呼吸机工作原理

1、呼吸机工作原理呼吸机工作原理德尔格临床应用专员德尔格临床应用专员 胡飞胡飞（德尔格南区呼（德尔格南区呼吸治疗与吸治疗与EIT）呼吸机是什么？呼吸机是什么？呼吸机是什么？呼吸机是什么？双刃剑：适应针禁忌症以及并发症呼吸机是什么？呼吸机是什么？菜刀：规范化的管理主主要内容要内容呼吸机基本概念呼吸机硬件介绍机械通气基本原理通气模式工作原理无创通气的原理以及操作主主要内容要内容呼吸机硬件介绍机械通气基本原理通气模式工作原理无创通气的原理以及操作机械通机械通气基本概念气基本概念什么是呼吸机什么是呼吸机呼吸机是一种能代替、控制或改变人的正常生理呼吸，增加肺通气量，改善呼吸功能，减轻呼吸功消耗，节约心脏储备

2、能力的装置。呼吸机是不是完全的人工肺？呼吸机是不是完全的人工肺？机械通气基本概念机械通气基本概念呼吸机简略示意图呼吸机简略示意图吸气阀呼气阀9呼吸机相关肺损伤类型呼吸机相关肺损伤类型l肺容积伤肺容积伤高肺容积伤l肺萎陷伤肺萎陷伤低肺容积伤剪切伤（shear）l肺压力伤肺压力伤“气压伤”l肺生物伤肺生物伤l氧中毒氧中毒肺气压伤的表现形式肺气压伤的表现形式l肺间质气肿肺间质气肿(PIE)(PIE)l纵隔气肿纵隔气肿l皮下气肿皮下气肿l气胸气胸l其他：心包和腹膜后积气，气体栓塞其他：心包和腹膜后积气，气体栓塞气压伤的表现气压伤的表现VILI-MSOF剪切伤剪切伤 容量伤容量伤 组织和器官损伤组织和器

3、官损伤l避免重复的萎陷和膨胀避免重复的萎陷和膨胀l避免过度拉伸肺泡避免过度拉伸肺泡l肺是肺是MSOFMSOF形成中极重要的部分形成中极重要的部分Slutsky AS, Tremblay LN: Multiple System Organ Failure. Is Mechanical Ventilation a Contributing Factor? Am J Respir Crit Care Med Vol 157. pp 17211725, 1998机械通气的方式机械通气的方式l负压通气负压通气负压呼吸机（“铁肺”）l正压通气正压通气有创正压通气无创正压通气主主要内容要内容呼吸机基本概念机

4、械通气基本原理通气模式工作原理无创通气的原理以及操作呼吸机的基本构造呼吸机的基本构造吸气控制开关吸气控制开关气源气源加温加湿装置加温加湿装置控制系统控制系统呼气控制开关呼气控制开关气道气道肺肺呼吸机运行本质呼吸机运行本质气体开关气体开关显示显示设置设置呼气端呼气端吸气吸气流量传感器流量传感器呼气呼气压力传感器压力传感器湿化器湿化器温度传感器温度传感器压力传感器压力传感器O2传感器传感器100mbar安全阀安全阀5bar氧气氧气5bar空气空气呼气阀呼气阀Evita 4 硬件介绍硬件介绍监测监测PinspPinsp监测监测FlowFlow和和VTiVTi 监测监测PEEPPEEP 监测监测VTe

5、VTe吸入气流吸入气流呼出气流呼出气流呼吸机呼吸机EvitaXLEvita 4Evita 2 dura管路系统管路系统肺肺气道压力测量气道压力测量气源气源可控气源可控气源呼气阀呼气阀 (可控可控)气体出口气体出口 压力控压力控制制图图主主要内容要内容呼吸机基本概念呼吸机硬件介绍通气模式工作原理无创通气的原理以及操作TIMEFLOWPRESSUREVOLUME机械通气机械通气四大要素四大要素20机械通气的基本原理机械通气的基本原理气道阻力流速容量/顺应性基础压力PEEP+P总=气道阻力气体流速+潮气量/顺应性+PEEP21运动方程运动方程l只需知道其中的两个参数，就可得出其他参数只需知道其中的两

