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呼吸机软件模拟教学 现代机械通气 20世纪50年代至今 1948年 美国发生脊髓灰质炎大流行 铁肺 被大量用于抢救呼吸肌麻痹患者 在此过程中 发现其许多缺点 且抢救成功率低 死亡率80 因此 bennett改进 铁肺 给其增加了气管切开正压通气装置 使抢救成功率大大提高 死亡降至12 此结果提示人们正压通气的疗效优于体外负压通气 40年代末 50年代初随脊髓灰质炎在美国和斯堪的那维亚地区的大流行 促使了机械通气由体外负压通气向正压通气的过渡 使机械通气从手术室走出 成为临床医疗中的一个重要治疗手段 并且该两地区成为研制新型正压通气设备的中心 80年代以来 随着对呼吸生理学的认识的深入 流体控制原理的采用以及电子计算机技术的应用 机械通气新观点 新技术不断涌现 1981年servo900c和engstrom呼吸机开发出psv模式 psv和simv成为部分通气支持的常用模式 1989年美国伟康公司研制出双水平气道正压 bipap 通气机 90年代以来 机械通气的进展主要为液体通气和智能化通气 基本模式 定时定容定压 定时限压恒流型呼吸机常频通气德尔格Babylog8000Plus常频 一 机械通气的目的 一 生理目的 1 支持或维护肺部的气体交换 维持正常肺泡通气 使PaCO 和pH保持在正常范围 如降低颅内压可进行过度通气疗法 急性或慢性呼衰时 可允许PaCO 升高 允许性高碳酸血症 维持正常动脉血氧合 使PaO SaO 和CaO 保持在能接受的范围 SaO 90 PaO 60mmHg 2 增加肺容量 在吸气末使肺部扩张 每次呼吸后使肺部得到充分的扩张 以预防和治疗肺不张 并改善氧合和肺部顺应性 增加功能残气量 FRC ARDS时使用PEEP维持和达到FRC 二 临床目的 1 纠正低氧血症 2 治疗急性呼吸性酸中毒 纠正危及生命的急性酸血症 但不必要恢复PaCO 至正常范围 3 缓解呼吸窘迫 当原发疾病缓解和改善时 逆转患者的呼吸困难症状 4 纠正呼吸肌群的疲劳 5 手术麻醉过程中 ICU的某些操作和疾病的过程中 为安全使用镇静剂和 或神经肌肉阻断剂 6 降低全身或心肌的氧耗量 如心源性休克时 当呼吸肌群或其它肌群的活动 损害了全身氧释放并使心脏的负荷增加 应用机械通气可降低全身和心肌的氧耗量 7 降低颅内压 在特定的情况下 如急性闭合性颅外伤 可使用机械通气进行过度通气来降低已身高的颅内压 使用呼吸机的适应症 一 预防性通气治疗 预防性通气治疗能减少呼吸功和氧耗量 从而减轻心肺功能负荷 指征 1 发生呼吸衰竭高度危险性的患者 长时间休克 严重的颅外伤 严重的COPD患者腹部手术后 术后严重的败血症 重大创伤后发生严重衰竭的患者 2 减轻心血管系统负荷 心脏术后 心脏功能降低或冠状动脉供血不足者进行大手术后 二 治疗性通气治疗1出现呼吸衰竭表现 如呼吸困难 呼吸浅速 紫绀 咳痰无力 呼吸将停止或已停止 意识障碍 循环功能不全时 不能维持有效的自主呼吸 近期内也不能恢复有效自主呼吸 呼吸功能已受严重影响 可应用机械通气 2 呼吸道疾病所致的呼吸衰竭 COPD急性恶化所致呼吸衰竭 有缺氧和CO 潴留症状 紫绀 烦燥不安 神志恍惚和嗜睡等 但这类患者常能耐受缺氧和CO 潴留 一般先保守治疗 如控制感染 改善通气 不急于机械通气治疗 如保守治疗无效 呼衰加重 pH30 