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机械通气基本原理John Guo MD.Clinical Support Manager,Viasys Healthcare Asia PacificJ呼吸机的种类呼吸机的种类依工作动力不同手动、气动（以压缩气体为动力）、电动（以电为动力）。依吸-呼切换方式不同定压（压力切换）、定容（容量切换）、定时（时间切换）。依调控方式不同简单、微电脑控制。呼吸机的基本构造实现机械通气的基本设置触发：时间、压力、流速通气目标：容量、压力吸呼切换时间容量流速压力呼吸机的操作方法呼吸机与患者的连接呼吸机与患者的连接鼻/面罩:用于无创通气。选择合适的鼻/面罩对保证顺利实施机械通气十分重要。气管插管:经口或鼻插管气管切开:长期行机械通气患者；解剖死腔占潮气量比例较大的患者，如单侧肺；或气管插管失败者。基本通气模式和方式CMV(Controlled Mode Ventilation)VC、PVCA/C(Assist or Controlled Mode)VC、PVCSIMVVC、PVC、VS、PSVSPONTANEOUSVSPSV机械通气压力波形压力控制通气（pressure controlled ventilation,PCV）概念：预置送气压力水平和吸气时间。吸气开始以预定的气流形状和压力维持一定的时间。然后呼气开始。调节参数：FiO2,压力控制水平，RR,I/E。特点：峰压便于控制，能改善气体分布和V/Q。VT与预置压力水平和胸肺顺应性及气道阻力有关，需不断调节压力水平，以保证适当水平的VT。应用：通气功能差，气道压较高的患者；用于ARDS有利于改善换气；新生儿，婴幼儿。通气模式通气模式-2Controlled Mode Controlled Mode(Pressure-(Pressure-Targeted Ventilation)Targeted Ventilation)PressureFlowVolume(L/min)(cm H2O)(ml)Time(sec)Time(sec)Time-Time-CycledSet PC level Time Triggered,Pressure Limited,Time Cycled Ventilation 同步（辅助）控制通气同步（辅助）控制通气（Assisted CMV,ACMV）概念：自主呼吸触发呼吸机送气后，呼吸机按预置参数（VT,RR,I/E）送气；患者无力触发或自主呼吸频率低于预置频率，呼吸机则以预置参数通气。与CMV相比，唯一不同的是需要设置触发灵敏度，其实际RR可大于预置RR调节参数：FiO2，触发灵敏度VT,RR,I/E特点：具有CMV的优点，并提高了人机协调性；可出现通气过度。应用：同CMV。通气模式通气模式-3Assisted ModeAssisted Mode(Volume-Targeted Ventilation)(Volume-Targeted Ventilation)Time(sec)Time(sec)FlowL/mPressurecm H2OVolumemLPreset VTVolume CyclingPatient triggered,Flow limited,Volume cycled Ventilation 间歇指令通气间歇指令通气（intermittent mandatory ventialtion,IMV）/同同步间歇指令通气步间歇指令通气（synchronized IMV,SIMV）。概念：IMV：按预置频率给予CMV，实际IMV的频率与预置相同，间隙期间允许自主呼吸存在；SIMV:IMV的每一次送气在同步触发窗内由自主呼吸触发，若在同步触发窗内无触发，呼吸机按预置参数送气，间隙期允许自主呼吸。调节参数：FiO2,VT,RR,I/E。SIMV需设置触发灵敏度。特点：支持程度可调（0100），能保证一定的通气量，同时允许自主呼吸参与，对心血管系统影响较小；自主呼吸时不提供通气辅助，而需克服呼吸机回路的阻力，故对呼吸肌有锻炼作用。应用：有自主呼吸，可逐渐下调IMV辅助频率，向撤机过渡；若自主呼吸频率过快，采用此种方式可降低自主呼吸频率和呼吸功耗。通气模式通气模式-4SIMV同步区 Synchrous period强制区 mandatory periodpressurepressurepressureSIMVSIMV(VC)(VC)Spontaneous BreathsFlowL/mPressurecm H2OVolumemLPressureFlowVolume(L/min)(cm H2O)(ml)Set PC levelSet PC levelTime(sec)Time(sec)SIMV Mode SIMV Mode(PV)(PV)Spontaneous Breath压力支持通气压力支持通气（pressure support ventilation,PSV）概念：吸气努力达到触发标准后，呼吸机提供一高速气流，使气道压很快达到预置辅助压力水平以克服吸气阻力和扩张肺脏，并维持此压力到吸气流速降低至吸气峰流速的一定百分比时，吸气转为呼气。特点：该模式由自主呼吸触发，并决定RR和I/E，因而有较好的人机协调。而VT与预置的压力支持水平、胸肺呼吸力学特性（气道阻力和胸肺顺应性）及吸气努力的大小有关。当吸气努力大，而气道阻力较小和胸肺顺应性较大时，相同的压力支持水平送入的VT较大。