机械通气的基础理论.ppt
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机械通气的基础理论
四川大学华西医院ICU
金晓东
? 机械通气的工作原理
建立气道口与肺泡间的压力差。
? 根据呼吸机设计特点，加压方式分为呼吸道直接加压和胸腔加压。
第一节 呼吸机的基本结构
? 按动力来源，分:电动呼吸机
气动呼吸机
电控、气动呼吸机
? 按设置，分： 定压型呼吸机
定容型呼吸机
定时型呼吸机
? 组成部分
一、动力部分和气源
二、联接部分
? 通气管路：单气路
双气路
? 传感器：呼吸参数感受器
温度感受器
? 呼气阀：气动机械阀
电磁阀
电子阀
三、主机
? 通气模式选择
? 通气参数调节
? 监测装置--观察因变量及其它肺功能指标的变化
? 报警装置--提高呼吸机工作安全性
? 气体进入主机后的运行方式：
直接驱动
间接驱动
? 通气四阶段：吸气触发
吸气过程的完成
吸呼气转换
呼气过程的完成
四、主机辅助结构
? 安全阀
气道压力超过一定值时打开
避免气道压力过度升高
? 吸气安全阀
呼吸机停止工作时打开
避免患者窒息
第二节机械通气的基本特性
一、压力变化
1、间歇正压通气
intermittent positive pressure ventilation, IPPV
是机械通气的直接动力，主要克服气道阻力和肺的弹性阻力。
吸气期正压，呼气期压力逐渐降为零，从而引起肺泡周期性扩张和回缩，产生吸气和呼气。
2、呼气末正压
positive-end expiratory pressure, PEEP
指机械通气时， 呼气末肺泡压力为零，与IPPV结合组成持续正压通气(continuous positive pressure ventilation, CPPV)。
? PEEP的主要作用：
- 治疗急性肺损伤或肺水肿
- 治疗呼吸性气道阻塞性疾病
- 降低机械通气阻力
? PEEP的主要缺点：
- 应用不当对血流动力学影响较大
- 间接引起气压伤
3、吸气末正压
又称平台压(plateau pressure, p plat)
? 吸气达峰压后，维持肺泡充盈的压力。
? 优点：改善气体交换作用更显著
符合呼吸生理，可用于各类呼吸衰竭
? 缺点：是引起气压伤的直接原因之一
对血流动力学影响更大
二、自变量的确定
? 压力
? 容量
三、流速形态
? 方波
? 递减波
? 递增波
? 正弦波
四、吸气向呼气的转换
? 压力转换
? 时间转换
? 比例转换
? 流速转换
? 复合转换
五、呼气向吸气的转换
? 时间转换
? 自主转换
? 自动切换
第三节完成机械通气的基本要求
? 通气方向一致性
? 通气管路密闭性
第四节机械通气方式
一、控制通气
? control ventilation,CV
? 通气量及通气方式全由呼吸机决定，与自主呼吸无关
- 容量控制通气
(volume control ventilation,VCV)
- 压力控制通气
(pressure contrlo ventilation, PCV)
二、辅助通气
? assistventilation,AV
? 通气量或压力由呼吸机决定，但由自主呼吸触发，呼吸频率和吸呼气时间比随自主呼吸变换。
三、辅助/控制通气
? A/CV 或A/C
? 上述两种方式的结合
四、间歇指令通气
? intermittent mandatory ventilation, IMV
? 呼吸机间断发挥作用
五、同步间歇指令通气
? synchronized intermittent mandatory ventilation,SIMV
? IMV同步化
? 自主吸气动作可触发呼吸机送气
六、压力支持通气
? pressure support ventilation, PSV
? 自主呼吸触发和维持吸气过程，呼吸机给与一定压力辅助。
七、持续气道内正压
? Continuous positive airway pressure, CPAP
? 呼吸机只提供一恒定压力，整个通气过程由自主呼吸完成。
八、叹气样通气
? Sign
? 相当于自然界中的叹气样呼吸
? 多在容量辅助/控制通气时发挥作用
