呼吸机的基本原理和通气模式.ppt

呼吸机的基本 原理与通气模式,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,呼吸机的基本模式,使用呼吸机的目标,临床目标： 1. 改善低血氧症 2. 改善呼吸性酸毒症 3. 减轻呼吸窘迫 4. 预防和改善肺不张 5. 改善呼吸肌肉疲劳,前 提： 避免医源 性肺损伤,呼吸机基本概念,什么是呼吸机？,呼吸机 电子打气筒！,呼吸机系统简图,呼吸机的组成,可分为三部分： 主机(气路单元+监控单元) 湿化器(温控+湿化灌) 空、氧气源提供装置 床边压缩机+O2气源 中心气源(Air、O2) (2.55.5)kg/cm2,呼吸机各部分主要功能,主 机气源处理、吸呼控制、监测报警 混合器外置或内置机械式，比例阀混合。 湿化器病人吸入气体的加温、加湿 病人管路5-6根螺纹管、接湿化器或雾化吸入器，病人吸入和呼出气体的传输。 气 源以适当方式提供压缩空气和氧气 其 它主机和病人管路的固定或支撑装置,加热湿化器工作原理,出气口,进气口,接在吸气回路 对病人吸入的气体加温加湿,湿化罐内放置 一个卷曲的铝筒 内衬湿化滤纸 形成一个温湿通道,接呼气回路,图-1 加热湿化器应用示意图,温度31T37, 绝对湿度：HA 30mg.L-1,有创正压通气的人机系统工程,输入主机的气体为高压，要求干燥、洁净；输出给病人的混合气体为低压，要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。,基本原理示意图,主机工作原理,压缩气源的处理：减压、过滤； 空气、氧气配比混合，稳压，送到吸气阀； 在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气； 同时监控参数、满足条件,“切换”到呼气相； 打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程； 检测病人的状态，进入下一个呼吸周期（下 一个吸气相的开始）。,呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,自主呼吸 vs. 正压通气,Pressure 压力,Volume 容量,机械(正压)通气与心肺对抗,吸气时： - 胸内,Pressure ,- 腹内,Pressure ,自然进程的破坏： “呼吸泵”作用的丧失 回心血量降低 心排量CO 低血压,组织灌注减少,机械(正压)通气与心肺对抗,二、呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,呼吸三要素:压力、容(流)量和时间,流速-时间曲线,压力-时间曲线,压力(P )Pressure 容量(V )：Volume 流速量( f )：Flow 时间( t )：Time,吸呼比 ( I : E ): 其中： 吸气相( I ) = 吸气时间(Insp.)+平台时间(Pause) 呼气相( E ) = 呼气时间(Exp.) 正比通气、反比通气,呼吸机的工作原理和分类,定压型: 以气道压力做为切换参数。呼吸机产生气流，进入呼吸道，使肺泡扩张，胸、肺被动扩大，呼吸道内压力不断升高，达到预定压力值后，气流终止，开始呼气，此时气道内压力不断下降，达到另一预定值，气流再次发生。,呼吸机的工作原理和分类,定容型: 以容量做为切换参数。呼吸机将预定的潮气量通过人呼吸道，它保证在预定的压力范围内受潮气量，不受胸肺顺应性及气道阻力变化的影响。,呼吸机的工作原理和分类,定时型: 以时间作为切换参数。预设吸气及呼气时间进行切换。潮气量则由吸气流速加以控制，故基本上和定容型相仿，但由于吸气流速除由呼吸机工作决定外，还受气流阻力影响。,主要物理量和参数,时间量及参数 气体流量及参数 气道压力及参数 温度、湿度参数 需要非常清楚地了解各参数的物理涵义及其作用或影响。,时间参数及其符号,(1)通气频率 ( f：0120) bpm (2)吸呼比 (I:E = Ti: Te ) (3)吸气时间 Ti (s) 、Trise (s) (4)呼气时间 Te(s) (5)屏气时间 TP(s) 是吸气时间的一部份， 通常设定为T的10%，临床根据病情和呼吸习惯 适当增加或减少。 周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm,流速-时间曲线,容量和流量参数及其符号,(1)分钟通气量 (MV，L/min )=VTf (2)潮气量 (TV/VT，ml) = VTI = VTE=F.dt (3)吸气流量 (F ，l/s)，是一个动态参数， 峰值流速Fpeak ：影响吸呼比和吸气波形 (4)叹气/深吸气 Sign：1.5或2倍的VT /100次 (5)流量触发灵敏度 (FT，L/min)，包括吸 气和呼气触发灵敏度（需高速动态阀）,吸气流量触发灵敏度,压力参数及其符号,(1)气道压力(Airway Pressure，Pair/Plung不一致) 是一个动态物理参数，波形、光柱： Ppeak , Pplateau, Pmean（cmH2O或kPa） (2)吸气压力水平 (Pi-Level：010kPa)？ (3)呼气末正压 (PEEP：0.1 kPa3kPa) (4)吸、呼压力触发灵敏度 (PT: -2kPa+2kPa) (5)呼吸机的工作压力、气源压力。 低压：(6070) cmH2O，高压：120kPa,压力参数及压力触发灵敏度,触发压力 P = PEEP- PT 呼吸做功 W = S + SC,气道阻力和顺应性,静态气道阻力 RL=(Ppeak Pplateau)/flow cmH2O/L/s 静态顺应性 CL=VT/ (Pplateau PEEP) L/cmH2O,压力-时间曲线,流速-时间曲线,密闭系统：吸入潮气量=呼出潮气量,内源性PEEPi / Auto-PEEP： COPD & Asthma 空气滞留,Time (s),(L/min),1,2,3,4,5,6,120,-120,Auto-PEEP的流量波形,End Exp Flow 0,二、呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,通气模式的发展演化,通气模式的数学表达,假设病人吸气做功W吸，自己吸到的容量V吸那么： 控制 W吸=0时，为控制模式(CMV/IPPV/VCV/PCV) W吸0 但 V吸=0，辅助控制模式(A/C 、病人触发的) 辅助 100%W吸0，100%V吸0时，为辅助模式(Assist-Mode) 同步间歇控制：SIMV+ CPAP /SIMVVC+PSV/ SIMVPC+PSV 吸气支持：PSV/VAPSV 和 VSV/MMV/EMMV 自主 W吸=100% ，V吸=100%时，为自主模式(Spontaneous，CPAP),通气模式的转化,呼吸机工作模式,控制呼吸 采用时间切换方式， 呼吸机控制病人的潮气量、频率和吸/呼比 病人的自主呼吸努力不能触发送气 适用：呼吸完全停止或呼吸极微的患者,呼吸机工作模式,辅助呼吸 呼吸频率由病人控制，吸气由病人吸气动作所产生的气道内负压所触发，但输入气量则由机器的预定值提供，采用压力或流量触发形式 适用：有自主呼吸，但通气不足,呼吸机工作模式,控制辅助 同时具有上两种模式功能 如病人自主呼吸能产生足够负压则可产生吸气触发；反之，则由机器预定频率送气。当病员呼吸增强，由控制呼吸过度到辅助呼吸时，可采用此种方式,呼吸机工作模式,间歇指令呼吸和同步间歇指令呼吸 呼吸机按预定频率，定时触发或在一定时间范围内由气道内负压触发 在指令呼吸的同期，则病人在呼吸回路持续气流中自主呼吸。此法可避免通气过度，帮助病人撤机前呼吸锻炼，且能改善通气/流比，增加舒适感,呼吸机工作模式,压力支持呼吸 病人通过呼吸机在自发吸气时从呼吸机设置的安心、按需阀得到一个附加气流，接受气道内的正压支持,呼吸机工作模式,呼气末正压呼吸 指呼气末气道开口处的压力维持高于大气压，可增加功能残气量，使肺泡在呼气末不易陷闭，改善通气，提高动脉血氧分压。但由于增加气道内压，可是使正常肺泡过度充气造成死腔增加，并易造成肺损伤，减少心排出量 应正确了解其生理影响，合理应用，一般用于当吸入氧浓度、达40-50%，而PaO2小于60mmHg,peep宜从小开始，5-25cmH2O，以病人舒适为宜,呼吸机工作模式,持续气道正压呼吸 整个自主呼吸周期中，气道开口处压力均维持高于大气压。 目前用于弥漫性肺疾病或OSAS。,呼吸模式,呼吸模式： 辅助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV) 半自主型: 同步间歇指令呼吸SIMV 自主型(Spontaneous),控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support,辅助/控制模式(A/C):机控呼吸,临床应用：病人基本没有自主呼吸 呼吸机根据临床医生的设定参数供气： 潮气量或压力 流速和流速波形，或吸气时间 呼吸频率 由机器启动，也可由病人同步触发通气,Time,Pressure,优点 可提供完全的通气支持 可控制呼吸频率 缺点 设置值有时可能不能满足病人的通气需求 需检查血气指标(Po2、Pco2) 当辅助呼吸增加时，分钟通气量可能会增加 可引起过度通气 需设定高呼吸频率、潮气量和分钟通气量上限报警,辅助/控制模式(A/C) :机控呼吸,半自主型:同步间隙指令通气 (SIMV),临床应用：病人有一定频率的自主呼吸 由呼吸机强制通气和自主呼吸组合而成 强制通气是由机器启动(IMV)或病人触发(SIMV) 在自主呼吸时，病人决定潮气量和呼吸频率,Time,Pressure,病人触发的强制通气,病人触发,自主呼吸,机器启动的强制通气,半自主型:同步间隙指令通气(SIMV),优点 同步呼吸可改善病人的舒适性 可减少病人和呼吸机之间的对抗 相比A/C模式，可减少过度通气的发生,缺点 如果设定频率或潮气量太低，对病人的支持就会不足,自主型(Spontaneous),临床应用：病人有足够的自主呼吸频率 定义 要求有主动的自主呼吸驱动力 连续气道正压(CPAP)：恒定的正压(PEEP)作用于整个自主呼吸过程中 可提供或不提供吸气支持(PSV),可减少呼吸作功(WOB) 