机械通气的基本概念

机 械 通 气 的基 本 概 念,第一节 机械通气分类,根据患者和呼吸机承担呼吸作功的不同，机械通气模式可分为三类(或称为级别，见图6-1)：1.呼吸机承担100%呼吸作功，称为控制通气。2.由患者负责吸气的启动，呼吸机负责吸气相的维持和吸气向呼气的切换，呼吸机承担的呼吸作功多于患者，称为辅助通气。3.当吸气向呼气的切换也由患者控制，患者承担的呼吸作功多于呼吸机时，成为呼吸机辅助的自主呼吸。,单纯自主呼吸时，患者承担100%呼吸作功，实际上已经不能称作机械通气。但是，在某些情况下，如持续气道正压（CPAP），也可归入机械通气的范畴。,图1 按呼吸做功对机械通气的分类,病人的呼吸做功,呼吸机做功,第二节 机械通气的时相,一、吸气触发阶段（trigger）,吸气的启动称为触发，方式有三类：1.呼吸机触发 时间触发（time triggering）：呼吸机根据设定的频率，按一定时间间隔送气，如当设定通气频率为12次/分时，呼吸机每5秒开始一次送气。2.患者触发（patient triggering） 包括压力、流量和容量触发。呼吸机检测到患者的吸气动作而开始送气，称为患者触发。它对病人吸气动作的感知常是可以调节的，称为触发灵敏度（trigger sensitivity）。3.操作者触发 手动通气，由操作者按压呼吸机面板上的手动通气键，给予一次手动通气。,压力触发（ pressure triggering ）：当患者作出吸气动作时，呼吸机管路内压力降低。呼吸机感知到管路内的压力变化并启动送气，为压力触发（图2）。压力触发通常需要呼吸机配备压力传感器，通常在以下三个位置感知压力： （1）呼吸机内部管路靠近送气口的位置； （2）呼出气进入呼吸机的位置； （3）近端气道（Y形连接处）。,图2 压力触发时的压力-时间曲线压力触发灵敏度通常设定为-0.5至-2.0cmH20之间。,流量触发（ flow triggering ）：患者的吸气动作也能影响到呼吸机管路内的气流。当呼吸机感知到管路内气体流速变化并启动送气时，为流量触发。目前通常采用背景气流（base flow或bias flow）的方法实施流量触发。呼吸机在上一次呼气末以一个恒定的背景流量由吸气阀提供气体到呼吸机管路中，经Y形接口从呼气阀排出。通常将背景气流的流速设定为5-10L/min，再设定流量触发灵敏度，常为1-3L/min。当呼吸机监测到背景气流速度变化时，开始送气。,如上图示，呼吸机实际上监测的是吸气支和呼气支的流量改变情况。例如设定背景流量为7L/min，触发灵敏度为2L/min，当呼吸机监测到呼气机气体流量为5L/min时，触发吸气。,图3 流量触发示意图,相对于压力触发方式，流量触发的优点在于,注 意,触发灵敏度不应设置过高，增加患者的额外吸气做功（临床上一种错误的观点是希望通过提高触发灵敏度来抑制患者的过度通气。这种处理势必导致呼吸肌疲劳，严重时还将导致呼吸肌衰竭），也不应过低，由于呼吸回路中微小的压力或流量变化而导致误触发。,二、吸 气 相,呼吸机组重要的功能之一就是为患者提供吸气气流。控制吸气过程的参数包括容量、压力、流速和时间，其中最重要的是容量和压力，设定其中一个参数，另一个参数随患者气道阻力和顺应性的变化而变化。,图4 定容型通气模式示的压力-时间波形 定容型通气模式的预设参数是潮气量（VT），气道压力就成为变量，上图示了定容型通气模式的压力-时间波形。,定压模式下气道压力为预设参数，VT即为变量。这是最基本的变化规律。流速和时间也会对容量和压力产生影响。相同VT和呼吸频率条件下，吸气峰流速越大，吸气时间越短，气道峰压越高（图5）。,图5 不同吸气流速下的气道峰压,呼吸频率不变时，VT、流速和时间三者是耦连在一起的。设定了Vt和峰流速，吸气时间（或吸呼比）也就被确定下来；反之，设定了吸气时间和峰流速，Vt也就确定了。只有一种例外，即吸气暂停（inspiratory pause），也称吸气平台（inspiratory plateau），当预设的流速输送完预设的VT后，不立即打开呼气阀，而是停顿短暂的一段时间（设定值为事件，一般为零点几秒到2秒）。吸气暂停延长吸气时间，并使气道压力波形出现平台（图4）。