呼吸机相关理论与使用策略

呼吸机相关理论与使用策略

(Relativetheoryinventilatorandapplicationstrategy）上海交通大学医学院附属新华医院崇明分院急危重病医学科宋志芳2018年6月16日安徽安庆市立医院提纲或内容一、呼吸机定义与价值二、与呼吸机相关呼吸生理与病理生理二、呼吸机基本方式四、呼吸机使用策略

1、使用时机掌握

2、人工气道选择与建立

3、模式与功能选择

4、纠正缺氧策略

借助人工装置（机械通气机或呼吸机），产生或辅助患者的呼吸动作，达到增强和改善呼吸功能、纠正缺氧和二氧化碳潴留目的的一种治疗措施或方法。定义呼吸功能呼吸动作/力学特点容量、压力、通气/血流、交换吸入氧气排出二氧化碳借助人工或机械作用产生呼吸动作，改善辅助呼吸功能呼吸功能呼吸机能完成？临床价值1、MOF2、MSOF3、MOFS4、MODS70年代后1992年呼吸机治疗价值

纠正缺氧与二氧化碳潴留为原发病治疗赢得时间；避免和减少因缺氧与二氧化碳潴留造成的并发症（MODS、肺部感染加重）直接挽救患者生命二、呼吸机相关理论呼吸生理呼吸机参数（一）肺容量（静态）1、静态肺容量肺活量(vitalcapacity，VC)残气量(ResidualVolume，RV)肺总量(totallungcapacity，TLC)TLC＝VC＋RV4个容量(volume)：补吸气量(IRV)潮气量（TV）补呼气量(ERV)残气量(RV)4个总量(capacity)：深吸气量(IC)、VC、FRC、TLC平静呼吸或不受时间限制时肺的容量变化；静态肺容量肺活量(vitalcapacity，VC)残气量(ResidualVolume，RV)肺总量(totallungcapacity，TLC)

TLC＝VC＋RV

4个容量(volume)：补吸气量(IRV)

潮气量（TV）补呼气量(ERV)

残气量(RV)4个总量(capacity)：深吸气量(IC)、

VC、FRC、TLCistheresultmustbeadequateforpropergasexchange!InspiratoryVolume

吸气容量ExpiratoryVolume

呼气容量Volume-容量=毫升/升=ml/L潮气量（二）肺容量（动态）2、动态肺容量时间肺活量(timevitalcapacity)用力肺活量(forcedvitalcapacity，FVC)最大呼气中段流速(MMEF25~75%、MMEF50~75%)；流量-容积(flow-volume，F-V)曲线；最大吸气流速(MIFR)；受时间限制时呼吸容量变化（最大程度用力呼吸过程中肺的容量变化）。正常-用力呼气流速25%VC以上：用力依赖(effortdependent)；75%VC以下：非用力依赖(effortindependent)；影响呼气流速的三个因素呼气肌的力量(muscularpressure，Pmus)；肺的弹性回缩力(elasticrecoilpressure，Pel)；气道阻力(AirwayResistance，Raw)。用力与呼气流速一般情况下

Pmus与Pel与呼气流速成正比：

呼气用力愈大，弹性回缩力愈大，呼气流速愈快；Raw与呼气流速成反比：

Raw愈高，呼气流速愈慢。自主呼气压力变化Ppl

Pin＞PoutPpl=PinPin＜Pout驱动压(drivingpressure)肺泡压(alveolarpressurePal=Ppl+Pel上游段(upstreamsegment，US)下游段(downstreamsegment，DS)影响呼气流速的四个因素1、呼气肌的力量(muscularpressure，Pmus)；2、肺的弹性回缩力(elasticrecoilpressure，Pel)；3、气道阻力(AirwayResistance，Raw)；4、等压点(equalpressurepoint，EPP)形成；用力呼气流速受限机制等压点(equalpressurepoint，EPP)学说呼气用力与等压点(EPP)一旦气道动态压缩形成，呼气愈用力，气道压缩愈明显：Pin＜Pout。COPD习惯噘嘴样呼气为什么？气道阻力增加患者：习惯于慢呼气；（气道阻力与气流速度成正比，气流速度愈快，阻力愈大，等压点形成愈早，气道动态压缩亦愈明显，呼气流速更加受限；减慢呼气，能减慢气流速度，有助于EPP向口腔方向移动，使气道动态压缩减少，呼气流速受限可得减轻）肺气肿病人：肺泡弹性回缩力下降，Pal下降，EPP更靠近肺泡侧，气道动态压缩同样增加。COPD习惯噘嘴样呼气，原因在于通过增加口腔阻力，限制呼气流速，减少气道动态压缩，气体容易呼出。自主呼吸与铁肺呼气-正压吸气-负压胸外性机械通气铁肺（ironlung）History

