齐鲁医学呼吸生理与呼吸机

1、海南省中医院 重症医学科 洪玮华 呼吸生理 与 呼吸机基础一、呼吸生理呼吸系统解剖与功能肺容量的几个概念广义的呼吸自主呼吸的过程呼吸过程与血液循环二、呼吸机基础 1、机械通气的目标 2、呼吸机参数的认识 3、呼吸机的基本模式呼吸系统解剖上呼吸道：1、鼻和鼻腔 过滤、湿化、 加温2、咽3、喉呼 吸 生 理32021/7/27 星期二鼻、鼻腔与呼吸机回路湿化、加温粘液腺 湿润毛细血管 加温纤毛 除尘自然呼吸过滤呼 吸 生 理42021/7/27 星期二下呼吸道：1、气管2、支气管3、终末细支气管4、肺泡 (肺内气体交换)呼 吸 生 理52021/7/27 星期二呼吸系统功能肺通气肺换气呼 吸 生

2、理62021/7/27 星期二呼 吸 生 理肺容量的几个概念4V4C72021/7/27 星期二呼 吸 生 理82021/7/27 星期二1、吸入潮气量、呼出潮气量2、补气量(IRV)：平静吸气后所能吸入的最大气量 正常成人约2500-2600毫升3、吸气量(IC)：平静呼气后能吸入的最大气量 IC=TV+IRV4、补呼气量(ERV)：平静呼气后所能呼出的最大气量5、肺残气量(RC)：最大呼气后肺内残留的气量6、肺活量(VC)的临床意义： 评价呼吸储备对脱机的评价和预后呼 吸 生 理92021/7/27 星期二7、功能残气量（FRC）的临床意义：1）生理上起着稳定肺泡气体分压的缓冲作用，减少了

3、通气间 隙时对肺泡内气体交换的影响；2）FRC减少，呼气末肺泡将缩小或塌陷并产生静-动脉血分流3）FRC增加，提示肺泡扩张，总的肺泡表面积相对减少，有 效气体交换相对减少（肺泡水肿时则相对增加）机械通气：PEEP 增加功能残气量呼 吸 生 理102021/7/27 星期二PvCO2 = 55 mmHgPvO2 = 40 mmHgPaO2 =80 mmHgPaCO2 = 32mmHgPaCO2 = 48 mmHgPaO2 = 90 mmHgPvO2 = 40 mmHgPvO2 = 40 mmHgPvCO2 = 55 mmHgPvCO2 = 55 mmHgPaO2 = 60 mmHgPaCO2 =

4、 40 mmHg呼 吸 生 理肺泡病变112021/7/27 星期二CO2CO2O2 CO2O2广义的呼吸呼 吸 生 理122021/7/27 星期二自主呼吸的换气过程及压力和容量的变化隔肌和肋间肌收缩胸内容积增大胸膜内压变负肺扩张肺内压变负外界空气流(压)入肺中呼 吸 生 理132021/7/27 星期二呼吸过程与血液循环肺内压肺内压减小，静脉血回心阻力减小，回心血常量增多，CO增加，有效循环血流量相对增加隔肌和肋间肌收缩胸内容积增大胸膜内压变负肺扩张肺内压变负外界空气流(压)入肺中肺顺应力回缩胸内容积减小胸膜内压变正肺缩小肺内压变正肺中气流(压)出外界吸气呼气肺内压增大，静脉血回心阻力增加

5、，回心血常量减少，CO减小，有效循环血流量相对减少呼 吸 生 理142021/7/27 星期二机械通气与血液循环自主呼吸 vs. 正压通气 Pressure压力Volume容量 I E I E 自主呼吸 正压通气呼 吸 生 理机械(正压)通气与心肺对抗吸气时： - 胸内Pressure - 腹内Pressure 自然进程的破坏：“呼吸泵”作用的丧失 回心血量降低 心排量CO 低血压,组织灌注减少152021/7/27 星期二机械通气的目标呼吸机基础CLINICAL 临床目标：1. Reverse hypoxemia 改善低血氧症2. Reverse respiratory acidosis 改

