1、呼吸机的应用基础,同济医院ICU 王 进,概念,机械通气 临床上利用机械辅助通气的方式，达到维持、改善和纠正患者因诸多原因所致的急/慢性重症呼吸衰竭（包括通气衰竭、氧合衰竭）的一种治疗措施。机械通气只是一种脏器功能的支持手段，其临床价值在于为诊治导致呼吸衰竭的原发病争取时间，对原发病本身并无治疗作用。,呼吸机产生的历史背景：,在二十世纪早期，是脊髓灰质炎在世界各地流行的年代，导致许多患者全身瘫痪，很多患者因呼吸机麻痹而失去生命。因此，人们就试图研究机器呼吸器来维持生命。铁肺，就是在这个历史背景下产生的。,世界上第一台呼吸机铁肺,是美国工程师菲利普.德林克在1929年发明.铁肺是第一个代替人体器
2、官功能的机器。 铁肺曾救了许多人的命，但20世纪50年代后期，正压呼吸器制成后，铁肺便被淘汰了。,世界上使用铁肺最长的病人,美国老太戴安奥德尔她自1950年3岁的时候，患上小儿麻痹症，直到2008年5月29日凌晨3点去世。,肺脏的解剖和生理,呼吸器官可分为1.上呼吸道 2.下呼 吸道. 3.肺脏.肺功能分为通气和换气.上述的气体交换即弥散呼吸气体经上.下呼吸道往返于肺脏为人体提供氧和排出二氧化碳.呼吸机即是彷造肺通气的仪器,7,阻力 Resistance阻力的影响因素气道长度气道直径 分支与表面特征流动类型（见图片） a) 层流：气体分子成直线沿气道流动，产生低阻力。 b) 湍流：较高流速、不
3、平坦表面和分支产生漩涡（阻力高于层流）。常见阻力增加： 痰液增多，阻塞，肺水肿，肺气肿等,A,B,基础概念：阻力,8,呼吸系统顺应性（compliance, C）概念：单位压力所引起的容量的变化， 可见顺应性与容量、压力之间有着密切联系,基础概念：顺应性,1.相同的压力下，A的容积改变大于B，A和B哪一个顺应性大？,2.反过来想想：把A和B打气到相同的容积，哪一个需要的压力大？,ICU人工通气的主要目标（Why）,维持合适的肺泡通气量；改善肺的氧合功能；减轻呼吸肌肉负荷、减少呼吸作功，降低肺和心脏负荷；改善呼吸困难;减少人工通气的并发症（如：气压伤、肺不张、低血压、人机对抗等）,机械通气的目的
4、及作用：,纠正急性呼吸性酸中毒：纠正低氧血症：降低呼吸功耗，缓解呼吸肌疲劳：防止肺不张：为使用镇静和肌松剂保驾：稳定胸壁：,呼吸机使用的适应征（Who and When）：,严重呼吸功能障碍时应及时实施机械通气;经积极治疗后病情恶化；意识障碍； 呼吸频率35-40次/分或6-8次/分，或呼吸节律异常，或自主呼吸微弱或消失；血气分析提示严重通气和/或氧合障碍：PaO250mmHg，尤其是充分氧疗后仍50mmHg；PaCO2进行性升高，pH动态下降。,呼吸机使用的禁忌证：,因机械通气可能使病情加重：气胸及纵隔气肿未行引流者；肺大疱和肺囊肿；低血容量性休克未补充血容量者；严重肺出血；气管-食管瘘；但
5、在出现致命性通气和氧合障碍时，应在积极处理原发病（如尽快行胸腔闭式引流，积极补充血容量等）的同时，不失时机地应用机械通气，以避免患者因为严重CO2潴留和低氧血症而死亡。因此，机械通气无绝对禁忌症。,呼吸机结构示意图,吸气阀,呼气阀,控制器,流量阀,PEEP阀,气源,呼吸周期,控制模式 VCV，PCV支持模式 PSV自主呼吸 CPAP，BiPAP混合模式 SIMV按通气目标（切换方式）：容量目标型 VCV，SIMV（VCV） 压力目标型 PCV，PSV，SIMV（PCV）,按病人是否有自主呼吸（触发方式）：,呼吸模式分类,所谓“机械通气模式”，实际上就是指令，支持和自主呼吸的理想结合和不同组合
6、。,由机器和患者控制时相的变化特殊结合来定义呼吸类型,机械通气的模式( Mode of Ventilation ),1、控制通气（CV）,特点： 无论患者自主呼吸如何，呼吸机总是按预先设置的频率，潮气量（压力），进行规律的通气，适用于自主呼吸消失或很微弱的患者，应用于自主呼吸较强患者，则很难达到自主呼吸的协调。,容量控制通气（VCV）,无吸气触发，压力上升前无反向的吸气触发波，各波的形态基本一致。,预设潮气量，保证通气效率气道压力可变，在气道阻力增加或肺顺应性降低的情况下容易导致气道压力过高，需要密切观察气道压的变化,容量控制通气,优点： 能够保证潮气量的恒定，从而保障分钟通气量；缺点： 当肺
