机械通气技术的问题与进展
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2001年10月4日
首都医科大学附属北京红十字朝阳医院 王 辰 詹庆元
北 京 呼 吸 疾 病 研 究 所
机械通气长期存在的问题：
Ø有效性：对部分危重的病人仍不能提供满意的呼吸支持，如严重的ARDS等。
Ø安全性：气压伤，人-机对抗，呼吸机相关肺炎(VAP)等。
针对上述问题进行研究所取得的进步：
Ø机械通气的实施基础：
通气设备的改进
对呼吸病理和病理生理的认识进一步提高→通气策略的转变
, 百拇医药
Ø机械通气的具体实施：
新型通气模式的研究和应用
辅助通气技术的研究和应用
无创通气技术的进步和扩大使用
Ø机械通气有效性和安全性的监测
一.通气设备的改进
(一)高灵敏度传感器的应用
对病人呼吸力学状况和自主呼吸的变化能作出快速反应
(二)高精度流速控制阀(比例电磁阀，步进马达等)的应用
机械或气动控制→电动控制，对流速控制更灵敏、准确
, 百拇医药
(三)计算机的应用
1.为快速、精确地控制呼吸时相和气流的发生提供了保证
2.监测和后处理功能增强
3.资料采集、保存和交流更方便
4.新型通气模式的研制更容易，升级换代更快，呼吸机成本下降
5.人-机界面更友好，呼吸机的调控更简单
6.呼吸机整体性能提高
(四)显示设备进步
二.对呼吸病理和病理生理的认识进一步提高→通气策略的转变
(一)急性呼吸窘迫综合征(ARDS)
, 百拇医药
认识：ARDS患者的肺泡大量萎陷，并且病变不均一，能有效通气的肺泡减少(“婴儿肺”)，大潮气量通气可致容积伤(volutrauma)；呼气末肺容积过低时，肺泡和终末气道的周期性开闭可致肺表面活性物质的大量损失，并产生巨大的剪切力而损伤肺组织。
策略：小潮气量通气-PHC策略
最佳PEEP：(1)最佳氧合状态；(2)最大氧运输量(DO2)：根据血流动力学监测进行测定；(3)最好顺应性：根据静态压力-容积曲线进行监测；(4)最低肺血管阻力；(5)最低QS/QT；(6)达到上述要求的最小PEEP。
肺复张手法(recuritment manuver，RM)：在机械通气过程中，一次或多次给予主高于常规平均气道压的压力并维持一定的时间(10秒～2分钟)，一方面尽可能地使更多的萎陷肺泡张开，另一方面还可以防止小潮气量通气所带来的继发性肺不张。
, 百拇医药
(二)COPD
认识：在肺部感染控制后呼吸衰竭的主要问题为呼吸肌疲劳
策略：适时采用无创机械通气帮助解决呼吸肌疲劳并辅以撤机——有创与无创序贯性机械通气治疗的应用
(三)内源性呼气末正压(PEEPi)的研究与外源性呼气末正压(PEEP)的应用
概念：呼气末肺泡内压仍为正压，即所谓PEEPi。影响因素：高呼气阻力，呼吸系统顺应性增加，呼气受限，呼气时间不足，分钟通气量过大，呼吸肌用力过大。生理影响：呼吸功耗增加，气压伤发生增加，对心血管系统产生不良影响。
外源性PEEP的应用：减轻吸气肌的负荷，降低气道阻力，同时对缩窄的支气管起机械性扩张作用，进而降低肺泡内压和过度充气。一般PEEP水平不超过75-85%PEEPi。
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三.新型通气模式的研究和应用
研究目标：更安全、有效，人-机协调性更好
研究和应用较多的模式：PRVCV，VSV，ASV，BIPAP(Bi-Level)，PAV，AutoFlow，ATC等。
(一)各新型通气模式的特点
1.智能化
以计算机技术为核心，根据实时胸肺呼吸力学监测结果和自主呼吸的强弱以及病人的一般情况(如体重等)，按照一定的通气目标(压力或容积)，以最适的气流发生形式进行通气。
2.充分发挥自主呼吸的优势和自主呼吸对呼吸机的控制
BIPAP：PCV+自主呼吸
, 百拇医药
AutoFlow：VCV+自主呼吸
PAV：其最大的现实(或理论)意义在于：自主呼吸可根据自身的呼吸要求对通气形式进行控制，与以往所有的模式相比，其控制呼吸机的程度大大加强。