九、较少用的通气方式
? 指令分钟通气
? 反比通气
? 气道压力释放通气
十、其它通气方式
? 压力限制通气
? 压力调节容积控制通气
? 容积支持通气
? 压力放大
? 双向气道正压通气
? 自适应支持通气
? 成比例通气
第五节机械通气的参数
一、通气压力
? 压力感受器在呼吸机联接管路的近患者端，显示值实际此处的压力
? 联接管路粗短、压力小，可认为其代表大气道压力
二、潮气量
?定容通气中，潮气量是预设值
定压通气中，潮气量是因变量
三、呼吸频率
? 预设频率：呼吸机强行完成的呼吸次数或最低送气次数
? 实测频率：呼吸机实际送气次数或呼吸机送气与自主呼吸之和
四、吸气时间和吸呼气时间比
? 预设值：无自主呼吸时的工作值
? 实际值：呼吸机实际运转时间和比例；受实际呼吸频率和吸呼气转换方式的影响
五、吸气流速
? 流量形态：
方波、递减波、正弦波、递增波
? 流速大小：
平均流速 峰流速
第六节
机械通气的生理学效应
和并发症
一、对换气功能的影响
? 通气正压从总体上改善气体分布，减轻肺泡和肺间质水肿， 促进氧弥散；
? 肺泡pO2与pCO2及PH的改变可改善肺血液循环，从总体上改善通气血流灌注比失调和气体弥散；
? 消除了自主呼吸的代偿作用，使总体改善换气功能的效率降低。
(一)通气参数
? 压力(峰压、吸气末正压、呼气末正压的大小和形态)
? 潮气量
? 吸呼气时间比(或吸气时间)
? 吸气流速的量和形态
(二)通气方式
? 辅助通气
? 时间转换的定压性通气
? 间歇指令通气
? 压力支持通气
(三)影响换气功能的机体因素
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? 急性呼吸窘迫综合症
? 重症肺炎
? 肺间质疾病
? 其它
二、对通气功能的影响
改善通气功能：
? 肺泡通气量增加
? 氧耗减少
? CO2产生量下降
? 增加有效肺泡通
气量
加重通气功能障碍：
? 肺泡通气量下降
? 呼吸频率减慢
? 气道阻力增高
? 通气量下降
(一)影响通气功能的机械通气因素
?通气参数
-潮气量
-解剖无效腔
-呼吸频率
-气道压力
? 通气模式
-对通气量的影响
-对气体分布和同期与血流灌注比例的影响
-对氧耗的影响
(二)影响通气功能的机体因素
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? ARDS
? 单肺患者
三、机械通气相关肺损伤
? ventilation associated lung injury, VALJ
指机械通气因素与肺原发病变共同导致的肺组织损害。
(一)类型
? 肺泡外气体：
气胸、肺大疱、各种气肿
? 系统性气体栓塞：
脑栓塞、冠脉栓塞
? 弥漫性肺损伤：
肺泡细胞和周围微血管损伤
(二)发生机制
(三)不同类型通气时，肺泡内压与肺
容积的关系
(四)切变力损伤
? 跨肺压导致肺泡的过度膨胀和损伤，实质是牵拉伤；
? 切变力导致肺泡的扭曲变性，实质是撕裂伤。
(五)常规机械通气时影响肺损伤的机械因素
? 通气参数
? 通气方式
(六)影响肺损伤的其他因素
? 高浓度氧
? 危重支气管哮喘
? 慢性阻塞性肺病
? ARDS
? 肺间质纤维化
? 胸腔或胸廓疾病
四、影响循环功能的机械通气因素
(一)肺容量变化造成的影响
? 对自主神经张力的影响
? 对血管阻力的影响
? 对心脏机械性挤压
? 心室间相互作用
? 跨膈压的变化
(二)胸内压变化造成的影响
? 胸内压及其压力梯度与静脉回流
? 对右肺功能的影响
? 对左心功能的影响
? 对肺血流量的影响
(三)影响循环功能的机械通气因素
? 通气参数：PEEP和平台压
气道峰压
其他参数
? 通气方式：CV
AV
IMV
IRV
(四)影响循环功能的机体因素
? 初始机械通气
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? ARDS
? 左心功能不全和肺水肿
(五)影响循环功能压力指标的确定
? 平均气道压
小于7cmH20时对循环功能无影响
? 肺容积
五、对其他呼吸功能的影响
? 呼吸肌：
- 联接装置和联接管路对通气阻力的增加
