机械通气研究和临床应用教材(PPT 105页).ppt

1、解放军总医院南楼呼吸科 俞森洋,机械通气研究和临床应用进展,一、提供恰当的呼吸功 二、 “协助自主呼吸”和人-机协调 三、肺保护的概念 四、开放肺（Open lung）策略,主要内容,追求的目标,提供恰当的呼吸功 保留和扶持自主呼吸，增加人-机协调，让呼吸机适应病人 避免呼吸机相关肺损伤（VALI） 肺保护概念 开放肺策略 提高机械的自动化（闭合环技术） 自动监测，自动调控 安全性，后备通气,一、提供恰当的呼吸功完全通气支持和部分通气支持,正压通气可提供肺泡通气量(VA)的部分或全部，在供应VA的全部时，机械通气承担的是全部呼吸功，据此可让呼吸肌休息，,完全通气支持,不可调性部分通气支持 可调

2、性部分通气支持 自动调节性部分通气支持,部分 通气支持,只用正压通气供应VA的一部分， 因此只提供部分呼吸功，另一 部分呼吸功由病人自己承担,应用辅助通气(AV)或辅助-控制通气(A-CV)时，吸气靠病人触发，因此消耗病人触发所需的功，而触发后的通气完全由呼吸机控制，不需病人做功,病人承担的触发功大小由触发敏感度(取决于呼吸机)和通气频率(取决于病人的通气需要)决定,有学者测定，AV或A-CV时病人所做的呼吸功约是完全自主呼吸时的60%,近年来有些通气机应用的流量触发，可能会减少触发功。,部分通气支持 不可调性,部分通气支持 可调性,就是提高呼吸机根据患者的呼吸力学， 自动调节通气方式、吸气流

3、量、吸气 压力、吸气时间或通气频率的能力， 减少通气参数的设置数目和调整频度， 缩小使用者因操作水平的差异而造成 患者疗效不同的影响。,自动调节性部分通气支持,属伺服-控制通气模式（servo-controlled modes），自动反馈调节-控制模式 能将定压型通气和定容型通气这两大类的优点保留，同时避免它们的缺点。以定压型通气的方式工作，通过持续监测肺顺应性，自动调节吸气压力来达到预定的潮气量。,压力调节容量控制通气（PRVCV） 容量支持通气（VSV） 容量保障压力支持通气（VAPSV）,自动 调节,双重控制模式(Dual Controls),自动转换模式（automode） 可在控制模

4、式（压力控制、容量控制或压力调节容量控制）和支持模式（压力支持或容量支持通气）之间互相转换，以便让呼吸机去适应患者，而不是让患者去适应呼吸机，尽可能保留和扶持患者的自主呼吸能力，并以控制模式作后盾来保证患者的通气安全。,自动 调节,闭合环（closed loop）通气方式,是以指令每分通气（mandatory minute volume，MMV）为基础发展起来的，为了克服第一代MMV模式能保证通气量，但在呼吸浅快时，不能保证有效每分通气量的弊端， 第二代MMV充分利用现代监测技术，根据患者的呼吸力学（阻力、顺应性、呼气时间常数等）自动寻找理想的通气频率或确定理想的潮气量。,自动 调节,瑞士Ha

5、millton伽利略呼吸机的适应性支持通气（adaptive support ventilation，ASV），法国Taema豪斯呼吸机的可变吸气辅助通气（variable inspiratory aids ventilation，VAIV）等，均具有保证每分有效通气量的特点。 只要根据患者的通气需要，设置了每分通气量（有的按标准体重来设置），呼吸机即可根据患者的自主呼吸能力及呼吸力学特点，自动调控补充的压力支持或容量辅助水平。,闭合环（closed loop）通气方式,自动 调节,德国drager Evita 4呼吸机的成比例辅助通气（proportional assist ventilat