潮气量和呼吸频率由病人自己决定 通常是拔管前最后的通气模式,10 cm H2O PEEP,Time,自主型(Spontaneous),呼吸机监测一次呼吸开始到下一次呼吸开始的时间 如果这个时间超过了操作者设定的窒息通气间隔时间(默认值：20秒)，窒息通气开始按照预设值（压力控制或容量控制方式）工作 当呼吸机监测到病人有二次连续的自主呼吸，窒息通气自动停止，按原模式通气,窒息通气双向转换 (Apnea Ventilation),呼吸模式,呼吸模式： 辅助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV) 半自主型: 同步间歇指令呼吸SIMV 自主型(Spontaneous) 控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support,控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control,压力-时间曲线,流量-时间曲线,吸气流速波形： 1.方波 2.智能容量递减波 降低峰值压力 减少气压伤和 心肺对抗,设定：潮气量、吸气流速和波形、 呼吸频率 压力：随病人顺应性和气道阻力变化,优点 医生可控制潮气量、呼吸频率，以满足病人通气需求 缺点 吸气峰压可能会很高(特别是气道阻力较大时), 容易引起气压伤和心肺对抗,控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control,控制呼吸 压力控制(PCV): Pressure Control,设定：吸气压力、吸气时间、呼吸频率 流速波形：递减波，随气道阻力而变化 潮气量：随病人顺应性变化,压力-时间曲线,流量-时间曲线,优点 可减少气压伤的发生率 可使塌陷或过度膨胀的肺泡恢复 改善气体分布 缺点 当病人顺应性发生变化时，潮气量随着改变 (如 ARDS、肺水肿病人) 如吸气时间延长(适当的吸气时间延长以保证潮气量), 病人可能需要使用镇静剂或麻醉剂,控制呼吸 压力控制(PCV): Pressure Control,新观点：压力上升时间,使吸气流速的上升符合病人的需求 范围 1 - 100% (默认值 50%),高气道阻力: 较缓的压力上升时间,Gas flow is greatest where resistance is low, hence overinflation of normal lung units., V/Q,PvCO2 = 46 mmHg,PvO2 = 40 mmHg,PaO2 = 70 mmHg,PaCO2 = 45 mmHg,PaCO2 = 43 mmHg,PaO2 = 60 mmHg,自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support,压力-时间曲线,流量-时间曲线,吸气流速: 递减波 病人决定呼吸频率、峰流速 吸气时间和潮气量,自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support,当病人流速降到峰值流速百分比时，压力支持通气被终止 “呼气灵敏度”定义了在终止呼吸机送气时预计达到的吸气流量峰值百分比,40,PCIRC cmH2O,INSP,EXP,30,20,10,0,10,-20,80,60,40,20,0,20,-80,40,60,0,4,8,12s,2,6,10,PS Termination Criteria,新观点:呼气灵敏度 Esens,呼气灵敏度 Esens,若泄漏超过机设的Esens，呼吸机无法判断病人已停止吸气而继续送气，将导致呼吸机对抗病人的呼气作功，使呼吸机与病人的呼吸不同步 如果吸入气量被过早终止，这会减少潮气量，或在呼吸机停止送气后患者仍存在自主吸气时，增加了吸气肌肉负荷,Flow,呼气灵敏度 Esens与呼气WOB,PRESSURE,医生可根据病人的情况调节Esens，使之符合病人内在的吸气相，可改善病人和呼吸机之间的同步性,FLOW,PS overshoots target,Esens fixed 25%,Esens adjusted to 50%,Normal,Problem resolved,0,100,0,15,低的PSV设定值 5 - 10 cm H2O PSV 可减少病人克服气管插管和人工气道的阻力所作的功 可作为脱管的最后支持水平 高的PSV设定值 PS 可增加自主呼吸的吸气作功能力，最高可达 10 ml/kg的潮气量 可满足病人几乎总的通气要求,自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support,优点 病人控制呼吸频率、潮气量和整个呼吸过程 克服吸气流速通过气管插管和人工气道时的阻力 病人感到舒适 可减少人机对抗 缺点 如果病人状况改变时，由于呼吸机保持恒定的支持水平，可能会发生通气支持不足 病人顺应性、阻力的变化 病人疲劳,自主呼吸的减弱,自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support,病人的评估值 