1、呼吸系統解剖生理與呼吸機的基本模式Version 4.11Sam ZhangQQ:1018400906TEL備知識：與機械通氣相關的物理知識一、氣體容積、壓強和溫度的相互關系1、波義爾-馬略特(Boyle-Mariotte)定律：P1V1=P2V22、查理(Charles)定律：P1/T1=P2/T23、蓋-呂薩克(Gay-Lussac)定律：V1/T1=V2/T24、理想氣體方程：P1V1/T1=P2V2/T25、道爾頓(Dalton)定律：P=P1+P2+Pn 干氣體：Pi=PCi% (i=1,2,3n) 濕氣體：Pi=(P-W)Ci% (i=1,2,3n)二、流

2、體力學相關知識1、氣流阻力2、彈性阻力氣流阻力定義定義：R = P / Flow=(Pin-Pout)/FlowPin輸入端壓強Pout輸出端壓強Flow流量R氣流阻力層流湍流層流和湍流層流 泊肅葉(Hagen-Poiseuille)定律 P = Flow 8l/r4湍流文丘里(Venturi)定律P = flow2 x Kl/r2層流氣流阻力R = P / flow = 8l/r4順應性代表彈性物體的擴張性,定義為容量改變與壓力改變的比值。 C=V/PC的倒數（1/C）則為彈性阻力。高順應性低順應性彈性阻力/順應性的定義高順應性/低彈性阻力低順應性/高彈性阻力相同的壓強一、呼吸系統解剖生理呼

3、吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題一、呼吸系統解剖生理呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題 呼吸系統上呼吸道結構上呼吸道：鼻和鼻腔 過濾、濕化、加溫咽喉呼吸機(應用氣插和氣切）:吸入呼出過濾器電子濕化器人工鼻過濾濕化、加溫粘液腺 濕潤毛細血管 加溫纖毛 除塵自然呼吸機械通氣 呼吸系統上呼吸道功能 呼吸系統上呼吸道功能 呼吸系統上呼吸道功能下呼吸道：氣管支氣管終末細支氣管肺泡 (肺內氣體交換) 呼吸系統下呼吸道結構阻力=驅動壓/流量 吸氣阻力：1.23cmH2O/L/S

4、呼氣阻力：1.27cmH2O/L/S阻力部位分布鼻與口腔：50%聲門：25%氣管支氣管：15%小氣道：10%機械通氣時因插管而取消受生理、病理狀況影響 呼吸系統下呼吸道氣流阻力新生兒 31.2 cmH2O/L/sec嬰兒 19.7 cmH2O/L/sec兒童 6.5 cmH2O/L/sec成人 2.0 cmH2O/L/sec摘自機械通氣及臨床應用蔡映云主編 呼吸系統下呼吸道氣流阻力分泌物過多痙攣粘膜水腫分泌物過多異物進入肺氣腫肺泡擠壓 呼吸系統下呼吸道氣流阻力變化順應性：單位壓力所造成的容積變化呼吸系統順應性=容量變化/壓力變化正常成人約為：肺CL 0.2L/cmH2O 胸廓 CC 0.2L/

5、cmH2O彈性阻力=順應性的倒數 1/C=1/CL+1/CC 呼吸系統彈性阻力=壓力變化/容量變化 呼吸系統下呼吸道彈性阻力摘自機械通氣及臨床應用蔡映云主編 新生兒 5 ml/cmH2O嬰兒10 ml/cmH2O兒童 25 ml/cmH2O成人 100 ml/cmH2O 呼吸系統下呼吸道彈性阻力范圍導致順應性下降的原因肺實質改變ARDS, (支氣管)肺炎, 肺水腫, 纖維化表面活性物質功能障礙ARDS, 肺泡肺水腫, 肺不張, 誤吸肺容量減少氣胸, 膈肌抬高 呼吸系統下呼吸道彈性阻力變化 呼吸系統下呼吸道彈性阻力病理性改變 呼吸系統下呼吸道彈性阻力(補充) 呼吸系統下呼吸道彈性阻力(補充)La

6、Place公式 P = 2T/r 呼吸系統下呼吸道彈性阻力(補充)時間常數的定義：方式 時間條工具 呼吸系統時間常數一、呼吸系統解剖生理呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題潮氣量(TV)補吸氣量(IRV)補呼氣量(ERV)肺殘氣量(RC)肺總容量(TLC)肺活量(VC)吸氣量(IC)功能殘氣量(FRC) 肺容量概念4V4C1、吸入潮氣量、呼出潮氣量2、分鐘通氣量：強制/自主；吸入/呼出3、肺保護通氣策略4、BTPS補償、人工氣道順應性補償潮氣量(TV)摘自機械通氣及臨床應用蔡映云主編 肺容量潮氣量功能殘氣量(FRC)的臨床意義：1

7、、FRC在生理上起著穩定肺泡氣體分壓的緩沖作用，減少了通氣間隙時對肺泡內氣體交換的影響；2、如果沒有FRC，呼氣末期肺泡將完全塌陷，產生靜-動脈血分流3、FRC增加提示肺泡擴張，FRC減少說明肺泡縮小或塌陷機械通氣：PEEP 增加功能殘氣量(FRC)功能殘氣量(FRC)摘自機械通氣及臨床應用蔡映云主編 肺容量功能殘氣量肺活量(VC)的臨床意義：1、評價呼吸儲備；2、VC、P0.1、NIF對脫機的評價和預后肺活量(VC) 肺容量肺活量摘自機械通氣及臨床應用蔡映云主編 肺容量呼吸功能的正常值一、呼吸系統解剖生理呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的

