呼吸机的基本原理和通气模式.ppt

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1、呼吸机的基本原理与通气模式,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,呼吸机的基本模式,使用呼吸机的目标,临床目标：1.改善低血氧症2.改善呼吸性酸毒症3.减轻呼吸窘迫4.预防和改善肺不张5.改善呼吸肌肉疲劳,前 提：避免医源性肺损伤,呼吸机基本概念,什么是呼吸机？,呼吸机 电子打气筒！,呼吸机系统简图,呼吸机的组成,可分为三部分：主机(气路单元+监控单元)湿化器(温控+湿化灌)空、氧气源提供装置 床边压缩机+O2气源 中心气源(Air、O2)(2.55.5)kg/cm2,呼吸机各部分主要功能,主 机气源处理、吸呼控制、监测报警混合器外置或内置机械式，比

2、例阀混合。湿化器病人吸入气体的加温、加湿病人管路5-6根螺纹管、接湿化器或雾化吸入器，病人吸入和呼出气体的传输。气 源以适当方式提供压缩空气和氧气其 它主机和病人管路的固定或支撑装置,加热湿化器工作原理,出气口,进气口,接在吸气回路对病人吸入的气体加温加湿,湿化罐内放置一个卷曲的铝筒内衬湿化滤纸形成一个温湿通道,接呼气回路,图-1 加热湿化器应用示意图,温度31T37,绝对湿度：HA 30mg.L-1,有创正压通气的人机系统工程,输入主机的气体为高压，要求干燥、洁净；输出给病人的混合气体为低压，要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。,基本原理示意图,主机工作原理,压缩气源的处理：减压、过滤；空

3、气、氧气配比混合，稳压，送到吸气阀；在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气；同时监控参数、满足条件,“切换”到呼气相；打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程；检测病人的状态，进入下一个呼吸周期（下 一个吸气相的开始）。,呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,自主呼吸 vs.正压通气,Pressure压力,Volume容量,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,机械(正压)通气与心肺对抗,二、呼吸机的基本

4、模式,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,呼吸三要素:压力、容(流)量和时间,流速-时间曲线,压力-时间曲线,压力(P)Pressure容量(V)：Volume 流速量(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,呼吸机的工作原理和分类,定压型:以气道压力做为切换参数。呼吸机产生气流，进入呼吸道，使肺泡扩张，胸、肺被动扩大，呼吸道内压力不断升高，达到预定压力值后，气流终止，开始呼气，此时气道内压力不断下降，达到另一预定值

5、，气流再次发生。,呼吸机的工作原理和分类,定容型:以容量做为切换参数。呼吸机将预定的潮气量通过人呼吸道，它保证在预定的压力范围内受潮气量，不受胸肺顺应性及气道阻力变化的影响。,呼吸机的工作原理和分类,定时型:以时间作为切换参数。预设吸气及呼气时间进行切换。潮气量则由吸气流速加以控制，故基本上和定容型相仿，但由于吸气流速除由呼吸机工作决定外，还受气流阻力影响。,主要物理量和参数,时间量及参数气体流量及参数气道压力及参数温度、湿度参数 需要非常清楚地了解各参数的物理涵义及其作用或影响。,时间参数及其符号,(1)通气频率(f：0120)bpm(2)吸呼比(I:E=Ti:Te)(3)吸气时间 Ti(s

6、)、Trise(s)(4)呼气时间 Te(s)(5)屏气时间 TP(s)是吸气时间的一部份，通常设定为T的10%，临床根据病情和呼吸习惯 适当增加或减少。周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm,流速-时间曲线,容量和流量参数及其符号,(1)分钟通气量(MV，L/min)=VTf(2)潮气量(TV/VT，ml)=VTI=VTE=F.dt(3)吸气流量(F，l/s)，是一个动态参数，峰值流速Fpeak：影响吸呼比和吸气波形(4)叹气/深吸气 Sign：1.5或2倍的VT/100次(5)流量触发灵敏度(FT，L/min)，包括吸 气和呼气触发灵敏度（需高速动态阀）,吸气流量触发灵敏度

