呼吸生理及呼吸机 工作原理

161
呼呼呼呼呼呼呼呼 呼呼呼呼呼呼呼呼 工工工工 工工工工

Upload: berne

Post on 14-Jan-2016

107 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

呼吸生理及呼吸机 工作原理. 第一章 呼吸系统解剖与生理. 第一章 呼吸系统解剖与生理. 第一节 呼吸系统解剖学. 上呼吸道 下呼吸道 肺. 上呼吸道. 功能: 传递气体 作用: 鼻腔起过滤,湿化及加热吸 入气体,从而维持呼吸道及 全身温度的作用。. 构成: 口腔、鼻腔、咽和喉. 上呼吸道 - 鼻腔. 功能: - 鼻毛清除空气中的尘埃-鼻腔表面存在大量血管 散发热量加温吸入空气-其腺体分泌物使鼻腔湿 润,也湿化了吸入空气. 纤毛 -除尘. 毛细血管 -加温. 粘液腺 -湿润. - PowerPoint PPT Presentation

TRANSCRIPT

Page 1: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸生理及呼吸机呼吸生理及呼吸机 工作原理工作原理

Page 2: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第一章 呼吸系统解剖与生理第一章 呼吸系统解剖与生理

Page 3: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第一节 第一节 呼吸系统解剖学 呼吸系统解剖学

• 上呼吸道上呼吸道• 下呼吸道下呼吸道• 肺肺

第一章 呼吸系统解剖与生理第一章 呼吸系统解剖与生理

Page 4: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

上呼吸道上呼吸道

功能:传递气体

作用:鼻腔起过滤,湿化及加热吸 入气体,从而维持呼吸道及 全身温度的作用。

构成:口腔、鼻腔、咽和喉

Page 5: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

上呼吸道 - 上呼吸道 - 鼻腔鼻腔

功能:-鼻毛清除空气中的尘埃-鼻腔表面存在大量血管 散发热量加温吸入空气-其腺体分泌物使鼻腔湿 润,也湿化了吸入空气

不论外界温度是多少 ? 吸入的空气经鼻腔湿化且加温至 32ºC 。

粘液腺 -湿润毛细血管毛细血管 -加温

纤毛纤毛 -除尘

Page 6: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

上呼吸道 -上呼吸道 -咽 、喉咽 、喉

会厌 软腭

功能-运输食物和空气。-吞咽时口腔顶部软颚向

上移动封闭鼻腔,会厌向下盖住总气管口食物能顺利进入食管中。

-呼吸时软颚和会厌相反动作,使空气进入下呼吸道和肺。

Page 7: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

下呼吸道下呼吸道

功能:传递气体

作用:逐级将新鲜气体传送至肺泡。

构成:气管、支气管、细支气管和终末细支气管

Page 8: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

下呼吸道 - 下呼吸道 - 总气 管 总气 管

总气管

-最狭窄处在声带,经声带空气进

入气管。总气管长约 10-12 公分内

径为 2-2.5 公分。-气管粘膜覆盖着纤毛,纤毛将粘 液和外来物向上运动输送至喉部 经咳嗽咳出或吞入食管内 ( 食管

在 气管壁的后侧 ) 。

Page 9: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

下呼吸道 - 下呼吸道 - 气 管 树气 管 树

• 胸廓内总气管分为左右总支气管 各自进入左右两肺。

• 总支气管分叉为较细的叶、段、

亚段等细支气管最后到达肺泡。• 细支气管管壁缺少软骨,成人平

卧或发生炎症时,在呼气末易导致细小支气管闭合而产生内源性呼气末正压 ( 即 PEEPi 或 Auto-PEEP) 。正常约 3cmH2O 。

Page 10: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺肺功能:气体交换

作用:肺泡周围环绕毛细血管。新鲜空气抵达肺泡提供 O2 给毛细血管中的红细胞,而 CO2

则从毛细血管中排至肺泡 ( 即气体交换 )。

构成:肺分为左、右两肺;左肺有两叶、右肺有三叶。叶分为段,段再分为小叶 , 与末梢支气管相连的是肺泡。

Page 11: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺泡肺泡 -气体交换基本单位 -人体左、右两肺的肺泡 的表面面积共约 70-100平 方米。

在静息情况下为身体摄取 250毫升的氧 , 並排出 200 毫升的二氧化碳 .(R.Q=0.8)

肺 -肺 -肺泡肺泡

Page 12: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第二节第二节呼吸生理呼吸生理呼吸过程呼吸过程

第一章 呼吸系统解剖与生理第一章 呼吸系统解剖与生理

Page 13: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸生理目录呼吸生理目录

外、内呼吸过程 呼吸生理引言 外、内呼吸过程 呼吸生理引言

肺容量肺容量 肺顺应性 肺顺应性

呼吸阻力 呼吸阻力 呼吸作功 呼吸作功

通气功能通气功能 气体分布 气体分布

弥散功能弥散功能 通气 通气 // 血流比血流比

Page 14: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺功能分为通气和换气。通气即空气靠胸廓和横膈运动使空气经气管吸入和呼出肺。 而换气是空气中氧气从肺泡进入肺毛细血管血液中,二氧化碳正好相反。

上述的气体交换即弥散 : 即气体分压从高的一侧透过“肺泡 - 毛细血管壁”膜向分压较低的一侧扩散。

呼吸气体经上 . 下呼吸道往返于肺为人体提供氧和排出二氧化碳。

呼 吸 生 理 引 言呼 吸 生 理 引 言

Page 15: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼 吸 生 理 引 言呼 吸 生 理 引 言呼吸系统和循环系统互相配合,将全身静脉血 ( 含较多的 CO2) 送至右心室经肺部摄取氧並排出CO2 。左心室将动脉血 ( 含较多的 O2)经动脉、毛细血管将 O2 运输至各脏器 ( 细胞 ) 供代謝之用,並帶走 CO2 ( 即静脉血 ) 。通气→分佈→弥散→气体交換是呼吸的整个过程。