6、善呼吸性酸毒症3. Relieve respiratory distress 减轻呼吸窘迫4. Prevent or reverse atelectasis 预防和改善肺不张5. Reverse respiratory muscle fatigue 改善呼吸肌肉疲劳 PRIMARY前 提：Avoid Iatrogenic Lung Injury避免医源性肺损伤162021/7/27 星期二以病人为中心的呼吸策略呼吸机基础目标:以病人为中心的呼吸策略 前提：防止机械正压通气的副作用:压力伤和容量伤心肺对抗其他并发症，如过度通气等设置：根据病人的病理生理状况调节呼吸机的参数172021/7/27

7、星期二以病人为中心的呼吸策略呼吸机基础阻塞型呼吸障碍 (气道阻力)哮喘支气管炎肺气肿烟雾吸入过小的插管限制型呼吸障碍 (肺顺应性)ARDS肺炎充血性心衰CHF气胸其他限制型神经肌肉障碍腹部扩张胸壁畸形182021/7/27 星期二呼吸机参数的认识呼吸机基础以PB840呼吸机为例1、病人监测屏2、报警参数设定屏3、主设定栏192021/7/27 星期二当前周期模式：A辅助；C控制；S自主实测气道峰压：（防止气压伤）实测气道平均压：（利于氧合水平提高，影响回新血量）呼气末正压：（影响功能残气量）实测吸呼比：（临床意义不大）实测呼吸频率：（衡量病人自主呼吸次数）实测呼出潮气量：（评价真正进入肺的气量

8、）实测总分钟通气量：（衡量供气水平）波形窗口键更多实测参数键报警日志窗口键更多活动报警信息更多菜单窗口键病人监测屏202021/7/27 星期二212021/7/27 星期二波形图所有呼吸波形都是彩色的 控制的吸气波形是绿色的呼气是黄色 自主呼吸的吸气波形是橙色40PCIRCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZE222021/7/27 星期二气道峰压报警：（防止气压伤，一旦检测到气道压高于设定值，将打开呼吸阀减压）呼吸频率报警：（防止病人发生浅快呼吸）总分钟通气量报警：（分别设高

9、低限，黑色部分是按IBW推算的正常值范围）控制通气潮气量报警：（防止容积伤，分别设定高低限，黑色部分是按IBW推算的正常值范围）自主通气潮气量报警：（防止容积伤，分别设定高低限，高限与VTE MAND联动，低限可设置更低）报警参数设定屏232021/7/27 星期二同一病人：（将自动调入上一设定参数）新病人：（需重新设定病人的IBW和模式、参数等值）进行短自检：（校准传感器和人工气道的特性数据，让呼吸机 自动补偿容量和压力的损失）主设定栏242021/7/27 星期二呼吸模式呼吸模式：辅助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV)半自主型: 同步间歇指令呼吸SIMV自主型(Sp

10、ontaneous)控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support252021/7/27 星期二A/C（机控）SIMV(半自主)SPONT(自主)VCV：容量控制PCV：压力控制PSV：压力支持CPAP：持续气道正压呼吸模式和呼吸方式控制和自主的结合262021/7/27 星期二A/CSIMVSPONT（窒息后备）VCV：Vt、f、flow、Tplat、波形PCV：Pi、f、Ti / I:E、梯度PSV：PS、梯度

11、、EsensCPAP：PS0、梯度、Esens呼吸模式和呼吸方式总结控制和自主的结合：VCV+PSV、PCV+PSV、VCV/PCVCPAP（压力随病人顺应性和气道阻力变化）（潮气量随病人顺应性变化）（PS压力支持恒定，VS潮气量恒定）272021/7/27 星期二呼吸机监测一次呼吸开始到下一次呼吸开始的时间 如果这个时间超过了操作者设定的窒息通气间隔时间(默认值：20秒)，窒息通气开始按照预设值（压力控制或容量控制方式）工作 当呼吸机监测到病人有二次连续的自主呼吸，窒息通气自动停止，按原模式通气窒息通气双向转换 (Apnea Ventilation)282021/7/27 星期二呼吸三要素:

