机械通气的基本概念

机械通气的 基本概念
安医附院EICU
第一节 机械通气分类
根据患者和呼吸机承担呼吸作功的不同，机械通气模式可分为 三类(或称为级别，见图6-1)： 1.呼吸机承担100%呼吸作功，称为控制通气。
2.由患者负责吸气的启动，呼吸机负责吸气相的维持和吸气向 呼气的切换，呼吸机承担的呼吸作功多于患者，称为辅助通气。 3.当吸气向呼气的切换也由患者控制，患者承担的呼吸作功多 于呼吸机时，成为呼吸机辅助的自主呼吸。
2.患者触发（patient triggering） 包括压力、流量 和容量触发。呼吸机检测到患者的吸气动作而开始送气， 称为患者触发。它对病人吸气动作的感知常是可以调节 的，称为触发灵敏度（trigger sensitivity）。 3.操作者触发 手动通气，由操作者按压呼吸机面板上 的手动通气键，给予一次手动通气。
测定呼吸机顺应性的步骤为：
将呼吸机与病人脱开。 设定Vt为100ml或200ml。 设定较低的吸气流速，如30L/min。
设定压力上限为最大、PEEP为0.
堵塞Y形管出口。 进行手动通气（manual），记录气道峰压和呼出VT. 呼吸回路的顺应性等于所测定的呼出VT与气道峰压之 比（ml/cmH20）。
定压模式下气道压力为预设参数，VT即为变量。 这是最基本的变化规律。流速和时间也会对容量和 压力产生影响。相同VT和呼吸频率条件下，吸气峰 流速越大，吸气时间越短，气道峰压越高（图5）。
图5
不同吸气流速下的气道峰压
呼吸频率不变时，VT、流速和时间三者是耦连在一起的。 设定了Vt和峰流速，吸气时间（或吸呼比）也就被确定下来； 反之，设定了吸气时间和峰流速，Vt也就确定了。只有一种 例外，即吸气暂停（inspiratory pause），也称吸气平台 （inspiratory plateau），当预设的流速输送完预设的VT后，不 立即打开呼气阀，而是停顿短暂的一段时间（设定值为事件， 一般为零点几秒到2秒）。吸气暂停延长吸气时间，并使气道 压力波形出现平台（图4）。这种平台压可视为肺泡压的估计 值，并用于计算静态顺应性[Cs=VT/（平台压-PEEP）]。虽然 吸气末停顿可改善肺内气体分布，但若明显延长吸气时间， 则将对血流动力学产生不利影响。
四、呼气相
一般情况下，吸气气流停止时呼气阀开放， 与大气相通，通气时相进入呼气相。呼气末维持 气道基线压力在大气压以上，称为呼气末正压， 机械通气时的呼气末正压为PEEP，而自主呼吸时 应用呼气末正压为CPAP。应用PEEP或CPAP时，功 能残气量增加，有利于肺泡复张。
慢性阻塞性肺病患者呼气时间延长，导致气体陷闭，其结果是产生自身PEEP 或称内源性PEEP（ PEEPi）。呼吸频率过快，发生呼吸窘迫时也会产生PEEPi。 正常情况下，当呼气进行到一半时，呼气气流就几乎停止，流量-时间曲线显示 呼气流速逐渐降至0（图9A）。当存在PEEP i时，呼气末气体流速则不能自然回 复到0，而是出现陡峭的折角（图9B），在患者呼气尚未完成前，下一次呼气就 已经开始。在指令通气时，压力-时间波形并不能显示出PEEPi。这是一种假相。 实际情况是，当呼气阀开放后与大气相通，位于呼气阀的压力传感器检测到的 事大气压，而非患者肺内压。临床中可应用呼气末停顿的方法测定PEEPi。当实 施该方法时，患者不能存在任何资助呼吸，否则无法读取稳定的呼气末压力。 按下呼气末停顿键时，吸气阀和呼气阀在呼气末同时关闭，强制暂停下一次通 气。这一停顿使呼气回路内的压力达到平衡，所读取的数据即为PEEPi（图9C）， 这时流量-时间波形显示的流速为0。当然，在进行PEEPi测定时，必须将外源性 PEEP 设定为0。
图9
气体陷闭和PEEPi的测定
第3节 机械通气的适应证、禁忌症和并发症
一、机械通气的适应证
1.低氧血症 2.肺泡通气量不足
3.呼吸肌疲劳
4.保护气道
二、禁忌证
1.张力性气胸 2.肺大疱
3.误吸导致的呼吸衰竭
三、机械通气的主要并发症
1.机械通气诱发的肺损伤
（1）肺泡过度膨胀和跨肺泡压异常增高，造成炎症和肺泡-毛细血管膜通 透性增加（2）肺泡反复扩张和萎缩所产生的剪切力，同样造成炎症和肺 泡-毛细血管膜通透性增加。（3）机械通气也可导致肺脏炎症反应。
A显示相对较缓慢的 压力上升时间。
B为快速压力上升， 由于流量的升高很 快，高速气流冲击 气道，导致气道压 力出现超射现象。
图7
压力上升时间对气道压力的影响
对于定容型通气模式，所预设的VT并不一定 能全部送达患者。造成VT设定值和实际值之间差 异的原因，通常是漏气和呼吸回路所具有可扩张 性。某些呼吸机可自动检测这种容量丢失，并予 以补偿，而另一些呼吸机允许操作者测定呼吸回 路的顺应性，将测定的数据输入呼吸机后，进行 容量补偿。
图3
流量触发示意图
如上图示，呼吸机实际上监测的是吸气支和呼气支的流量改 变情况。例如设定背景流量为7L/min，触发灵敏度为2L/min，当 呼吸机监测到呼气机气体流量为5L/min时，触发吸气。