监测呼出潮气量(7-10ml/1kg) 监测是否有呼吸频率的降低 PSV的适用人群 有完整呼吸中枢的自主呼吸病人,自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support,自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸),压力-时间曲线,流量-时间曲线,吸气触发灵敏度,呼气灵敏度,自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸),PEEP(呼气末端正压),增加功能残气量(FRC),并可改善氧合 使塌陷的肺泡复原 扩张已打开的肺泡 使肺泡分布至肺毛细血管周围空间 可用于所有呼吸模式,5 cm H2O PEEP,PEEP / CPAP,优点： 预防和/或改善肺不张 改善氧合 潜在的副作用： 由于胸廓内正压的增加，使病人的心输出量降低 气压伤 增加颅内压,半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV)强制呼吸 + 自主呼吸,强制呼吸: 容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV) 自主呼吸: 可加压力支持(PSV),压力-时间曲线,流量-时间曲线,半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV)强制呼吸 + 自主呼吸,强制呼吸: 容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV) 自主呼吸: 无压力支持(PSV),呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,同步触发方式,压力触发(Press.Trigger) 流速触发(Flow Trigger),触发灵敏度,触发灵敏度：病人的努力程度 达到触发灵敏度时，呼吸机将触发供气 触发可选择压力或流速触发,压力触发,封闭回路：吸气阀和呼气阀关闭 病人横膈收缩，开始吸气动作 病人作功使呼吸机回路系统内产生负压,压力触发,当压力下降至医生所设定的灵敏度时，呼吸机将触发呼吸 从病人吸气作功到呼吸机触发呼吸之间，有短暂的延迟时间（吸气阀打开时间+气体从吸气阀到插管时间） 如存在AUTO-PEEP,触发较困难 (须克服AUTO-PEEP) 气道漏气时(如小儿无囊气切、气插)无法应用,Baseline,Patient effort,人机对抗 存在AUTO-PEEP时,触发较困难,压力触发,压力触发灵敏度设定在 -2 cm H2O 图中，前二次病人作功达到压力灵敏度；呼吸机触发呼吸通气 第三次病人没有达到灵敏度；呼吸机不能触发通气,-2 cm H2O,流速触发,开放系统：吸气阀和呼气阀打开 呼气末，呼吸机提供一个低水平的连续气流（基础流速）进入病人呼吸回路,No patient effort,Base Flow,无触发: 吸入端流速 = 呼出端流速,流速触发,病人横膈收缩，吸气作功开始 当病人开始吸气，一些连续气流转移至病人处，呼吸机将触发呼吸,病人触发: 吸入端流速 - 呼出端流速 触发灵敏度,流速触发,低水平的流速满足了病人触发呼吸所作的功，有效地降低病人触发呼吸机工作所作的呼吸功 可用于有AUTO-PEEP(COPD和哮喘)的病人 可减少病人作功和呼吸机供气之间的时间延迟；与压力触发相比，可改善呼吸机的反应时间 克服气道漏气(设置超过漏气的触发灵敏度)，用于小儿病人 可减少胸部手术病人伤口疼痛,All inspiratory efforts recognized,Time,Pressure,呼吸机的回顾,呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发,引申话题,CMV,IPPV,SIMV,MMV,BIPAP,CPAP,SPONT,PCV,VCV,APRV,PLV,PS,ASB,ILV,PRVC,VAPS,PAV,各种新模式？“卖点”？“商业炒作”？,基本呼吸模式的理解和应用最为关键,呼吸模式： 辅助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV) 半自主型: 同步间歇指令呼吸SIMV 自主型(Spontaneous) 控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support,回归根本！,呼吸机使用前的例行检查(OVP),消除一部分潜在风险？ 电源气源检查：风险较多、断气断电？ 气密性检查：内、外气路和插管漏气？ 压力上限：不准或失灵，机械的？ 呼气分钟通气量上、下限:漏气/自主？ 窒息报警：脱管、病人没有呼吸响应？ 触发灵敏度：不准或误触发？,呼吸机使用前的例行检查,吸气压力水平：平稳、准确？ 吸入氧浓度：准确度高于5%，阀、混合器故障、氧电池监测？ 吸、呼流量：准确度优于5%、线性好？ 上述检查通过后，将湿化器（故障源？影响机械通气效果）预设在（3237），然后等待或