【重庆医科大学】小儿机械通气基础

小儿机械通气基础重庆医科大学儿童医院急诊科匡凤梧NavigatingTheStormMechanicalVentilation:机械通气相关呼吸生理目的•掌握人工呼吸机工作过程•熟悉人工呼吸机的组成，各部件名称•熟悉机械通气模式、调节参数的名称•认识机械通气与自然呼吸的差异•了解各种不同种类的人工呼吸机正常人呼吸过程外呼吸通气过程:气体进、出肺泡换气过程:肺泡毛细血管与肺泡间的气体交换内呼吸毛细血管内气体与细胞间的气体交换过程自然呼吸：肺通气•平静吸气：膈肌和肋间肌收缩，胸廓扩张，胸腔内容积增大，胸膜腔压力从-0.49kPa降至-0.98kPa，肺泡内压力从0降到-0.2kPa，上呼吸道与肺泡间的压力差使气体进入肺内。•平静呼气：为被动过程，膈肌和肋间肌松弛，胸廓和肺靠弹性自然回缩，肺泡内压增高并超过气道压和大气压，肺内气体排出体外，呼气末肺泡内压为0，即等于大气压气流停止。正常呼吸时胸膜腔及肺内压变化吸气呼气吸气呼气肺通气与容积肺通气与容积肺容积图肺通气与容积正常肺泡气体交换TypeIcellEndothelialCellRBC’sCapillaryAlveolarmacrophageTypeIIcellNORMALALVEOLUSGASEXCHANGEVO2=QHb13.4(SaO2-SvO2)ArterialInflow(Q)capillaryO2O2O2O2O2O2O2VenousOutflow(Q)CellO2AdaptedfromtheICUBook氧气的摄取OXYGENEXTRACTION内呼吸毛细血管内气体与细胞间的气体交换过程外、内呼吸与呼吸机的作用ESPRITNICO:SpO2,ETCO2细胞呼吸机的作用人工呼吸机人工呼吸机是一系列肺通气装置（LungVentilator)的总称。他只能完成气体进出肺泡的通气过程，他不同于人工心肺机、人工肾等人工脏器，不能代行完整的呼吸功能，对气体交换过程的弥散、肺循环等影响少或无影响，故称通气机。有三种类型的人工呼吸机三种类型的人工呼吸机●负压呼吸机：采用类似于生理情况产生胸内负压将气体吸入肺泡内●正压呼吸机：用正压直接将气体送入肺内●高频呼吸机：采用远高于正常机械通气频率和不同的机制完成肺的通气和气体交换。高频正压通气（HFPPV）高频喷射通气（HFJV）：频100~1200次/min，高频振荡通气（HFO）：用活塞或振荡膜产生频率3,000次/min以上，如INFRATRONIC,Sensormedics。负压呼吸机-铁肺时代DeHumaniCorporisFabricain1555byAndreasWeseleVesalius气管切开铁肺(IronLungs)病人身体位于坚固的容器内，头部伸出在外，颈部以橡皮垫密封，用机械泵使容器内发生周期性正、负压变化。1876年Woillez巴黎研制出第一个铁肺（Spirophore），1928年PhilipDrinker研制出第一台可供使用的铁肺。BathCabinet：Dr.CharlesBreuillard法国1877PneumaticChamberWilliamSchwake德国1926胸甲式呼吸器CuirassesVentilator是一种坚固的容器，它只将病人胸部或胸、腹部置于其中，头及四肢暴露在外，IgnezVonHauke于1874年在澳大利亚制成了第一台胸甲式呼吸器，1948年Bergman报道用于827例脊髓炎病人，结果15%成活。连接真空吸尘器和雨衣外罩胸甲式呼吸器Sauerbruch压差仓呼吸器ErnstFerdinaNdSauerbruck1904在德国制造，此仓实际为一密闭的小手术室，医生及病人身体位于室内，病人头露在外，颈部周围密封，室内周期性正、负压变化使气体进、出病人肺部，以便进行胸内手术，但是，即使是最好的仓亦未实际用于临床。