相对于压力触发方式，流量触发的优点在于
1
呼吸机管路中始 终有新鲜气体流 动，当患者出现 吸气动作就能吸 入新鲜气体
2.气压伤 3.对循环的影响
正压通气增加胸腔内压，使静脉回流减少，右心室前负荷降低。同时肺泡 压超过肺静脉压时，将造成肺循环阻力升高，右心室后负荷增加。这两个 因素导致右心输出量降低。
4.对脑血流的影响 5.呼吸机相关性肺炎
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图6
不同吸气气流形式下的流量-时间和压力-时间波形
如上图发现，持续流量产生的气道峰压较减速流量为高，减 速流量产生的气道平均压较持续流量为高。现在一般认为，与其 他气流形式相比，应用减速流量时气体在肺内分布较好，导致肺 泡过度膨胀的可能性较小。
Hale Waihona Puke 在以往的定压模式下，呼吸机总是在最短的时间 内达到设定的吸气压力。而当今多数新型呼吸机都将 压力上升时间或称为压力上升斜率改进为一种可调参 数（图7） 。一般情况下，对于呼吸频率快、吸气动 作较强的患者，应适当加快压力上升时间，以满足患 者对吸气流速的要求。而对于呼吸平稳，频率较慢的 患者，可适当降低压力升高时间，减轻气流对气道的 冲击。
理论上讲，气道峰压是对抗气道阻力和弹性阻力的综合结 果，决定气道峰压的因素包括：气道阻力、顺应性、吸气 流速和潮气量。当应用吸气停顿时，将出现平台压，是对 抗弹性阻力的结果。峰压与平台压的差值是对抗气道阻力 的部分，计算公式为： 气道阻力=(峰压-平台压)/吸气流速 呼吸机也能提供不同形式的吸气气流，当前常用呼吸机所 包括的主要是持续流量、减速流量和正弦流量。不同的气 流形式也对气道压力的形态和特点造成影响。
压力触发（ pressure triggering ）：当患者作 出吸气动作时，呼吸机管路内压力降低。呼吸机感 知到管路内的压力变化并启动送气，为压力触发 （图2）。压力触发通常需要呼吸机配备压力传感 器，通常在以下三个位臵感知压力： （1）呼吸机内部管路靠近送气口的位臵；
（2）呼出气进入呼吸机的位臵；
（3）近端气道（Y形连接处）。
图2
压力触发时的压力-时间曲线
压力触发灵敏度通常设定为-0.5至-2.0cmH20之间。
流量触发（ flow triggering ）：患者的吸气动作也能
影响到呼吸机管路内的气流。当呼吸机感知到管路内气体 流速变化并启动送气时，为流量触发。目前通常采用背景 气流（base flow或bias flow）的方法实施流量触发。呼吸 机在上一次呼气末以一个恒定的背景流量由吸气阀提供气 体到呼吸机管路中，经Y形接口从呼气阀排出。通常将背 景气流的流速设定为5-10L/min，再设定流量触发灵敏度， 常为1-3L/min。当呼吸机监测到背景气流速度变化时，开 始送气。
单纯自主呼吸时，患者承担100%呼吸作功，实际上已经不 能称作机械通气。但是，在某些情况下，如持续气道正压 （CPAP），也可归入机械通气的范畴。
病人的呼吸做功
呼吸机做功
图1
按呼吸做功对机械通气的分类
第二节
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机械通气的时相
吸气触发阶段（trigger）
吸气相（inspiratory phase）
二、吸 气 相
呼吸机组重要的功能之一就是为患者提供吸气 气流。控制吸气过程的参数包括容量、压力、流 速和时间，其中最重要的是容量和压力，设定其 中一个参数，另一个参数随患者气道阻力和顺应 性的变化而变化。
图4
定容型通气模式示的压力-时间波形
定容型通气模式的预设参数是潮气量（VT），气道压力就 成为变量，上图示了定容型通气模式的压力-时间波形。
三、 吸气向呼气的切换
1
容量切换-呼吸机送气达到预设潮气量后，由吸气切换到呼气
2
压力切换-呼吸机送气达到预设压力后，由吸气切换到呼气
3
时间切换-呼吸机按预设的时间进行呼吸切换
4
流量切换-当流速下降到预设值后，由吸气切换到呼气
图8 PSV在不同呼吸切换条件 下时的流量-时间波形和压力-时间波形
右图显示了两个切 换设定值的PSV，A 图的呼吸切换设定 为峰流速的15%，B 图为50%。可见A图 的吸气时间较长， 压力波形具有明显 的平台；B图吸气 时间变短，压力平 台消失。
吸气向呼气的切换（cycle）
呼气相（expiratory phase）
一、吸气触发阶段（trigger） 吸气的启动称为触发，方式有三类：
1.呼吸机触发 时间触发（time triggering）：呼吸机 根据设定的频率，按一定时间间隔送气，如当设定通气 频率为12次/分时，呼吸机每5秒开始一次送气。
2
由于患者在吸气 最初就能得到新 鲜气体供应，气 道中只会产生很 小的压降，从而 大大降低病人的 吸气做功
3
这些优点在CPAP 模式下表现的更 为突出，送气滞 后的时间明显缩 短，患者呼吸做 功也较少