Page 16: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸产生的机制呼吸产生的机制

化学感应器化学感应器

呼吸中枢呼吸中枢

呼吸肌肉呼吸肌肉

通气通气

动脉 动脉 PCO2, PCO2, PO2, pH PO2, pH

Page 17: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸的过程呼吸的过程

呼吸机起作用

细 胞

通气通气

分布分布 弥散弥散 运输 缓冲作用

运输氧合作用

血液运输

CO2 产生

弥散

氧利用

COCO22 OO22

外呼吸外呼吸 内呼吸内呼吸

Page 18: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

外呼吸:呼吸肌-外呼吸:呼吸肌-横膈横膈

横膈• 一层平坦的肌肉• 将胸腹腔分开• 要的呼吸肌肉• 吸气时横膈向下移动• 呼气时回复原来位置• 上下移动范圍为 7-10厘米

吸气

呼气

横 膈 收 缩横 膈 收 缩吸气吸气

横 膈 松 弛横 膈 松 弛呼气呼气

Page 19: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

吸气时吸气时因胸廓扩张和横膈下降,气管长度及内径均增大,肺泡充气。

呼气时呼气时因胸廓收缩和横膈上升,气管长度及内径均缩小,肺泡排气。

休息时休息时呼吸做功很小,病理条件下做功增加,呼吸肌本身氧耗也增加。

机械控制呼吸时机械控制呼吸时呼吸做功由呼吸机承担。

外呼吸:呼吸肌群-外呼吸:呼吸肌群-胸廓运动胸廓运动

胸 廓 张 开胸 廓 张 开吸气吸气

胸 廓 收 缩胸 廓 收 缩呼气呼气

Page 20: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

外呼吸:吸气力和弹性回缩力外呼吸:吸气力和弹性回缩力吸气时吸气时因横膈下降和胸廓扩张导致肺泡呈负压而使空气进入肺泡。呼气时呼气时因肺和胸廓弹性回缩力使肺泡压大于大气压使气体排出肺外。若气道阻塞、腹部肌肉和内、外肋间肌协助胸廓向内向下移动而排出气体。肺弹性

﹣2

呼吸肌用力呼吸肌用力产生负压-吸气产生负压-吸气

弹性回缩力弹性回缩力产生正压-呼气产生正压-呼气

Page 21: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

外呼吸:血液运输外呼吸:血液运输

循环系统循环系统

- 将来自肺部富氧的动脉血运输至细胞,同时将携满二氧化碳但缺少氧气的静脉血静脉血运输至肺部吸收氧气排出二氧化碳。

- 血液占人体重 8% ,血液分为两部份其中红血球、白血球和血小板占血液总量 45%,剩余的是血浆占 55% 。

Page 22: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

全身的动脉动脉由主动脉分支出来将含有丰富氧气和养料输送至各脏器。

全身的静脉静脉将血液 ( 含较多的二氧化碳 ) 经上、下腔静脉返回心脏。

全身的毛细血管网是氧气氧气、二氧化碳二氧化碳和其他养料在血液和细胞之间交換的场所(肺泡。

外呼吸:血液运输 -外呼吸:血液运输 -血管系统血管系统

Page 23: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

气体交换全过程气体交换全过程 在肺内氧气弥散入肺毛细

管血液中, CO2 反之。 心脏和动脉将氧合的动脉氧合的动脉

血血输送至全身。 在组织毛细血管处提供给

细胞 O2 並帶走 CO2. 循环系统的静脉主要是将脱氧的血液返回心脏並再输送回肺,使红血球氧合並排出 CO2 。

肺循环肺泡

动脉细胞

肺泡静脉

肺循环

毛细血管

Page 24: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第三节第三节通气功能通气功能

第一章 呼吸系统解剖与生理第一章 呼吸系统解剖与生理

Page 25: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺容量定义(一)肺容量定义(一)

功能残气量功能残气量(FRC):(FRC): 平静呼气未残留在肺内的气体量。

RVRV

VVtt

FRCFRC

潮气量潮气量 (V(Vtt):):

一次呼吸的吸入气体量或呼出量。

残气量残气量 (RV):(RV):最大呼气后残留在肺内的气体量。VCVC

肺活量 (VC): 一次最大吸气后完全呼出气量。

Page 26: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺容量定义(二)肺容量定义(二)

Page 27: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺容量定义(三)肺容量定义(三)

某个解剖位置所测的容量 ( 静态 ) 称为肺容量肺容量,若加上时间因素 ( 动态 ) 即为通气量通气量。

• 分钟通气量分钟通气量 = Vt 潮气量 ×RR 呼吸频率 ( 次 / 分 )• 分钟分钟肺泡通气量肺泡通气量 = ( Vt - 解剖死腔量 ) ×RR (次 / 分) 解剖死腔量解剖死腔量:上、下呼吸道的本身的容积 ( 量 ) ,

它们不參与气体交换。 肺泡死腔量肺泡死腔量:肺泡通气不足或肺泡周围毛细血管,

血流灌注不足所造成的无效通气量。 生理死腔量生理死腔量 = 解剖死腔 + 肺泡死腔

Page 28: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

影响通气的指标-影响通气的指标-顺应性顺应性

顺应性:顺应性:

弹性弹性高顺应性高顺应性

低顺应性低顺应性

Page 29: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

影响通气的指标-影响通气的指标-顺应性顺应性

肺顺应性肺顺应性 -代表肺的扩张性 -肺容量改变随肺泡压力改 变而变化。

CL= 肺容量变化量 肺压力变化量

(ml/cmH2O)

• CL 与压力呈负相关,与容量呈正相关。• 静态 CL 反映肺组织弹性阻力;• 动态 CL兼受气道阻力影响。

高顺应性高顺应性

低顺应性低顺应性

Page 30: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

概念:概念: 气体在气道内流动时所受到的阻力

机械通气过程中其阻力主要取决于:机械通气过程中其阻力主要取决于: 气道的长 度、直径、气道的弹性、气管插管及呼吸管路。

影响气道阻力的主要因素:影响气道阻力的主要因素: 气道内原因 ( 分泌物、肿瘤、异物等 )

气道壁增厚 气道外原因 (肿瘤,脏器等 )

影响通气的指标-影响通气的指标-呼吸阻力呼吸阻力

Page 31: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸阻力呼吸阻力

- 气道对气体流速 ( 量 ) 所存在的阻 力, (cmH2O/L/S)

- 呼吸机输送气体到肺泡所需的 压力 ,以克服此阻力。

- 阻力决定于气道的长度、内径、 分叉和内壁情况,及气体流速 的形态。- 形态呈层流即阻力低。 - 湍流产生漩涡而阻力高。

- 阻力决定于流速大小呈正相关。

层流↑

湍流↑

影响通气的指标-影响通气的指标-呼吸阻力呼吸阻力

Page 32: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

分泌物过多痉挛

粘膜水肿

分泌物过多

花生米→

肺气肿肺泡挤压

影响通气的指标影响通气的指标-呼吸阻力的几种表现-呼吸阻力的几种表现

Page 33: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

临床上增加气道阻力的常见因素临床上增加气道阻力的常见因素 COPDCOPD 慢性支气管炎

支气管哮喘 慢性阻塞性肺气肿

炎症炎症 喉气管支气管炎 会厌炎 支气管炎

机械性原因机械性原因异物 肿瘤

出血 气管插管 呼吸管路扭曲或积水

Page 34: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

气道阻力正常值气道阻力正常值

气道阻力正常值:气道阻力正常值: 在流速 (V)=30L/min 时,

气道阻力(Raw)=0.6~2.4cmH2O/L/sec

对于气管插管的病人,影响气道阻力的原因:对于气管插管的病人,影响气道阻力的原因: 可能是:插管的长度及直径

Page 35: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸作功呼吸作功呼吸作功:呼吸作功:呼吸肌活动,消耗能量克服呼吸器官的弹性和非弹性阻力。