6、个参数，就可得出其他参数压力容量流速P总=R Flow + VT/C+PEEP22运动方程的应用：计算气道阻力和肺顺应性运动方程的应用：计算气道阻力和肺顺应性l气道阻力的计算：气道阻力的计算：R=R=（Ppeak-PplatPpeak-Pplat）/Flow/Flowl肺顺应性的计算：肺顺应性的计算：C C静态静态= =（Pplat - PEEPPplat - PEEP）/V/VT TC C动态动态= =（Ppeak - PEEPPpeak - PEEP）/V/VT T压力时间峰 压（Ppeak）平台压(Pplat)PEEP23准确计算气道阻力和顺应性的条件准确计算气道阻力和顺应性的条件l完全

7、抑制患者的自主呼吸完全抑制患者的自主呼吸l选用容量型通气模式选用容量型通气模式l流速波形：方波流速波形：方波l延长平台时间延长平台时间运动方程的应用：压力报警原因的分析运动方程的应用：压力报警原因的分析l高压报警原因的分析高压报警原因的分析P总=R Flow + VT/C+PEEP25平均气道压平均气道压(Pmean)Mean airway pressureMean airway pressureTimePressureTimePressurel反应在整个呼吸周期中气道内的平均压力26平均气道压的意义平均气道压的意义l反映平均肺泡压水平反映平均肺泡压水平l反映肺容积的大小反映肺容积的大小l与氧

8、合改善有关与氧合改善有关l反映机械通气对循环抑制作用的大小反映机械通气对循环抑制作用的大小27平均气道压的影响因素平均气道压的影响因素l通气模式通气模式自主呼吸成分较多的模式，Pmean较小l吸气压：峰压、平台压吸气压：峰压、平台压l吸气时间吸气时间l流量波形流量波形lPEEPPEEPMean airway pressureTimePressure主主要内容要内容呼吸机基本概念呼吸机硬件介绍机械通气基本原理无创通气的原理以及操作机械通气模式机械通气模式什什么叫呼吸机模式么叫呼吸机模式Mode？病人与呼吸机之间的相互作用，以完成一个呼吸循环 (ventilator cycle) 的方法没有最好的

9、呼吸机模式触发方式限制变量Cycle变量基线变量条件变量阶阶段变量基本要素段变量基本要素l触发方式触发方式 TriggerTrigger：（：（呼吸机开始送气的参数）呼吸机开始送气的参数） 时间触发时间触发 ，流速触发，压力触发，混合触，流速触发，压力触发，混合触 发发l限限制变量制变量 LimitLimit：（：（呼吸机以什么样的方式进行送气）呼吸机以什么样的方式进行送气） 压力限制，流速限制压力限制，流速限制l转转换方式换方式 CycleCycle：（：（呼吸机怎么辨别吸气结束呼气开始）呼吸机怎么辨别吸气结束呼气开始） 时间转换，容量转换，流速转换，压力转换，混合时间转换，容量转换，流速转

10、换，压力转换，混合l基线流量基线流量base linebase line：（：（呼吸机呼气期处于什么样的压力）呼吸机呼气期处于什么样的压力）l条件变量条件变量：（：（呼吸呼吸吸机达到什么样的条件就会更改通气方吸机达到什么样的条件就会更改通气方式）式）Triggerl机械触发：机械触发：Time Time 手动触发手动触发l患患者触发：者触发：Pressure Triggering Pressure Triggering 压力触发压力触发Flow trigger Flow trigger 流量触发流量触发Volume Triggering Volume Triggering 容积触发容积触发Au

11、to-Trak sensitivity Auto-Trak sensitivity 智能灵敏度智能灵敏度Tracheal Pressure Triggering Tracheal Pressure Triggering 气管压力触发气管压力触发Esophageal Pressure Triggering Esophageal Pressure Triggering 食道压力触发食道压力触发Respiratory Impedence triggering Respiratory Impedence triggering 呼吸阻抗触发呼吸阻抗触发Motion triggering Motion t

12、riggering 摆动触发摆动触发Triggering from Diaphragmatic Electromyographic Activity Triggering from Diaphragmatic Electromyographic Activity 横横膈膜肌动电位刺激的驱动膈膜肌动电位刺激的驱动Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA)-Neurally Adjusted Ventilatory Assist (NAVA)-神经调整呼吸辅助神经调整呼吸辅助( (使用含有电极的鼻胃管纪录横膈电位的活动，并提供与横膈用力成比率的使用含有电

