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  1. 机 械 通 气 Mechanical ventilation

  2. 机 械 通 气 Mechanical ventilation

  3. 概 述 1796年,Herholat和Rafn报道通过人工呼吸救治溺水; 1929年,Drinker和Shaw研制成功自动“铁肺” ; 二战时,了解机械通气原理→心胸手术后呼吸支持; 1952年,哥本哈根医院,呼吸支持、气道管理救治 使脊髓灰质炎死亡率由87%降到30% 从此人们认识到了机械通气的重要性; 60年代末,现代呼吸机→减轻医务人员工作 呼吸功能不全时治疗手段

  4. 概 述 1796年,Herholat和Rafn报道通过人工呼吸救治溺水; 1929年,Drinker和Shaw研制成功自动“铁肺” ; 二战时,了解机械通气原理→心胸手术后呼吸支持; 1952年,哥本哈根医院,呼吸支持、气道管理救治 使脊髓灰质炎死亡率由87%降到30% 从此人们认识到了机械通气的重要性; 60年代末,现代呼吸机→减轻医务人员工作 呼吸功能不全时治疗手段

  5. 概 述 机械通气(mechanical ventilation) 用呼吸机进行人工通气,治疗呼吸 功能不全→↑肺泡通气 ↓呼吸作功 改善氧合 现代呼吸机成为呼吸功能不全时 必不可少的治疗手段

  6. 第一节 机械通气的基本原理 基本原理:正压通气(positive-pressure ventilation) 自主呼吸:呼吸肌主动收缩→膈↓→胸内负压↑→ 肺泡内压 < 气道口压→气体进入道

  7. 正压通气:正压气流 > 肺泡内压→压力差 →气体进入肺泡→人工通气

  8. 通气方式必备机械功能:起动、限定、切换 一、起动(initiating): 1.时间起动: (1)用于控制通气,呼吸机按固定频率进行通气, 不受病人自主吸气的影响 (2)方式:呼气期→预定时间→送气→吸气期

  9. 2.压力起动: (1)用于辅助呼吸,可保持呼吸机与病人吸气同步 (2)方式:吸气→气道内压↓呈负压→触发送气 →完成同步吸气 (3)负压触发范围:压力触发又称灵敏度 触发范围-1~5 cmH2O,成人 -l.0 cmH2O 小儿 0.5 cmH2O以上 (4)缺点: ①人机对抗、通气不足或过度通气 ②呼吸滞后(lag time):同步送气延迟20ms左右 呼吸f越快→滞后时间越长→呼吸作功↑

  10. 3.流量起动: (1)用于辅助呼吸,回路入、出口装有流速传感器 (2)方式:先持续送入慢而恒定气流→两端流速差 值达预定触发流速水平→触发送气 (3)特点:灵敏度较压力触发高,呼吸作功较小

  11. 4.理想触发机制: (1)灵敏度:灵敏百分比 灵敏百分比= 触发吸气量/自主潮气量×100% 理想灵敏百分比应 < 1% (2)反应时间(response time): 越短呼吸机送气与病人吸气越同步 理想反应时间不应 > 吸气时间10% 太慢→呼吸机与病人不同步→PaCO2↑

  12. 二、限定(limited):限定输送气体的量 1.容量限定:预设VT 改变流量、P、t→输送VT 2.压力限定:预设气道P 改变流量、容量、t→维持回路内P 3.流速限定:预设流速 改变P、容量、t→达预设流速

  13. 三、切换(cycling):吸气期转换成呼气期 1.时间切换:吸气气流→气道→达预设吸气t →停止送气→呼气 2.流速切换:吸气流速↓→预设流速值→呼气 3.容量切换:吸气时,预设VT→气道→肺泡扩张 呼气时,停送气→气道压力↓→肺回缩 →气体排出 4.压力切换:吸气气流→气道→肺泡扩张→吸气P↑ →预设压力值→呼气

  14. 容量切换和压力切换的主要区别 容量切换 压力切换 驱动方式 电动或气动 气动 监测项目 吸气压 VT 气道阻力↑ 能维持VT,气道压↑→吸气t↑ VT明显↓→吸气t↓ 顺应性增加VT不变、吸气压↓ VT↑、吸气t延长 人机对抗 气道压↑↑、甚至肺泡破裂 气道压力↑时,终止吸气加压 最大吸气时VT不增加,不能深呼吸 可依据病人要求进行深呼吸 适应范围 控制呼吸、气道阻力高 辅助呼吸、严重肺疾病及顺应性差 慢阻肺、长期机械通气 易通气不足,短期人工呼吸

  15. IN - initiation of the cycle; LIM - a preset limit imposed on the positive- pressure cycle; CYC - ending the cycle. A - Time-initiated, volume-limited, volume-cycled mode. B - Pressure-initiated, volume-limited, volume-cycled mode. C - Time-initiated, volume-limited, time-cycled mode.