正常正常

限制限制

阻塞阻塞

上图 : 正常的平静呼吸。中图 : 呼吸道有阻塞情况

下的呼吸;吸气和呼气均作了较大的功。

下图 : 肺或胸廓扩张受限制时吸气作功小而呼气作功大。

Page 36: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

气道阻力及呼吸功气道阻力及呼吸功 气道阻力气道阻力 ((RRawaw)) 与呼吸功与呼吸功 ((WOB)WOB) 的关系的关系 ::

Raw = △P/f Raw↑→→WOB↑(气道阻力增加是导致呼吸功增 ↓ 加的最主要原因 ) ↓ 肺通气不足→→ CO2不能充分排出体外

阻塞性疾病 :阻塞性疾病 : 肺顺应性高 →→ 呼吸幅度深、节奏慢     限制性疾病 →→ 呼吸幅度浅、节奏快

气道阻力是影响通气及氧合的因素气道阻力是影响通气及氧合的因素 :: Raw↑→→ WOB↑→→ 病人通气及氧合发生变化  如果气道高阻力长时间得不到解决则导致呼吸肌肉疲 劳;最终通气衰竭、氧合衰竭。

Page 37: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸生理总结呼吸生理总结

• 呼吸的过程是肺通气→分佈→弥散 ( 气体交换 )→ 血气,正常吸气是主动的呈负压,呼气是被动的。吸、呼气结束时压力均为零。

• 顺应性代表肺的扩张性;阻力代表气道对气体流速的阻力,气流分为层流和湍流;吸气作功代表吸气肌用力情况。

• V/Q 比失調会引起低氧血症 (PaO2 <60mmHg) 。• 血气分析是对整个呼吸生理过程的结論。• 呼吸机是通气机只能起肺的通气功能的作用;间接对換气功能有帮助。

Page 38: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 39: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第一节第一节机械通气的基本概念机械通气的基本概念

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 40: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气定义机械通气定义

概念:概念:对于病人自己不能维持机体生理机能所必需的气体交换功能,机械通气是一种能够有效地替代病人所丧失通气功能的方式。

Page 41: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气适用范围机械通气适用范围

适用范围:适用范围:机械通气适用于短期及长期在医院接受治疗的危重病人、慢性呼吸系统疾病的病人、呼吸衰竭病人、各种外伤及重大手术后的病人、以及神经系统疾病、营养衰竭等各种原因导致的通气、氧合衰竭的病人。

Page 42: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

适应症的生理及病理原因适应症的生理及病理原因无法维持正常的通气、氧合的原因:无法维持正常的通气、氧合的原因:

1. 气道阻力过高 2. 肺顺应性过差 3. 通气量不足 4. 通气 /血流比例失调 5. 肺内分流 6. 渗透压及毛细血管 / 淋巴管通 透性发生变化

Page 43: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气涉及的物理量机械通气涉及的物理量

压力压力 峰压、平台压、平均压、呼气末正压

容量容量 潮气量、分钟通气量

时间时间 呼吸频率、吸气时间

流速流速 峰流速

Page 44: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Paw(PIP)

PResistance

Pplat.

PEEP

A 峰压峰压

B 平台压平台压

C 呼末正压呼末正压

0 Time (sec)

机械通气物理量定义机械通气物理量定义-压力-压力

Page 45: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

VVtt

PFPF峰流速峰流速

潮气量潮气量

机械通气物理量定义机械通气物理量定义-流量、容量-流量、容量

TiTi TeTe吸气时间吸气时间 呼气时间呼气时间

Page 46: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气本身的四个物理量相互影响机械通气本身的四个物理量相互影响压力-时间、流速-时间、容量-时间压力-容量、流速-容量、压力-流速

来自病人的两个呼吸生理的指标参与物来自病人的两个呼吸生理的指标参与物理量的变化理量的变化气道阻力、肺顺应性

机械通气物理量间的关系机械通气物理量间的关系

Page 47: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

肺顺应性的计算肺顺应性的计算概念:概念:单位压力下肺容量的变化: C = △V/△P  

C — 肺顺应性 △ V — 肺容量变化 △ P — 压力变化

分类:分类: 静态顺应性 动态顺应性 Cs=VT/(Plateau-PEEP) CD=VT/(PIP-

PEEP) plateau --- 平台压  PIP -------- 峰压  PEEP ----- 呼气末正压

正常值正常值:: CD = 30 ~ 40L / cmH2O Cs = 40 ~ 60L / cmH2O

Page 48: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

临床上降低肺顺应性的常见因素临床上降低肺顺应性的常见因素

静态顺应性静态顺应性:: 肥胖 痰液滞留 肺不张  ARDS 张力性气胸

动态顺应性动态顺应性:: 支气管痉挛 气道阻塞

气管插管扭曲

Page 49: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第二节第二节机械通气的实现机械通气的实现

第二章 机械通气与呼吸机第二章 机械通气与呼吸机

Page 50: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气实现机械通气实现

机械通气的实现是通过呼吸机来达到的。

Page 51: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机定义呼吸机定义

呼吸机 呼吸机 (Ventilator)(Ventilator) 是人工通气机械装置。它不能代替完整的呼吸功能。

呼吸机呼吸机只是外呼吸的驱动功能的替代设备。

Page 52: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机分类呼吸机分类

呼吸机 呼吸机 (Ventilator)(Ventilator) 按照其工作原理及供气方式主要分成负压、正压负压、正压呼吸机两个大类。

按照其工作动力又分为气动气动与电动电动呼吸机。

Page 53: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

负压呼吸机负压呼吸机

概念:在机械通气过程中,呼吸机提供的通气压力低 于大气压。典型代表是铁肺和胸甲。

铁肺铁肺 ( ( Iron Lung )Iron Lung ) ::将人体除头部外的其余部分置于 密闭的铁容器中,通气时使容器

内形成负压迫使胸扩运动。 缺点:负压使血液集中于腹腔,回心血量过少 ,

形成“腹腔休克”;因病人处于密闭容器内 使得护理困难。

Page 54: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

负压呼吸机

胸甲胸甲 ((Chest Cuirass):Chest Cuirass): 此设备放置于接受治疗病人的 胸部,以外部动力带动胸扩运

动。对护理工作有所改进,同 时减少“腹腔休克”的发生。 缺点:气体泄漏。

负压通气符合生理情况,但由于负作用较负压通气符合生理情况,但由于负作用较大现今临床上应用已很少。大现今临床上应用已很少。

Page 55: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

正压呼吸机正压呼吸机

概念:在机械通气过程中呼吸机提供的通气压力高于 大气压。

目前,临床使用的绝大部分是正压通气式呼吸肌。

正压通气改变了机体的正常生理状况,因正压通气改变了机体的正常生理状况,因此应用时必须对生命体征进行监测以保证安全。此应用时必须对生命体征进行监测以保证安全。

Page 56: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展(一)机械通气历史与发展(一)

