呼吸机的基础知识

呼吸系统,上呼吸道：鼻和鼻腔 过滤、湿化、加温咽喉,呼吸机(应用气插和气切）:吸入呼出过滤器电子湿化器人工鼻,呼吸系统,下呼吸道：气管支气管终末细支气管肺泡 (肺内气体交换),肺容量,潮气量(TV),补气量(IRV),吸气量(IC),补呼气量(ERV),肺残气量(RC),功能残气量(FRC),肺活量(VC),肺总容量(TLC),肺容量,潮气量(TV)：静息状态每次吸入和呼出的气量。成人400-500毫升补气量(IRV)：平静吸气后再吸入的气量。正常成人2500-2600毫升吸气量(IC)：平静呼气后能吸入的最大气量IC=TV+IRV补呼气量(ERV)：平静呼气后所能呼出的最大气量,肺容量,功能残气量(FRC)：平静呼气后肺内残留的气量。FRC=RC+ERV (机械通气：PEEP)肺残气量(RC)：最大呼气后肺内残留的气量FRC在生理上起着稳定肺泡气体分压的缓冲作用，减少了通气间隙时对肺泡内气体交换的影响如果没有FRC，呼气末期肺泡将完全塌陷，产生静-动脉血分流FRC增加提示肺泡扩张，FRC减少说明肺泡缩小或塌陷,肺容量,肺活量(VC)：最大吸气后能呼出的最大气量。VC=IRV+TV+ERV。正常成人4500毫升肺总容量(TLC)：肺内所含的气量TLC=VC+RC,肺容量,潮气量(TV),补气量(IRV),吸气量(IC),补呼气量(ERV),肺残气量(RC),功能残气量(FRC),肺活量(VC),肺总容量(TLC),整个呼吸过程(广义的“呼吸”),肺部换气(机械通气)：空气和肺泡之间空气的吸入和呼出肺内气体交换：血液中的氧气和二氧化碳在肺泡毛细血管内外的交换扩散血液循环：血液将氧气带到身体各部分，将二氧化碳带回肺泡毛细血管细胞内呼吸：血液和身体中的氧气和二氧化碳在细胞间的交换扩散,自主呼吸的换气过程：主动吸气，被动呼气,吸气,呼气,呼吸肌,呼吸肌的作用,胸锁乳突肌 - 将胸骨向上提升前锯肌 - 提升多数肋骨斜角肌 - 提升头两条肋骨外肋间肌 - 扩张胸膛腹直肌 - 向下拉到低位肋骨，同时将腹内物向隔膜下压内肋间肌 - 压下胸膛,肺内压的变化,自主呼吸过程:压力和容量的变化,隔肌和肋间肌收缩,胸内容积增大,胸膜内压变负,肺扩张,肺内压变负,外界空气流(压)入肺中,胸膜内压,肺内压,潮气量,呼吸过程中的血液循环问题,静脉瓣肌肉泵“呼吸泵”,静脉血回心动力：,吸气时： - 胸内,Pressure ,- 腹内,Pressure ,自主呼吸中“呼吸泵”的作用,自主呼吸中“呼吸泵”的作用,呼吸系统和循环系统的和谐工作自然进化的结果,二、呼吸机的基本模式,呼吸机基本概念,什么是呼吸机？,呼吸机 电子打气筒！,闭环控制系统(监测-反馈控制)Vs.开环控制系统(送气, 无反馈),自主呼吸 vs. 正压通气,Pressure压力,Volume容量,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 对左心和肺血管的压力 心排量CO 低血压 其他副作用,机械(正压)通气与心肺对抗,流速-时间曲线,压力-时间曲线,压力(P )：Pressure容量(V )：Volume流速( 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.),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,EXP PAUSE:(End Exp Flow 0)内源性PEEPi, Auto-PEEP 总PEEPtot,肺顺应性(Compliance)：弹性,Time (s),(L/min),1,2,3,4,5,6,120,-120,Auto-PEEP的流量波形,End Exp Flow 0,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等当辅助呼吸增加时，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),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),缺点如果设定频率或潮气量太低，对病人的支持就会不足,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,控制呼吸容量控制(VCV):Volume Control,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, 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,PCIRCcmH2O,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,40% (Set),25% (Set),35% (Leak Rate),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: 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: 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),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,病人横隔收缩，开始吸气动作病人作功使呼吸机回路系统内产生负压 (封闭回路),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，有短暂的延迟时间如存在AUTO-PEEP,触发较困难 (须克服AUTO-PEEP),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,呼气末，呼吸机提供一个低水平的连续气流进入病人呼吸回路 (开放系统),No patient effort,Base Flow,无触发: 吸入端流速 = 呼出端流速,流速触发,病人横隔收缩，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)可减少胸部手术病人伤口疼痛,All inspiratory efforts recognized,Time,Pressure,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): Pressu