通气模式通气模式-5压力支持通气压力支持通气（pressure support ventilation,PSV）调节参数：FiO2吸、呼触发灵敏度压力支持水平。压力递增时间对COPD患者，提前终止吸气可延长呼气时间，使气体陷闭量减少；对ARDS患者，延迟终止吸气可增加吸气时间，从而增加吸入气体量，并有利于气体的分布。PSVPSVTime(sec)流速流速L/m压力压力cm H2O容量容量mL设置压力设置压力设置压力设置压力病人触发，流速切换，压力限制病人触发，流速切换，压力限制流速切换PressureFlowVolume(L/min)(cm H2O)(ml)SIMV(PV)+PSSIMV(PV)+PSPS BreathSet PS levelSet PC levelSet PC levelTime(sec)Time-CycledFlow-CycledSIMV(VC)+PSSIMV(VC)+PSFlowPressureVolume(L/min)(cm H2O)(ml)Set PS levelPS BreathFlow-cycled吸吸-呼切换方式呼切换方式压力切换容量切换时间切换流速切换组合切换：现代呼吸机可以是两种以上方式的结合，如压力-时间切换。呼气末状态呼气末状态呼气末正压呼气末正压（PEEP）借助于呼气管路中的阻力阀等装置使气道呼气末压力高于大气压水平即获得PEEP。生理学效应气道压处于正压水平，平均气道压升高。通过对小气道和肺泡的机械性扩张作用，使萎陷肺泡重新开放，肺表面活性物质释放增加，肺水肿减轻，故可以使肺顺应性增加，气道阻力降低，加之对内源性呼吸末正压（PEEPi）的对抗作用，有利于改善通气。功能残气量增加，气体分布在各肺区间趋于一致，QS/QT降低，V/Q改善。弥散增加。呼气末正压呼气末正压（PEEP）PEEP过高的生理学效应对血流动力学产生不利影响，使肺泡处于过度扩张的状态，顺应性下降，甚至会引起肺泡上皮和毛细血管内皮损，通透性增加，形成容积伤（volutrauma）。肺顺应性肺顺应性:压力压力-容量曲线容量曲线02040602040600.2LITERS0.40.6PawcmH2OVTL.I.PU.I.PUse P-V curve as a guide to set the appropriate level of PEEP持续气道正压通气持续气道正压通气持续气道正压持续气道正压（continuous positive airway pressure,CPAP）概念:气道压在吸气相和呼气相都保持在同一正压水平即为CPAP。VT与CPAP水平、吸气努力和呼吸力学状况有关。CPAP的生理学效应与PEEP基本相似。CPAPCPAPTime(sec)Time(sec)CPAP levelFlowL/mPressurecm H2OVolumemL双相正压气道通气双相正压气道通气（BIPhasic）BIPAP为一种双水平CPAP的通气模式，设置吸气压较高、呼气压较低，VT的大小取决于吸气压和呼气压的压差及呼吸器官的顺应性。可辅助或控制呼吸。能实现从PCV到CPAP的逐渐过渡。能实现APRVPT同步切换（吸气触发）PHIGHPLOWTLOWTHIGH同步切换（呼气触发）Biphasic/APRV两相压力分别称为 PH及 PL两相压力相对应的时间称为 TH 和TL高、低压的交替转换可与病人的呼吸同步病人自主呼吸时进行同步触发无自主呼吸时由双相压力定时设置来决定相关参数PT同步切换PHIGHPLOWTLOWTHIGH同步切换当高压相时间和低压相时间的设置与常规“I:E 比”一致时，称其为“Biphasic”或“Bipap”P当所设置的高压相时间远远大于低压相时间时，称其为“气道压力释放通气（APRV）”POxygenationCO2 EliminationAPRV/BiphasicPRVC压力调节容量控制通气采用压力控制通气的送气方式兼顾容量控制通气的容量保证特点PRVCPRVC 试验呼吸:激活PRVC后的1st 呼吸以容量控制、减速波的方式通气，自动设置 40ms 吸气暂停。由 40ms 平台期所测得的压力，即作为第二次送气的压力，设置容量即为目标容量.压力调节每次不超过3cmH20.PRVC后续呼吸压力力流速流速在 40ms平台期所测得的压力“双重模式双重模式”算法简述算法简述CL或病人需求减少CL 或病人需求增加恢复VT(500 ml)VT(600 ml)PTARGETPTARGETPTARGETVT (500 ml)restoredResulting Vt(500 ml)FlowPressureInspExhVT (400 ml)双重模式中的目标通气目标容量(500 ml)VTTarget volume(500 ml)VTTarget BreathPTARGET双重模式对于有明显双重模式对于有明显自主呼吸的病人是最合适的吗？自主呼吸的病人是最合适的吗？VT restored(500 ml)PTARGETVT restoredFlowPressureInspExh需求增加(600 ml)PTARGETVT (600 ml)VT (600 ml)需求一直增加Volume LimitPRVC可能存在的问题:容量过大 容量过小 压力大于必要压力.特殊PRVCV Sync和Assured Volume与 PRVC的功能一样V Sync容量控制模式下可以被激活Assured Volume压力控制模式下应用是VAPS/Pressure Augmentation的改进版每一次呼吸的容量都得到保证，所谓“呼吸内调节”。