19世纪初,欧洲风箱技术用于溺水急救与复苏

1928年10月 Drinker 和 Shaw 发明 “铁肺”-- 箱式体外负压通气机

成功地使因脊髓灰质炎呼吸衰竭而昏迷的病人神志恢复

Page 57: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展(机械通气历史与发展(二)二)

1934年Guedel 首先提到间隙正压通气

1939年Drinker 和 Collins发明盾状胸负压通气

机,以解决铁肺造成腹部血液滞留的问题。

Page 58: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展 (三)机械通气历史与发展 (三)

本世纪 40年代末和 50年代初,脊髓灰质炎大流行,促进了机械通气技术向正压 通气过渡。

美国和斯堪的那维亚地区因深受危害最深而分别成为新型正压通气设备的中心。

Page 59: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展 (四)机械通气历史与发展 (四) 1946年 Bennett 公司 (PB呼吸机前身)生产出第一台初具近代呼吸机功能的定压呼吸机 PR-1A。

气控、气动压力限制型呼吸机成为正压通气的主流。

3M Bird 公司生产的 Mark VII (俗称绿匣子) 亦得到广泛使用

Page 60: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展 (五)机械通气历史与发展 (五) 1950年 Engstrom公司率先推出容量转换功能的呼吸机,开定容呼吸机之先河。

1967年 Puritan-Bennett公司制造出第一台电子控制容量呼吸机 MA-1。第一台拥有 SIMV模式第一台可调整压力触发灵敏度第一台具有复杂的报警系统

Page 61: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展 (六)机械通气历史与发展 (六)

1981 年

Siemens 公司推出 Servo 900C 呼吸机开发 Pressure Support (PSV) 功能

Page 62: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气历史与发展 机械通气历史与发展 (七)(七)

1983 年全世界第一台微电脑呼吸机PB7200 在 Puritan-Bennett 公司面世。 第一台采用高性能微处理器 第一台采用比例电磁阀

Page 63: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第三节第三节呼吸机的原理呼吸机的原理

第二章 机械通气与呼吸机第二章 机械通气与呼吸机

Page 64: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机的构成呼吸机的构成

吸气模块吸气模块

呼气模块呼气模块

控制模块控制模块气体混气体混合模块合模块

Page 65: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

控制模块控制模块 机械控制机械控制电子控制电子控制

(西门子(西门子 900C900C ))微处理器控制微处理器控制

呼吸机的构成(一)呼吸机的构成(一)

Page 66: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

吸气模块吸气模块 皮老虎 活塞鼓风机 涡轮普通电磁阀 步进马达

比例电磁阀

呼吸机的构成(二)呼吸机的构成(二)

高性能呼吸机的标志 高性能呼吸机的标志

Page 67: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼气模块呼气模块 外置蘑菇阀内置机械阀内置主动呼气阀

呼吸机的构成(三)呼吸机的构成(三)

高性能呼吸机的标志之一 高性能呼吸机的标志之一

被动呼吸阀被动呼吸阀

Page 68: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机控制转换方式呼吸机控制转换方式

根据呼吸机的四个物理变量,呼吸机在控根据呼吸机的四个物理变量,呼吸机在控制转换时,也具备以此为目标的切换方式:时制转换时,也具备以此为目标的切换方式:时间切换、压力切换、容量切换、流量切换。间切换、压力切换、容量切换、流量切换。

Page 69: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力切换:压力切换:供气达到目标压力时,从吸气转换到呼气。 优点:压力可以控制 缺点:不能保证稳定的潮气 一般配合时间切换同时使用,亦称为定压通气 定压型呼吸机 定压型呼吸机 设定吸气压力和时间,但潮气量和吸

气流速则随气道阻力和肺顺应性的变化而变化。

容量切换:容量切换:供气达到目标容量时,从吸气转换到呼气。 优点:控制通气量容易 缺点:压力分布不容易均衡 定容型呼吸机 定容型呼吸机 保证容量,但气道压力和吸气时间随

气道阻力及肺顺应性的变化而变化。

呼吸机控制转换方式(一)呼吸机控制转换方式(一)

Page 70: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

时间切换:时间切换:吸气时间固定。当肺顺应性,气道阻力发生变化 时,吸气压力,潮气量以及流速都将发生变化

。 注:很少单独使用,一般多用于小儿

流速切换流速切换 : : 现多用于作为吸气和呼气触发灵敏度

呼吸机控制转换方式(二)呼吸机控制转换方式(二)

现代电脑控制的呼吸机一般可同时具备现代电脑控制的呼吸机一般可同时具备多种切换方式;针对不同的需要配合、组合多种切换方式;针对不同的需要配合、组合使用。使用。

Page 71: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机的治疗功能呼吸机的治疗功能

1. 保持呼吸道通畅2. 维持适当的通气量 , 使肺泡通气量满足机体需要3. 改善机体交换功能 , 维持有效的气体交换4. 减少呼吸肌做功5. 加强肺内雾化吸入6. 用于开胸术后、败血症、 休克或严重创伤等情况

下的呼吸衰竭的预防性治疗

Page 72: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气治疗的最终目的机械通气治疗的最终目的

1. 1. 改善氧合改善氧合2.2. 平衡酸碱平衡酸碱3. 3. 减少呼吸功减少呼吸功4. 4. 使病人得到充分休息使病人得到充分休息5. 避免气压伤

Page 73: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

机械通气治疗适应症的呼吸生理指标机械通气治疗适应症的呼吸生理指标

1. 自主呼吸频率大于正常的 3倍或小于正常的 1/32. 自主呼吸潮气量小于正常的 1/33. 生理无效腔 ( VD ) / 潮气量 ( VT ) > 60%4. 肺活量 ( VC ) < 10~15ml / Kg5. PaCO2 > 50mmHg ( COPD病人除外 ) , 且有继续

升高的趋势或出现精神症状6. PaO2 < 正常的 1/37. P( A - a ) O2 > 50mmHg ( FiO2= 21% )8. P( A - a ) O2 > 300mmHg ( FiO2= 100% )9. 最大吸气压力 < 25cmH2O10. 肺内分流 ( Qs / QT ) >15%

Page 74: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Initial Ventilator SettingsInitial Ventilator Settings

Full or partial ventilatory support?– What Mode? Volume or Pressure Control?– Respiratory rate? Peak Flow? Oxygen?– PEEP? Pressure Support?

