呼吸机基础生理和呼吸模式.ppt

1、机械通气基 础,呼吸系统,呼吸系统可分为： 呼吸道 肺,呼吸系统,呼吸道又可分为：上呼吸道和下呼吸道 上呼吸道功能 气体进入肺的通道 鼻腔起过滤，湿化及加热吸入气体，从而维持呼吸道及全身温度。 气管插管后该功能丧失，因此人工气道上必须连接保温保湿或加温加湿装置。 下呼吸道功能 气体通道 肺的功能：完成气体交换,呼吸系统,管道 + 气囊 模式 气道 (Tube) 肺泡 (Balloon),呼吸过程,呼气,吸气,吸 气 的 前 提,A: Pressure In 自主呼吸 B: Pressure Out 机械通气,In,Out,Gas Flow,肺泡压力变化：正压通气和自主呼吸的对比,吸气,正压通气

2、,自主呼吸,P,t,关 键 词,压力 Pressure 容量 Volume 时间 Time 流量 Flow,A. PIP, B. Pplat, C. End-expiratory pressure,Paw,Presistance?,DP = 阻力?,D P = 顺应性,PEEP,A,B,C,0,Time (sec),呼吸机气道压力的监测,峰值压力 呼吸机送气过程中的最高压力 容量控制通气时取决于肺顺应性、气道阻力、潮气量、峰值流速和气流模式 压力控制通气时，气道峰值压力水平与预设压力水平接近 平台压力 平台压力为吸气末屏气0.5秒（吸气和呼气阀关闭，气流为零）时的气道压力，与肺泡峰值压力较为接

3、近 压力控制通气时，如吸气最后0.5秒的气流流速为零，则预设压力即为平台压力,呼吸机气道压力的监测,平均压力：整个呼吸周期的平均气道压力，可间接反映平均肺泡压力 呼气末压力 呼气即将结束时的压力，等于大气压或呼气末正压 在呼气末，如气道压力低于肺泡内压力，则与内源性呼气末正压有关 当吸气延长、呼气缩短时，呼气末肺泡内压仍为正压，即产生内源性呼气末压力,气道阻力,气体在气道内流动时所受到的阻力 机械通气过程气道阻力的影响因素 气道的长度和直径（机械阻力） 气道的弹性（弹性阻力） 气管插管及呼吸管路。,“管道的特性”,Pressure difference = Flow Rate x Resist

4、ance of the Tube,R =,D P,D F,气 道 阻 力,气道阻力,临床上气道阻力增加的常见因素 COPD（慢性支气管炎 ，支气管哮喘，慢性阻塞性肺气肿） 炎症 喉气管支气管炎 会厌炎 支气管炎 机械性原因 异物 肿瘤 出血 气管插管 呼吸管路扭曲或积水,顺应性（compliance）,“气囊的特性”,Volume Change = Pressure Difference x Compliance of the Balloon,Volume,Pressure,D V,D P,顺应性（compliance）,C顺应性（compliance） V容量变化 P压力变化,单位压力下容量

5、的变化,静态顺应性 动态顺应性,Cs = 40 60L / cmH2O CD = 30 40L / cmH2O,顺应性,临床上降低肺顺应性的常见因素 静态顺应性： 肥胖 痰液滞留 肺不张 ARDS 张力性气胸? 动态顺应性： 支气管痉挛 气道阻塞 气管插管扭曲?,呼吸力学监测,临床上常以方波型定容通气作为测量肺顺应性和气道阻力的金标准,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 补吸气量(IRV)：平静吸气后再吸入的气量。 正常成人2500-2600毫升 深吸气量(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

6、的最大气量,肺容量,残气量(RC)：最大呼气后肺内残留的气量 功能残气量(FRC)：平静呼气后肺内残留的气量。FRC=RC+ERV 稳定肺泡气体分压，减少呼吸间歇时对肺泡内气体交换的影响 可防止呼气末期肺泡将完全陷闭（动-静脉分流） FRC增加提示肺泡扩张，FRC减少说明肺泡缩小或陷闭,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)：深吸气后肺内所含的气量 TLC=VC+RC,肺容量,补吸气量,深吸气量,潮气量,补呼气量,肺活量,残余气量,功能 残气量,肺总容量,呼吸运动方程式,R=,DP,DF,Volume Pre