胸外式呼吸机

胸盔甲式呼吸机

胸带式呼吸机

胸带式呼吸机胸外式呼吸机胸内压-负压依靠胸外负压将胸廓拉开气体进入胸内-肺内胸内式呼吸机胸内压-正压呼吸机产生正压将气体压入肺内PressureTarget压力目标PressureControl压力控制A/C、IPPV、PC、Bi-PAP、Bi-Level、APRV、CPAP需设置PinspTiI:Ethisisthemachinesgoalcanbereachedwithoutventilating!!InspiratoryPressure

吸气压力=PinspExpiratoryPressure呼气压力=PexpirPeakPressure峰压=PpeakInspiratoryPeakPressure吸气峰压ExpiratoryPeakPressure呼气峰压Pressure-压力-厘米水柱-cmH2O基本呼吸机模式=正压通气压力=IPPV

胸外与胸内式呼吸机主要区别气体进入气道方式胸内压-正压或负压临床疗效有创机械通气无创机械通气胸外呼吸机胸内呼吸机不完全相同机械通气分类有创机械通气无创机械通气部分液体通气（PLV）一氧化氮-NO通气体外膜肺（ECOM）俯卧位通气（proneventilation）简易呼吸器（捏皮球）口对口、口对鼻、胸外按压不属于机械通气范畴人工呼吸气体分布与交换生理性气体分布不均：重力与体位病理性气体分布不均：肺不张肺实变肺水肿（间质与肺泡）支气管阻塞或痉挛ALI/ARDS肺部病变不均匀性LapinskySE,MehtaSBench-to-bedsidereview:Recruitmentandrecruitingmaneuvers.CritCare，2005，9:60–65.肺泡萎陷发生机制表面活性物质与表面张力时间常数（TC）时间常数(TC)＝气道阻力(R)×顺应性(C)通气／血流(VA/Q)(1)正常VA/Q：VA/Q≈0.8

体位与重力引起差异；（2）VA/Q失调：静脉血掺杂：VA/Q＜0.8

无效通气：VA/Q＞0.8肺的力学呼吸动力胸和肺顺应性气道阻力呼吸功呼吸动力呼吸中枢支配下的胸腔体积变化和肺组织的弹性回缩，构成肺泡与大气压之间的压力差，使气体在吸气时进入肺内，呼气时排出。影响呼吸动力因素呼吸中枢；胸腔的完整性；肺组织弹性回缩。胸和肺顺应性

（动态与静态）

容量改变(△V)顺应性(C)＝────────L/cmH2O

压力改变(△P)LungComplianceChangesandtheP-VLoopVolume(mL)PresetPIPVTlevelsPaw(cmH2O)COMPLIANCEIncreasedNormalDecreasedPressureTargetedVentilation影响胸和肺顺应性因素肺容量；呼、吸气相；

肺泡表面张力与表面活性物质；肺组织弹性。肺泡表面张力与表面活性物质Laplace公式：

2T

P＝───

rP=肺泡内缩力，T=表面张力，r=肺泡半径。表面活性物质（Surfactant）二棕榈卵磷脂，位于肺泡内气液交界面，降低肺表面张力，防止肺不张，稳定肺泡舒缩功能。Laplace定律:P＝2T/r半径越小，表面张力越大;(P＝Pressure，T＝Tension，r＝radial)表面张力（内聚力），趋使肺泡缩小；表面活性物质，降低表面张力，趋使肺泡膨胀；肺泡萎陷时表面活性物质作用大；膨胀时作用小。表面活性物质（Surfactant）↓a.生成↓：缺O2

，O2

中毒；b.分解↑：急性胰腺炎,血中脂酶↑，分解脂类↑；c.消耗↑：过度通气，肺水肿；d.灭活↑：脂肪栓塞→脂酸分解；气道阻力（cmH2O/L/sec）定义：单位流速所需要的压力差。一般以每秒钟内通气量为1L时的压力差表示：

气道通口压(Pao)－肺泡压(Palv)气道阻力(R)＝────────────────cmH2O/L/sec

流速气道阻力分布大部分位于上呼吸道：鼻、口腔、咽喉和气管。周围呼吸道（直径＜2mm），阻力仅占总阻力20%左右。影响气道阻力因素（1）气流形式和速度；层流或线流：P＝K1V

湍流或涡流：P＝K2V2混合型：P＝K1V＋K2V2(K1、K2常数同上)（2）气道管径和长度：

8nl阻力＝───(n为气体粘滞度，l为气道长度，Υ为管道半径)