保证容量通过设置容量保证而启动呼吸机自动计算在设置的吸气时间内递送保证容量所需的气流流速.在压力控制通气的减速气流达到呼吸机计算的气流流速时，呼吸机根据下列情况作出选择：如果已经达到设置容量，呼吸机切换为呼气.如果尚未达到设置容量，呼吸机依此流速送气，直到满足设置容量.因此，所计算出来的流速称为流速决定点。PRVC压力力流速流速测试呼吸呼吸机确定的峰流速40ms 平台压流速流速压力力time吸气吸气压力力计算出流速算出流速Mach Vol Waveforms决定点决定点Machine/Assured Volume变速气流满足病人需求以每次呼吸为单位，保证容量容量更稳定 优点容量保证（machine or assured volume）可能的缺点峰压过高潮气量过高应对措施容量限制适应症选择PRVC能够适应压力控制通气，力学指标稳定，无论好或坏。V Sync适用容量控制通气，需要变速气流支持，力学指标稳定。Machine Volume(Assured Volume)适用压力控制通气，力学指标不稳定.呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定FiO2：50%时需警惕氧中毒。原则是在保证氧合的情况下，尽可能使用较低的FiO2。VT:一般为615ml/kg，实际应用时需根据血气和呼吸力学等监测指标不断调整。对VT的调节以避免气道压过高为原则，即平台压不超过3050cmH2O；而对于肺有效通气容积减少的疾病（如ARDS），应采用小潮气量（68mm/kg）通气。PSV的水平一般不超过2530 cmH2O，若在此水平仍不能满足通气要求，应考虑改用其它通气方式 RR:应与VT相配合，以保证一定的MV；应根据原发病而定；一般为1220次/分；应根据自主呼吸能力而定；如采用SIMV时，可随着自主呼吸能力的不断加强而逐渐下调SIMV的辅助频率。呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定I/E：一般为1/2。采用较小I/E，可延长呼气时间，有利于呼气。适当增大I/E，甚至采用反比通气（I/E1）,使吸气时间延长，平均气道压升高，甚至使PEEPi也增加，有利于改善气体分布和氧合。呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定吸气末正压(吸气平台)时间：指吸气结束至呼气开始这段时间，一般不超过呼吸周期的20%。生理效应:有利于气体在肺内的分布，减少死腔通气，平均气道压增高，对血流动力学不利。呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定PEEP：推荐“最佳PEEP（best PEEP）”标准最佳氧合状态；最大氧运输量（DO2）；最好顺应性；最低肺血管阻力；最低Q S/Q T；达到上述要求的最小PEEP。呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定同步触发灵敏度（trigger）压力触发，吸气开始到呼吸机开始送气时间不低于110120ms流速触发，吸气开始到呼吸机开始送气时间可低于100ms，呼吸功耗较小。设置：在避免假触发的情况下尽可能小。一般置于-1-3 cmH2O或12L/min。呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定流速波形种类：方波、正弦波、加速波和减速波。特点：减速波与其他三种波形相比，气道峰压更低、气体分布更佳、氧合改善更明显。叹气（sigh）间断给予高于潮气量50%或100%的大气量；用于长期卧床、咳嗽反射减弱、分泌物引流不畅的患者 呼吸机参数的设定呼吸机参数的设定概念：呼吸肌用力和呼吸机送气方式不协调。表现和监测患者躁动不安，呼吸节律和动度不规则，心率和血压波动，SpO2下降，呼吸机报警。呼吸力学波形：压力-时间曲线和流速-时间曲线形态不稳定。定量监测：WOB(呼吸功)、VO2(氧耗量)、EE（静息能量消耗）和PTP（压力-时间乘积）增加。呼吸机与自主呼吸的对抗呼吸机与自主呼吸的对抗呼吸机与自主呼吸的对抗呼吸机与自主呼吸的对抗处理患者因素：除做好解释工作外，各种病情变化是常见原因，应通过查体和必要的辅助检查进行鉴别。呼吸机、呼吸管路因素：如为呼吸机故障，应以简易呼吸器代替呼吸机；呼吸管路原因：如管路脱开、插管移位和痰痂形成等。呼吸模式和参数设置不当：应针对吸气触发、流速波形、潮气量大小、吸呼切换各环节进行处理必要时可使用镇静或肌松剂。人工气道的管理人工气道的管理吸入气体的加温加湿问题吸入气体温度在3236，相对湿度100%，24小时湿化液量至少250ml。吸痰吸痰前后予高浓度氧（70%）吸入2分钟，吸痰时间小于15秒，吸痰中应注意防止交叉感染。雾化吸入将药物水溶液雾化成510m微滴送入气道。常用药物有扩支药、祛痰药及氨基糖甙类抗生素。机械通气的并发症血气酸碱平衡失调机械通气相关性肺损伤肺泡破裂间隔破坏或气肿气胸、纵隔气肿、皮下气肿肺泡上皮损伤肺泡毛细血管内皮损伤呼吸机相关性肺炎机械通气并发症的预防设置适当的分钟通气量压力限制容许性高碳酸血症策略压力释放通气反比通气高频震荡通气气管内吹气液体通气肺开放技术气道管理