  16. 第二节 常用通气方式 一、机械控制通气和机械辅助通气 1.机械控制通气(CMV controlled mechanical ventilation) (1)通气方式:时间起动、容量限定、容量切换 VT和RR完全由呼吸机产生 吸气时,呼吸机产生正压→预设容量的气体 送入肺内→气道压↑ 呼气时,胸肺弹性回缩→肺内气体排出体外 →气道压力恢复至0

  17. CMV:A volume-preset mode in which the patient is not allowed to participate in any phase of breathing cycle (time initiated, volume limited, volume/time cycled)

  18. (2)特点:完全呼吸支持模式 与病人自主呼吸是非同步的 (3)适应证:①呼吸停止、通气不足 ②控制呼吸 ③呼吸支持 2.机械辅助呼吸(AMV, assisted mechanical ventilation) 辅助/控制呼吸(assist/control ventilation, A/C) (1)通气方式:压力/流量起动、容量限定、容量切换

  19. AMV:有微弱自主呼吸, 吸气→气道内压降至负压→触发呼吸机 →同步吸气(即辅助呼吸) A/C:辅助呼吸和控制呼吸可自动转换 ①有自主呼吸→能触发呼吸机→辅助呼吸 ②无自主呼吸/自主呼吸时吸气负压较小→ 不触发呼吸机→自动转换→控制呼吸 A/C:Assist mode in which the ventilator frequency is determined by the patient‘s inspiratory efforts only when the patient‘s respiratory rate exceeds a preset control-mode rate (pressure or time initiated, volume limited, volume/time cycled) (2)特点:保持人机同步,以利于病人呼吸恢复 减少病人作功 (3)适应证:需完全呼吸支持的病人

  20. AMV:A volume-preset mode in which the ventilator frequency is determined by the patient‘s inspiratory efforts (pressure initiated, volume limited, volume/time cycled)

  21. 3.吸气平台方式:(end-inspiratory pause, EIP) 时间切换方式 (1)概念:吸气末停顿(end-inspiratory pause, EIP) 吸气末、呼气前,呼气活瓣继续停留 → 肺内气体再分布→不易扩张的肺泡充气 →形成平台压 (2)适应证:主要用于肺顺应性较差的病人

  22. 二、间歇指令通气和同步间歇指令通气 1.间歇指令通气(IMV, intermittent mandatory ventilation) “间歇强制通气”-自主呼吸与控制呼吸的结合 自主呼吸基础上,每间隔一定次数的自主呼吸, 规律地给予外部加压吸气→↑VT→补足分钟通气量 →达到或接近正常水平 1971年,Kirby用IMV治疗新生儿呼吸窘迫综合征 1973年,Dowrs等提出使用IMV撤离呼吸机 现在使用SIMV撤离呼吸机

  23. (1)通气方式:自主呼吸同时,有规律、间断给予CMV(1)通气方式:自主呼吸同时,有规律、间断给予CMV 由呼吸机按预设 f 和VT供给, 与病人自主呼吸无关 IMV:A ventilator system that allows spontaneous breathing via a continuous-flow device. Machine breaths are delivered at preset time intervals (time initiated, volume limited, volume/ time cycled + spontaneous breathing)

  24. (2)优点: ①气道内压和胸内压较小→对心、肾功能影响较小 气压伤危险较小 ②保证适当VT→避免通气不足、V/Q更适当 ③维持呼吸肌活动→↓呼吸肌废用性萎缩和不协调 ④↓镇静、镇痛、肌松药的使用 →有利于迅速脱离呼吸机 (3)缺点:与自主呼吸不同步→可出现人机对抗 →呼吸作功↑呼吸肌疲劳

  25. 2.同步间歇指令通气(synchronizedIMV, SIMV) (1)通气方式:自主呼吸同时,间隔一定时间行A/C 自主呼吸→触发呼吸机→AMV 自主呼吸无或弱→不能触发呼吸机→CMV SIMV:A ventilator system that allows spontaneous breathing via a demand-flow device. Machine breaths are delivered in synchrony with a spontaneous inspiratory effort occurring within a preset time interval (time/pressure initiated, volume limited, volume/time cycled)

  26. (2)触发窗:触发时间,CMV前、25% CMV呼吸周期 CMV-10 bpm,呼吸周期- 6s,触发窗为1.5s 6s后1.5s有自主呼吸,即给予一次AMV, 6s后无自主呼吸或过弱,6s后给予一次CMV (3)不足:自主呼吸高峰流速在吸气早期 气体需经过呼吸管道和湿化器 →气体延迟→呼吸作功↑ (4)优点: ①避免人机对抗,不干扰自主呼吸,撤机前必要方式 ②可根据病人自主呼吸时VT、RR、VE的变化, 调节SIMV、RR和VT→有利于呼吸肌的锻炼

  27. 三、分钟指令通气(MMV, minute mandatory ventilation) 1977年,由Hewlett首先介绍 呼吸机按调定的VE补充自主呼吸量的不足 1.目的:解决IMV/SIMV脱机时的不足 (1)自主呼吸不稳定→VT↓、VE↓ IMV/SIMV不能弥补其不足→缺O2、CO2潴留 (2)MMV→控制、调节指令通气 f / V / P→补足VE