简图K.B.Pinson美国1944自动肺泵呼吸器1950年代的铁肺高频呼吸机•高频正压通气（HFPPV）Sjostrnd196960~120次/min•高频喷射通气（HFJV）Klain，Smith1977100~200次/min•高频振荡通气（HFO）Lukenheimer1972，3~50Hz/minBryan1980•高频胸壁挤压通气（HFCWC）Ziduka19833~11Hz/min胸壁气囊震荡充气完成送气体外膜肺（ECMO）正压呼吸机●第一台商用正压呼吸机于1940年问世。●目前国际上应用的机械呼吸机多达数百种。●新型呼吸机正向多模式、多功能、电脑化和智能化方向发展●新的机械通气模式不断出现。●呼吸机除行机械通气外，还具呼吸功能和生理指标的监测。正压呼吸机●通过人工气道，在吸气时通过提高气道口处的压力，使其超过肺泡压，将气体压入肺内，呼气时除去压力，靠胸廓和肺的弹性回缩使气体呼出。●Giertz（Cauerbruch的助手）于1916证明正压通气比其他任何形式的压差式呼吸机更优越。●正压呼吸机是目前呼吸机的主流。机械通气时胸膜腔及肺内压力变化吸气吸气呼气呼气自然呼吸时胸内压力变化机械通气时胸内压力变化吸气呼气机械通气与自然呼吸时胸内压比较呼吸机结构示意图↓吸气阀↑呼气阀控制器↑流量阀↓PEEP阀↓气源呼吸机的构成1、动力:空气、氧气气源2、气体混合装置3、吸气、呼气阀4、呼吸回路5、湿化器和雾化器6、监测部分：压力、容量传感器，波形显示7、报警部分:通气和呼吸机状态8、操作界面正压呼吸机的分类根据通气参数：定容、定压、定时、多功能呼吸机根据触发方式：IMV、同步、外控呼吸机根据气流形态：恒流、递增气流、递减气流根据驱动力量：气动、电动、电控气动呼吸机根据适用范围：婴儿呼吸机、成人呼吸机气源是呼吸机的动力，含呼吸机输送的O2和空气空气气源:压缩泵,涡轮电机,无磨擦泵和电动机等。中心供气站的各供应点有专用连接器,目前分别可供应O2和空气。压力:控制在0.3-0.5Mpa。氧气钢瓶:氧气最大压力约14.5Mpa左右,而氧气减压器将压力降至0.4Mpa.若气源压力降至厂方规定最低限值以下时气源不足发生报警，排原因除前不要关闭报警音响。人工呼吸机的动力●气动：用压缩气体提供送气的动力，称为气动呼吸机降压瓣：BennettPR-2文丘里机制BirdMark7●电动：电动机挤压气囊或驱动活塞，称为电动呼吸机●电气动：联合压缩气体和电子设备，常为多功能呼吸机气动呼吸机的通气以压缩气体为动力来源，其所有控制系统也都是压缩气体启动。高压气体所产生的压力通过呼吸机内部的减压阀、高阻力活瓣或通过射流原理等方式而得到调节，从而提供适当的通气驱动压和操纵各控制机制的驱动压。气动呼吸机电动呼吸机靠电来驱动并控制通气的呼吸机称为电动机械呼吸机。电动机械呼吸机也需要应用压缩氧气调节氧气的浓度，而不是作为动力的来源。电可通过带动活塞往返运动的方式来产生机械通气，或通过电泵来产生压缩气体，压缩气体再推动风箱运动而产生通气。EstromER300EstromErica电、气动呼吸机此种呼吸机在压缩气体及电源二者同时提供动力的情况下才能正常工作和运转。一般情况下，压缩空气和压缩氧气按不同比例混合，提供所需的吸入氧浓度，同时亦产生机械通气的动力。但通气的调节、控制和各种监测、报警系统的动力则来源于电力或微机控制。人工呼吸机驱动系统●单回路驱动系统是人工呼吸机最常用的驱动系统，压缩空气和高压氧气进入呼吸机经空氧混合和一系列调压装置，输出气体由一条途径送出到病人肺内。双回路驱动系统此类人工呼吸机具有两套气体回路，一套向病人送气，另一套气体回路与病人不通，只作动力，现已很少采用。高压高内阻气流驱动系统：高驱动力高内阻型流量控制阀送气系统，“针状活瓣”，气流输出恒定。折叠气囊驱动系统：Serv900C弹簧由于储气囊本身为一弹性体，输出潮气量变化大，波形可为加速气流，减速气流或恒流。新式气囊系统克服了旧式气囊系统的缺点，可任意调整波形。活塞汽缸驱动系统Emerson呼吸机由于汽缸顺应性小潮气量精确，直线式外部驱动装置能产生衡流。