呼吸机的基本原理和通气模式

呼吸机的基本原理与通气模式1.呼吸机的基本概念2.机械通气和心肺对抗3.呼吸机的几个重要参数4.呼吸模式5.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)(2.5~5.5)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36℃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气管插管病人远端Y-型头温度31℃≤T≤37℃,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①压缩气源的处理：减压、过滤；②空气、氧气配比混合，稳压，送到吸气阀；③在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气；④同时监控参数、满足条件,“切换”到呼气相；⑤打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程；⑥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1.呼吸机的基本概念2.机械通气和心肺对抗3.呼吸机的几个重要参数4.呼吸模式5.压力触发和流速触发自主呼吸vs.正压通气Pressure压力Volume容量IEIE自主呼吸正压通气机械(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、呼吸机的基本模式1.呼吸机的基本概念2.机械通气和心肺对抗3.呼吸机的几个重要参数4.呼吸模式5.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、反比通气屏气：气体扩散肺内交换呼吸机的工作原理和分类1.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，气流再次发生。呼吸机的工作原理和分类2.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3.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：0～120)bpm(2)吸呼比(I:E=Ti:Te)(3)吸气时间Ti(s)、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)=VT×f(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压力参数及其符号(1)气道压力(AirwayPressure，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：0～10kPa)？(3)呼气末正压(PEEP：0.1kPa～3kPa)(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：(60~70)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=ΔS+SC气道阻力和顺应性静态气道阻力RL=(Ppeak–Pplateau)/flowcmH2O/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PcompINSPPAUSE:肺顺应性Comp.=潮气量VT/顺应性压Pcompml/cmH2O气道阻力Resi.=阻力压Presi/吸气流速InspFlowcmH2O/l/minEXPPAUSE:(EndExpFlow0)内源性PEEPi,Auto-PEEP总PEEPtot吸入潮气量内源性PEEPi/Auto-PEEP：COPD&Asthma空气滞留Time(s)(L/min)123456120-120Auto-PEEP的流量波形EndExpFlow0二、呼吸机的基本模式1.呼吸机的基本概念2.机械通气和心肺对抗3.呼吸机的几个重要参数4.呼吸模式5.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/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1.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2.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3.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4.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5.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、按需阀得到一个附加气流，接受气道内的正压支持呼吸机工作模式6.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7.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;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):VolumeControl压力控制方式(PCV):PressureControl自主呼吸方式：持续正压呼吸:CPAP压力支持(PSV):PressureSupport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TimePressure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10cmH2OPEEPTime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，窒息通气自动停止，按原模式通气窒息通气双向转换(ApneaVentilation)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):VolumeControl压力控制方式(PCV):PressureControl自主呼吸方式：持续正压呼吸:CPAP压力支持(PSV):PressureSupport控制呼吸容量控制(VCV):VolumeControl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和心肺对抗潮气量固定按病人理想公斤体重(IBW)设定:7-10ml/1kg,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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):VolumeControl控制呼吸压力控制(PCV):PressureControl设定：吸气压力、吸气时间、呼吸频率流速波形