6、ion，PAV），又称成比例压力支持通气（proportional pressure support，PPS），可输送与患者吸气用力成比例的容量辅助和流量辅助， 还有“自动导管补偿（automatic tube compensation，ATC）” 功能，启用此功能，能准确代偿人工气道（气管插管或气管切开套管 ）的阻力，让患者宛如没有人工气道一样自由呼吸。,闭合环（closed loop）通气方式,自动 调节,选择部分或完全通气支持的主要依据，除了根据病人的呼吸能力和通气需要，究竟想为病人提供多少呼吸功以外，也要同时考虑到所采用的机械通气支持水平对其它生理学参数的各种影响,完全或部分 通气支持

7、 的选择,在病人呼吸肌疲劳有了恢复，已具备部分自主呼吸能力时，应及时改用部分通气支持。有些病人也许在开始建立机械通气时就可应用部分通气支持的方法。部分通气支持也常应用于撤机过程,在严重呼吸衰竭应用机械通气的初始阶段，呼吸肌疲劳或衰竭，或当病人的中枢通气驱动缺乏或不可靠时，通常应用完全通气支持,自主呼吸和机械通气(部分或完全通气支持)对重要生理学参数的不同影响。随着通气支持的比例增加，胸腔压增高，静脉血回流减少，V/Q比例轻度减小，左室后负荷减轻，病人自主呼吸功减少。,胸腔压,静脉回流,呼吸功,左室后负荷,V/Q比例,完全自主呼吸,部分通气支持,完全通气支持,0,作用增加,应用IMV和SIMV通

8、气模式；或SIMV和低水平的PSV(510cmH2O的吸气压)模式,应用PSV模式，逐渐降低压力支持水平,撤机,应用伺服-控制的各种通气模式,完全或部分通气支持的选择,间歇应用自主呼吸 和完全通气支持 (T-型管试验),监测病人对部分通气支持忍受性的指标,呼吸频率 动脉血气 呼吸功(正常510焦耳/分) 压力时间乘积(如果少于最大膈肌压的15%而没有疲劳) 对病人的舒适感、心动过速、血压稳定情况的评估,完全或部分通气支持的选择,二、“协助自主呼吸”和人-机协调,协助自主呼吸的好处,降低胸内压，使血流动力学较少受正压通气的影响，增加各重要脏器的灌注 改善和促使萎陷的肺泡复张，自主呼吸的效率较高

9、便于病人活动，主动咳嗽来改善气道分泌物的廓清 有较好的 比值 便于撤机,协助自主呼吸的方法,呼吸机性能在人-机协调方面的改进,改进触发方式，节约触发功 压力上升时间可调 呼气触发敏感度（ETS）可调 PEEPi的自动监测和处理 自动导管补偿 以CPAP、PSV模式为基础，发展各种自动反馈调节新模式；吸气压力自动调节PAV 容量预置通气加Autoflow,压力触发,呼吸机的触发功能,压力触发,流量触发,呼吸机的触发功能,流量触发,Aslanian等：流量触发所需时间比压力触发减少43%，流量触发用力比压力触发减少62%。但触发后用力两者相同，结果对患者总的用力影响很少。 无论压力或流量触发，PE

10、EPi的存在均增加触发功。,呼吸机的触发功能,呼吸机的触发功能,压力触发和 持续流量 （flow-by）,如Siemens 300/300A，Newport 200，持续流量可调范围130L/min， 加持续流量主要是为了减少触发后的反应时间 flow-by的流量增大，触发敏感度减低 有的呼吸机压力和流量触发同时应用，哪种敏感就自动选择哪种,容积触发（Respironics Viston， Drager Babylog等） 气管压力触发（气道近端触发） 食管压力触发 呼吸阻抗触发（新生儿，胸壁贴 ECG电极感知扩张时的阻抗改变 运动触发（如NPB infrasonics） 应用运动传感器感知腹