这种平台压可视为肺泡压的估计值，并用于计算静态顺应性Cs=VT/（平台压-PEEP）。虽然吸气末停顿可改善肺内气体分布，但若明显延长吸气时间，则将对血流动力学产生不利影响。,理论上讲，气道峰压是对抗气道阻力和弹性阻力的综合结果，决定气道峰压的因素包括：气道阻力、顺应性、吸气流速和潮气量。当应用吸气停顿时，将出现平台压，是对抗弹性阻力的结果。峰压与平台压的差值是对抗气道阻力的部分，计算公式为： 气道阻力=(峰压-平台压)/吸气流速呼吸机也能提供不同形式的吸气气流，当前常用呼吸机所包括的主要是持续流量、减速流量和正弦流量。不同的气流形式也对气道压力的形态和特点造成影响。,如上图发现，持续流量产生的气道峰压较减速流量为高，减速流量产生的气道平均压较持续流量为高。现在一般认为，与其他气流形式相比，应用减速流量时气体在肺内分布较好，导致肺泡过度膨胀的可能性较小。,图6 不同吸气气流形式下的流量-时间和压力-时间波形,在以往的定压模式下，呼吸机总是在最短的时间内达到设定的吸气压力。而当今多数新型呼吸机都将压力上升时间或称为压力上升斜率改进为一种可调参数（图7） 。一般情况下，对于呼吸频率快、吸气动作较强的患者，应适当加快压力上升时间，以满足患者对吸气流速的要求。而对于呼吸平稳，频率较慢的患者，可适当降低压力升高时间，减轻气流对气道的冲击。,A显示相对较缓慢的压力上升时间。B为快速压力上升，由于流量的升高很快，高速气流冲击气道，导致气道压力出现超射现象。,图7 压力上升时间对气道压力的影响,对于定容型通气模式，所预设的VT并不一定能全部送达患者。造成VT设定值和实际值之间差异的原因，通常是漏气和呼吸回路所具有可扩张性。某些呼吸机可自动检测这种容量丢失，并予以补偿，而另一些呼吸机允许操作者测定呼吸回路的顺应性，将测定的数据输入呼吸机后，进行容量补偿。,测定呼吸机顺应性的步骤为： 将呼吸机与病人脱开。 设定Vt为100ml或200ml。 设定较低的吸气流速，如30L/min。 设定压力上限为最大、PEEP为0. 堵塞Y形管出口。 进行手动通气（manual），记录气道峰压和呼出VT. 呼吸回路的顺应性等于所测定的呼出VT与气道峰压之 比（ml/cmH20）。,三、 吸气向呼气的切换,右图显示了两个切换设定值的PSV，A图的呼吸切换设定为峰流速的15%，B图为50%。可见A图的吸气时间较长，压力波形具有明显的平台；B图吸气时间变短，压力平台消失。,图8 PSV在不同呼吸切换条件下时的流量-时间波形和压力-时间波形,四、呼气相,一般情况下，吸气气流停止时呼气阀开放，与大气相通，通气时相进入呼气相。呼气末维持气道基线压力在大气压以上，称为呼气末正压，机械通气时的呼气末正压为PEEP，而自主呼吸时应用呼气末正压为CPAP。应用PEEP或CPAP时，功能残气量增加，有利于肺泡复张。,慢性阻塞性肺病患者呼气时间延长，导致气体陷闭，其结果是产生自身PEEP或称内源性PEEP（ PEEPi）。呼吸频率过快，发生呼吸窘迫时也会产生PEEPi。正常情况下，当呼气进行到一半时，呼气气流就几乎停止，流量-时间曲线显示呼气流速逐渐降至0（图9A）。当存在PEEP i时，呼气末气体流速则不能自然回复到0，而是出现陡峭的折角（图9B），在患者呼气尚未完成前，下一次呼气就已经开始。在指令通气时，压力-时间波形并不能显示出PEEPi。这是一种假相。实际情况是，当呼气阀开放后与大气相通，位于呼气阀的压力传感器检测到的事大气压，而非患者肺内压。临床中可应用呼气末停顿的方法测定PEEPi。当实施该方法时，患者不能存在任何资助呼吸，否则无法读取稳定的呼气末压力。按下呼气末停顿键时，吸气阀和呼气阀在呼气末同时关闭，强制暂停下一次通气。这一停顿使呼气回路内的压力达到平衡，所读取的数据即为PEEPi（图9C），这时流量-时间波形显示的流速为0。当然，在进行PEEPi测定时，必须将外源性PEEP 设定为0。,图9 气体陷闭和PEEPi的测定,第3节 机械通气的适应证、禁忌症和并发症,一、机械通气的适应证 1.低氧血症 2.肺泡通气量不足 3.呼吸肌疲劳 4.保护气道,二、禁忌证 1.张力性气胸 2.肺大疱 3.误吸导致的呼吸衰竭,三、机械通气的主要并发症1.机械通气诱发的肺损伤 （1）肺泡过度膨胀和跨肺泡压异常增高，造成炎症和肺泡-毛细血