40次 分 PaCO 上升快 PaO 45mmHg 出现呼吸抑制 严重神志障碍时可应用机械通气 无创通气或常规机械通气 继发于严重创伤 休克 严重感染ARDS 呼吸衰竭早期表现为低氧血症 如FiO 为0 6时 PaO 60mmHg 可考虑机械通气治疗 严重胸部外伤后合并呼吸衰竭 肺部手术后出现急性呼吸功能不全时 急性肺充血或肺水肿经保守治疗无效者 可试用机械通气治疗 如急性心肌梗死或充血性心力衰竭合并呼吸衰竭此类呼吸衰竭主要为低氧血症 可应用机械通气促进氧合作用 并减少肺水肿 2 肺外原因所致的呼吸衰竭 中枢神经系统疾病引起的呼吸中枢功能不全 进而导致急性呼吸衰竭 如颅内高压 脑炎 脑外伤 脑血管意外 药物中毒 镇静剂或麻醉剂过量等 神经肌肉疾患所致的呼吸衰竭 如重症肌无力 格林 巴利综合征等 由于神经传导功能受损 从而影响了呼吸机的活动 导致通气不足 缺氧和CO 潴留 当最大吸气压力30 40次 分 可行机械通气 心脏骤停复苏后 为预防发生呼吸功能障碍 可短期应用呼吸机 三 机械通气的禁忌证 随着通气技术进展 以往为禁忌证疾病 如急性心肌梗死 也可在监护下进行机械通气 但某些情况下应禁忌 相对 1巨大肺大泡或肺囊肿 张力性气胸伴有 不伴有纵隔气肿 没有进行适当引流时 大咯血发生窒息及呼吸衰竭 因气道被血块堵塞 正压通气可把血块压入小气道 此时应先吸净气管内的血块 使气道通畅后再行机械通气治疗 活动性肺结核 呼吸机压力的设置 压力控制通气时 气道峰值压力水平与预设压力水平接近 但是 由于压力控制为减速气流 吸气早期为达到预设压力水平 呼吸机提供的气体流率很高 气道压力可能略高于预设水平1 3cmH20 在容量切换的通气模式中 PIP是经常变化的 PIP随着肺顺应性的增加以及气道阻力的上升而增加 许多动物研究表明 在机械通气中高吸气峰压PIP能诱导伴随肺透明膜的急性肺损伤 呼吸机潮气量的设置 潮气量的设定是机械通气时首先要考虑的问题 容量控制通气时 潮气量设置的目标是保证足够的通气 并使患者较为舒适 成人潮气量一般为5 15ml kg 8 12ml kg是最常用的范围 潮气量大小的设定应考虑以下因素 胸肺顺应性 气道阻力 呼吸机管道的可压缩容积 氧合状态 通气功能和发生气压伤的危险性 气压伤等呼吸机相关的损伤是机械通气应用不当引起的 潮气量设置过程中 为防止发生气压伤 一般要求气道平台压力不超过35 40cmH2O 对于压力控制通气 潮气量的大小主要决定于预设的压力水平 病人的吸气力量及气道阻力 一般情况下 潮气量水平亦不应高于8 12ml kg 小于5ml kg可能会产生肺不张 表明患者的呼吸肌群还比较衰弱 不能产生适当的潮气量 呼吸机气流模式的设置 许多呼吸机有多种气流模式可供选择 常见的气流模式有减速气流 加速气流 方波气流和正弦波气流 气流模式的选择只适用于容量控制通气模式 压力控制通气时 呼吸机均提供减速气流 使气道压力迅速达到设定的压力水平 容量控制通气中 有关气流模式比较的研究较少 从现有资料来看 当潮气量和吸气时间 呼吸时间一致的情况下 不同的气流模式对患者通气和换气功能及呼吸功的影响均是类似的 当然 容量控制通气时 习惯将气流模式设定在方波气流上 呼吸机吸入氧浓度 FiO 的设置 机械通气时 呼吸机吸人氧浓度的设置一般取决于动脉氧分压的目标水平 呼气末正压水平 平均气道压力和患者血流动力学状态 机械通气初 吸入氧浓度设定在较高的水平FiO 调至0 7 1 