11、壁的运动 膈肌电图触发,其他触发方式,呼吸机的触发功能,任何与呼吸有关的信号均可用作触发方式,原因是由于PEEPi较高，与弹性回缩压增加或呼气肌收缩有关 加用适当的PEEP可能有用,呼吸机的触发功能,无效触发,重复触发,呼吸机的触发功能,重复触发,吸气上升时间 流量的增加如果与患者的需要不相称，压力可以超过设置的水平 （流量增加太快），或增加患者的吸气用力（流量增加太慢）， 导致人-机不协调。现在有许多新一代呼吸机在压力通气时可让 医生选择压力上升时间以适应患者的吸气需要,如西门子，Bear，NPB，Hamilton，Bird和Drager等可手控 “rise time %”，“pressur

12、e slope”或“acceleration %”， 但要恰当的调整需根据患者的吸气流量需要和呼吸力学，因此 是很难做到的。C500纽帮可自动调节吸气上升时间,调节吸气上升时间,Pramp 压力上升时间 Pramp 概 念 : 调整达到呼吸机设定的供气压力值所需的时间。 有时在治疗ARDS患者使用PCV时设置较低的Pramp值可快速升高压力而产生较高的流速，与病人较强的通气需求相协调。 有时设置较高的Pramp值可令气道压缓慢上升,而不至于使大多数顺应性好的肺组织快速膨胀而与顺应性差的组织产生应力。,Pramp,压力上升时间,50,200,低Pramp,高Pramp,改变呼气触发敏感性（ETS

13、）,在容量切换通气模式，吸气时间是预定的。而在PSV时，吸气与呼气的切换是与患者的吸气相关的。 不同品牌呼吸机之间存在差异，如900C，ETS定为峰流量的25%（固定），PB7200定为5L/min。这种固定ETS可导致某些患者的呼气的人-机不协调。 如COPD患者，因阻力和顺应性增加慢时间常数（RC），流量降至ETS水平的时间很长，导致机械吸气持续到患者的神经呼气。 如Jubran等测定，COPD患者PSV 20cmH2O，5例呼吸机还在送气时，患者已呼气肌收缩，宛如反比通气。,患者的呼气时间常数长的（如COPD）， ETS应选较高值；呼气时间常数短的 （如ARDS，肺纤维化），ETS应选较

14、 低值。,ETS,吸气时间人机不同步,P,flow,Too late switchover,Proper switchover,Too early switchover,ETS can improve synchrony and change Ti of spontaneous breaths,研究表明：PSV时呼气的不协调受许多因素影响，如设置的PSV水平，设置的压力上升时间，患者用力的大小，患者的呼气时间常数，患者的神经吸气时间等。 这些因素的任何一种改变，均可引起呼气不协调。故有必要研究和发展自动调整ETS功能。,ETS,Flow,原吸气时间ETS=25%,吸气提前结束ETS=40%,T

15、ime,ETS 概 念 ：PSV压力支持通气时,呼吸机需保持压力恒定, 若ETS=25%当病人吸气流速减少到最高流速的25%时吸气停止,呼气开始。ETS决定病人吸气与呼气间的切换。 临 床 ： 降低ETS值将延长吸气时间,获得较大的潮气量,例如某病人需要更多的供气或较长的吸气时间, 常规ETS 设在25%可能会造成吸气时间提前结束,在这种情形下,较低的ETS如15%能使病人更舒适些；COPD病人则相反,其ETS设定值可能要大于25%,让病人较早开始呼气。ETS设置值(10%,15%,20%, 25%,30%,40%),E T S 呼气触发灵敏度Expiratory Trigger Sensit

16、ivity,表1 常用呼吸机的呼气触发敏感度（ETS）,表2 可选择ETS的呼吸机及其选择范围,纽帮E500已设计了自动调节ETS功能。此功能基于闭合环技术，依靠公式推导设计，在峰流量的10%55%的范围内进行调整。 研究显示：ETS的自动调节确能改善人-机协调，节约患者呼吸功。,ETS,自动导管补偿（Automatic Tube Compensation，ATC）,自动气流（Autoflow）,通气新模式在人-机协调方面的改进,能较好保留自主呼吸的通气模式有两类,持续气道正压（CPAP），是在患者完全自主呼吸的基础上加一持续的正压。如果让自主呼吸在两个不同水平的气道上进行，即为双相气道正压（