Depends on the presenting clinical condition

Page 75: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第四节第四节机械通气(呼吸机)的模式机械通气(呼吸机)的模式

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 76: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))

呼吸机 病人 工作模式

CMV

持续指令通气

SIMV

同步间隙指令通气

SPONT

自主呼吸

做功主体

Page 77: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Spontaneous vs. Positive Spontaneous vs. Positive Pressure BreathingPressure Breathing

I E I E

Pressure

Volume

Spontaneous Positive Pressure

I E I E

Page 78: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))- - CMVCMV

Continuous Mandatory Ventilation Continuous Mandatory Ventilation oror Assist/ControlAssist/Control

CMV CMV 持续指令通气 持续指令通气 或或 A/CA/C辅助辅助 // 控制控制

亦称为: Intermittent Positive Pressure Ventilation IPPV IPPV 间隙正压通气

Controlled Mechanical Ventilation

CMV CMV 机械控制通气

Page 79: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))- - CMVCMV

CMV or A/C (assist/control)CMV or A/C (assist/control)

持续指令通气 持续指令通气 或或 辅助 辅助 // 控制 控制 完全由呼吸机来支持病人 完全由呼吸机来支持病人

– 由呼吸机根据操作者设定的参数提供病人持续的强制通气。

– 当病人没有或很少呼吸努力时,优先使用的模式。– 在两次强制通气中的触发努力会引发吸气

Time

Pressure

MIVMIV PIVPIV

Page 80: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

优点优点– 能够提供全面通气支持– 控制病人呼吸频率

缺点缺点– 设置可能不能满足病人的需求– 当自主呼吸增加,分钟通气量也会相应增加

• 可能会造成通气过度• 应设置呼吸频率过快、分钟通气量过高报警

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))- - CMVCMV

Page 81: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation

SIMV SIMV 同步间歇指令通气同步间歇指令通气 全部或部分支持病人,在两次指令通气间允许病人自主呼吸全部或部分支持病人,在两次指令通气间允许病人自主呼吸 结合了机械指令通气和自主呼吸。 若在等待触发期间,病人有吸气努力则同步给予指令通气;若无则呼吸机自行提供预设的指令通气。

当其余期间的自主呼吸由病人自己决定潮气量和呼吸频率。

Time

Pressure 同步指令通气

Patient effort

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))- - SIMVSIMV

MIVMIV PIVPIV

Page 82: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

优点优点– 同步呼吸可以增进病人舒适– 减少病人与呼吸机的对抗– 相对于 CMV可以减少通气过度

缺点缺点– 假如设置的呼吸频率或潮气量太低,可能造成支持不够

– 可能增加呼吸做功 WOB• 病人吸气努力后,流速释放滞后• 呼吸回路和气管插管的阻力

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode )- )- SIMVSIMV

Page 83: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

SIMVSIMV

Disadvantages– May not be enough support if set rate

or Vt too low– May increase WOB

• lag time between patient effort and delivered flow

• resistance of ET tube and circuit

Page 84: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Spontaneous Spontaneous SPONTSPONT 自主呼吸自主呼吸

病人做功,呼吸机只起到监测作用;通病人做功,呼吸机只起到监测作用;通常需要与其他呼吸功能结合使用。如:常需要与其他呼吸功能结合使用。如:CPAPCPAP ,, PSVPSV等等

呼吸机工作模式( 呼吸机工作模式( ModeMode ))-- SPONTSPONT

0

PP

TT

Page 85: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Continuous Positive Airway PressureContinuous Positive Airway PressureCPAPCPAP 持续气道正压通气持续气道正压通气

(( SPONT SPONT 模式的主要应用形式,部分支持病人) 模式的主要应用形式,部分支持病人) - 传统上,拔管前的最后脱机模式- 传统上,拔管前的最后脱机模式- 只能用于自主呼吸病人- 只能用于自主呼吸病人- 潮气量、呼吸频率、吸气流速完全取决于病人- 潮气量、呼吸频率、吸气流速完全取决于病人

呼吸机工作模式呼吸机工作模式-- SPONT/CPAPSPONT/CPAP

0

PP

TT

55

Page 86: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第五节第五节机械通气(呼吸机)的机械通气(呼吸机)的

呼吸型式简介呼吸型式简介

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 87: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

呼吸型式呼吸型式定容型(定容型( Volume TargetVolume Target ))

– V-CMV 、 V-SIMV 、 VS

定压型(定压型( Pressure TargetPressure Target ))– P-CMV 、 P-SIMV 、 PSV 、 BiPAP ( Bi-

Level )、 APRV 、 SPAP

兼顾型(兼顾型( Duo ModeDuo Mode ))– PRVC 、 Auto-Flow 、 SVT 、 ASV 、 APV

Page 88: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Mechanical Ventilation ControlsMechanical Ventilation Controls

Modes– CMV or assist-control

• Volume or Pressure breath

– SIMV• Volume or Pressure breath

– PRVC, VAPS• dual breath type?

– CPAP– Pressure/ Volume Support– Bi-Level– APRV

Adjuncts– PEEP– Flow pattern

• Square or Decelerating Flow

– Flow triggering– Plateau ( Inspiratory pause)– Expiratory pause– Flow acceleration– Disconnect sensitivity– Expiratory sensitivity

Page 89: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

定压型呼吸机 定压型呼吸机 设定吸气压力和时间,但潮气量和吸气流速则随气道阻力和肺顺应性的变化而变化。

定容型呼吸机 定容型呼吸机 保证容量,但气道压力和吸气时间随 气道阻力及肺顺应性的变化而变化。

呼吸型式呼吸型式

Page 90: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

Paw

cmH20

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

FlowL/min

容量控制通气容量控制通气

Page 91: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

Paw

cmH20

FlowL/min

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

容量控制通气容量控制通气

Page 92: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

Flow

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

Paw

cmH20

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

L/min

容量控制通气容量控制通气

Page 93: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

流速与气道压力的关系流速与气道压力的关系容量控制通气容量控制通气

Page 94: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

合适的流速合适的流速30

Time (s)

-10

1 2

awPcmH2O

Adequate flow

3

容量控制通气容量控制通气

Page 95: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

流速太低流速太低

30

Time (s)

-10

1 2

awPcmH2O

Adequate flow

Flow set too low

3

容量控制通气容量控制通气

Page 96: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力控制通气压力控制通气

定义–应用程序:临床医生设置吸气压力

和吸气时间。根据病人需求改变流速。

临床医生设置吸气压力、吸气时间或吸呼比及呼吸频率。

潮气量应顺应性及阻力而改变。流速释放是递减的。 

Page 97: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

可以用在  A/C 和 SIMV 模式 在  A/C模式时 - 所有呼吸都是时间切

换压力限制的。(无论机器引发的还是病人引发的)

在 SIMV 时 -只有机器引发的是时间切换压力限制的。– 自主呼吸可以被 PSV 支持。

压力控制通气压力控制通气

Page 98: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力控制通气压力控制通气优点优点

– 限制气压伤的风险– 可以复张萎陷的肺泡和湿肺– 改善气体分布

缺点缺点– 当病人顺应性改变时潮气量变化  (如:  ARDS 急

性呼吸 , pulmonary edema 肺水肿 )– 延长吸气时间时,病人可能需要镇静和 / 或药物麻痹

Page 99: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

Paw

cmH20

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

FlowL/min

压力控制通气压力控制通气

Page 100: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

Flow

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

Paw

cmH20

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

L/min

压力控制通气压力控制通气

Page 101: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

Paw

cmH20

60

-20

120

120

SEC

INSP

EXH

FlowL/min

压力控制通气压力控制通气

Page 102: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Short Normal LongShort Normal Long