0 保证组织氧合 测第一次血气后 FiO 逐渐降低 使PaO 维持可接受的水平 即PaO 60mmHgPaO 60mmHg时 SaO2可达到90 以上 同时FiO 0 5时 氧中毒的可能小 由于吸入高浓度氧可产生氧中毒性肺损伤 一般要求吸入氧浓度低于50 60 但是 在吸入氧浓度的选择上 不但应考虑到高浓度氧的肺损伤作用 还应考虑气道和肺泡压力过高对肺的损伤作用 对于氧合严重障碍的患者 应在充分镇静肌松 采用适当水平呼气末正压的前提下 设置吸入氧浓度 使动脉氧饱和 88 呼吸机通气模式 CMV 控制通气 CPAP 持续气道正压 BiPAP 双相气道正压 A CV 辅助控制通气 间隙正压通气 IPPV 机械辅助通气 AMV 呼气末正压通气 PEEP 同步间隙指令通气 SIMV 压力支持通气 PSV 压力控制通气 PCV 临床常用通气模式 1 PCV Pressurecontrolledventilation 压力控制通气 呼吸机通过不同部位监测气道压力 其根本目的是监测肺泡内压力 常见的测压部位有呼吸机内 Y管处和隆突 测压部位离肺泡越远 测定压力与肺泡压力的差异就可能越大 当病人吸气触发时 呼吸机内压力 Y管压力 隆突压力和肺泡压力依次降低 而当呼吸机送气时 呼吸机内压力 Y管压力 隆突压力和肺泡压力依次升高 只有当气流流率为零时 各个部位的压力才相同 900C呼吸机的测压部位在呼吸机内 而Newport和Drag呼吸机的测压部位在Y管 预先设置气道压力和吸气时间 吸气开始 达到预设压力后通过反馈装置是气流压力减少维持预设压力 直至吸气结束 然后呼气 这样有个较长的平台期 PCV或PSV ASB 压力上升时间在压力 流速曲线上的表现 a b c分别代表三种不同的压力上升时间 快慢不一 调节上升时间即是调节呼吸机吸气流速的增加或减少 a b c流速高低不一 导致压力上升时间快慢也不一 吸气流速越大 压力达标时间越短 上图 相应的潮气量亦增加 反之亦然 流速图a有短小的呼气流速波是由于达到目标压有压力过冲 主动呼气阀释放压力过冲所致 这样气道压力较小 不容易气压伤 吸气流速随胸 肺顺应性和气道阻力变化 有利于不易充盈的肺泡 改善通气 血流比 2 VCV Volumecontrolledventilation 容量控制通气 图为VCV 流速恒定 方波 时气道压力 时间曲线 气道压力等于肺泡压和所有气道阻力的总和 并受呼吸机和肺的阻力及顺应性的影响 当呼吸机阻力和顺应性恒定不变时 压力 时间曲线却反映了肺部情况的变化 但是潮气量TV随胸 肺顺应性和气道阻力变化较大 需要监护较多 而一般应用更多的是容量控制 这样潮气量是自己设定的 不是象压力控制那么有变化大 相对监控时医生的要求低一些 呼吸治疗 肺部本身有疾病 包括COPD 或原有的肺部外疾病在治疗过程中累及肺脏产生了并发症ARDS等一般均使用定压型PCV为主 3 间隙正压通气 IPPV 即控制 C 强制通气 吸气期以正压送气入肺 呼期气压力降为零 气体由肺排出 临床麻醉期间用肌松药者和术后呼吸支持最常用的方式CMV 呼吸机控制病人呼吸 有关参数全由呼吸机控制 除非病人完全无自主呼吸 一般均需要使用镇静剂 对自主呼吸强 频率快的患者容易产生人机对抗 5 辅助控制通气 ASSISTCONTROL AC 7 同步间歇强制通气 SynchronizedIntemittentMandatoryVentilation SlMV 