17、BIPAP）或气道压力释放通气（APRV）。,压力支持通气（PSV），在此基础上近年发展了多种新模式：如压力调节容量控制（PRVC）、容量支持通气（VSV）、容量保障压力支持通气（VAPSV）、适应性支持通气（ASV）和成比例辅助通气（PAV）。,三、肺保护的概念,正压通气是非生理性的通气过程，超过肺通常耐受水平的压力，容量和吸氧浓度是经常可能应用的，结果可引起或加重肺损伤，即所谓“呼吸机相关肺损伤(Ventilator-associated lung injury，VALI)” VALI的表现可分为两类：一类为肺泡外气体，如气胸、纵隔气肿、皮下气肿、间质气肿、系统性气栓塞等，常称之为“气压伤

18、”（barotrauma）。1985年Dreyfuss等以动物实验证明，不管气道压的高低，只要大潮气容积通气，即可引起肺损伤，故主张改“气压伤”为“容积伤”（volutrauma）。,呼吸机相关肺损伤（ventilator-associated lung injury，VALI） 与呼吸机所致肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI） 的异同,另一类是与ARDS的病理改变完全相同的弥漫性肺损伤。如果这类损伤发生于用大潮气量或高气道压通气的健康动物，有明确的证据表明肺损伤是由机械通气引起的，可称之为“呼吸机所致肺损伤（ventilator-induced l

19、ung injury，VILI）”。如果这类损伤发生于接受机械通气的患者，尤其是ARDS患者，我们不能确定其肺损伤是由机械通气引起还是ARDS的发展所加重，即可称为“呼吸机相关肺损伤（VALI）”。,呼吸机相关肺损伤（ventilator-associated lung injury，VALI） 与呼吸机所致肺损伤（ventilator-induced lung injury，VILI） 的异同,除了受者存在对VALI的易感内因之外， 最重要的致伤因素有,引起VALI的机制 气压伤容积伤 生物伤,定义 为避免气压-容积伤故意限制气道压或潮气量，允许PaCO2逐渐增高50mmHg。 实施对象 主

20、要是VALI的高危人群，如ARDS的早期(发病约710天)，严重气流阻塞(如危重型哮喘)，坏死性肺炎等。PHC时，PaCO2大多在50100mmHg，最好7080mmHg以内。 副作用 取决于PaCO2的增加速度和伴随的pH降低程度。主要副作用是对病人心脑血管系统的影响，如意识改变，头痛、视乳头水肿、高血压、心律失常、肺血管阻力增加等。,PHC,PHC是否能降低ARDS病人的死亡率则文献报道结果不一,国内外学者也存在较大争议。 2000年由美国心肺血液研究所组织和资助的多中心随机对照研究结果：841例年龄18岁的ARDS病人中,小潮气量(6ml/kg)通气组的死亡率为31.0%,大潮气量(12

21、ml/kg)组的死亡率为39.8%，小潮气量组的死亡率比大潮气量组降低22%。小潮气量组的用机时间也显著缩短。,PHC,弃用12ml/kg的大VT，意见一致 采用6ml/kg的VT，意见不一 Eisner等的研究：不同危险因素的ARDS，6ml/kg的VT都同样有效。主张6ml/kg的VT常规用于ARDS患者。,PHC,首次证明：改变通气策略可降低ARDS的死亡率，影响深远,今后,Amato方法：减少器械死腔：短管代替长管节省2025ml；停用CO2图节省 812ml；改用加热湿化器节省4090ml；剪短气管插管节省 48ml；共减少70140ml，即12ml/kg。增加通气频率25-30/m