吸气时间吸气时间压力控制通气压力控制通气

Page 103: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

VT

600 cc

120

120

SEC

.V

LPM

0

450 cc

压力控制通气压力控制通气

Page 104: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

VT

.V

LPM

500 cc450 cc

Lost VT

1 2 3 4 5 6

SEC

1 2 3 4 5 6

600 cc

120

120

SEC

0

压力控制通气压力控制通气

Page 105: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

容量控制通气与压力控制通气的比较容量控制通气与压力控制通气的比较

容量通气容量通气

释放容量恒定

吸气压力变化

吸气峰流速恒定

吸气时间取决于设置峰流速和潮气量

压力通气压力通气

释放容量变化

吸气压力恒定

吸气流速变化

吸气时间预设

呼吸频率呼吸频率

Page 106: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

容量控制通气与压力控制通气的比较容量控制通气与压力控制通气的比较

Page 107: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

潮气量保证潮气量保证人机同步性人机同步性气压伤危险气压伤危险通气通气 // 血流比血流比

容量控制通气与压力控制通气的比较容量控制通气与压力控制通气的比较

Page 108: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第六节第六节机械通气(呼吸机)的机械通气(呼吸机)的

辅助功能辅助功能

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 109: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

辅助功能辅助功能-定义-定义

不能单独使用 与工作模式配合使用,可以带来一定的治疗效果。

大多数辅助功能是 SIMV 的拓展

Page 110: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

辅助功能辅助功能-种类-种类

Positive End Expiratory Pressure– PEEP 呼气末正压

Pressure Support Ventilation– PSV 压力支持

Sensitivity– Sens 触发灵敏度– Esens 呼气触发灵敏度

Page 111: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

定义定义– 在呼气末应用一个持续的正压使压力不

回到大气水平与其它机械通气模式配合使用,如: 

A/C, SIMV当用于自主呼吸时,则为 CPAP

辅助功能-辅助功能- PEEPPEEP

Page 112: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

辅助功能辅助功能-- PEEPPEEP

Positive End Expiratory Pressure– PEEP 呼气末正压

Pressure Support Ventilation– PSV 压力支持

Sensitivity– Sens 触发灵敏度– Esens 呼气触发灵敏度

Page 113: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

增加功能残气量  (FRC) 及改善氧合–重新开放萎陷的肺泡– 扩张病人肺泡– 从肺泡到血管间隙,重新分布肺水

5 cm H2O PEEP

辅助功能辅助功能-- PEEPPEEP

Page 114: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PEEP vs. CPAP PEEP vs. CPAP 区别区别

?

? ?

?

?

Page 115: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

运用在不同的模式效果

–预防和 / 或纠正肺不张–改善氧合

潜在不利–由于增加了胸廓内压而减少心输出量– 气压伤–增加颅内压

PEEP vs. CPAPPEEP vs. CPAP

Page 116: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PEEP/CPAPPEEP/CPAP

用来保持气道在呼气末开放– 气道压力在呼气末不回到零–预防肺泡萎陷或肺膨胀不全– 复张萎陷肺泡单位–减少气体在阻塞的气道内受限(对抗内源性

PEEP)

Page 117: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PEEPPEEP 在机械通气中对机体的有利影响在机械通气中对机体的有利影响

1.呼气时气道及肺泡内压升高 , 使肺保持在一定程度的扩张状态 , 阻止肺萎陷的发生,因而使原已降低的功能残气量得以恢复;保持肺泡内氧分压相对稳定 , 有利于气体交换。

2. 因肺萎陷缓解 , 功能残气量增加 , 随之而来的肺顺应性增加 , 呼吸功减少 , 耗氧量下降 ; 肺顺应性的增加 , 也可使胸内压下降 , 有利于静脉血液回流 .

3. PEEP 使肺及间质内压力增高,毛细血管内液外渗减少,对抗肺水肿的发生。同时,因肺泡压力的升高,使得吸入相同氧浓度气体的肺泡的氧分压亦升高 , 有利于氧向血液的弥散 .

Page 118: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PEEPPEEP 在机械通气中对机体的有利影响在机械通气中对机体的有利影响

4. 因肺泡充气改善 , 增加了肺泡通气量 , 亦改变了通气 /血流比 , 无效腔样效果及肺内血液分流效果都有可能得以改善。随之 , 动脉血氧分压升高 , 肺泡与动脉血氧分压差下降。

5. 根据以上 PEEP 能增加氧合 , 减少氧耗等综合作用 , 因而,可降低吸入氧浓度 , 避免因长期吸入高浓度氧气而导致氧中毒。

6.有人认为 PEEP 的应用能促进肺泡表面活性物质的生成。

Page 119: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PEEPPEEP 在机械通气中对机体的不利影响在机械通气中对机体的不利影响

1. 产生各种气压伤 .2. PEEP 的不适当应用 , 可使胸腔内压上升,且由于肺泡

压升高,肺血管受压,造成静脉回流减少 , 心输出量下降 .而心输出量下降势必降低氧的全身传递能力;即使动脉血氧含量没有减少 , 也会加重组织与器官的缺氧。

3. PEEP 的应用 , 可能进一步增加机械通气时抗利尿素的分泌 , 加之心输出量的减少,肾血流减少 , 造成少尿 , 水潴留 , 致肺水肿进一步加重。

Page 120: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

最佳最佳 PEEPPEEP 的选择的选择

最佳 PEEP值为对循环无不良影响而达到最大的肺顺应性、最小的肺内分流、最高的氧运输、最低的FiO2 时的 PEEP值。

选择时应从 2.5cmH2O 开始 , 逐步增加至有效改善血气状态 ( FiO2 < 50 - 60% , PaO2 > 70mmHg )

, 而动脉压 , 心排量无明显减少 , 中心静脉压 ( CVP )

稍上升为止;多数病人在 10cmH2O 左右即可。

Page 121: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

定义定义– 用一个预设的正压作用于自主呼吸吸气努力;流速

是递减的;它是一个典型的压力型通气。需要健全的呼吸驱动力 自主呼吸吸气努力被支持到一个预设的压力水

平病人决定呼吸频率、吸气时间、吸气峰流速和潮气量

辅助功能-辅助功能- PSVPSV

Page 122: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

目标– 克服吸气流速通过人工气道和呼吸回路所做的功– 改善人机同步– 增强自主呼吸潮气量

10cm

Time

Pressure

辅助功能-辅助功能- PSVPSV

10 cmH20 0 cmH20

30 L/min Flow

Page 123: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

低水平 PSV – 5 to 10 cm H2O PSV 应用在间歇指令通气模式中的自主呼吸上  (SIMV, BiPAP)