7、顺应性较差或气道阻力增加时，为保持稳定的潮气量产生过高的气道压，导致气压伤。,容量控制 Volume Control,吸气暂停时间占整个呼吸周期的百分比,吸气上升时间：从开始吸气至达到峰流速所花的时间，这里指占整个呼吸周期时间的百分比，,当RR，I：E或暂停时间发生改变时，Ti随之改变,VCV呼吸机相关监测参数,气道压力,首先，我们将人体的呼吸系统简化为一根中空的管子末端连接一个气球，需要对着这根管子给气球吹气。由生活经验可知：当管子越细、气球弹性越差时，吹气越费力；反之，则容易。由此可见，影响吹气难易程度的因素主要是导管直径即气道阻力（R）和气球的弹性即肺顺应性（C）。因此，便有了运动方程：
8、P= FR +Vt/C + PEEPi其中，P为压力，F为流量，R为气道阻力，Vt为潮气量，C为顺应性，PEEPi为内源性呼气末正压。,什么是气道峰压？,在VCV模式下，当容量设定不变后，气道压力会随着流量加快越来越大，当送气停止时达到最大，即为气道峰压。Ppeak= FR +Vt/C+ PEEPiPpeak与流量、气道阻力、潮气量和PEEPi成正相关，与顺应性呈负相关；Ppeak不宜过高，最好限制在45cmH2O以内，以减少气压伤,什么是平台压，有何作用？,送气停止后，气道压力立即下降，最终达到一个平台，即平台压：Pplat = Vt/C+ PEEPiPplat与流量和气道阻力无关，仅与潮气
9、量和PEEPi成正相关，与顺应性呈负相关。反映最大肺泡压，应尽量使Pplat小于35 cmH2O，以减少气压伤。,什么是平台时间？,压 力,流 速, I , E ,全黑色为平台时间,VCV时在平台时间无气流进入肺泡流速降至零(图中黑色).,吸,呼,平台压,峰压,呼气末压,呼气末流速,平台时间,什么是平台时间?有何作用?,平台时间即屏气时间,呼吸机在送气结束后既不送气又不让患者呼气的一段时间。目的是让送入患者肺内的气体在不同时间常数的肺区进行重新分布,使其分布更加均匀;延长了气体弥散时间,改善气体交换.因此主要适用于换气功能障碍的患者.Ti=T送+Tplat,什么是平台时间?有何作用?,然而,由
10、于这一设置是非生理性的, 设置时间不宜过长，尤其是对有自主呼吸的患者，超过0.5s即会让患者感觉明显不适，这往往是造成人机对抗的主要原因之一。,什么是平均气道压？,连续数个呼吸周期中气道内压的平均值，其大小与吸气峰压、平台压、呼气末压力有关，还与I：E有关平均气道压的意义在于它对循环功能的影响。应尽量使平均压低于25cmH2O。,气道阻力与气道压的关系,气道阻力增大（如上图，由6cmH2O/L/S增大至12cmH2O/L/S）时，监测结果是气道峰压升高而平台压不变。因此，也可以反过来说：如果潮气量和流量设定不变的情况下，出现气道峰压升高而平台压不变，则可以推测是气道阻力升高所致，临床常见原因有
11、气道分泌物潴留、气道痉挛等。,肺顺应性与气道压力的关系,顺应性下降（如上图，由100ml/cmH2O降至50ml/cmH2O）时，监测结果是平台压和峰压同时上升，如果是单纯顺应性下降，则峰压与平台压差值不变，两者同步上升；如果是顺应性下降又合并气道阻力升高，峰压上升幅度超过平台压上升幅度。同样也可以通过监测平台压变化推测病情变化，例如当平台压升高时，可以推测是顺应性下降所致，临床常见原因有肺水肿、气胸、肺实变或不张、胸水等。,压力控制通气（ Pressure Control， PCV）,PCV应用指征PCV可提供完全通气支持，尤其适用于肺顺应性较差和气道压力较高的患者。在ARDS治疗中，PCV
12、相当有用。ARDS有肺顺应性的降低，肺内分流增加，如使用容量切换通气以及方形流速波形释出通气量，可能在ARDS患者中造成较高的吸气峰压，致肺内气体分布不均，可造成肺部气压伤。,压力控制通气（ Pressure Control， PCV）,优点： 1.气道压力一般不会超过预置水平，利于限制过高的肺泡压和预防气压伤； 2.流速波形为递减波，比较符合患者的实际需要。缺点： 潮气量随肺顺应性和气道阻力而改变，不能保持稳定的潮气量。,压力控制,吸气上升时间：开始吸气至压力达到峰压所花的时间，此处指占整个呼吸周期时间的百分比,压力控制 Pressure Control,1.压力是恒定的Ppeak=PC a