22、in，甚至更高，直至产生PEEPi。 另有人主张：加用气管内吹气，死腔内气体吸出（ASPIDS）,PHC,遇PaCO2和pH下降过快，颅内高压，肺高压，心衰等怎么办？,?,Gattinoni等：中等潮气量（810ml/kg）是可以应用的,PHC,四、开放肺（Open lung）策略,所谓“开放肺”，就是让有萎陷趋势的肺复张并在整个呼吸周期保持复张状态。 开放肺以理想的气体交换为特征。以肺内分流450mmHg 同时能在较低气道压情况下保证适当的气体交换，并减少对血流动力学的不良影响。,定 义,“开放肺”时关键参数的选择,萎陷的肺泡需应用较高的压力并持续一定的时间才能使其复张, 此压力称为开放压

23、复张后的肺泡要维持开放，必须加一持续的正压，但此压力可以比开放压明显的低，因为肺泡复张成功后肺顺应性马上改善，此为闭合压 “打开肺”让萎陷肺泡复张是吸气压的作用，因此开放压就是吸气末压(PIE)，而维持肺泡开放的压力是呼气末压 (PEE)，也就是呼气末正压(PEEP)的作用。 两者之差即为驱动压,即是用于产生潮气量的压力,“开放压”“闭合压”和“驱动压”的概念,开放压的选择,开放压即复张压 ，高复张压可使更多的肺组织开放，但也可使更多的肺泡过度扩张。 目前采取4060cmH2O，持续24分钟的方法。,“开放肺”时关键参数的选择,驱动压是产生潮气量的压力，压力过高，增加剪切力；压力过低， VT太

24、小，可使PaCO2上升过快和pH过低。 目前较多采用产生58mlkg VT的驱动压。,驱动压的选择,“开放肺”时关键参数的选择,研究表明，ARDS肺在静水压力的作用下形成压迫性肺不张，为预防呼气末时某肺单位的萎陷，加于该肺单位的PEEP 必须该肺单位的静水压 静水压密度高度 ARDS 肺的密度为0.50.8g/ml，成年病人胸廓前后径1225cm，故仰卧位时所需PEEP为6cmH2O至严重病变大体积病人的20cmH2O，大多数病人加用15cmH2O PEEP 理想的PEEP 应随静水压沿胸骨至椎骨侧(仰卧位时)的增加而逐渐增加,PEEP的作用,“开放肺”时关键参数的选择,仰卧位时，肺静水压沿腹

25、至背侧垂直轴逐渐增加，使基底部肺区带发生压迫性不张。心脏的重力作用，腹腔内脏器对膈肌的压迫也加重基底部肺区带的不张。,为保持呼气末时肺泡的“开放”，可以凭外加PEEP或内源性PEEP(auto-PEEP)来实现 ARDS各肺单位的时间常数严重不等，有学者提出，以外源性PEEP(保持快时间常数的肺单位开放)和恰当的auto-PEEP(让慢时间常数的肺单位保持开放)来保持呼气末肺泡开放是较理想的方法，而auto-PEEP可以靠延长吸气时间或反比通气来诱发,“开放肺”时关键参数的选择,Rouby等指出（Am J Respir Crit Care Med 2002;165:11821186）自60年代

26、后期开始应用PEEP，发表论文9000多篇，至今意见不一。 Rouby主张：选择最佳PEEP应根据3方面资料 肺的形态学评价 P-V曲线特征 不同PEEP水平所致的气体交换改变,肺形态学的床旁评价(PEEP=5cmH2O),(压力限制在上拐点以下2 cmH2O),“最佳” PEEP水平是在最低的FiO2达到最高PaO2和SaO2时的PEEP,“最佳”的PEEP水平不允许减低FiO20.6,如果失败，试用俯卧位 如果失败，试吸入NO(5-10ppm) 如果失败，试用阿米脱林(2.4 mcg kg-1 min-1)和体外膜氧合,P-V曲线的描记方法,容量法 流量法 压力法,P-V曲线的描记方法大注