7、,压力参数及其符号,(1)气道压力(Airway Pressure，Pair/Plung不一致)是一个动态物理参数，波形、光柱：Ppeak,Pplateau,Pmean（cmH2O或kPa）(2)吸气压力水平(Pi-Level：010kPa)？(3)呼气末正压(PEEP：0.1 kPa3kPa)(4)吸、呼压力触发灵敏度(PT:-2kPa+2kPa)(5)呼吸机的工作压力、气源压力。低压：(6070)cmH2O，高压：120kPa,压力参数及压力触发灵敏度,触发压力 P=PEEP-PT呼吸做功 W=S+SC,气道阻力和顺应性,静态气道阻力 RL=(Ppeak Pplateau)/flow cm

8、H2O/L/s 静态顺应性 CL=VT/(Pplateau PEEP)L/cmH2O,压力-时间曲线,流速-时间曲线,密闭系统：吸入潮气量=呼出潮气量,内源性PEEPi/Auto-PEEP：COPD&Asthma 空气滞留,Time(s),(L/min),1,2,3,4,5,6,120,-120,Auto-PEEP的流量波形,End Exp Flow 0,二、呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,通气模式的发展演化,通气模式的数学表达,假设病人吸气做功W吸，自己吸到的容量V吸那么：控制W吸=0时，为控制模式(CMV/IPPV/VCV

9、/PCV)W吸0 但 V吸=0，辅助控制模式(A/C、病人触发的)辅助100%W吸0，100%V吸0时，为辅助模式(Assist-Mode)同步间歇控制：SIMV+CPAP/SIMVVC+PSV/SIMVPC+PSV 吸气支持：PSV/VAPSV 和 VSV/MMV/EMMV自主W吸=100%，V吸=100%时，为自主模式(Spontaneous，CPAP),通气模式的转化,呼吸机工作模式,控制呼吸采用时间切换方式，呼吸机控制病人的潮气量、频率和吸/呼比病人的自主呼吸努力不能触发送气适用：呼吸完全停止或呼吸极微的患者,呼吸机工作模式,辅助呼吸呼吸频率由病人控制，吸气由病人吸气动作所产生的气道内

10、负压所触发，但输入气量则由机器的预定值提供，采用压力或流量触发形式适用：有自主呼吸，但通气不足,呼吸机工作模式,控制辅助同时具有上两种模式功能如病人自主呼吸能产生足够负压则可产生吸气触发；反之，则由机器预定频率送气。当病员呼吸增强，由控制呼吸过度到辅助呼吸时，可采用此种方式,呼吸机工作模式,间歇指令呼吸和同步间歇指令呼吸呼吸机按预定频率，定时触发或在一定时间范围内由气道内负压触发在指令呼吸的同期，则病人在呼吸回路持续气流中自主呼吸。此法可避免通气过度，帮助病人撤机前呼吸锻炼，且能改善通气/流比，增加舒适感,呼吸机工作模式,压力支持呼吸病人通过呼吸机在自发吸气时从呼吸机设置的安心、按需阀得到一个

11、附加气流，接受气道内的正压支持,呼吸机工作模式,呼气末正压呼吸指呼气末气道开口处的压力维持高于大气压，可增加功能残气量，使肺泡在呼气末不易陷闭，改善通气，提高动脉血氧分压。但由于增加气道内压，可是使正常肺泡过度充气造成死腔增加，并易造成肺损伤，减少心排出量应正确了解其生理影响，合理应用，一般用于当吸入氧浓度、达40-50%，而PaO2小于60mmHg,peep宜从小开始，5-25cmH2O，以病人舒适为宜,呼吸机工作模式,持续气道正压呼吸整个自主呼吸周期中，气道开口处压力均维持高于大气压。目前用于弥漫性肺疾病或OSAS。,呼吸模式,呼吸模式：辅助/控制型(A/C:Assist/Control;

12、CMV)半自主型:同步间歇指令呼吸SIMV自主型(Spontaneous),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 Support,辅助/控制模式(A/C):机控呼吸,临床应用：病人基本没有自主呼吸呼吸机根据临床医生的设定参数供气：潮气量或压力流速和流速波形，或吸气时间呼吸频率由机器启动，也可由病人同步触发通气,Time,Pressure,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(P