- 呼气时，呼吸管路对呼气阻力的增加
- 通气参数设置不当
- 潮气量或通气压力过大
- 其他：人机对抗
? 肺容积
? 呼吸动力学
? 呼吸中枢
六、对胸腔外脏器功能的影响
? 脑血流
? 肝血流
? 肾功能
? 胃肠道
七、机械通气相关性肺炎
? ventilation associated pneumonia, VAP
? 患病率9%~68%
? 相关病死率50%~70%
(一)发病机制
? 口咽部定殖菌吸入
? 胃肠道定殖菌逆行与吸入
? 气溶胶吸入
? 直接种植
(二)预防措施
? 常用操作设备分开管理
? 严格操作规程
? 改善分泌物引流
? 更换导管
? 空气净化
? 呼吸机的处置
? 选择性消化道脱污染
? 避免滥用抗生素
? 及时脱机和拔管
? 尽量选择无创性经面罩或鼻罩通气
? 维持胃腔酸性环境，减少细菌定殖
? 营养支持
? 减少口咽部分分泌物和胃内容物吸入
? 保护性隔离
? 提高机体免疫防御功能
第七节
呼吸机的监测功能
可监测的指标
? 压力：峰压、平台压
? 流量
? 容量
? 压力、流量、流速的形态
? 有效顺应性
? 气流阻力
? 压力-容积环和流速-容积环
? 口腔闭合压、最大吸气压、肺活量
第八节
机械通气的报警
根据可能危及生命的程度分三类
第九节
机械通气装置对呼吸功的影响
一、增加机械通气阻力的因素
? 联接管路的阻力
? 人工气道
? 呼吸机本身的阻力
二、判断阻力大小的方法
? 观察CPAP通气
可大体反映胸膜腔压力的变化和呼吸功的多少
三、影响吸气功的呼吸机因素
? 供气系统阻力
? 气体输出时间
四、影响呼气功的呼吸机因素
? 呼气阀的流速
? 人工气道及联接管道
第十节
呼吸机的临床分类
? 按动力：
电动、气动、电控电动、电控气动
? 按基本功能：
定容、定压、高频、自主控制
? 按吸气完成形式：
压力控制、流量控制、时间控制、容量控制、频率控制、自主控制
? 按是否同步：
同步、非同步
? 按结构和功能的复杂程度：
简易、多功能
? 按吸呼气转换方式：
压力转换、时间转换、流量转换、比例转换......（后略) ......
机械通气的基础理论
四川大学华西医院ICU
金晓东
? 机械通气的工作原理
建立气道口与肺泡间的压力差。
? 根据呼吸机设计特点，加压方式分为呼吸道直接加压和胸腔加压。
第一节 呼吸机的基本结构
? 按动力来源，分:电动呼吸机
气动呼吸机
电控、气动呼吸机
? 按设置，分： 定压型呼吸机
定容型呼吸机
定时型呼吸机
? 组成部分
一、动力部分和气源
二、联接部分
? 通气管路：单气路
双气路
? 传感器：呼吸参数感受器
温度感受器
? 呼气阀：气动机械阀
电磁阀
电子阀
三、主机
? 通气模式选择
? 通气参数调节
? 监测装置--观察因变量及其它肺功能指标的变化
? 报警装置--提高呼吸机工作安全性
? 气体进入主机后的运行方式：
直接驱动
间接驱动
? 通气四阶段：吸气触发
吸气过程的完成
吸呼气转换
呼气过程的完成
四、主机辅助结构
? 安全阀
气道压力超过一定值时打开
避免气道压力过度升高
? 吸气安全阀
呼吸机停止工作时打开
避免患者窒息
第二节机械通气的基本特性
一、压力变化
1、间歇正压通气
intermittent positive pressure ventilation, IPPV
是机械通气的直接动力，主要克服气道阻力和肺的弹性阻力。
吸气期正压，呼气期压力逐渐降为零，从而引起肺泡周期性扩张和回缩，产生吸气和呼气。
2、呼气末正压
positive-end expiratory pressure, PEEP
指机械通气时， 呼气末肺泡压力为零，与IPPV结合组成持续正压通气(continuous positive pressure ventilation, CPPV)。
? PEEP的主要作用：
- 治疗急性肺损伤或肺水肿
- 治疗呼吸性气道阻塞性疾病
- 降低机械通气阻力
? PEEP的主要缺点：
- 应用不当对血流动力学影响较大
- 间接引起气压伤
3、吸气末正压
又称平台压(plateau pressure, p plat)
? 吸气达峰压后，维持肺泡充盈的压力。