7、ssure = + Flow x Resistance Compliance,压力和容量的关系,机械通气,当呼吸器官不能维持正常的气体交换，即发生呼吸衰竭时，以机械装置代替或辅助呼吸肌的工作，称为机械通气支持（Mechanically ventilatory support）。 只是一种支持疗法，不能消除呼吸衰竭的病因，只为采取针对呼吸衰竭病因的各种治疗争取时间和创造条件。 一句话，就是代替肺的通气功能。,人工气道的建立,气管插管 经口 经鼻 气管切开,机械通气目的,提供足够的肺泡通气（PaCO2） 提供足够氧合 应用呼气末正压（PEEP），以维持肺泡复张 （recruitment） 避免肺泡

8、过度膨胀 避免内源性PEEP（auto-PEEP） 尽可能用最低吸入氧浓度达到最佳氧合,呼吸机系统简图,呼吸机系统,呼吸机由气压和电力为动力。气压提供膨张肺所需能量，气流可通过电子设备（微处理器）控制 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 呼气阀控制PEEP，在呼气相时吸气阀关闭 呼吸机环路为呼吸机与病人之间运送气流 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34ml/cmH2O。有些呼吸机对此有代偿功能，有些则没有。 病人重复吸入环路内容量为机械无效腔，它应小于50ml。,呼吸机系统,气体情况 细菌过滤器应置于环路的吸气端和呼气端

9、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凝结水滴 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 在吸气环路近病人端（或应用被动湿化器时气管导管近端）可见水滴，表明吸入气湿化程度充分,吸气力量的产生,正常人：吸气肌 机械通气时 负压通气 正压通气,负压还是正压通气,铁肺（iron lung）和胸甲（chest cuirass）可于吸气相在胸廓周围形成负压，虽然这些装置对有些患神经肌肉疾病需长

10、期机械通气的病人有用，但在ICU已经不再应用。 正压通气指在吸气相对气道施以正压。正压机械通气几乎是ICU专用的。 在正压通气和负压通气中，呼气均是被动的。,切换类型,触发切换（吸气） 控制切换（呼气）,触发切换吸气,触发切换是指如何启动呼吸机送气 外部触发：手动通气 内部触发 无自主呼吸 有自主呼吸,触发切换吸气,病人没有自主呼吸时：根据时间（设定的呼吸周期）切换 当病人开始呼吸时，呼吸机对压力变化（压力切换）或流量变化（流量切换）进行探测,压力触发,病人吸气肌收缩，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

11、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,Baseline,Trigger,Patient effort,Pressure,流量触发,呼吸机提供一低水平的连续气流（流量触发灵敏度1.5）进入病人呼吸回路 (开放系统),No patient effort,流量触发,病人膈肌收缩，吸气开始 当病人开始吸气，一些连续气流转移至病人处,流量触发,低水平的流速满足了病人触发呼吸所作的功 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,All inspiratory efforts recognized,Time,Pressure,触发切换吸气,切换敏感度的设

12、定应能防止病人呼吸过度用力，又要避免自动切换，压力敏感度多设为0.52cmH2O（0.0490.196kPa），流量触发设为23L/min 当敏感度适当且严密监测时，压力切换和流量切换同样有效,呼吸方式,机械通气病人只有两种呼吸方式 强制（控制、指令）呼吸（通气） 自主呼吸,强制（控制、指令）呼吸（通气）,呼吸机以固定参数（容量、流速或压力、时间）送气，病人最多只能启动呼吸机送气，但无法控制得到的气体量。 固定容量和流速定容 固定压力和时间定压,容量控制通气（定容）,不管气道阻力或呼吸系统顺应性大小，容量控制通气保持潮气量恒定 呼吸系统顺应性下降或气道阻力升高，在容量控制通气时可导致气道峰压升

13、高 不管病人呼吸能力如何，吸入流量在容量控制通气时保持恒定，这样可造成病人呼吸机不同步,容量控制通气（定容型）,容量控制通气时，吸气流量波型包括恒定流量（方波），减速流量和正弦波型流量 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）,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,