πr4（3）气体物理性质：呼吸功指空气进出呼吸道时，用以克服肺、胸壁和腹腔内脏器的阻力而消耗的能量。平静呼吸时，呼吸肌收缩所做的功基本均用于吸气时，而肺的弹性回缩力足以克服呼气时空气与组织的非弹性阻力。4、呼吸功（WOB）

（kg.m/min)物理定律：功＝力×距离；呼吸功＝胸腔压力差×肺容量的改变。WorkofBreathing

A:ResistiveWorkB:ElasticWorkPressure(cmH2O)Volume(ml)BAIncreasedRawPressure(cmH2O)HigherPTANormalSlopeVol(mL)LowerSlopemustbeadequatetoreachthegoalshouldbecomfortable!Floworflowrate=流量/流速?InspiratoryFlow

吸气流量/速ExpiratoryPeakFlow

呼气峰流量/速PeakFlow

峰流量/速InspiratoryPeakFlow

吸气峰流量/速ExpiratoryPeakFlow

呼气峰流量/速Flow-流量/速=升/分钟=L/mInspiratiorytime吸气时间=Ti

Expiratorytime呼气时间=EiInspiratiory：Expiratorytime吸呼气时间比率I:E吸呼比（%或sec）Time时间Sec吸气/压力上升时间（inspiratory/pressurerisetime）或斜率（slope）吸气时间与速度影响气体弥散氧气Increasedinspiratory

/pressurerisetime）Time(second)NormalSlopeP(cmH2OLowerSlopehigherSlope三、呼吸机机基本方式-IPPV

VolumeTarget容量目标VolumeControl容量控制A/C、CMV、IPPV、VC、SIMV需设置VT或TV呼吸频率（RR）PeakFlowTiI:E定容BenefitofVolumeVentilation

Guaranteedtidalvolume,notaffectedbychangesinpulmonarymechanicsVolumeVentilation:IncreasedPressurePVtCompliance

ResistanceWhatiswrongwithVC?Fixedflow:Inanactivelybreathingpatient:

maybeinsufficientforpatientdemand

asynchrony(comfort/WOB/gasexchange) needsedation±paralysis ↑ventilationdays/infection increaselengthofstay $$$$$

。

。

IPPV表现形式IPPV定容-定压A/CAsistance/Control辅助/控制定容VCV-定容/PCV-定压间歇指令通气(IMV)/同步间歇指令通气(SIMV)定容-定压压力支持通气(PSV)定压分钟MMV指令通气（MMV）定容简易呼吸器-捏皮球PressureTarget压力目标PressureControl压力控制PC、Bi-PAP、Bi-Level、APRV、CPAP需设置PinspTiI:E定压PCV:TheBenefitorAlternativeConstantairwaypressureHighvariable

inspiratoryflow

ReducedpatientinspiratorymuscleworkloadAdjustableInspiratoryTimeImprovedgasdistribution,V/Qmatching,andoxygenationDisadvantagesofPressureVentilationDeliveredtidalvolumeisvariableanddependsonthepatient’slungmechanics:

VtPPressureVentilation:DecreasedTidalVolumeCompliance

Resistance双相或双水平正压通气

(BiPAP，Bi-levelpositiveairwaypressure)

实质=定压型通气模式借助吸、呼气相压力调节设置出多种通气模式（1）工作原理P1=高压或吸气压力(0~90cmH2O)，P2=低压或呼气压力，即PEEP(0~90cmH2O)；T1=高压时间或吸气时间，T2=低压时间或呼气时间。（2）工作特点1、两个时相的压力与时间可以任意设置与调整。2、两个压力与时相时可以自主呼吸。（1）工作原理OxygenationCO2EliminationPHighPressureTimeisasSameastheLowPressureTime“Biphasic”or“Bipap”PWhentheSettingofHighPressureTimetoLowPressureTimeConformstoRelativelyNormal“I:ERatios”…WeUsetheTermBi-Level+PSVPressureTimePhighPlowPressureSupport双相或双水平正压通气

(BiPAP，Bi-levelpositiveairwaypressure)

定压型通气模式不能用于严重气道阻力增高患者-支气管哮喘PRVC是最佳选择BIPAP两个压力水平下的CMV或AMV（2）组合成各种模式用途较广，在自主呼吸和控制呼吸时均可使用。一般情况下，根据临床需要不同，可灵活调节出多种通气方式。

当P1＝吸气压力，T1＝吸气时间，P2＝0或PEEP值，T2＝呼气时间，即相当于定压力的IPPV；

当P1＝PEEP，T1＝无穷大，P2＝0，T1＝0，即相当于CPAP；

当P1＝吸气压力，T1＝吸气时间，P2＝0或PEEP值，T2＝期望的控制呼吸周期，即相当于IMV或SIMV。

当P1>P2，T1>T1

＝APRV。BIPAPBIPAP模式下，通过两个压力（P1与P2）与两个时间（T1与T2）设置，可以设置出不同类型通气模式，以控制性呼吸为例，形成不同的压力变化图形。BIPAP