27、射器法,呼吸机记录的PV环 (恒定流量 10 L/min),P-V曲线的描记方法恒定流量法,静态PV曲线,呼吸机记录的PV曲线（流量30Lmin）,呼吸机记录的PV曲线（流量80Lmin）,容积,压力,P-V曲线的描记方法拐点测定,呼吸机记录的PV曲线（流量30Lmin）,呼吸机记录的PV曲线（流量80Lmin）,静态PV曲线,容积,压力,P-V曲线的传统解释,下段（低拐点以下曲线）反映复张区 中段（上、下拐点之间的陡直段）反映正常充气区 上段（高拐点以上曲线）反映过度充气区,加用PEEP略高于低拐点，应用的VT或Pi不能超过高拐点,35,VT,过度充气,ALI患者,25,PEEP,P-V 曲

28、线高拐点,压力,容量,肺泡,0 15 30,500 250,D,ARDS患者呼吸系统的压力-容量曲线,P-V曲线传统解释的依据,Amato的随机对照研究：设PEEP于低拐点以上2cmH2O，气道压限于40cmH2O以内，第28天时，明显增加ARDS存活率。 Ranieri等：以同样方法选择PEEP，可减少ARDS患者的各种炎性介质。,P-V曲线传统解释的困难,研究发现：正常肺术后肺不张，持续吹气需3040cmH2O才能复张，盐水灌洗的猪：55cmH2O，ARDS患者：60比40cmH2O更有效； 对ARDS患者的CT扫描显示，整个吸气支均有复张。 没有对所有肺区均合适的PEEP，对下基底区合适

29、的PEEP必然导致非基底区肺泡的过度扩张。 PEEP的作用是保持呼气末肺泡和小气道的萎陷，最佳PEEP只能从呼气支而不是吸气支P-V曲线上寻找。,P-V曲线的重新解释,随吸气开始，只有已充气的肺泡（非基底区）增加容积，随着压力的逐渐增加，一些萎陷的肺泡或小气道（非基底区），当超过其开放压时开始充气（复张），导致顺应性增加（P-V曲线变陡），产生LIP。每个肺单位复张时，它突然开放，容积从0增至与跨肺泡压相称的量，随着压力的增加新复张的肺泡容积比已充气的肺泡容积要大得多。,在P-V曲线的陡直段，每次压力增加引起容积的明显增加都是新复张肺泡的突然开放引起的（即复张），由于重力的作用，复张先从非基底

30、区开始，逐渐扩展到基底区（P-V曲线的上段）。当复张率减少和最后停止时斜率逐渐减小，即引起UIP。,P-V曲线的重新解释,呼气时随着压力降低，肺容积逐渐减小，当压力下降低于最高肺泡闭合压时，这些肺单位（主要在基底区）开始萎陷，导致容积的突然减小和曲线的变陡（此时压力为闭合压）。为保持呼气时肺泡开放，加用PEEP需高于闭合压。但有时在呼气曲线上不能确定此点。,P-V曲线的重新解释,如果这种解释是正确的，那么LIP表示的是复张的开始或复张率的增加，而不可能是与开放肺的PEEP密切相关，UIP也可能是受复张很大影响的，但并不可靠地表示过度扩张。已有相关的临床资料可证明类似的结论。 容量史对P-V曲线

31、有影响：LIP、UIP和VT互相影响 应多次描记P-V曲线,P-V曲线的重新解释,肺泡,500 250,D,A,B,C,容量（ml）,压力（cmH2O）,ARDS患者呼吸系统的压力-容量曲线,0 15 30,开放,闭合压,压力,容积,PEEP,PIP,潮气量,P-V环的描记及PEEP和PIP的选择,实施“肺开放” 的动作和方法,（1）PCV法：应用压力控制通气模式，预置吸气压 (PIP)4060cmH2O，通气频率1030次/分，吸呼气时比为1:1至2:1。外加PEEP至少1020cmH2O，在“打开肺”过程中应进行血气监测来检查复张是否成功。持续25分钟后降低吸气压至能保持肺开放的最低压力。当潮气量保持稳定，动脉血气值恒定和理想时，即可认为达到了保持肺开放的最低压力，这一般比打开肺时所需的复张压低 1530cmH2O。,（2）CPAP法： 应用持续气道正压（CPAP）3040cmH2O并持续304