同步间歇强制通气 SlMV 时 患者能获得预先设定的潮气量和接受设置的呼吸频率 在这些通气机设定的强制通气间期 患者能触发自主呼吸 自主呼吸潮气量的大小与患者产生的呼吸力量有关 但得不到呼吸机的支持 除非加用PS SlMV与lMV不同 lMV模式通气时 通气机在一定的时间内给予患者以强制通气 而与患者的呼吸状态无关 然而 SIMV模式通气时通气机释放的强制通气量与患者的吸气负压相同步 如果患者无自主呼吸 SIMV模式与A C同义 图中方框部分是SIMV的触发窗位于呼吸周期的起始段强制通气期 在触发窗期间内自主呼吸达到触发阈 呼吸机即同步输送一次指令 强制 通气 即设置的潮气量或吸气峰压 若无自主呼吸或自主呼吸较弱不能触发时 在自主呼吸期结束时 即一个呼吸周期结束 呼吸机自动给一次指令通气 此后在自主呼吸期的剩余时间内允许患者自主呼吸 即使自主呼吸力达到触发阈 呼吸机也不给指令通气 但可给予一次PS 需预设 图中笫二 五个方框说明触发窗期巳消逝 呼吸机给于一次强制通气 第一 三 四 六均为在触发窗期内自主呼吸力达到触发阈 呼吸机给予一次同步指令通气 SIMV的优缺点 SlMV能与患者的自主呼吸相配合 因而可减少患者与呼吸机的拮抗 患者在机械通气时自觉舒服 并能防止潜在的并发症 如气压伤等 与A C模式相比较 SlMV产生过度通气的可能性较小 这与患者在SlMV时能主动控制呼吸频率与潮气量有关 由于患者能应用较多的呼吸肌群 故呼吸肌萎缩的可能性较小 与CMV或A C模式相比 SlMV通气的血流动力学效应较少 这与平均气道压力较低有关 SlMV属于时间调整方式 因而有其缺点 如患者自主呼吸良好 会使SlMV频率增加 可超过原先设置的频率 同步触发的强制通气量 再加上患者自主呼吸的潮气量可导致通气量的增加 如病情恶化 患者的自主呼吸突然停止 则可发生通气不足 由于自主呼吸存在 一定程度上可增加呼吸功 如使用不当将导致呼吸肌群的疲劳 应用SlMV的监护 患者的呼吸频率如果呼吸频率增加 应重新测定自主呼吸的潮气量 一般来说 自主呼吸的潮气量应为5 8ml kg 如果患者出现呼吸肌群的疲劳 会发生浅而速的通气 这可造成肺不张 肺顺应性下降并增加呼吸功 此时需加强呼吸支持 SIMV AutoFlow同步间歇指令通气 自动流速调节 SIMV AutoFlow SIMV的应用指征 1 呼吸中枢正常 但是患者的呼吸肌群不能胜任全部的呼吸功 2 患者的临床情况已能允许设定自己的呼吸频率 以维持正常的PaCO2 3 撤离呼吸机 6呼气末正压 PEEP 主要目的是增加肺容积 提高平均气道压力 改善氧合 另外 呼气末正压还能抵销内源性呼气末正压 降低内源性呼气末正压引起的吸气触发功 但是呼气末正压可引起胸腔内压升高 导致静脉回流减少 左心前负荷降低 呼气末正压水平的设置理论上应选择最佳呼气末正压 即获得最大氧输送的呼气末正压水平 临床上应用较为困难 如FiO 在0 6以上才能维持一定的SaO2 应考虑使用PEEP 脉搏血氧饱和度测定仪能连续监测血氧饱和度 可作为调节依据 呼吸机呼气末正压的设置对于ARDS患者 呼气末正压水平的选择应结合吸入氧浓度 吸气时间 动脉氧分压水平及目标水平 氧输送水平等因素综合考虑 肺力学监测 压力 容积环 的开展 使呼气末正压选择有据可依 一般认为 在急性肺损伤早期 呼气末正压水平应略高于肺压力 容积环低位转折点的压力水平 对于胸部或上腹部手术患者 术后机械通气时采用3 5cm