PCV与BIPAP主要的不同点是各个周期均允许患者存在或出现任意的自主呼吸BIPAP

BIPAP是将PCV与自主呼吸结合最好的通气模式

BIPAP

BIPAP的特点是任何呼、吸气或Phigh和Plow时期均允许患者存在自主呼吸BIPAP不伴有自主呼吸的BIPAP相当于PCV压力释放通气-APRV

AirwayPressureReleaseVentilation定压型通气模式不能用于严重气道阻力增高患者-支气管哮喘PRVC是最佳选择Bi-Level相当于APRVOxygenationCO2EliminationPWhentheSettingofHighPressureTimeisGreaterthantheSettingofLowPressureTimeWeUsetheTerm“APRV”APRVPressureTimePhighPlowBIPAP间歇指令通气(IMV)

同步间歇指令通气(SIMV)

始用于七十年代初，主要用于撤离机械通气过程中。指令通气与控制性机械通气相同，自发性呼吸期与CPAP相同。IMV:机械通气机在每分钟内，按事先设置的呼吸参数(频率、流速、流量、容量、吸/呼等)，给予患者指令性呼吸。患者可以有自主呼吸，但呼吸频率、流速、流量、容量、吸/呼等不受机械通气机影响。IMV/SIMV

自主呼吸压力（cmH2O）时间(sec)指令呼吸（IMV）同步指令呼吸(SIMV)

。

。

SIMV优点(1)将IPPV与自主呼吸很好地结合和协调，更能保证有效通气量；(2)脱机过程中，能发挥自身调节呼吸的能力，避免过度通气和通气不足，减少呼吸性碱中毒和呼吸性酸中毒的发生。(3)机械通气过程中，呼吸性碱中毒发生率明显高于呼吸性酸中毒，采用IMV／SIMV对预防呼吸性碱中毒的发生尤为重要。(4)能减少机械通气对循环及肺组织的不利影响，减少镇静和肌松剂的应用。IMV／SIMV优点在逐渐降低机械通气机控制和辅助呼吸频率的过程中，逐渐增加自主呼吸的的能力;有助于锻炼患者的自主呼吸;维持呼吸肌的功能;减少呼吸肌废用性萎缩;逐渐撤离机械通气，使从机械通气到自主呼吸的过渡更自然、更符合生理要求，也更安全。IMV／SIMV状态下，可以通过机械通气机得到气道内气体的加温和湿化，并能得到适当的FiO2。注意事项

低呼吸频率的IMV／SIMV不易应用时间过长，（避免或加重呼吸肌疲劳的发生率）；

加用PSV;

病情变化或不稳定时，警惕发生通气不足；应用低频率的IMV／SIMV时，将MV报警下限调至能维持患者生命的最低水平，及早发现通气不足和缺氧。四、呼吸机使用策略呼吸机治疗价值

纠正缺氧与二氧化碳潴留为原发病治疗赢得时间；避免和减少因缺氧与二氧化碳潴留造成的并发症（MODS、肺部感染加重）直接挽救患者生命1、应用时机恰到好处最大限度发挥机械通气的益最大限度降低机械通气的弊（ALI、气压伤、容量伤、切割伤、生物伤等）权衡利弊

生命VALIMODSVAP

人工气道建立过程造成损害结论

严密观察，随时应用；宁肯早用，不要晚用；宁肯错用，不能不用；时间就是生命。判断缺氧的严重程度PaO2＜60mmHg、SaO2＜90%氧合指数（PaO2/FiO2）＜200Qs/QtD(A-a)O2VD／VT

呼吸频率?心率？烦躁程度？原发病?胸片?缺氧严重程度

2、人工气道选择与建立1、口咽通气道2、鼻咽通气道3、接口器、接鼻器4、面罩：口鼻面罩、鼻罩5、喉罩6、气管插管：经口、经鼻7、气管切开或造瘘口咽通气道使用多、普遍指征：神志不清；呼吸道分泌物多；优点：简便、无创、便宜反复使用鼻咽通气道置入ConstructionSoftrubber,silicone,orPVCProximalflange,distalbevelVaryinglengthsanddiameters

PurposeMaintainpatentairwayFrequentsuctioningFacilitateinsertionofothertubes鼻咽通气道置入鼻咽通气道置入接口器连接呼吸机无创清醒分泌物少接鼻器一端能插入双侧鼻腔，另一端与呼吸机连接同样适合神志清醒、配合良好的患者，甚至可以长期接受呼吸机治疗。面罩类型口鼻面罩鼻罩喉罩喉罩无创简便昏迷与清醒便宜喉罩