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呼吸机基础知识北京谊安公司市场部2004 12 机械通气目的和适应证 给危重病人在危及生命时以呼吸支持 保障病人度过危险期和基础疾病治疗的顺利进行 以期恢复 为不可逆的呼吸肌病变或不可逆的上气道损害提供替代 维持病人的通气功能为疾病或手术后恢复过程中的病人提供通气辅助 机械通气的作用 改善通气功能改善换气功能改善呼吸肌疲劳气道保护 机械通气的禁忌症 肺大泡和肺囊肿气胸 血气胸和纵膈气肿气管食管瘘大咯血低血容量 休克急性心肌梗死 呼吸机系统简图 呼吸机的发展史 1667年Hooke切开气管插管 狗 应用风箱正压通气1846年Morton气管内麻醉1869年Trendeleuburg 德 气管内麻醉加气囊1895年Kirstein 德 喉镜应用 气管插管 建立人工气道1907年Drager自动供氧人工呼吸器1909年Janeway小型铁肺间歇正压通气1926年Drinker铁肺 脊髓灰质炎治疗 抢救 40到50年代 脊髓灰质炎大流行促进了机械通气技术的发展1946年Bennett生产第一台定压呼吸机1950年Engstroin 瑞典 定容型呼吸机60到70年代 发展较快IMVSIMVPEEP高频震荡 HFOV 喷射 HFJV 80年代PSVBIPAP90年代PRVCVAutoflowATCPPS2000 液体通气技术 呼吸机的分类 1 定压型呼吸机 40年代 2 定容型呼吸机 60 70年代 3 多功能呼吸机 80年代中期 容量控制通气 定容型VCV 容量控制通气时 吸气流量波型可选择恒定流量 方波 减速流量或正弦波型流量容量控制通气中 吸气时间取决于吸气流量 吸入气流波型和潮气量需要分钟通气量恒定时 最好选用容量控制通气 如患有颅内高压的病人 压力控制通气 定压 PCV 不管气道阻力或呼吸系统顺应性如何 压力控制通气时应用恒定气道内压力在压力控制通气中 吸气流量为减速波型 并取决于压力设定 气道阻力和呼吸系统顺应性 当呼吸系统顺应性降低 如急性呼吸窘迫综合征 ARDS 流量迅速降低 当气道阻力高 如COPD时 流量缓慢减速 压力控制通气 定压 PCV 在压力控制通气中 影响潮气量的因素包括呼吸系统顺应性 气道阻力和压力设定 在压力控制通气时 只有吸气末流量不为零时 延长吸气时间才能影响潮气量与容量控制通气不同 在压力控制通气中 吸气流量是可变化的 当病人呼吸动作 patienteffort 增强时 可增加呼吸机输送的流量及潮气量 压力控制通气 定压 呼吸机的分类 气动气控呼吸机气动机械呼吸机以压缩气体为动力来源 其所有控制系统也都是靠压缩气体来启动 气动电控呼吸机只有在压缩气体及电力二者同时提供动力的情况下才能正常工作与运转 压缩空气及压缩氧气按不同比例混合后 既提供了适当氧浓度的吸入气体 也供给了产生机械通气的动力 但通气的控制 调节 及各种监测 警报系统的动力则来自电力 电动电控呼吸机单靠电力来驱动并控制通气的呼吸机 称为电动机械呼吸机 电动机械呼吸机也需要应用压缩氧气 但只是为了调节吸入气体的氧浓度 不是作为动力来源 切换类型 压力切换当机械吸气压力达到预定值后 吸气中止 转为呼气 称为压力切换 而压力以外的因素 如吸气容积 吸气时间 吸气流速 都是可变的 容积切换当机械通气达到预定值后 吸气停止 转为呼气 称为容积切换 采用容积切换的呼吸机 当气流的阻力及顺应性发生变化时为保证稳定的潮气量 吸气压力随之相应改变 时间切换吸气时间达到预定值后 吸气转为呼气 称为时间切换 吸气时间固定 当顺应性气道阻力发生变化时吸气压力 容积 流速都要发生变化 流速切换吸气时流速的波形随时间而变化 