13、bove PEEP+PEEP 2.可先用VC，获得平台压作为PC的压力水平,潮气量影响因素：1.PC above PEEP2.顺应性、阻力3.病人自己的吸气努力,气道阻力与潮气量的关系,在PCV模式下：容量大小又与哪些因素有关呢？同样可以应用运动方程解决，只不过需要适当变换：Vt= (PFRPEEPi) C由此可知，容量大小除了与预设压力和肺顺应性呈正比外，与气道阻力、PEEPi呈反比。气道阻力增大，潮气量降低。,肺顺应性与潮气量的关系,肺顺应性下降，潮气量下降。由此可见，在PCV模式下，压力不变，唯一变化的只有潮气量，当其出现改变时，可能是由于气道阻力和（或）顺应性变化所造成的，但无法判别。
14、若需判断可更换为VCV进行快速判断。,VCV和PCV对肺泡充气的差别,PCV因系定压型,压力克服了所有阻力使高、低阻力的肺泡均能得到适当的充气,而使肺内分流获得改善.VCV对阻力高的肺泡可能充气不足甚至萎陷,而对阻力低的肺泡则充气过度甚至发生高容积伤.,VCV,PCV,2.压力支持通气 （ PSV ）,该通气模式比其他辅助通气模式更接近生理状态。患者每次自发吸气，都自动接受预先设置的一定的压力支持。每次呼吸都由患者触发，触发后呼吸机马上输送预定的正压，吸气时间和呼吸频率由患者自己决定，潮气量大小取决于设定的压力支持水平和患者吸气用力程度。,PSV的主要缺点,当患者气道阻力增加或肺顺应性降低时，
15、如不及时增加PS水平，就不能保证足够潮气量，因此，呼吸力学不稳定或病情在短期内可能迅速变化者应慎用PSV。呼吸中枢驱动受抑制或不稳定的患者也应避免应用PSV。为保证PSV时的安全，必须设置“窒息通气”作后备。,压力支持 Pressure Support,后备通气为压控模式,吸气中止：设置30%表示当吸气流速下降到峰流速的30%时，停止吸气，由吸气转为呼气，也称为呼气触发灵敏度,吸气触发灵敏度，分压力触发和流量触发,PEEP以上的压力支持水平,无需设置呼吸频率,压力支持PSV,OH 5:015,波形与压力控制模式类似，压力都是恒定的Ppeak=PS above PEEP+PEEP,每次通气都由病
16、人自己触发，用粉红色线表示,无需设置呼吸频率,Trigger,3.同步间歇指令通气 （ SIMV ）+PSV,同步间歇指令通气( Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation,SIMV)是自主呼吸与控制通气相结合的呼吸模式；在触发窗内患者可触发和自主呼吸同步的指令正压通气；在两次指令通气之间触发窗外允许患者自主呼吸，指令呼吸是以预设容量（容量控制SIMV）或预设压力（压力控制SIMV）的形式送气。,SIMV+PSV,控制通气,控制+支持,自主呼吸,SIMV+PSV的优点,呼吸肌的连续应用，使呼吸肌功能得到维持和锻炼，避免呼吸肌萎缩，有利于适时脱
17、机自主呼吸易与呼吸机协调，减少对镇静剂的需要增加患者的舒适感；能较好维持酸碱平衡，减少呼吸性碱中毒的发生；可根据患者需要，提供不同的通气辅助功，并具有预设指令通气水平的安全性。,同步间歇指令通气SIMV,SIMV: 人和呼吸机合作的呼吸,强制(指令)通气,自主呼吸期达触发阈仅有压力支持,吸,呼,同步强制通气,触发窗,SIMV在触发窗期吸气力达触发阈即同步强制通气,SIMV是人机合作模式,OH 5:023,SIMV（VCV）+PSV模式参数设置,控制通气相关参数,支持通气相关参数,SIMV频率，每个SIMV周期含控制通气和支持通气,呼吸周期时间：指一次控制通气所花的时间,SIMV（VCV）+PS