3.更安全
模式的智能化和自主呼吸的参与加强使气道压更低
4.更有效
保证一定的通气水平，气流的发生更有利于气体分布和通气/血流的改善
5.人-机协调更好
上述1～4点的实现使人-机协调更好，通气更符合生理
(二)不足之处
, 百拇医药
1.智能化水平的提高有赖于呼吸力学测量技术的进一步完善：目前呼吸力学的实时监测技术尚不够准确、方便
2.不能准确“感受”自主呼吸的强弱和中枢驱动的大小，容易出现支持过度或不足：智能化模式往往由于病人“偷懒”而误认为其自主呼吸能力较差(表现为顺应性较差等)，这时呼吸机会给予高于病人实际需求的通气支持水平；有时呼吸中枢驱动很强，但由于呼吸肌疲劳而表现为自主呼吸能力较差，这时呼吸机可能会给予低于病人实际需求的通气支持水平。最智能化的呼吸机应是直接感受中枢驱动的大小。
四.辅助通气技术的研究和应用
在常规通气技术不能达到满意的有效性和安全性要求时可考虑使用辅助通气技术，主要在实施肺保护性策略时用于改善氧合、降低CO2水平或降低气道压，但大多数手段仍处于研究和临床小规模试用阶段，尚需进一步探索。
体外膜氧合(ECMO)，血管内氧合(IVOX)，体外二氧化碳去除术(ECCO2R)
, 百拇医药
部分液体通气(PLV)
一氧化氮(NO)吸入
肺表面活性物质吸入
俯卧位通气
气管内吹气(TGI)
氦-氧混合气吸入
五.无创通气技术的进步和扩大使用
(一)流速触发普遍应用于无创呼吸机
(二)口/鼻面罩性能改善
橡胶气垫→乳胶或塑料气垫
双面粘聚丙稀胶布和硅胶面膜使密闭性增加
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(三)无创呼吸机所配置的通气方式增加
CPAP，Auto-CPAP，PSV+PEEP，PAV，ACMV等
(四)应用范围拓宽
1.预防呼衰
2.康复治疗
3.治疗呼衰
(1)COPD
(2)ARDS
(3)哮喘
Ø无创通气的优势：VAP的发生率低，设备小巧，操作简便，适于长期和家庭治疗
, 百拇医药 Ø无创通气的不足：不能有效引流痰液和通气效果不稳定。
无创通气与有创通气的优缺点互补。
Ø无创通气操作技术对于其成功应用至关重要
六.机械通气有效性和安全性的监测
(一)呼吸力学
1.监测设备小型化，商品化
Bicore CP-100(Allied Healthcare Products)
Ventrak(Novametrix)
2.呼吸机自身监测功能增强
, 百拇医药 趋向于治疗-监测一体化
3.监测指标不断完善
(1)常规指标
(2)呼吸肌力和耐力指标：最大吸气压(MIP)，跨膈压(Pdi)，肺少量(VC)膈肌张力-时间指数(TTdi)耐受时间(Tlim)，呼吸浅快指数(f/VT)
(3)呼吸中枢驱动力指标：吸气0.1秒末闭合气道压(P0.1)，平均吸气流速(VT/Ti)，呼吸肌肌电图(EMG)
(4)呼吸功耗指标：呼吸功(WOB)，压力-时间乘积(PTP)
4.呼吸力学曲线(环)的应用
能直观反映每一次呼吸从开始到结束的具体情况，包括呼吸机送气和自主呼吸用力 及二者间的交互作用。常用的有气道压力-时间、流速-时间、容积-时间曲线和食道压力-时间曲线以及压力-容积环和流速-容积环。临床可用于：
, 百拇医药
判断触发灵敏度是否合适
推算指标：顺应性、呼吸功
气流受限和肺过度充气的判断
确定潮气量和最佳PEEP
人-机协调的监测
气道分泌物过多的判断
支扩药物效果的判断
呼吸机管道系统密闭性的判断。
(二)组织氧合
以综合反映心血管、肺和血液系统功能的氧运输(DO2)为治疗目标，以局部组织氧合(如pHi)状况监测实际治疗效果。
, 百拇医药
(三)其他
1.持续血管内和按需血管外动脉血气监测(continuous intravascular and on-demand extravascular arterial blood-gas monitoring)
2.有创持续心排量监测和无创持续心排量监测