当流速达到预定值后 吸气转为呼气 称为流速切换 呼吸机的组成 气源主机湿化装置机械臂呼吸回路附件 气源 主机 湿化装置 吸入气体应主动或被动地进行湿化主动湿化器将吸入气体经过一个加热的水箱进行湿化 有些主动湿化器采用加热环路以减少环路内冷凝水聚积被动湿化器 人工鼻 置于呼吸机环路与病人之间 可回收呼出气的热量及湿度 再转至吸入系统 被动湿化对多数病人效果良好 但比主动湿化效果差 它可增加吸入及呼出阻力 增加机械无效腔 湿度的几个物理学概念 湿度 指空气中所含水分的多少或潮湿程度绝对湿度 AbsolutehumidityAH 每单位容积的气体所含水分的重量 常用计量单位 mg L饱和湿度 每单位体积内所能容纳的最大水分含量 又叫最大绝对湿度 相对湿度 RelativehumidityRH 指一定温度下 气体实际所含水量与该温度下饱和湿度含水量的比值 相对湿度 绝对湿度 饱和湿度 100 机械臂 呼吸机环路 呼吸机与病人之间气流流通的管路由于气体可压缩和环路有弹性 呼吸机提供的气体容量有一部分并未被病人吸入 此压缩容量约为3 4ml cmH2O 有些呼吸机对此有补偿功能 有些则没有 病人重复吸入环路内容量为机械无效腔或死腔 吸气阀在吸气相时控制流量和压力 呼气阀在吸气相时关闭在呼气相时吸气阀关闭 呼气阀打开 通气参数的设置 通气参数设置的原则维持有效的肺泡通气改善氧合尽量减少副作用 通气参数的设置 1 吸入氧浓度原则是维持氧饱和度在90 或氧分压为60mmHg的基础上 尽量减低吸入氧浓度 2 潮气量和每分通气量潮气量VT8 12ml kg每分通气量6 8L min静态和动态死腔有效潮气量与有效每分通气量不同疾病对通气量的要求容积性肺损伤和允许性高碳酸血症 通气参数的设置 3 呼吸频率12 16次 分4 吸 呼时间比COPD1 2限制性通气障碍1 1 5ARDS 成人呼吸窘迫综合征 2 15 吸气压力15 20cmH2O定压型呼吸机通过调节吸气压力水平来获得预置的潮气量 定容型呼吸机的吸气压力水平则取决于预置的潮气量大小 通气参数的设置 6 触发灵敏度 2cmH2OPEEP 触发灵敏度设置值7 PEEP设置水平8 报警界线的设置最高吸气压报警线高于维持正常潮气量所需压力约10cmH2O 定容型通气模式 1 辅助 控制通气 1 控制通气 2 辅助通气 3 辅助 控制通气2 间歇指令通气和同步间歇指令通气3 分钟指令通气4 适应性支持通气定压型通气模式 1 压力控制通气2 双水平气道正压通气3 气道压力释放通气4 压力调节容量控制通气自主通气模式 1 持续气道正压 CPAP 2 压力支持通气 PSV 3 容量支持通气 VSV 4 比例辅助通气 PAV 常用通气模式 控制通气CMV 所有呼吸均由呼吸机提供 病人不可能自行切换控制机械通气通常需要镇静 2020 3 10 29 可编辑 辅助 控制通气A C 病人呼吸频率高于呼吸机设置频率时能切换通气 控制 辅助 但病人至少能接受设定频率不论是呼吸机切换或病人切换 所有呼吸均以设定容量 和流量 或设定的压力控制 和吸气时间 进行 A C模式允许病人改变呼吸频率 但不能改变呼吸机切换后传送的呼吸量 和流量 辅助 控制通气 同步间歇指令通气SIMV 病人能按呼吸机设定次数接受指令设定的潮气量 和流量 或设定的压力控制 和吸气时间 指令呼吸与病人呼吸动作同步在指令呼吸间歇期 病人可自主呼吸自主呼吸可以压力支持辅助 同步间歇指令通气 同步间歇指令通气的优点 1 由于自主呼吸和CMV有机结合 可保证病人的有效通气 2 临床上根据病人的自主TV f和MV变化 适当调节SlMV的频率和TV 利于呼吸肌的锻炼 SIMV已成为撤离呼吸机前的必用手段 3 在缺乏血气监测的情况下 