13、o2、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,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,Time,Pressure,病人触发的强制通气,病人触发,自主呼吸,机器启动的强制通气,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

14、低，对病人的支持就会不足,自主型(Spontaneous),临床应用：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),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拔管前最后的通气模式,10 cm H2O PEEP,Time,自主型(Spontaneous),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

15、自动停止，按原模式通气,窒息通气双向转换(Apnea Ventilation),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(Spontaneous)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 Support,控制呼吸容量控制(VCV):Volume Control,压力-时间曲线,流量-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

16、和 心肺对抗,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,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 Control,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,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

17、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 Control,新观点：压力上升时间,使吸气流速的上升符合病人的需求范围 1-100%(默认值 50%),高气道阻力:较缓的压力上升时间,Gas flow is greatest where resistance is low,hence overinflation of normal lung units.,V/Q,PvCO2=46 mmHg,PvO2=40 mmHg,PaO2=70 mmHg,PaCO2=45 mmHg,PaCO2=43 mmHg,PaO2=60 mmHg,

18、自主呼吸压力支持(PSV):Pressure Support,压力-时间曲线,流量-时间曲线,吸气流速:递减波病人决定呼吸频率、峰流速 吸气时间和潮气量,自主呼吸压力支持(PSV):Pressure Support,当病人流速降到峰值流速百分比时，压力支持通气被终止“呼气灵敏度”定义了在终止呼吸机送气时预计达到的吸气流量峰值百分比,40,PCIRCcmH2O,INSP,EXP,30,20,10,0,10,-20,80,60,40,20,0,20,-80,40,60,0,4,8,12s,2,6,10,PS Termination Criteria,新观点:呼气灵敏度 Esens,呼气灵敏度 Es

19、ens,若泄漏超过机设的Esens，呼吸机无法判断病人已停止吸气而继续送气，将导致呼吸机对抗病人的呼气作功，使呼吸机与病人的呼吸不同步如果吸入气量被过早终止，这会减少潮气量，或在呼吸机停止送气后患者仍存在自主吸气时，增加了吸气肌肉负荷,Flow,呼气灵敏度 Esens与呼气WOB,PRESSURE,医生可根据病人的情况调节Esens，使之符合病人内在的吸气相，可改善病人和呼吸机之间的同步性,FLOW,PS overshoots target,Esens fixed 25%,Esens adjusted to 50%,Normal,Problem resolved,0,100,0,15,低的PS

20、V设定值 5-10 cm H2O PSV可减少病人克服气管插管和人工气道的阻力所作的功可作为脱管的最后支持水平高的PSV设定值PS 可增加自主呼吸的吸气作功能力，最高可达 10 ml/kg的潮气量可满足病人几乎总的通气要求,自主呼吸压力支持(PSV):Pressure Support,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,自主呼吸压力支持(PSV):Pressure Support,病人的评估值监测呼

21、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 Support,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,自主呼吸:CPAP(持续气道正压呼吸),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 PEEP,PEEP/CPAP,优点：预防和/或改善肺不张改善氧合潜在的副作用：由于胸廓内正压的增加，使病人的心输出量降低气压伤增加

22、颅内压,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),压力-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),呼吸机的基本模式,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,同步触发方式,压力触发(Press.Trigger)流速触发(Flow Trigger),触发灵敏度,触发灵敏度：病人的努力程度达到触发灵敏度时，呼吸机将触发

23、供气触发可选择压力或流速触发,压力触发,封闭回路：吸气阀和呼气阀关闭病人横膈收缩，开始吸气动作病人作功使呼吸机回路系统内产生负压,压力触发,当压力下降至医生所设定的灵敏度时，呼吸机将触发呼吸从病人吸气作功到呼吸机触发呼吸之间，有短暂的延迟时间（吸气阀打开时间+气体从吸气阀到插管时间）如存在AUTO-PEEP,触发较困难(须克服AUTO-PEEP)气道漏气时(如小儿无囊气切、气插)无法应用,Baseline,Patient effort,人机对抗存在AUTO-PEEP时,触发较困难,压力触发,压力触发灵敏度设定在-2 cm H2O图中，前二次病人作功达到压力灵敏度；呼吸机触发呼吸通气第三次病人没