14、压力控制通气（定压）,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（patient effort）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）,流量的变化可改善人-机同步性。 吸气时间可在呼吸机上设定。,通气模式,控制机械通气（CMV） 辅助-控制通气（A/C） 同步间歇指令通气（SIMV） 压力支持通气（PSV） 持续气道内正压（CPAP） 双重控制模式（Dual control modes）,控制通气,C

15、MV 所有呼吸均由呼吸机提供，病人不可能自行切换 因病人无法切换，故不必设定切换敏感度 控制机械通气通常需要镇静，有时还需神经肌阻滞,辅助通气,AV 所有呼吸都由呼吸机提供，但病人必须靠自己的吸气努力来触发呼吸机。 需要设定触发灵敏度，其余设定同CMV 病人必须有自主呼吸，否则呼吸机无法送气。,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） 快频率切换可导致通气过度、

16、低血压和动力性过度膨胀,呼吸方式,无论C、A还是A/C，都是 强制（控制、指令）呼吸（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,在指令呼吸和自主呼吸中，病人吸气用力相同 SIMV中不同的呼吸类型可导致病人与呼吸机不同步 若病人不能切换呼吸机（如病人用神经肌阻滞药），则A/C和SIMV是同一种呼吸模式,呼吸方式,SIMV包含两种呼吸方式 强制（控制、指令）呼吸（通气） 自主呼吸 SIMVAV+SPONT（病人有自主

17、呼吸时）,自主呼吸方式,完全是病人自主呼吸 呼吸机不能强制通气 CPAP和PSV都是自主呼吸方式,持续气道内正压,CPAP CPAP时，呼吸机不提供吸气辅助 严格讲，CPAP是对气道内施以正压。然而，现在的呼吸机允许病人自主呼吸（CPAP0），不产生气道内正压 现代呼吸机呼吸阀的阻力很小，不会导致病人呼吸做功增加和疲劳。尤其在流量切换（flow-by）时更是如此,持续气道内正压,10 cm H2O PEEP,Time,压力支持通气,PSV 以呼吸机设定的压力辅助病人吸气动作 呼吸机只有对病人呼吸动作产生反应时，才能进行呼吸辅助，因此呼吸机必须设定恰当的呼吸暂停报警 当流量降至呼吸机设定值时（如

18、5L/min或25%吸气峰流量），呼吸周期切换为呼气相,压力支持通气,潮气量、吸气时间、呼吸次数均可变化 潮气量取决于压力支持水平、肺力学参数的变化、病人吸气用力情况 以流量为周期切换，若存在漏气（如支气管胸膜瘘）则导致呼吸周期异常，至下一个时间周期前将在35s（根据呼吸机设置）内中止吸气 病人主动呼气，呼吸机将迫使周期切换至呼气相。,双重控制模式,Dual control modes 在启动呼吸或呼吸之间进行压力控制和容量控制切换 呼吸内双重控制 呼吸间的双重控制,呼吸内双重控制,可用于强制通气或压力支持 一旦切换呼吸，呼吸机将以设定的压力进行支持。呼吸是压力控制的，并可迅速改变流量，这样可

19、减少呼吸做功 输送的潮气量等于设定潮气量时，则呼吸即为压力支持呼吸,呼吸内双重控制,当达到压力支持水平，呼吸机微处理器将测定呼吸机已传送出的容量，并与预期的潮气量相比较，以确定是否已达到最低预期潮气量 若病人吸气动作减弱，此时流量减速并达到设定的峰流量，呼吸将由定压模式切换至定容模式。保持流量恒定，延长吸气时间直至设定容量输送完毕。此时，压力将超过设定的压力支持水平。当肺顺应性急性降低或气道阻力增加时也可发生类似情况,呼吸间的双重控制,容量支持（VS） 以改变呼吸间压力支持水平，维持临床选择的潮气量 呼吸间最大压力变化3cmH2O（0.294kPa），变化范围从PEEP水平以上至高压报警限5c