? 优点：改善气体交换作用更显著
符合呼吸生理，可用于各类呼吸衰竭
? 缺点：是引起气压伤的直接原因之一
对血流动力学影响更大
二、自变量的确定
? 压力
? 容量
三、流速形态
? 方波
? 递减波
? 递增波
? 正弦波
四、吸气向呼气的转换
? 压力转换
? 时间转换
? 比例转换
? 流速转换
? 复合转换
五、呼气向吸气的转换
? 时间转换
? 自主转换
? 自动切换
第三节完成机械通气的基本要求
? 通气方向一致性
? 通气管路密闭性
第四节机械通气方式
一、控制通气
? control ventilation,CV
? 通气量及通气方式全由呼吸机决定，与自主呼吸无关
- 容量控制通气
(volume control ventilation,VCV)
- 压力控制通气
(pressure contrlo ventilation, PCV)
二、辅助通气
? assistventilation,AV
? 通气量或压力由呼吸机决定，但由自主呼吸触发，呼吸频率和吸呼气时间比随自主呼吸变换。
三、辅助/控制通气
? A/CV 或A/C
? 上述两种方式的结合
四、间歇指令通气
? intermittent mandatory ventilation, IMV
? 呼吸机间断发挥作用
五、同步间歇指令通气
? synchronized intermittent mandatory ventilation,SIMV
? IMV同步化
? 自主吸气动作可触发呼吸机送气
六、压力支持通气
? pressure support ventilation, PSV
? 自主呼吸触发和维持吸气过程，呼吸机给与一定压力辅助。
七、持续气道内正压
? Continuous positive airway pressure, CPAP
? 呼吸机只提供一恒定压力，整个通气过程由自主呼吸完成。
八、叹气样通气
? Sign
? 相当于自然界中的叹气样呼吸
? 多在容量辅助/控制通气时发挥作用
九、较少用的通气方式
? 指令分钟通气
? 反比通气
? 气道压力释放通气
十、其它通气方式
? 压力限制通气
? 压力调节容积控制通气
? 容积支持通气
? 压力放大
? 双向气道正压通气
? 自适应支持通气
? 成比例通气
第五节机械通气的参数
一、通气压力
? 压力感受器在呼吸机联接管路的近患者端，显示值实际此处的压力
? 联接管路粗短、压力小，可认为其代表大气道压力
二、潮气量
?定容通气中，潮气量是预设值
定压通气中，潮气量是因变量
三、呼吸频率
? 预设频率：呼吸机强行完成的呼吸次数或最低送气次数
? 实测频率：呼吸机实际送气次数或呼吸机送气与自主呼吸之和
四、吸气时间和吸呼气时间比
? 预设值：无自主呼吸时的工作值
? 实际值：呼吸机实际运转时间和比例；受实际呼吸频率和吸呼气转换方式的影响
五、吸气流速
? 流量形态：
方波、递减波、正弦波、递增波
? 流速大小：
平均流速 峰流速
第六节
机械通气的生理学效应
和并发症
一、对换气功能的影响
? 通气正压从总体上改善气体分布，减轻肺泡和肺间质水肿， 促进氧弥散；
? 肺泡pO2与pCO2及PH的改变可改善肺血液循环，从总体上改善通气血流灌注比失调和气体弥散；
? 消除了自主呼吸的代偿作用，使总体改善换气功能的效率降低。
(一)通气参数
? 压力(峰压、吸气末正压、呼气末正压的大小和形态)
? 潮气量
? 吸呼气时间比(或吸气时间)
? 吸气流速的量和形态
(二)通气方式
? 辅助通气
? 时间转换的定压性通气
? 间歇指令通气
? 压力支持通气
(三)影响换气功能的机体因素
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? 急性呼吸窘迫综合症
? 重症肺炎
? 肺间质疾病
? 其它
二、对通气功能的影响
改善通气功能：
? 肺泡通气量增加
? 氧耗减少
? CO2产生量下降
? 增加有效肺泡通
气量
加重通气功能障碍：
? 肺泡通气量下降
? 呼吸频率减慢
? 气道阻力增高
? 通气量下降
(一)影响通气功能的机械通气因素
?通气参数
-潮气量
-解剖无效腔
-呼吸频率
-气道压力
? 通气模式
-对通气量的影响