12、压力、容(流)量和时间呼吸机基础流速-时间曲线压力-时间曲线压力(P )：Pressure容量(V )：Volume流速( f )：Flow时间( t )：Time吸呼比 ( I : E ): 其中： 吸气相( I ) = 吸气时间(Insp.)+平台时间(Pause) 呼气相( E ) = 呼气时间(Exp.) 正比通气、反比通气屏气：气体扩散肺内交换292021/7/27 星期二压力-时间曲线流速-时间曲线平台压力:气体均匀扩散后峰值压力(PIP)潜在危害：气压伤、心肺对抗呼气末压力(PEEP)吸气流速呼气末流速呼出潮气量密闭系统：吸入潮气量=呼出潮气量阻力压Presi顺应性压Pcomp

13、INSP PAUSE:肺顺应性Comp. = 潮气量VT / 顺应性压Pcomp ml / cmH2O 气道阻力Resi. = 阻力压Presi / 吸气流速Insp Flow cmH2O / l / min EXP PAUSE:(End Exp Flow 0)内源性PEEPi, Auto-PEEP 总PEEPtot吸入潮气量302021/7/27 星期二顺应性代表弹性物体的扩张性,定义为容量改变与压力改变的比值。 C=V/PC的倒数（1/C）则为弹性阻力。高顺应性低顺应性高顺应性/低弹性阻力低顺应性/高弹性阻力相同的压强弹性阻力/顺应性312021/7/27 星期二临床应用：病人基本没有自主

14、呼吸呼吸机根据临床医生的设定参数供气由机器启动（控制），也可由病人同步触发通气（辅助）辅助Pressure 机械通气的呼吸模式辅助/控制模式（A/C）潮气量吸气压力峰值流量吸气时间呼吸频率呼吸频率流量波形压力上升时间控制322021/7/27 星期二优点可提供完全的通气支持可控制呼吸频率缺点设置值有时可能不能满足病人的通气需求需检查血气指标(PO2、PCO2)当辅助呼吸增加时，分钟通气量可能会增加可引起过度通气需设定高呼吸频率、潮气量和分钟通气量上限报警辅助/控制模式(A/C) :机控呼吸 332021/7/27 星期二控制呼吸容量控制(VCV):Volume Control压力-时间曲线流量

15、-时间曲线吸气流速波形：1.方波2.智能容量递减波 降低峰值压力 减少气压伤和 心肺对抗潮气量固定按病人理想公斤体重(IBW)设定: 7-10ml/kg , 从低潮气量开始(肺保护性通气)设定：潮气量、吸气流速和波形、 呼吸频率压力：随病人顺应性和气道阻力变化342021/7/27 星期二优点医生可控制潮气量、呼吸频率，以满足病人通气需求缺点吸气峰压可能会很高(特别是气道阻力较大时), 容易引起气压伤和心肺对抗控制呼吸容量控制(VCV):Volume Control352021/7/27 星期二设定呼吸频率：（尽量保持病人的自主呼吸，防止吸气肌萎缩）设定吸气平台时间：（吸气后屏气，能增加气体在

16、肺内的扩散，从而增加氧合改善肺内分流）设定潮气量：（肺保护通气策略，68ml/IBW）设定吸气峰流量：（设置需根据病人个体情况设定，防止初流速失调；数值越大吸气时间越短，吸呼比越小）设定送气波形：（可选方波或递减波，递减波更符合生理，有利于气体在肺内扩散；使用递减波时可适度提高吸气峰流量）设定触发灵敏度：（默认值：新生儿1L/min；儿童2L/min ； 3L/min成人。如管道漏气严重要适当提高数值，避免误触发）设定氧浓度：设定呼气末气道正压：（注意PEEP对回心血量的影响，可通过P/V环低拐点帮助确定）、关键是设定，按肺保护通气策略初设，根据血气结果调整；、吸气峰流量设定数值决定了病人吸气