当PaO2过高或过低时 病人可以通过自主呼吸加以调整 这样减少了发生通气不足或过度的机会 压力支持通气PSV 是一种辅助通气方式 即在有自主呼吸的前提下 每次吸气都接受一定水平的压力支持 以辅助和增强病人的吸气深度和吸入气量 压力支持通气的特点 1 病人完全自主呼吸 f和吸 呼比由病人决定2 TV的多少 取决于PSV压力高低和自主吸气的强度 3 吸气压力辅助 能有效地克服通气管道产生的阻力 病人呼吸作功减少 自觉舒服 有利于呼吸肌疲劳的恢复 4 很好的一种脱机模式 要优于SIMV 持续气道内正压CPAP 病人通过按需活瓣或快速 持续正压气流系统进行自主呼吸 正压气流 吸气气流 呼气活瓣系统对呼出气流给予一定的阻力 多用对射气流或 和球囊活瓣 使吸气期和呼气期气道压均高于大气压 呼吸机内装有灵敏的气道压测量和调节系统 随时调整正压气流的流速 维持气道压基本恒定在预调的CPAP水平 波动较小 持续气道内正压CPAP 1 只能用于呼吸中枢功能正常 有自主呼吸的病人 2 插管病人可从2 5cmH2O开始 根据需要可增到10 15cmH2O 最高不超过25cmH2O 未插管的病人可用面罩或鼻塞间断使用CPAP 一般用2 lOcmH2O 最高不超过l5cmH2O 若超过2天呼吸功能仍没恢复者应行气管插管 3 未插管的病人使用CPAP 应防止胃扩张 呕吐 恶心 腮腺炎 鼻腔炎 泪囊炎等 4 CPAP可和SIMV MMV PSV等方式合用 持续气道内正压 10cmH2OPEEP Time 叹息SIGH 正常自主呼吸时潮气量为6 8ml kg 如机械通气也选用该潮气量作标准 则会产生气道陷闭及微小肺不张 使肺内分流增加 而健康人常有偶尔叹气 为潮气量的2 4倍 可避免此类并发症 现代呼吸机备有叹气功能 模仿正常人的呼吸 一般每小时为10 15次 4 6分钟一次 叹气样呼吸 叹气的气量为潮气量的2 2 5倍 可预防肺不张 但一般呼吸机所用的潮气量较大 故叹气功能常不需要 近年来发展的新的通气技术 分钟指令通气 MinuteMandatoryVentilation MMV 设定应有的VT 由微机持续监测自动调节 随病人自主呼吸通气量变化而自动补偿送气量从而维持预定的分钟通气量 保持血气在正常范围 同时不干扰病人的自主呼吸 病人更容易从被动呼吸过渡到自主呼吸 是目前撤除通气机所用的较好通气模式 优点 1 有利于呼吸肌的锻炼和脱机2 减少了人工监测和调节呼吸机工作参数的次数 节省人力3 保证了从机械控制通气到自主呼吸的平稳过渡4 发生呼吸暂停或通气不足时不会导致突然的高碳酸血症和低氧血症缺点 1 当出现浅而快的自主呼吸时 每分钟通气量仍可 预设MV 致使呼吸机不提供强制通气2 当呼吸机按需活瓣功能不良时 患者所做呼吸功显著增加3 当患者突然出现呼吸暂停时 如果之前潮气量大于预设MMV 则此后相当长一段时间呼吸机不会启动强制通气 适应性支持通气 AdaptiveSupportVentilation ASV 是一种结合容积和压力两种控制模式优点的全自动通气模式 由MMV发展而来 ASV的基本工作原理是通过位于Y形管处的近端流速传感器连续监测患者的动态顺应性和呼气时间常数 呼吸机计算出患者在作最小呼吸功时的理想目标频率和目标潮气量 随后便自动调整机械通气频率 吸气压力 吸气时间和呼气时间使患者始终处于最佳的呼吸状态 ASV的优点 从CMV SIMV Spont的模式切换完全由呼吸机自动切换 无需人工更动 患者始终处于最佳呼吸状态 所作呼吸功最小 气道压力始终处于安全范围 避免容积伤的发生 可避免呼吸浅快或窒息的发生 双水平气道正压通气 Bi PhasicpositiveAirwayPressure BIPAP 强制和自主呼吸时 均可用双气道正压通气 