-对气体分布和同期与血流灌注比例的影响
-对氧耗的影响
(二)影响通气功能的机体因素
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? ARDS
? 单肺患者
三、机械通气相关肺损伤
? ventilation associated lung injury, VALJ
指机械通气因素与肺原发病变共同导致的肺组织损害。
(一)类型
? 肺泡外气体：
气胸、肺大疱、各种气肿
? 系统性气体栓塞：
脑栓塞、冠脉栓塞
? 弥漫性肺损伤：
肺泡细胞和周围微血管损伤
(二)发生机制
(三)不同类型通气时，肺泡内压与肺
容积的关系
(四)切变力损伤
? 跨肺压导致肺泡的过度膨胀和损伤，实质是牵拉伤；
? 切变力导致肺泡的扭曲变性，实质是撕裂伤。
(五)常规机械通气时影响肺损伤的机械因素
? 通气参数
? 通气方式
(六)影响肺损伤的其他因素
? 高浓度氧
? 危重支气管哮喘
? 慢性阻塞性肺病
? ARDS
? 肺间质纤维化
? 胸腔或胸廓疾病
四、影响循环功能的机械通气因素
(一)肺容量变化造成的影响
? 对自主神经张力的影响
? 对血管阻力的影响
? 对心脏机械性挤压
? 心室间相互作用
? 跨膈压的变化
(二)胸内压变化造成的影响
? 胸内压及其压力梯度与静脉回流
? 对右肺功能的影响
? 对左心功能的影响
? 对肺血流量的影响
(三)影响循环功能的机械通气因素
? 通气参数：PEEP和平台压
气道峰压
其他参数
? 通气方式：CV
AV
IMV
IRV
(四)影响循环功能的机体因素
? 初始机械通气
? 慢性阻塞性肺病
? 支气管哮喘
? ARDS
? 左心功能不全和肺水肿
(五)影响循环功能压力指标的确定
? 平均气道压
小于7cmH20时对循环功能无影响
? 肺容积
五、对其他呼吸功能的影响
? 呼吸肌：
- 联接装置和联接管路对通气阻力的增加
- 呼气时，呼吸管路对呼气阻力的增加
- 通气参数设置不当
- 潮气量或通气压力过大
- 其他：人机对抗
? 肺容积
? 呼吸动力学
? 呼吸中枢
六、对胸腔外脏器功能的影响
? 脑血流
? 肝血流
? 肾功能
? 胃肠道
七、机械通气相关性肺炎
? ventilation associated pneumonia, VAP
? 患病率9%~68%
? 相关病死率50%~70%
(一)发病机制
? 口咽部定殖菌吸入
? 胃肠道定殖菌逆行与吸入
? 气溶胶吸入
? 直接种植
(二)预防措施
? 常用操作设备分开管理
? 严格操作规程
? 改善分泌物引流
? 更换导管
? 空气净化
? 呼吸机的处置
? 选择性消化道脱污染
? 避免滥用抗生素
? 及时脱机和拔管
? 尽量选择无创性经面罩或鼻罩通气
? 维持胃腔酸性环境，减少细菌定殖
? 营养支持
? 减少口咽部分分泌物和胃内容物吸入
? 保护性隔离
? 提高机体免疫防御功能
第七节
呼吸机的监测功能
可监测的指标
? 压力：峰压、平台压
? 流量
? 容量
? 压力、流量、流速的形态
? 有效顺应性
? 气流阻力
? 压力-容积环和流速-容积环
? 口腔闭合压、最大吸气压、肺活量
第八节
机械通气的报警
根据可能危及生命的程度分三类
第九节
机械通气装置对呼吸功的影响
一、增加机械通气阻力的因素
? 联接管路的阻力
? 人工气道
? 呼吸机本身的阻力
二、判断阻力大小的方法
? 观察CPAP通气
可大体反映胸膜腔压力的变化和呼吸功的多少
三、影响吸气功的呼吸机因素
? 供气系统阻力
? 气体输出时间
四、影响呼气功的呼吸机因素
? 呼气阀的流速
? 人工气道及联接管道
第十节
呼吸机的临床分类
? 按动力：
电动、气动、电控电动、电控气动
? 按基本功能：
定容、定压、高频、自主控制
? 按吸气完成形式：
压力控制、流量控制、时间控制、容量控制、频率控制、自主控制
? 按是否同步：
同步、非同步
? 按结构和功能的复杂程度：
简易、多功能
? 按吸呼气转换方式：
压力转换、时间转换、流量转换、比例转换......（后略) ......
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