  28. 2.方式: (1)VE达设定通气量→指令性通气自动停止 →自主呼吸 (2)VE < 预定值→↑指令通气f / V / P→补足VE 3.优点:不干扰自主呼吸,易过渡到自主呼吸 4.应用:保证呼吸不稳定、通气量不恒定的患者 在撤机过程中更安全

  29. 四、压力支持通气(pressure support ventilation,PSV) 辅助自主呼吸、吸气辅助系统 敏感的压力和流速传感器→ 3 cmH2O的压力 ±0.5 L/min的流速变动 1.方式:压力起动、压力限定、流速切换 自主吸气,呼吸机开始送气→气道压力↑↑ →达预置压力水平、并维持在该水平; 吸气流速≤最高吸气流速25%→停止送气→呼气 2.优点:↓膈肌疲劳、↓呼吸作功 VT达10~20ml/kg→消除呼吸作功“PSVmax” 3.缺点:预置压力水平较困难 预置过高→通气过度、并影响心血管功能 预置过低→通气不足

  30. PSV:A volume-variable mode in which the ventilator frequency is determined by the patient‘s inspiratory efforts; a preset system pressure is rapidly achieved and is maintained throughout inspiration by adjustment of machine inspiratory flow, and inspiration ends when the inspiratory flow falls below a preset minimal value (pressure initiated, pressure limited, flow cycled)

  31. 五、呼气末正压和持续气道正压 1.呼气末正压(positive expiratory end pressure,PEEP) 1938年,Barach提出PEEP具有治疗作用 1967年,Ashkrech提出PEEP治疗急性呼吸衰竭 治疗低氧血症,尤其ARDS (1)概念:吸气由病人自主呼吸触发或呼吸机产生, 呼气终末借助呼气端的限制气流活瓣装置, 使气道压力高于大气压 PEEP:Maintenance of a positive airway pressure at the end of exhalation

  32. (2)产生方式: ①简易水封瓶:呼吸回路呼气端连接延长管,插入一装 满1/2水的玻璃瓶中的水面下,导管在 水面下的深度即为PEEP-cmH2O ②弹簧负载PEEP活瓣 ③气囊PEEP活瓣

  33. (3)作用:PEEP→↑FRC→扩张萎陷肺泡↑肺顺应性(3)作用:PEEP→↑FRC→扩张萎陷肺泡↑肺顺应性 →改善通气氧合、↓肺内分流、PaO2↑ (4)缺点:PEEP→气道内压力↑→↑ITP →影响心血管功能 (5)最佳PEEP:使肺顺应性最好、萎陷肺泡膨胀、氧分 压最高、肺内分流最低、氧输送最多, 且对心排出量影响最小的PEEP水平 氧合最好、气压伤机会最小 1975年,Suter提出最佳PEEP为5~10 cmH2O 1975年,Kirby提出高水平PEEP >25 cmH2O

  34. 2.持续气道正压(CPAP, continuous positive airway pressure) 1970年,Gregory首先用于新生儿肺透明膜病 (1)概念:吸气期和呼气期由呼吸机向气道内输送 正压气流 > 吸气气流→气道内持续正压 (2)特点: ①吸气期:正压气流 > 吸气气流→VT↑、吸气省力 ②呼气期:气道内正压→起到PEEP的作用

  35. CPAP:PEEP in conjunction with a spontaneous breath through an apparatus designed to maintain airway pressure fluctuations above and below the baseline to no greater extent than would be present with normal spontaneous breathing

  36. 3.PEEP/CPAP的应用:↑肺容量、防止反常呼吸、 ↓呼吸作功→血气恢复正常 4.PEEP和CPAP区别 PEEP CPAP 控制呼吸时应用 自主呼吸时应用 呼气末正压 吸、呼气持续正压气流 静态正压 动态正压 FRC↑较少 FRC↑较多 血流动力学影响大 血流动力学影响小

  37. 第三节 特殊通气方式 一、反比通气(inverse ratio ventilation, IRV) IRV:PPV intended to result in an inspiratory time equal to or greater than the expiratory time 1.概念:延长吸气t,常规I/E = 1:2或1:3 IRV时I/E = 1.1~1.7:1,最高4:1 2.特点:吸气t↑→气体肺内停留t长→类似PEEP作用 →改善氧合 3.优点:IRV→↑FRC→防止肺泡萎陷、↓肺内分流、 ↑肺顺应性、↓通气阻力 4.缺点:IRV→气道压力↑→CO↓、肺气压伤机会↑ CO2排出受影响

  38. 二、压力控制通气(PCV, pressure control ventilation) 1.方式:时间起动、压力限定、时间切换 预先设置气道压、吸气时间 吸气→流速很快→压力达预置水平→流速↓→呼气 2.压力波形:上升支较陡,平台时间较长 吸气峰压较低 3.优点: ①气体分布均匀,氧合、通气良好, V/Q适当、 PaO2↑、呼吸作功↓ ②↓气道峰压→气道高压危险性↓ ③↑流量维持预设压力→无套囊气管导管、有瘘管病人

  39. PCV:A volume-variable mode in which inspiration is time initiated; a preset system pressure is rapidly achieved and is maintained throughout inspiration by adjustment of machine inspiratory flow; and inspiration ends at a predetermined time (time initiated, pressure limited, time cycled)