机械通气基本原理

机械通气基本原理JohnGuoMD.ClinicalSupportManager,[e-mail]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–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(ControlledModeVentilation)–VC、PVC•A/C(AssistorControlledMode)–VC、PVC•SIMV–VC、PVC、VS、PSV•SPONTANEOUS–VS–PSV通气模式-1•控制通气（controlledmedchanicalventilation,CMV）：呼吸机完全替代自主呼吸的通气方式。–容量控制通气（volumecontrolledventilation,VCV）•概念：潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸呼比（I/E）和吸气流速完全由呼吸机来控制。•调节参数：吸氧浓度(FiO2),VT,RR,I/E.•特点：能保证潮气量的供给，完全替代自主呼吸，有利于呼吸肌休息；易发生人机对抗、通气不足或通气过度，不利于呼吸肌锻练。–应用：•呼吸驱动能力很差者。•对心肺功能贮备较差者，可提供最大的呼吸支持，以减少氧耗量。如：躁动不安的ARDS患者、休克、急性肺水肿患者。•需过度通气者：如闭合性颅脑损伤。ControlledMode(Volume-TargetedVentilation)PresetVTVolumeCyclingDependentonCL&RawTime(sec)FlowL/mPressurecmH2OVolumemLPresetPeakFlowTimetriggered,Flowlimited,VolumecycledVentilation机械通气压力波形•压力控制通气（pressurecontrolledventilation,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-2ControlledMode(Pressure-TargetedVentilation)PressureFlowVolume(L/min)(cmH2O)(ml)Time(sec)Time-CycledSetPClevelTimeTriggered,PressureLimited,TimeCycledVentilation•同步（辅助）控制通气（AssistedCMV,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-3AssistedMode(Volume-TargetedVentilation)Time(sec)FlowL/mPressurecmH2OVolumemLPresetVTVolumeCyclingPatienttriggered,Flowlimited,VolumecycledVentilation•间歇指令通气（intermittentmandatoryventialtion,IMV）/同步间歇指令通气（synchronizedIMV,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（0～100％），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-4SIMV同步区Synchrousperiod强制区mandatoryperiodpressurepressurepressureSIMV(VC)SpontaneousBreathsFlowL/mPressurecmH2OVolumemLPressureFlowVolume(L/min)(cmH2O)(ml)SetPClevelTime(sec)SIMVMode(PV)SpontaneousBreath•压力支持通气（pressuresupportventilation,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-5压力支持通气（pressuresupportventilation,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。PSVTime(sec)流速L/m压力cmH2O容量mL设置压力病人触发，流速切换，压力限制流速切换PressureFlowVolume(L/min)(cmH2O)(ml)SIMV(PV)+PSPSBreathSetPSlevelSetPClevelTime(sec)Time-CycledFlow-CycledSIMV(VC)+PSFlowPressureVolume(L/min)(cmH2O)(ml)SetPSlevelPSBreathFlow-cycled吸-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（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:压力-容量曲线02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2OVTL.I.PU.I.PUseP-VcurveasaguidetosettheappropriatelevelofPEEP持续气道正压通气•持续气道正压（continuouspositiveairwaypressure,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。CPAPTime(sec)CPAPlevelFlowL/mPressurecmH2OVolumemL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）”POxygenationCO2EliminationAPRV/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后续呼吸压力流速在40ms平台期所测得的压力“双重模式”算法简述CL或病人需求减少CL或病人需求增加恢复VT(500ml)VT(600ml)PTARGETPTARGET¯PTARGETVT(500ml)restoredResultingVt(500ml)FlowPressureInspExh¯VT(400ml)双重模式中的目标通气目标容量(500ml)VTTargetvolume(500ml)VTTargetBreathPTARGET双重模式对于有明显自主呼吸的病人是最合适的吗？VTrestored(500ml)PTARGETVTrestoredFlowPressureInspExh需求增加(600ml)PTARGETVT(600ml)VT(600ml)需求一直增加VolumeLimitPRVC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PRVC---VSync和AssuredVolume•与PRVC的功能一样•VSync--容量控制模式下可以被激活•AssuredVolume—压力控制模式下应用–是VAPS/PressureAugmentation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压力流速测试呼吸呼吸机确定的峰流速40ms平台压流速压力time吸气压力计算出流速MachVolWaveforms决定点Machine/AssuredVolume•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（ma