折叠气囊驱动系统和活塞汽缸驱动VT=πD2/4·L系统人工呼吸机的控制系统人工呼吸机控制系统包括触发吸气、终止吸气和完成从吸气向呼气的转换装置。●常用控制方式：气控（如小鸟牌呼吸机）直流电机（上海SC型电动呼吸机）伺服（Servo）、流体逻辑和电脑控制●控制参数：时间：IT、ET、频率，屏气时间等压力：PIP、PEEP、MAP等容积：VT、分钟通气量、流速等人工呼吸机气流输出形式1.持续气流（ContinousFlow）2.按需气流（DemandFlow）3.偏流（BiasFlow）4.二重气流（DuoFlow）气流输出形式●•持续气流：•不论在机械通气或自然呼吸时新鲜气体均按设定的流量恒定而持续地通过送气活瓣进入呼吸机回路。•常用于IMV和CPAP模式。设定的气流量至少应是病人分钟通气量的4倍，以满足病人的气体需要，如不能满足病人的最大吸气流量，则增加WOBp。（DemandFlow）：为间断气流，是成人呼吸机和SIMV模式常用的气流输出形式，当呼吸机感受到病人吸气努力时触发同步装置提供气流和正压通气，于两次正压通气间病人呼吸努力亦能触发指令活瓣使呼吸机送出气流，呼气时呼吸机不送出气体。图为SIMV（PCV）+PSV。按需气流（BiasFlow）为改进的持续气流，在机械通气呼气结束时启动偏流，向自主呼吸的患者提供新鲜气体，气流量随患者吸气力量增加而增加。当患者自然呼气时气道压力升高超过基线水平偏流便自行终止，以减少患者呼气阻力，降低WOB。偏流缩短了呼吸机伺服阀门反应时间，即使气管导管有漏气也可稳定基线压力。适宜的偏流可增加同步灵敏度，偏流流量太大则降低同步灵敏度。偏流或称伴流量辅助的SIMV，Bennet和西门子Serv300呼吸机称为Flow-by。主气流流量大调节范围宽，用于提供足够的潮气量，辅助气流小（Serv300呼吸机成人为2L/分儿童为1L/分，新生儿为0.5L/分）目的：增加流量触发的灵敏度。二重气流（DuoFlow）恒流：如容量控制通气（VCV）气流输出波形减速气流：压力控制机械通气(PCV)呼气活瓣吸气开始时，人工呼吸机呼气活瓣关闭，呼吸机进入吸气状态，气体流速的大小、活瓣关闭的程度或容量的多少决定PIP的高低。同样呼气末时活瓣关闭的程度将影响PEEP磁性呼气PEEP活瓣加压呼气囊PEEP活瓣弹簧呼气PEEP活瓣文丘里呼气PEEP活瓣水柱法PEEP活瓣潮化器（Humidifier）呼吸机输送气体为何要湿化?湿度与含水量上气道下气道上气道解剖上气道功能正常人吸入气体到达气管隆突时温度达37℃，湿度达100%，水份含量达44mg/L。吸入气体湿度50~70%时气道粘膜纤毛的功能受损。吸入气体湿度75%，水份含量33mg/L，纤毛功能改善。湿化对气体交换的重要性PaO2或PaCO2=(大气压力-47mmHg)×O2%或CO2%肺泡内的气体交换环境：37℃饱和水蒸汽（100%），47mmHg分压,含水量为44mg/L。当吸入气体抵达气管时的相对湿度低于70%时纤毛的功能即仃止.故机械通气中湿化器的温度应调节至37℃,才符合人体正常生理条件的需要.气管的防御机制支气管粘膜系统纤毛细胞腺体上皮细胞纤毛粘液层胶质的表面层a)外周纤毛液体层太厚(兰色部分)，粘膜斑和粘液机械性分解b)最适宜的外周纤毛液体层粘稠度（最佳的粘液机械性調和）c)因外周纤毛液体层大薄，纤毛被粘稠的粘液所粘附。湿化不足的危害性a.支气管粘膜系统所分泌的液体层变薄(即粘液层干燥化)→纤毛活动丧失→粘液稠厚、滞留不易排出→形成肺不张→导致气体交换障碍b.粘液层发生溃疡,支气管痉挛.c.继发医源性感染.为避免上述并发症使吸入气体加温至35-37℃和湿化后、或相对湿度大于75%至关重要吸入气温度超过41度也会发生损伤。损伤的范围决定于通气时间的长短，吸入气体相对湿度，病人年龄和肺部原有疾病。全身性的脱水导致纤毛功能进一步减退，然后纤毛内液体粘度会增加。湿化方法有几种?潮