近年来，机械通气技术和应用水平有了很大提高，并且进展很快。应对某项技术和方法从以下三个方面进行评价，并确定其价值：
1.机械工程水平
2.生理学指标水平
3.临床预后水平, 百拇医药
北 京 呼 吸 疾 病 研 究 所
机械通气长期存在的问题：
Ø有效性：对部分危重的病人仍不能提供满意的呼吸支持，如严重的ARDS等。
Ø安全性：气压伤，人-机对抗，呼吸机相关肺炎(VAP)等。
针对上述问题进行研究所取得的进步：
Ø机械通气的实施基础：
通气设备的改进
对呼吸病理和病理生理的认识进一步提高→通气策略的转变
, 百拇医药
Ø机械通气的具体实施：
新型通气模式的研究和应用
辅助通气技术的研究和应用
无创通气技术的进步和扩大使用
Ø机械通气有效性和安全性的监测
一.通气设备的改进
(一)高灵敏度传感器的应用
对病人呼吸力学状况和自主呼吸的变化能作出快速反应
(二)高精度流速控制阀(比例电磁阀，步进马达等)的应用
机械或气动控制→电动控制，对流速控制更灵敏、准确
, 百拇医药
(三)计算机的应用
1.为快速、精确地控制呼吸时相和气流的发生提供了保证
2.监测和后处理功能增强
3.资料采集、保存和交流更方便
4.新型通气模式的研制更容易，升级换代更快，呼吸机成本下降
5.人-机界面更友好，呼吸机的调控更简单
6.呼吸机整体性能提高
(四)显示设备进步
二.对呼吸病理和病理生理的认识进一步提高→通气策略的转变
(一)急性呼吸窘迫综合征(ARDS)
, 百拇医药
认识：ARDS患者的肺泡大量萎陷，并且病变不均一，能有效通气的肺泡减少(“婴儿肺”)，大潮气量通气可致容积伤(volutrauma)；呼气末肺容积过低时，肺泡和终末气道的周期性开闭可致肺表面活性物质的大量损失，并产生巨大的剪切力而损伤肺组织。
策略：小潮气量通气-PHC策略
最佳PEEP：(1)最佳氧合状态；(2)最大氧运输量(DO2)：根据血流动力学监测进行测定；(3)最好顺应性：根据静态压力-容积曲线进行监测；(4)最低肺血管阻力；(5)最低QS/QT；(6)达到上述要求的最小PEEP。
肺复张手法(recuritment manuver，RM)：在机械通气过程中，一次或多次给予主高于常规平均气道压的压力并维持一定的时间(10秒～2分钟)，一方面尽可能地使更多的萎陷肺泡张开，另一方面还可以防止小潮气量通气所带来的继发性肺不张。
, 百拇医药
(二)COPD
认识：在肺部感染控制后呼吸衰竭的主要问题为呼吸肌疲劳
策略：适时采用无创机械通气帮助解决呼吸肌疲劳并辅以撤机——有创与无创序贯性机械通气治疗的应用
(三)内源性呼气末正压(PEEPi)的研究与外源性呼气末正压(PEEP)的应用
概念：呼气末肺泡内压仍为正压，即所谓PEEPi。影响因素：高呼气阻力，呼吸系统顺应性增加，呼气受限，呼气时间不足，分钟通气量过大，呼吸肌用力过大。生理影响：呼吸功耗增加，气压伤发生增加，对心血管系统产生不良影响。
外源性PEEP的应用：减轻吸气肌的负荷，降低气道阻力，同时对缩窄的支气管起机械性扩张作用，进而降低肺泡内压和过度充气。一般PEEP水平不超过75-85%PEEPi。
, http://www.100md.com
三.新型通气模式的研究和应用
研究目标：更安全、有效，人-机协调性更好
研究和应用较多的模式：PRVCV，VSV，ASV，BIPAP(Bi-Level)，PAV，AutoFlow，ATC等。
(一)各新型通气模式的特点
1.智能化
以计算机技术为核心，根据实时胸肺呼吸力学监测结果和自主呼吸的强弱以及病人的一般情况(如体重等)，按照一定的通气目标(压力或容积)，以最适的气流发生形式进行通气。
2.充分发挥自主呼吸的优势和自主呼吸对呼吸机的控制
BIPAP：PCV+自主呼吸
, 百拇医药
AutoFlow：VCV+自主呼吸
PAV：其最大的现实(或理论)意义在于：自主呼吸可根据自身的呼吸要求对通气形式进行控制，与以往所有的模式相比，其控制呼吸机的程度大大加强。
3.更安全
模式的智能化和自主呼吸的参与加强使气道压更低
4.更有效