13、极的鼻胃管纪录横膈电位的活动，并提供与横膈用力成比率的通气辅助通气辅助) )。32触发前期触发前期( pre-trigger phase) 、触发后期触发后期(Post-trigger phase) Pressure Triggering lPressure triggerPressure trigger 期间，吸气阀和期间，吸气阀和呼呼气阀皆必气阀皆必须是关闭的。须是关闭的。呼呼气阀的关闭，需靠病人气阀的关闭，需靠病人 effort effort 来移至关闭的位置来移至关闭的位置。故呼。故呼气阀的阻力，会影响病气阀的阻力，会影响病人的吸气做功。人的吸气做功。lF Flow trigger l

14、ow trigger 时，吸时，吸、呼气呼气阀阀皆是皆是 open open ( ( flow triggerflow trigger的好处的好处) )。l各种呼吸模式中，吸、呼气阀的关闭与开放状况各种呼吸模式中，吸、呼气阀的关闭与开放状况不同，亦会影响呼吸做功。不同，亦会影响呼吸做功。34Pressure Triggering lSassoon Sassoon 和和 GruerGruer两人曾提到：两人曾提到：触发前期触发前期( ( pre-triggerpre-trigger phase) phase)，若，若时间过长时间过长(delay)(delay)会产生会产生人机不同步人机不同步(d

15、yssynchrony)(dyssynchrony)增加呼增加呼吸功。吸功。l延迟延迟(delay)(delay)的产生，可能是下列的错误：的产生，可能是下列的错误：压力讯号的传输速度压力讯号的传输速度、压力转换器压力转换器(transducer)(transducer)的的频率反应频率反应、压力转换器本身压力转换器本身和和位于呼吸管路的位于呼吸管路的位置位置、PEEP PEEP 设定值与实际值的差异设定值与实际值的差异。l延迟时间延迟时间(delay time) 150 ms(delay time) 150 ms。内源内源性性PEEP对于触发的影响对于触发的影响 Flow Triggerin

16、g Flow Triggering NPB 840The ventilators inspiratory flow sensors measure the deliveredflow, and the expiratory flow sensor measures the exhaled flow. 联合流量触发联合流量触发1.1.两个阀门都关闭两个阀门都关闭2.2. 传感器探测出传感器探测出0,2mbar0,2mbar的压力差的压力差 ( (尽可能减小出错的可能性尽可能减小出错的可能性, , auto-cyclingauto-cycling, , 提升安全标准提升安全标准) )3.3. HP

17、SVHPSV开启开启, , 输送气流输送气流 ( (快速反快速反应时间应时间) )4.4. 达到触发水平后，达到触发水平后， 呼吸机输送呼吸机输送气流气流Evita 触触发的改良发的改良PawtInsp.- FlowtPTP= 压力时间乘积0,2 mbar压力差压力差TG触发器呼吸做功PEEPFTl蓝色蓝色:快阀门和快速的反应时间快阀门和快速的反应时间 l绿色绿色:快阀门和较慢的反应时间快阀门和较慢的反应时间l红色红色:慢阀门和快速的反应时间慢阀门和快速的反应时间 l黑色黑色:慢阀门和较慢的反应时间慢阀门和较慢的反应时间反应时间反应时间: 取决于电脑取决于电脑阀门以及反应时间阀门以及反应时间对

18、于触发机制，对于触发机制，什么才什么才是最重是最重要的？要的？PTP 压力时间积Paw气道气道压力压力t吸入吸入气流气流 t反映时间反映时间触发触发临界点临界点触发呼吸做功反应时间反应时间ASB触发灵敏度设置触发灵敏度设置l流速触发流速触发& &压力触发？压力触发？l流流速触发不同呼吸机有不同设计速触发不同呼吸机有不同设计大多呼吸机流速触发值越高大多呼吸机流速触发值越高= =触发愈加困难触发愈加困难（Servo Servo 系列除外）系列除外）l触触发灵敏度设置原则：避免误触发的最低值发灵敏度设置原则：避免误触发的最低值Limit限制变量限制变量容控模式-流速限制型通气Pres

