmHg）
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	（17.519，.823.2）	（18.722，.224.3）	（16.118，.224.3）	（22.123，.824.3）	（27.231，.235.1）	（37.452，.762.3）	62 ± 8	89 ± 7
LTV组	35	（18.120，.122.7）	（17.219，.622.4）	（15.819，.423.2）	（13.915，.419.4）	（26.930，.434.4）	（31.541，.857.6）	64 ± 8	72 ± 7
t/H值	?	0.309	2.154	0.304	2.814	0.104	2.008	0.103	2.324
P值	?	0.284	0.023	0.291	0.018	0.443	0.034	0.548	< 0.001
组别	例数	PaCO₂（mmHg）		PaO₂/FiO₂（mmHg）		SaO₂（%）		心率（次/min）		平均动脉压（mmHg）
组别	例数	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天	第1天	第7天
APRV组	36	39.6 ± 3.9	41.3 ± 2.7	122 ± 17	201 ± 15	90.4 ± 4.3	95.4 ± 2.1	117 ± 11	99 ± 9	85 ± 10	84 ± 11
LTV组	35	40.2 ± 4.3	40.6 ± 3.2	118 ± 16	140 ± 12	91.3 ± 3.9	92.3 ± 1.8	121 ± 12	108 ± 9	83 ± 10	74 ± 13
t/H值	?	0.108	0.126	1.296	2.743	0.227	2.658	0.435	2.733	1.224	3.012
P值	?	0.539	0.572	0.199	< 0.001	0.362	< 0.001	0.217	0.014	0.225	0.011

组别	例数	机械通气时间（d）	住ICU时间（d）	住院时间（d）	拔管成功率[例（%）]	二次插管率[例（%）]	撤机后无创通气[例（%）]	撤机后经鼻高流量氧疗[例（%）]
APRV组	36	9.6 ± 2.2	11.3 ± 3.1	13.9 ± 2.5	29（80.6）	4（11.1）	9（25.0）	15（41.7）
LTV组	35	11.9 ± 2.9	13.2 ± 2.7	16.2 ± 2.4	19（54.3）	9（25.7）	14（40.0）	13（37.1）
t/χ²值	?	3.687	2.722	3.924	5.592	1.568	1.823	0.152
P值	?	< 0.001	0.008	0.004	0.018	0.211	0.177	0.697
组别	例数	气管切开[例（%）]	肺复张[例（%）]	俯卧位通气[例（%）]	气胸发生率[例（%）]	ICU病死率[例（%）]	28 d住院病死率[例（%）]
APRV组	36	3（8.3）	2（5.6）	4（11.1）	3（8.3）	4（11.1）	5（13.9）
LTV组	35	7（20.0）	17（48.6）	12（34.3）	10（28.6）	9（25.7）	12（34.3）
t/χ²值	?	1.996	16.753	5.460	4.860	2.530	4.054
P值	?	0.158	< 0.001	0.019	0.028	0.112	0.044

Please choose a citation manager

Content to export