保证一定的通气水平，气流的发生更有利于气体分布和通气/血流的改善
5.人-机协调更好
上述1～4点的实现使人-机协调更好，通气更符合生理
(二)不足之处
, 百拇医药
1.智能化水平的提高有赖于呼吸力学测量技术的进一步完善：目前呼吸力学的实时监测技术尚不够准确、方便
2.不能准确“感受”自主呼吸的强弱和中枢驱动的大小，容易出现支持过度或不足：智能化模式往往由于病人“偷懒”而误认为其自主呼吸能力较差(表现为顺应性较差等)，这时呼吸机会给予高于病人实际需求的通气支持水平；有时呼吸中枢驱动很强，但由于呼吸肌疲劳而表现为自主呼吸能力较差，这时呼吸机可能会给予低于病人实际需求的通气支持水平。最智能化的呼吸机应是直接感受中枢驱动的大小。
四.辅助通气技术的研究和应用
在常规通气技术不能达到满意的有效性和安全性要求时可考虑使用辅助通气技术，主要在实施肺保护性策略时用于改善氧合、降低CO2水平或降低气道压，但大多数手段仍处于研究和临床小规模试用阶段，尚需进一步探索。
体外膜氧合(ECMO)，血管内氧合(IVOX)，体外二氧化碳去除术(ECCO2R)
, 百拇医药
部分液体通气(PLV)
一氧化氮(NO)吸入
肺表面活性物质吸入
俯卧位通气
气管内吹气(TGI)
氦-氧混合气吸入
五.无创通气技术的进步和扩大使用
(一)流速触发普遍应用于无创呼吸机
(二)口/鼻面罩性能改善
橡胶气垫→乳胶或塑料气垫
双面粘聚丙稀胶布和硅胶面膜使密闭性增加
, http://www.100md.com
(三)无创呼吸机所配置的通气方式增加
CPAP，Auto-CPAP，PSV+PEEP，PAV，ACMV等
(四)应用范围拓宽
1.预防呼衰
2.康复治疗
3.治疗呼衰
(1)COPD
(2)ARDS
(3)哮喘
Ø无创通气的优势：VAP的发生率低，设备小巧，操作简便，适于长期和家庭治疗
, 百拇医药 Ø无创通气的不足：不能有效引流痰液和通气效果不稳定。
无创通气与有创通气的优缺点互补。
Ø无创通气操作技术对于其成功应用至关重要
六.机械通气有效性和安全性的监测
(一)呼吸力学
1.监测设备小型化，商品化
Bicore CP-100(Allied Healthcare Products)
Ventrak(Novametrix)
2.呼吸机自身监测功能增强
, 百拇医药 趋向于治疗-监测一体化
3.监测指标不断完善
(1)常规指标
(2)呼吸肌力和耐力指标：最大吸气压(MIP)，跨膈压(Pdi)，肺少量(VC)膈肌张力-时间指数(TTdi)耐受时间(Tlim)，呼吸浅快指数(f/VT)
(3)呼吸中枢驱动力指标：吸气0.1秒末闭合气道压(P0.1)，平均吸气流速(VT/Ti)，呼吸肌肌电图(EMG)
(4)呼吸功耗指标：呼吸功(WOB)，压力-时间乘积(PTP)
4.呼吸力学曲线(环)的应用
能直观反映每一次呼吸从开始到结束的具体情况，包括呼吸机送气和自主呼吸用力 及二者间的交互作用。常用的有气道压力-时间、流速-时间、容积-时间曲线和食道压力-时间曲线以及压力-容积环和流速-容积环。临床可用于：
, 百拇医药
判断触发灵敏度是否合适
推算指标：顺应性、呼吸功
气流受限和肺过度充气的判断
确定潮气量和最佳PEEP
人-机协调的监测
气道分泌物过多的判断
支扩药物效果的判断
呼吸机管道系统密闭性的判断。
(二)组织氧合
以综合反映心血管、肺和血液系统功能的氧运输(DO2)为治疗目标，以局部组织氧合(如pHi)状况监测实际治疗效果。
, 百拇医药
(三)其他
1.持续血管内和按需血管外动脉血气监测(continuous intravascular and on-demand extravascular arterial blood-gas monitoring)
2.有创持续心排量监测和无创持续心排量监测
近年来，机械通气技术和应用水平有了很大提高，并且进展很快。应对某项技术和方法从以下三个方面进行评价，并确定其价值：
1.机械工程水平
2.生理学指标水平
3.临床预后水平, 百拇医药