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 suppor