20、mH2O以下,呼吸间的双重控制,压力调节容量控制（Pressure-regulated volume control, PRVC） 限压时间切换通气方式 以潮气量反馈控制持续调整限压 每次呼吸限压变化不超过3cmH2O，以便输送预期的潮气量，压力限制波动范围在PEEP水平以上至报警限5cmH2O以下,控制切换,吸气切换到呼气 时间 流速 容量 压力,时间切换,注意：强制通气实际上都是时间切换。 定容：按计算的吸气时间切换 定压：按设定的吸气时间切换 自主呼吸的后备切换方式,流速切换,自主呼吸的第一切换方式 Esens 吸气流速降至峰流速的？%时切换,压力切换,自主呼吸的第二切换方式 自主呼吸流

21、速没有下降到Esens 病人已经开始呼气 压力控制通气不是压力切换，而是时间切换,呼吸机设置步骤,A/C,SIMV,BIPAP,SPONT,先設置呼吸模式:如A/C,SIMV,SPONT(CPAP)或BIPAP. 然后选择呼吸机工作方式如VC或PC. SIMV中需考虑是否加用PS,再按工作方式设置各有关参数.,BIPAP,呼吸机设置,潮气量 呼吸频率 吸呼（IE）比 氧浓度（FIO2） 呼气末正压 （PEEP）,潮气量,610ml/kg（理想体重） ARDS的病人潮气量为6ml/kg 阻塞性肺疾病病人的潮气量为68ml/kg 神经肌肉疾病或术后通气支持的病人潮气量为810ml/kg 若平台压高

22、于35cmH2O，应监测平台压和减少潮气量（容许性高碳酸血症） 胸壁顺应性下降时，可提高平台压,呼吸频率,呼吸频率潮气量分钟通气量（理想状态） 设定次数为1215/min，分钟通气量达710L/min 当潮气量及pH降低时，须提高呼吸次数 为避免auto-PEEP需降低呼吸频率 调整呼吸频率以达预期的pH和PaCO2 避免呼吸频率快所产生的auto-PEEP 由于CO2生成过多或无效腔过大而增加分钟通气量（10L/min）,吸呼（IE）比,吸气时间取决于流量、潮气量、容量通气中的流量方式 呼气时间取决于吸气时间及呼吸频率 呼气时间通常应比吸气时间长（如IE为12） 若因正压通气反应所致血压下降

23、或出现auto-PEEP，应延长呼气时间（如提高吸气流量、减少潮气量及呼吸次数） 延长吸气时间可增加气道平均压力，在一些病人中可提高PaO2 I E反比（IE11）通气几乎无效 当延长吸气时间，应严密监测血流动力学及auto-PEEP,吸气流速,容量控制/辅助通气时 如病人无自主呼吸，则吸气流速应低于40升/分 如病人有自主呼吸，则理想的吸气流速应恰好满足病人吸气峰流的需要 根据病人吸气力量的大小和分钟通气量，一般将吸气流速调至40100升/分 压力控制通气时 由预设压力水平和病人吸气力量共同决定 最大吸气流速受呼吸机性能的限制,氧浓度（FiO2）,机械通气起始时FiO2为1.0 用脉搏氧饱和

24、度仪或血气分析调整FiO2 如果不能将FiO2降至0.6以下，表明存在分流（肺内分流或心内分流）,呼气末正压 （PEEP）,PEEP,Spontaneous,Mechanical Ventilation,CPAP (Continuous positive airway pressure),EPAP (Expiratory positive airway pressure),CPPV (Continuous positive pressure ventilation),CPPB (Continuous positive pressure breathing),呼气末正压 （PEEP）,维持肺泡不

25、萎陷 增加功能残气量 减少肺内分流 提高肺顺应性,呼气末正压 （PEEP）,在以肺泡萎陷为特征的肺疾病中，应用PEEP可提高氧合 在急性呼吸功能衰竭时肺容量明显减少，因此，大多数病人可在机械通气开始时，至少应用35cmH2O的PEEP 在疾病过程中（如ARDS）维持肺泡不萎陷，可减少呼吸机相关肺损伤的可能性,呼气末正压 （PEEP）,最佳PEEP 调节PEEP可取得预期的氧合 按压力-容量曲线下拐点以上23cmH2O水平设置PEEP 患COPD的病人，使用PEEP能提高病人切换呼吸机的能力 患左心功能衰竭的病人，PEEP可通过减少静脉回流和左室后负荷，改变心功能,呼气末正压 （PEEP）,不良作用