其可有高压和低压两种不同水平的气道压力 其主要特点是在机械通气的吸气相和呼气相均提供一个预定的正压气流 使吸气道压很快升高到预定水平 从而有助于克服气道阻力 而呼气相气道压很快降至预调水平又能起到呼气末正压的作用 由于BIPAP采用特制的电磁阀自动控制呼吸切换和吸气流速 使通气机的灵敏度大大提高 病人稍有呼吸动作 即可发生呼吸切换 故同步效果明显 对术后呼吸恢复欠有力的病人有益 气道压力释放通气 AirwayPressureReleaseVentilation APRV 通过周期性的PEEP释放保证有效的肺泡通气 当压力释放活瓣开放时 气体由此流出 气道内PEEP水平降低 呼出气量增加 CO2排出增多 功能残气量减少 形成一次大呼气 PEEP的释放频率由定时器控制 该定时器还能控制压力释放的时间和程度 压力释放活瓣关闭时 自主呼吸在高PEEP水平上进行 APRV的缺点在于当患者自主呼吸较快时 压力释放的频率必须不断调整以避免高PEEP活瓣释放和与自主呼吸不同步 间歇指令压力释放通气 IntermittentMandatoryPressureReleaseVentilation IMPRV APRV的改进 呼吸机可按照指令在强制呼吸或自主呼吸的笫2 3 4 5或6次呼吸周期时的呼气相进行压力释放 气道压力释放既按照指令 又能保持与呼吸同步 患者自主呼吸频率越快 PRV释放频率也相应增加 提供的通气辅助也就越大 IMPRV的临床应用指征 患有急性呼吸衰竭但有自主呼吸的患者 在应用CPAP时 自主呼吸频率正常 但潮气量偏小 CO2排出受阻 改用IMPRV可使PaCO2维持在正常水平 压力调节容积控制通气 PressureRegulatedVolumeControllVentilation PRVC 压力调节容积控制通气是在确保预设潮气量等参数的基础上 呼吸机能自动连续测定胸廓 肺顺应性和容积 压力关系 并据此反馈调节下一次通气时的吸气压力水平 使气道压力尽可能降低 以减少容积伤 PRVC的临床应用由于PRVC是结合VCV和PCV优点的一种智能化的通气模式 它可更适用于下列各种临床变化 1 无自主呼吸 2 肺脏各部分时间常数明显不同 3 气道阻力增高 4 吸入潮气量接近肺活量 5 加用PEEP水平较高时 PEEP 15cmH2O 6 适于应用PCV且又须潮气量恒定时 如应用表面活性物质治疗时 容量支持通气 VolumeSupportVentilation VS 指当患者自主吸气触发呼吸机后 呼吸机能够在每一次通气过程中 自动测定胸 肺顺应性 通气频率 根据自主呼吸能力情况 自动调节下一次通气的支持水平 使自主呼吸时通气量稳定在预设每分钟通气量以上 临床应用 1 有自主呼吸能力但不稳定者 如手术后复苏期 COPD合并慢性呼吸衰竭等 2 作为撤机的一种手段3 多种通气模式应用的需要 新一代无创辅助通气模式设置 体重 呼吸功辅助比例呼吸机产生压力与病人呼吸努力成比例 随病人呼吸努力的变化而自动调节运行试验性呼吸测定弹性阻力和气道阻力 不间断测定流速 据此计算出呼吸功 按照设定的呼吸功辅助比例 给予相应的压力支持 成比例辅助通气 proportionalassitventilation PAV PAV 它能按患者瞬间吸气努力成比例地提供同步压力辅助 PAV的特点是呼吸机适应患者 其输送的压力系按患者用力程度成比例地扩增 如PAV为3 1 即吸气气道压1 4由呼吸肌运动产生 3 4由呼吸机提供 此种方式人机协调最为理想 优点 1 感觉舒适2 呼吸力学特性的改善3 减少镇静剂和肌松药的使用4 避免过度通气5 加强患者对呼吸的自主控制能力缺点 1 需要自主呼吸驱动2 压力脱逸现象3 增加通气潜在的不稳定性 机