19、et VTVolume CyclingDependent onCL & RawFlow(L/m)Pressure(cm H2O)Volume(mL)Preset Peak Flow Time triggered, Flow limited, Volume cycled Ventilation 压控模式-压力限制型通气PressureFlowVolume(L/min)(cm H2O)(ml)CycledSet PC level Time Triggered, Pressure Limited, Time Cycled Ventilation 压力控制压力控制VS容量控制容量控制PCVVC

20、V以保证气道持续稳定正压为目的以保证气道持续稳定正压为目的以保证稳定潮气量为目的以保证稳定潮气量为目的设置参数：设置参数：Pi Ti f ,fiO2设置参数：设置参数：Vt flow(Ti) f潮气量不稳定（由机器和患者共同潮气量不稳定（由机器和患者共同决定）决定）潮气量稳定潮气量稳定气道压力稳定气道压力稳定气道压力不稳定气道压力不稳定MAP较高氧和相对较好、人机同较高氧和相对较好、人机同步性较好步性较好MAP较低、人机同步性相对较差较低、人机同步性相对较差临床应用：适用于肺实质病变临床应用：适用于肺实质病变适用于：阻塞性疾病适用于：阻塞性疾病不足：容易通气不足不足：容易通气不足容易产生气压伤

21、容易产生气压伤条件变量条件变量l条件变量：条件变量：（呼吸吸机达到什么样的条件就会更（呼吸吸机达到什么样的条件就会更改通气方式改通气方式）l临临床最常见的条件变量为气道压力过高报警：即床最常见的条件变量为气道压力过高报警：即如果通气过程中气道压力超过高压报警呼吸机会如果通气过程中气道压力超过高压报警呼吸机会提示报警并且终止送气呼气阀打开开始呼气。提示报警并且终止送气呼气阀打开开始呼气。气道压力过高气道压力过高机器因素：机器因素：报警线设置过低机器内部回路阀门堵塞回路因素：回路因素：外部管道积水,扭曲人工气道因素：人工气道因素：人工气道脱落,打折,堵塞,过深患者因素：患者因素：痰液过多堵塞人机对

22、抗烦躁气道痉挛肺不张气胸现代通气模式的命名结构现代通气模式的命名结构前缀前缀扩展扩展模模式名称式名称主主要内容要内容呼吸机基本概念呼吸机硬件介绍机械通气基本原理通气模式工作原理NIV:Non-invasive ventilation无无创通气创通气是指不经气管插管而是指不经气管插管而增加肺泡通气的一系列方法的增加肺泡通气的一系列方法的总称。包括体外负压通气、经总称。包括体外负压通气、经鼻面罩正压通气、胸壁震荡及鼻面罩正压通气、胸壁震荡及膈肌起博等膈肌起博等。NIPPV:Non-Invasive Positive Pressure Ventilation无无创正压通气创正压通气是是目前最常用的目

23、前最常用的无创通气技术，主要是指经鼻无创通气技术，主要是指经鼻/面罩进行的正压通气面罩进行的正压通气。无创通气优缺点无创通气优缺点优优 点点v保留气道加温、湿化和免疫功能v避免有创通气并发症v避免口鼻粘膜、声带的损伤v减少或避免VAP的发生v保持说话、咳嗽、进食能力v减少镇静剂的应用v痛苦小，易接受，易撤机v可间断使用，家庭使用和长期使用v减少ICU费用及住院费用缺缺 点点v吸气相压力较低v不易密闭易漏气v死腔增大，重复呼吸v胃肠胀气v面部损伤v不便于气道分泌物引流v加温、加湿、FiO2调节不充分 德尔格德尔格Carina气路图气路图BiPAP Vision 气路电路图气路电路图专业无创呼吸机特点专业无创呼吸机特点l小小巧巧l一一般为涡轮机、单回路般为涡轮机、单回路l高流高流速低压力系统速低压力系统l保障漏气后不报警保障漏气后不报警l有漏气补偿有漏气补偿l减少因漏气而引起的误触发减少因漏气而引起的误触发l减少因为漏气造成的呼气延迟减少因为漏气造成的呼气延迟无创通气成功关键词无创通气成功关键词The s