17、早期是否能得到充足的气量，因此对改善人机对抗有帮助；、波形的选择可改善峰压和气体在肺内的分布；、需设定好峰压报警值，防止气压伤；、密切观测呼出潮气量与设定值得差，如是带气囊插管通气，两者相差超过，提示人工气道漏气较严重；VCV362021/7/27 星期二控制呼吸压力控制(PCV): Pressure Control设定：吸气压力、吸气时间、呼吸频率流速波形：递减波，随气道阻力而变化潮气量：随病人顺应性变化压力-时间曲线流量-时间曲线监测潮气量是否满足病人需求:根据病人理想公斤体重(IBW)7-10ml/1kg 372021/7/27 星期二优点可减少气压伤的发生率可使塌陷或过度膨胀的肺泡恢复

18、改善气体分布缺点当病人顺应性发生变化时，潮气量随着改变 (如 ARDS、肺水肿病人)如吸气时间延长(适当的吸气时间延长以保证潮气量), 病人可能需要使用镇静剂或麻醉剂控制呼吸压力控制(PCV): Pressure Control382021/7/27 星期二吸气时间锁定：（ALI/ARDS病人保证吸气时间）吸呼比锁定：（可大致锁定气道平均压）呼气时间锁定：（COPD病人保证呼气时间，不形成内源性PEEP，可在VCV方波通气下，按吸气暂停测得C和R，从而得到病人时间常数RXC，推算病人最短的呼吸时间值）吸气时间 吸呼比呼气时间呼吸周期、一般而言，优于：气道压受严密限制；吸气流量波形为递减波，有利

19、于气体在肺内均布， 更符合生理；与VCV比较而言如人工气道漏气较严重，PCV较VCV更能保证病人得到充足的潮气量；故无囊插管通气应用 PCV更优。、的关键是吸气压力和吸气时间的设定；）的设定：通过先进性得到平台压，此时的压差即为推进规定潮气量的最低压力差（）；）的设定：先根据一般经验值设定吸气时间，观察Flow-Time流量时间波形，绿色吸气段刚好回落到基线， 表示该吸气时间为最短吸气时间；、FAP压力上升百份比定义了吸气早期压力从PEEP升高至Pi的快慢；默认正常值为50%；数值越小，上升速度越慢； 一般小孩、老年人应适度下调；可通过P-T压力时间曲线，绿色短早期是否有过冲（超射）判断设置是

20、否合理；、需设定好潮气量 高低限报警值，防止容积伤和潮气量不足；、可利用840提供的时间条，帮助优化设定Ti和Te。吸气时间：（与病人吸气时间匹配）吸气压力：（PEEP以上的压差值，决定潮气量）FAP压力上升百份比：（与病人吸气初流量需求匹配）PCV392021/7/27 星期二半自主型:同步间隙指令通气 (SIMV)临床应用：病人有一定频率的自主呼吸由呼吸机强制通气和自主呼吸组合而成强制通气是由机器启动(IMV)或病人触发(SIMV)在自主呼吸时，病人决定潮气量和呼吸频率TimePressure病人触发的强制通气(A)病人触发病人触发的自主通气(S)机器启动的强制通气(C)402021/7/

21、27 星期二半自主型:同步间隙指令通气(SIMV)优点同步呼吸可改善病人的舒适性可减少病人和呼吸机之间的对抗相比A/C模式，可减少过度通气的发生缺点如果设定频率或潮气量太低，对病人的支持就会不足412021/7/27 星期二、SIMV为分时形式的A/C和SPONT的结合，故是一万能模式。、可根据上述VCV，PCV，PSV的设定，分别作A/C和SPONT两部分的设定；、通过判断总分钟通气量和自主分钟通气量的数值来辅助判断两部分的工作分担比例；然后根据临床要求作相应调整；、一般而言SIMV的同步性要优于A/C；如出现严重的不同步可尝试使用Bilevel。SIMV422021/7/27 星期二压力-