– 减少吸气流速通过人工气道和呼吸回路所做的功– 可能是拔管前最后水平的支持

最大  PSV– 增加 PS 水平,增强自主呼吸吸气努力作用产生每公斤体重 10毫升的潮气量

– 能接近病人总通气需求

辅助功能-辅助功能- PSVPSV

Page 124: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

评估病人状况评估病人状况–监测呼出潮气量 –保持避免系统漏气

•流速终止标准应呼吸机不同而变化–监测呼吸频率增加而潮气量减少的情况

PSVPSV 的适应症的适应症– 呼吸中枢健全的自主呼吸病人

辅助功能-辅助功能- PSVPSV

Page 125: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

辅助功能 辅助功能 Sensitivity(Sens)Sensitivity(Sens)

灵敏度设置建立触发变量触发变量将帮助呼吸机确认病人吸气努力作用。

当病人努力被确认,呼吸机将被触发提供气体释放。

触发灵敏度可以是压力改变或流速改变。

Page 126: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

灵敏度灵敏度-压力触发-压力触发

病人吸气努力始于横膈收缩。病人吸气努力始于横膈收缩。

这个努力将被在呼吸回路中传这个努力将被在呼吸回路中传

递递 ((密闭系统密闭系统 )) 。。

当这个被传递的努力达到预设当这个被传递的努力达到预设

的压力触发灵敏度时,呼吸机的压力触发灵敏度时,呼吸机

感知并释放一次呼吸。感知并释放一次呼吸。

Page 127: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力触发压力触发举例:举例: 压力触发灵敏度设为压力触发灵敏度设为 2 cmH2 cmH22OO 。。前面两次病人努力达到压力触发灵敏度,呼吸前面两次病人努力达到压力触发灵敏度,呼吸

机被触发释放呼吸。机被触发释放呼吸。 第三次病人努力没有达到灵敏度,呼吸机没有第三次病人努力没有达到灵敏度,呼吸机没有确认该触发。确认该触发。

-2 cm H2O

Page 128: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

流速触发流速触发 呼吸机在呼吸回路中释放一个低呼吸机在呼吸回路中释放一个低水平的持续气流 (开放系统水平的持续气流 (开放系统))

病人吸气努力始于横膈收缩。病人吸气努力始于横膈收缩。 当病人开始吸气时,一部分持续当病人开始吸气时,一部分持续

气流进入病人气流进入病人 持续气流发生变化,变化量达到持续气流发生变化,变化量达到预设的流量触发灵敏度时,呼吸预设的流量触发灵敏度时,呼吸机感知并释放一次呼吸。机感知并释放一次呼吸。

Page 129: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力触发压力触发当压力下降达到临床医生预设的灵敏度,呼吸当压力下降达到临床医生预设的灵敏度,呼吸

机将触发一次呼吸。机将触发一次呼吸。从病人开始吸气努力到呼吸机确认并释放呼吸从病人开始吸气努力到呼吸机确认并释放呼吸

会有轻微的延迟时间。会有轻微的延迟时间。

Baseline

Trigger

Patient effort

Pressure

Page 130: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

流速触发流速触发低水平的流速满足病人引发吸气努力。低水平的流速满足病人引发吸气努力。从病人开始吸气努力到呼吸机确认并释放呼吸从病人开始吸气努力到呼吸机确认并释放呼吸

的延迟时间降低到最小。的延迟时间降低到最小。相对于压力触发改善了呼吸机的响应时间。相对于压力触发改善了呼吸机的响应时间。

All inspiratory efforts recognized

Time

Pressure

Page 131: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

SummarySummary

Primary indication for mechanical ventilation is impending or existing respiratory failure.

There are many ventilator settings and modes available to support individual patient needs.

Successful ventilator management involves understanding and maximizing the benefits of mechanical ventilation while minimizing the associated risks.

Page 132: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

第七节第七节机械通气(呼吸机)的参数机械通气(呼吸机)的参数

第二章 机械通气原理第二章 机械通气原理

Page 133: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Tidal Volume Tidal Volume 潮气量 潮气量 VVtt

– Volume Control 容量控制 (V-CMV or V-SIMV)

• 直接设置潮气量• 恒定的容量 , 变化的气道压力

– Pressure Control 压力控制 (P-CMV or P-SIMV)

• 不直接设置潮气量,通过调节吸气压力和吸气时间( Ti )

• 在呼吸机上观察呼出潮气量• 恒定的压力,变化的潮气量

Page 134: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

– Pressure Regulated Volume Control (PRVC)压力调节容量控制

• 基于病人体重设置潮气量 4-8毫升 / 公斤

• 为了避免气压伤,限制平台压力在 30-35 cm H2O [ACCP, 1993; Amato et al., 1998, 1995, NLBI, 1999]

Tidal Volume Tidal Volume 潮气量 潮气量 VTVT

Page 135: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Peak Inspiratory Flowrate Peak Inspiratory Flowrate 吸气风流速吸气风流速

– 当在使用容量控制呼吸时, PIF 将决定潮气量以多快的速度释放给病人。

– 对大多数病人来讲吸气时间 1秒是足够的,即 PIF大约为 50 L/min or 0.83 L/sec

– 下列情况时应增加流速 :• 高吸气驱动力• 病理性气道阻碍 ?

Page 136: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Respiratory Rate Respiratory Rate 呼吸频率 呼吸频率 RRRR

–病理性气道阻碍• 低呼吸频率 , < 12 次 / 分• 需要长呼气时间将气体排出肺

–病理性限制肺病和急性头损伤• 高呼吸频率 , 12-20 次 / 分

–依照病理生理学和动脉血气 ABG结果进行调节

Page 137: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

I:E RATIO I:E RATIO 吸呼比吸呼比CMV, SIMV CMV, SIMV 容量释放呼吸容量释放呼吸

吸气时间  = Ti (seconds)

呼气时间 = Te (seconds) RR = 15/min

I:E = 1:31.0 sec 3.0 sec

2.0 sec1.0 sec RR = 20/minI:E = 1:2

0.75 sec

2.25 sec RR = 20/min I:E = 1:3

PIF Vt流速波形-方波

RR

Page 138: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Oxygen Oxygen 吸入氧浓度 吸入氧浓度 (FiO(FiO22))

一般在第一次血气结果出来前,用 100% O2 开始 –例外 COPD

农药中毒 持续需要 FiO2 > 60% 来维持氧合

–说明肺内 V/Q不成比例–可能需要调高 PEEP水平

Page 139: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Basic Ventilator SettingsBasic Ventilator Settings呼吸机基本设置呼吸机基本设置

FiO2

– 用血氧饱和度仪帮助调节 – 目标 : < 50%

Rate– 10 to 20 bpm

潮气量 (VT)– 7 to 9 mls/kg

灵敏度– 压力或流速触发

峰流速、 吸气时间、吸呼比– Controls how fast tidal

volume is delivered

流速波形– 方波、递减波

通气模式– A/C, SIMV, Spontaneous– Volume targeted or

pressure targeted

Page 140: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Ventilating Between Ventilating Between Upper And Lower Inflection PointsUpper And Lower Inflection Points

Growing interest in using inflection points as a guide to ventilator settings in ARDS patients– must be measured by super syringe or slow flow

volume breath with square wave flow curve

Current strategies include

Increase MAP while limiting peak alveolar pressure– preventing alveolar collapse by ventilating above the

lower inflection point– preventing over distension by ventilating below the

upper inflection point

Page 141: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Upper And Lower Inflection PointsUpper And Lower Inflection Points

0 20 40 602040-60

0.2

LITERS

0.4

0.6

Paw

cmH2O

VT

Page 142: 呼吸生理及呼吸机 工作原理
Page 143: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

0 20 40 60204060

0.2

0.4

0.6

PawCMH20

VT

LITERS

C

D

A B

What does this represent? What is A?What is B? What is C? And how about D?