18、V波形,4.持续气道正压 （CPAP）,持续气道正压（Continuous Positive Airway Pressure,CPAP）是在自主呼吸条件下，整个呼吸周期以内（吸气及呼气期间）气道均保持正压，患者完成全部的呼吸功，是呼气末正压（PEEP）在自主呼吸条件下的特殊技术。,持续气道正压通气 CPAP,将压力支持水平设为0，则由PS变成了CPAP,同样需要设置后备通气,5.双相气道正压通气 （BiPAP）,BIPAP（Biphasic Positive Airway Pressure），该通气模式相当于PSV加CPAP，吸气支持压力与CPAP水平都可得到调节，可应用于经过选择的肺损伤与C
19、OPD患者。,BiPAP,BiPAP,通气模式选择,通气模式的选择常根据医院的习惯倾向、医生的熟悉程度，没有一个适用于所有患者和所有疾病的最好通气模式。机械通气开始时，最常应用高频率SIMV，以产生几乎完全的通气支持，让患者的呼吸肌休息。随着患者病情的改善，用一些让患者做部份通气功的模式，如PSV或SIMVPSV。,通气模式选择,如果将定容型通气和定压通气这两大类通气，分别就：通气/灌注比值；患者和通气机的协调性；气压伤的危险性；通气保障；四个方面进行比较，定压型通气在前三个方面占有明显优势，而定容型通气仅在通气保障方面处于有利地位，故现在通气治疗的临床应用趋势为定压型。,机械通气参数的调节原
20、则,1、吸氧浓度调节2、呼吸频率3、潮气量4、吸/呼比5、呼吸末正压应用与调节（PEEP）6、触发灵敏度,（1）吸氧浓度调节（FiO2）,长期吸入50%60%以上氧，有可能发生氧中毒，应尽量避免。如吸氧浓度必需超过60%，才能维持PaO2大于60mmHg，可考虑应用呼气末正压（PEEP），增加平均气道压，应用镇静剂或肌松剂等来配合。,（2）呼吸频率,呼吸频率一般12-20次/min，多为1216次/分。呼吸频率过快，可能会出现呼吸性碱中毒、内源性PEEP、气压伤等。呼吸频率过低，则会出现低通气、低氧血症、增加呼吸功。,呼吸频率,Ti不变时,RR越快，呼气时间越短保证足够的呼气时间,（3）潮气量
21、（ Tidal Volume, VT ）,TV的设定因人而异，范围5-15ml/kg体重。目前， VT多设为低潮气量（5-10ml/kg）,然后根据临床及血气结果作适当调整。对ARDS患者提倡小潮气量（5-8 ml/kg），高频率、高PEEP的方法。VT过低，会出现肺不张、低氧血症，低通气。VT过高，会出现气压伤，呼吸性碱中毒，气道压增高，影响心输出量。,（4）吸呼比(Inspiratory Expiratory Ratio, I:E),吸呼比= 吸气时间（Ti）/呼气时间（Te）吸呼比一般选择 1：1.52.0有阻塞性通气功能障碍，可选择1：23有限制性通气功能障碍，多选择1：11.5必要时
22、，可应用反比通气14：1。,（5）呼吸末正压应用与调节（PEEP）,PEEP压力调节应从低值开始，最初可设置5mmHg左右，以后根据血气指标逐步调节，每次增加23cmH2O，直至血氧分压达到目标值或PEEP达1015cmH2O，极个别可达20cmH2O。,PEEP即呼气结束气道压力未降至零,cmH2O,吸,呼,(呼气末正压),PEEP的作用:克服内源性PEEP(即AutoPEEP,PEEPi. 设置值为PEEPi的80%. ); 是呼气结束维持肺泡开放的压力;增加气体交换面积FRC.,PEEP有利方面,使塌陷的肺泡重新开放。改善肺顺应性和气道阻力。减少呼吸功,改善通气功能。可以改善V/Q。可以
23、改善弥散功能。,PEEP 不利方面,降低心功能，表现为心搏量下降；减少肾、门脉的血流量；可以明显升高颅内压；增加气压伤的危险（大于15cmH2O）；肺泡过度扩张，可能增加呼吸功。,什么是最佳 PEEP,保持FiO2 60 mmHg时的最低PEEP水平最佳PEEP意在兼顾血气氧合和循环功能的影响，获得最佳的氧合效果。,（6）触发灵敏度,压力触发常为-0.5-1.5cmH2O；流速触发常为2-5L/min；合适的触发灵敏度设置将明显使患者更舒适，促进人机协调；若触发敏感度过高，会引起与患者用力无关的误触发；若设置触发敏感度过低，将显著增加患者的吸气负荷，消耗额外呼吸功。,低氧情况下的参数调整,1.