22、时间曲线流量-时间曲线半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸强制呼吸:容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV)自主呼吸:无压力支持(PSV)432021/7/27 星期二40PCIRCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZE半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸强制呼吸:容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV)自主呼吸:可加压力支持(PSV)442021/7/27 星期二自主型(Spontaneous)临床应用

23、：病人有足够的自主呼吸频率定义要求有主动的自主呼吸驱动力连续气道正压(CPAP)：恒定的正压(PEEP)作用于整个自主呼吸过程中可提供或不提供吸气支持(PSV)452021/7/27 星期二可减少呼吸作功(WOB)潮气量和呼吸频率由病人自己决定通常是脱机前最后的通气模式10 cm H2O PEEPTime自主型(Spontaneous)462021/7/27 星期二优点病人控制呼吸频率、潮气量和整个呼吸过程克服吸气流速通过气管插管和人工气道时的阻力病人感到舒适可减少人机对抗缺点如果病人状况改变时，由于呼吸机保持恒定的支持水平，可能会发生通气支持不足病人顺应性、阻力的变化病人疲劳,自主呼吸的减弱

24、自主呼吸压力支持(PSV): Pressure Support472021/7/27 星期二病人的评估值监测呼出潮气量(7-10ml/1kg)监测是否有呼吸频率的降低 PSV的适用人群有完整呼吸中枢的自主呼吸病人自主呼吸压力支持(PSV): Pressure Support482021/7/27 星期二自主呼吸压力支持(PSV): Pressure Support压力-时间曲线流量-时间曲线1. 由病人触发呼吸: 压力触发，流速触发2. 吸气压力固定 根据病人情况设定3. 呼气灵敏度(PB840&760可调)： 送气流速为峰值流速的25%时 由吸气转为呼气吸气流速: 递减波病人决定呼吸频率、峰

25、流速 吸气时间和潮气量492021/7/27 星期二设定氧浓度：设定呼气末气道正压：（注意PEEP对回心血量的影响，可通过P/V环低拐点帮助确定）设定触发灵敏度：（默认值：新生儿1L/min；儿童2L/min ； 3L/min成人。如管道漏气严重要适当提高数值，避免误触发）设定支持压力：（支持压力的高低，决定每口自主呼吸时呼吸机帮助病人吸入气体的力量大小。一般高于8cmH2O，潮气量主要呼吸机完成 ）设定呼气灵敏度：（其定义为当吸气气流的流量下降到设定值以下时，呼吸机认为病人吸气已经完成，从而由吸气相切换为呼气相。因此，数值越小，吸气时间越长；反之，越短）、一般而言，S的应用要求病人有稳定的呼

26、吸节律；病人的呼吸肌有一定的强度和耐力。、S的关键是Esens 的设定和Vsens的设定，）Esens的设定：默认值为25% ，通过观察P-T波形和病人情况来判断吸呼切换设定与病人自身需求是否合拍。如设置值 过低，波形绿色段在末端可能会出现压力的不正常上升（超射）提示病人已经在呼气，但呼吸机仍在送气；如末端或 呼气初期出现压力下降 ，表示吸气时间不足，病人主动补吸气；）Vsens的设定：默认值：新生儿1L/min；儿童2L/min ； 3L/min成人。如管道漏气严重要适当提高数值，避免误触发；、FAP压力上升百份比定义了吸气早期压力从PEEP升高至Ps的快慢；默认正常值为50%；数值越小，上升速度越慢； 一般小孩、老年人应适度下调；可通过P-T压力时间曲线，绿色短早期是否有过冲（超射）判断设置是否合理；、需设定好潮气量高低限报警值，防止容积伤和潮气量不足；PSV502021/7/27 星期二自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸)压力-时间曲线流量-时间曲线吸气触发灵敏度呼气灵敏度512021/7/27 星期二PEEP(呼气末端正压)增加功能残气量(FRC),并可改善氧合使塌陷的肺泡复原扩张已打开的肺泡使肺泡分布至肺毛细血管周围空间可用于所有呼吸模式5 cm H2O PEEP522021/7/27 星期二PEEP / CPAP优点：预防和/或改善肺不张改