Page 144: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

0 20 40 60204060

0.2

0.4

0.6

Paw

CMH20

VT

LITERS

C = Upper Inflection Point

D = Lower Inflection Point

A B

  represents PEEP  represents Inspiratory Pressure

Overdistension

Page 145: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

PV CURVEPV CURVE

PEEP = 5 cmH2O

Page 146: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Setting PEEPSetting PEEP

PEEP = 12 cmH2O

Page 147: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Problems of PEEPProblems of PEEP

低血压高水平 PEEP 结合大潮气量可能引起肺损伤 Compliance -PCV?, in low compliant lungs

when PEEP is set to high and using PCV the tidal volumes may be inadequate.

Unknown volume unless using a super syringe.

Too little not effective in reducing ventilator associated lung injury.

Page 148: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

Is PEEP Required and how much?Is PEEP Required and how much?

PEEP should always be considered in acute lung injury.

Appropriate PEEP can prevent airways collapsing at end expiration.

Higher levels of PEEP have shown improved outcomes in severe ARDS.

As lung function compliance changes so does the PEEP requirement.

To set appropriate PEEP use the PV curve from the ventilator graphics or a calibration syringe and manual approach which calculates the volume within PEEP and the tidal volume size.

Page 149: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

新型通气模式新型通气模式新型通气模式新型通气模式

SPAP 压力 -时间曲线

FF

Synchronized Transitions

Spontaneous Breaths

Pressure SupportPL

PH

Page 150: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

新型通气模式新型通气模式新型通气模式新型通气模式

APRV APRV 呼吸方式呼吸方式

Spontaneous Breaths

P

T

release?

Spontaneous Breaths

P

T

release?

Page 151: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

0 20 40 602040-60

0.2

LITERS

0.4

0.6

Paw

cmH2O

VT

压力-容量环 上、下拐点压力-容量环 上、下拐点

Page 152: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

0 20 40 602040-60

0.2

LITERS

0.4

0.6

Paw

cmH2O

VT

Alveolar collapse

P

T

Lower inflection points are thought to be a point of critical opening pressure

压力-容量环 上、下拐点压力-容量环 上、下拐点

Page 153: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

压力-容量环 上、下拐点压力-容量环 上、下拐点

0 20 40 602040-60

0.2

LITERS

0.4

0.6

Paw

cmH2O

VT

Alveolar overdisention

Alveolar collapse

P

T

Page 154: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

新型通气模式新型通气模式新型通气模式新型通气模式

SPAPSPAP 呼吸方式的增强功能呼吸方式的增强功能• SPAP 、 APRV 存在于一种方式中 • PSV 可以给病人在 PEEPH 或 PEEPL 水平上的自主呼吸予支持• PEEPH 与 PEEPL 之间的相互转换由时间与病人共同决定• 对病人的每一次呼吸进行监测,并计算自主呼吸分钟通气量• 可以由操作者决定 TH、 TL 或 TH:TL 固定•全面监测自主呼吸容量,确定病人呼吸能力

Page 155: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

智能通气策略智能通气策略A 触发做功B 压力上升时间C 压力稳定、预防过冲D 呼气终止、吸呼转换

Pressur

e

A

BC

D

Page 156: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

灵智呼吸机呼吸释放灵智呼吸机呼吸释放智能上升时间

– 在 PCV 、 PSV 时,在给定的时间区内达到所设目标压力

– 当阻力与顺应性改变时,达到并维持压力曲线形态

简单的设置– 快 Fast (1/10 of I time)

– 中 Medium (3/10 of I time)

– 慢 Slow (10/10 – before end of I Time)B

Page 157: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

适用于所有压力型通气 (PCV or PS)为了满足病人需求或达到平均气道压( MAP )目标,需要调整压力上升时间

允许压力上升时间从慢到快的调整

压力上升时间调节压力上升时间调节

40PcmH2O

INSP

Lmin

EXP

30

20

10

0

10

-20

80604020

020

-80

40

60

V.

0 4 8 12s2 6 10

慢 中 快

B

Page 158: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

压力上升时间调节压力上升时间调节智能压力上升算法软件能够根据阻力或顺应性变

化自动调整流速– 维持相似的曲线形态无论病人尺寸或阻抗变化的干扰40P

cmH2O

INSP

Lmin

EXP

30

20

10

0

10

-20

80604020

020

-80

40

60

V.

0 4 8 12s2 6 10

RES = 5 RES = 20 RES = 50 cmH20/L/SEC cmH20/L/SEC cmH20/L/SEC

B

Page 159: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

稳定压力、人机同步-稳定压力、人机同步- SPAPSPAP

Spontaneous Breaths

P

T

Spontaneous Breaths

Synchronized Transitions

• 病人在两个不同压力水平可以自主呼吸• 每一个自主呼吸都可以得到压力支持的支持

C

Page 160: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

David Zhang’s Copy Right

呼气灵敏度 呼气灵敏度 (Exh Sens)(Exh Sens)

ESENS 可以调整压力支持终止的标准( 10-80%)– 设定峰流速百分比转换 PSV至呼气– 调整病人吸气时间– 增强病人与呼吸机同步

40% (Set)

流速

Increase ESENS setting to 40%

D

Page 161: 呼吸生理及呼吸机 工作原理

总 结总 结

按预计的目标设置呼吸机按预计的目标设置呼吸机 并非所有的病人都需要控制呼吸并非所有的病人都需要控制呼吸 类似于压力型通气会令病人更舒适 类似于压力型通气会令病人更舒适 适当调节呼吸机使其对病患的要求作出反应适当调节呼吸机使其对病患的要求作出反应 尽最大可能避免损伤 尽最大可能避免损伤 ----- ----- 压力伤压力伤 // 容量伤容量伤 利用利用 PEEPPEEP ,,改善肺功能改善肺功能 SPAP SPAP 可能是最能满足临床要求的模式可能是最能满足临床要求的模式 APRVAPRV 是治疗早期是治疗早期 ARDSARDS 的最佳方法的最佳方法