24、提高FiO22.延长吸气时间3.增加PEEP4.适当增加潮气量：Pplat=7.30即可，PaCO2排出过快反而可能导致慢性贮存的碳酸氢盐来不及排出，发生代谢性碱中毒，或呼吸性碱中毒。,机械通气与自主呼吸的协调,1、产生呼吸对抗的原因机械通气治疗的早期治疗过程中的病情变化患者的外部原因a. 同步功能的触发敏感度的调节不当b. 人工气道被分泌物填塞，回路管道积水过多c. 气管导管套囊漏气或气道联接处密闭不严，使通气量减少，触发失灵。,机械通气与自主呼吸的协调,2、对策SIMV模式吸纯氧加大通气量，抑制自主呼吸镇静剂使用排除管道因素,机械通气的撤离,撤离机械通气的生理指标：1、生命体征稳定2、神志
25、清醒3、最大吸气压20cmH2O4、VT1015ml/kg5、PaO2 60mmHg （FiO2 20mmHg或舒张压10mmHg2、P110次/分或每分钟增加20次3、R30次/分或每分钟增加10次以上4、出现严重心律不齐5、PaO2 55mmHg7、PH7.30 出现上述指征之一应立即恢复机械通气。但PaO2 、PaCO2指标不适用于COPD慢性呼衰者。,无创通气（NPPV）,NPPV可以避免人工气道的不良反应和并发症；临床主要应用于意识状态较好的轻、中度的呼吸衰竭，或自主呼吸功能有所恢复、从有创通气撤离的呼吸衰竭患者；对于急性加重期COPD、急性心源性肺水肿和免疫抑制患者，已有较多的RC
26、T研究表明，较早地应用NPPV可降低这类患者的气管插管率和住院病死率。无创与有创通气各自具有不同的适应证和临床地位，两者相互补充，而不是相互替代。,无创通气（NPPV）,适应症：患者出现较为严重的呼吸困难，动用辅助呼吸肌，常规氧疗方法（鼻导管和面罩）不能维持氧合或氧合障碍有恶化趋势时，应及时使用NPPV。但患者必须具备使用NPPV的基本条件：较好的意识状态、咳痰能力、自主呼吸能力、血流动力学稳定和良好的配合NPPV的能力。,无创通气（NPPV）,禁忌症：意识障碍；呼吸微弱或停止；无力排痰；严重的脏器功能不全（上消化道大出血、血流动力学不稳定等）；未经引流的气胸或纵隔气肿；严重腹胀；上气道或颌面
27、部损伤/术后/畸形；不能配合NPPV或面罩不适等。,NPPV通气模式及参数调节,CPAP和BiPAP是最常用的两种通气模式，后者最为常用。BiPAP有两种工作方式：1.自主呼吸通气模式（S模式，相当于PSV+PEEP）2.后备控制通气模式（T模式，相当于PCV+PEEP）当自主呼吸间隔时间低于设定值（由后备频率决定）时，即处于S模式；自主呼吸间隔时间超过设定值时，即由S模式转向T模式，即启动时间切换的背景通气PCV。应用NPPV12小时病情不能改善应转为有创通气。,BiPAP参数设置,二、呼吸机的连接,1、无创通气连接口鼻罩鼻罩 注意面罩的密闭2、有创通气连接气管插管气管切开插管 注意气囊充气,常见呼吸机报警及处理,（1）脱机（2）漏气（通气不足，低压）：检查气囊有无充气、破裂，湿化器漏气，接水器漏气（3）气道压力过高（4）通气量过大（5）呼吸频率过快（6）电源脱落（7）氧浓度过低,气管插管、切开的护理注意事项,1、体位2、吸痰、气道内湿化3、气囊放气4、气管插管外置部份长度测量5、管道消毒6、定时记录HR、BP 、 SaO2 给氧浓度、潮气量、气道压力、呼 吸频率。,谢谢,