24、有达到灵敏度；呼吸机不能触发通气,-2 cm H2O,流速触发,开放系统：吸气阀和呼气阀打开呼气末，呼吸机提供一个低水平的连续气流（基础流速）进入病人呼吸回路,No patient effort,Base Flow,无触发:吸入端流速=呼出端流速,流速触发,病人横膈收缩，吸气作功开始当病人开始吸气，一些连续气流转移至病人处，呼吸机将触发呼吸,病人触发:吸入端流速-呼出端流速触发灵敏度,流速触发,低水平的流速满足了病人触发呼吸所作的功，有效地降低病人触发呼吸机工作所作的呼吸功可用于有AUTO-PEEP(COPD和哮喘)的病人可减少病人作功和呼吸机供气之间的时间延迟；与压力触发相比，可改善呼吸机的

25、反应时间克服气道漏气(设置超过漏气的触发灵敏度)，用于小儿病人可减少胸部手术病人伤口疼痛,All inspiratory efforts recognized,Time,Pressure,呼吸机的回顾,呼吸机的基本概念机械通气和心肺对抗呼吸机的几个重要参数呼吸模式压力触发和流速触发,引申话题,CMV,IPPV,SIMV,MMV,BIPAP,CPAP,SPONT,PCV,VCV,APRV,PLV,PS,ASB,ILV,PRVC,VAPS,PAV,各种新模式？“卖点”？“商业炒作”？,基本呼吸模式的理解和应用最为关键,呼吸模式：辅助/控制型(A/C:Assist/Control;CMV)半自主型:

26、同步间歇指令呼吸SIMV自主型(Spontaneous)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 Support,回归根本！,呼吸机使用前的例行检查(OVP),消除一部分潜在风险？电源气源检查：风险较多、断气断电？气密性检查：内、外气路和插管漏气？压力上限：不准或失灵，机械的？呼气分钟通气量上、下限:漏气/自主？窒息报警：脱管、病人没有呼吸响应？触发灵敏度：不准或误触发？,呼吸机使用前的例行检查,吸气压力水平：平稳、准确？吸入氧浓度：准

27、确度高于5%，阀、混合器故障、氧电池监测？吸、呼流量：准确度优于5%、线性好？上述检查通过后，将湿化器（故障源？影响机械通气效果）预设在（3237），然后等待或用于病人，急救时可以只进行第、步检查。,湿化器常见使用问题,湿化罐要接在吸气回路上，进气和出气口不能接反；注意观察罐内液面高度，要加注蒸馏水，不能加注生理盐水；温度传感器接到 Y 头的吸气端，不要接在吸呼公共端；每个病人或每周更换一次湿化滤纸，如长期不换或忘记装滤纸，会出现低温报警；,湿化器常见使用问题,当出现故障报警时，只需更换下面的控制部分进行维修，罐不用换；如使用管道内加热要慎重，其温度不要设置的太高，以免相对湿度降低太多；如呼吸

28、机处于备机状态，带气路温度监测的湿化器要打到“Standby”状态。,呼吸机的报警,输入能源报警 停电、气源故障（无输出或低于某一水平）。控制回路报警 控制参数不相容(反比、超范围)、时序失效、阀失灵、传感器故障、内回路漏气等。输出参数报警 压力、容量、时间(f，Ti、Te，窒息报警)、吸入气体(温度、氧浓度)呼出气体(CO2浓度)。,输入能源报警,掉电，用墙上的标准配电插座，不要用插板；气源故障（无输出或低于某一水平）：尽量采用中心供双气；用压缩机时，要特别注意气水分离器里的水和滤网的清洗。,控制回路报警,控制参数不相容(反比、超范围)、时序失效、阀失灵、传感器故障、内回路漏气等故障停机。备用机器。,输出参数报警,压力、容量、时间(f，Ti、Te，窒息报警)、吸入气体(温度、氧浓度)呼出气体(CO2浓度)。漏气、传压管和Y头脱落、呼气传感器进水、气道阻力或肺顺应性变差、痰。,