8、血液循環問題肺部換氣：外界和肺泡之間氣體的吸入和呼出肺內氣體交換(氧合)：血液中的氧氣和二氧化碳在肺泡毛細血管內外的交換擴散 靜脈血 動脈血血液循環：血液將動脈血(O2)帶到身體各部分，將靜脈血(CO2)帶回肺泡毛細血管細胞內呼吸：血液和身體中的氧氣和二氧化碳在細胞間的交換擴散 動脈血 靜脈血機械通氣 呼吸過程廣義呼吸一、呼吸系統解剖生理呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題主動吸氣被動呼氣 自主呼吸呼吸相與呼吸做功 自主呼吸肺內壓的變化隔肌和肋間肌收縮胸內容積增大胸膜內壓變負肺擴張肺內壓變負外界空氣流(壓)入肺中胸膜內壓肺內壓肺內

9、氣量 自主呼吸壓力和容量的變化一、呼吸系統解剖生理呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題靜脈瓣肌肉泵“呼吸泵”靜脈血回心動力： 自主呼吸過程中血液循環問題回心動力吸氣時： - 胸內Pressure - 腹內Pressure 自主呼吸過程中血液循環問題呼吸泵作用一、呼吸系統解剖生理回 顧呼吸系統解剖結構肺容量的幾個概念整個呼吸過程（廣義的“呼吸”）自主呼吸的過程呼吸過程中的血液循環問題二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對

10、抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發什么是呼吸機？呼吸機 電子打氣筒！開環控制系統(送氣, 無反饋)Vs.閉環控制系統(監測-反饋控制)=安全、準確 呼吸機基本概念開環系統與閉環系統吸氣相控制邏輯：吸氣閥開放、呼氣閥關閉；一定量的混合后氣體（高壓氧氣O2和干壓縮空氣AIR按所設定的FiO2 混合），經吸入端過濾器、加溫濕化器；經由人工氣道吸入支路；通過形連接管；經由延長管及氣管插管進入病人肺內；呼氣相控制邏輯：呼氣閥開放、吸氣閥關閉；病人完成肺換氣后的氣體（含），經氣管插管及延長管；通過形連接管進入人工氣道呼出支路；再經過呼出端過濾器排放到大氣中。 呼吸機基本概念系統構成；吸氣相與

11、呼氣相的控制吸氣模塊呼氣模塊控制模塊氣體混合模塊 呼吸機基本概念呼吸機內部結構人工氣道的影響：、機械通氣時的人工氣道就功能上相當于上呼吸道；、較正常上呼吸道，人工氣道有很多不足：）漏氣；）幾倍于正常上呼吸道的死腔量，重復吸入；）有明顯的彈性，帶來潮氣量損失；）過濾器的應用、更長的輸送距離，造成阻力增加；、好的呼吸機應有足夠的技術手段，降低消除上述影響； 呼吸機基本概念人工氣道的影響EST擴展系統檢查 呼吸機基本概念克服人工氣道的影響系統密閉性檢查系統順應性/彈性檢查氧傳感器檢查二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發Pressure壓

12、力Volume容量 I E I E 自主呼吸 正壓通氣 機械通氣與心肺對抗自主呼吸Vs.正壓通氣吸氣時： - 胸內Pressure - 腹內Pressure 自然進程的破壞：“呼吸泵”作用的喪失 回心血量降低 心排量CO 低血壓,組織灌注減少 機械通氣與心肺對抗心肺對抗的產生二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發流速-時間曲線壓力-時間曲線壓力(P )：Pressure容量(V )：Volume流速( f )：Flow時間( t )：Time吸呼比 ( I : E ): 其中： 吸氣相( I ) = 吸氣時間(Insp.)+平臺時間

13、(Pause) 呼氣相( E ) = 呼氣時間(Exp.) 正比通氣、反比通氣屏氣：氣體擴散肺內交換 機械通氣的幾個重要參數MV三類要素壓力-時間曲線流速-時間曲線平臺壓力:氣體均勻擴散后峰值壓力(PIP)潛在危害：氣壓傷、心肺對抗呼氣末壓力(PEEP)吸氣流速呼氣末流速呼出潮氣量密閉系統：吸入潮氣量=呼出潮氣量阻力壓Presi順應性壓PcompINSP PAUSE:肺順應性Comp. = 潮氣量VT / 順應性壓Pcomp ml / cmH2O 氣道阻力Resi. = 阻力壓Presi / 吸氣流速Insp Flow cmH2O / l / min EXP PAUSE:(End Exp Fl

14、ow 0)內源性PEEPi, Auto-PEEP 總PEEPtot吸入潮氣量 機械通氣的幾個重要參數機械通氣時監測的重要參數 機械通氣的幾個重要參數內源性PEEPTime (s)(L/min)123456120-120End Exp Flow 0 機械通氣的幾個重要參數內源性PEEP的波形表現二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發呼吸模式(MODE)：輔助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV)半自主型: 同步間歇指令呼吸SIMV自主型(Spontaneous) 控制呼吸方式(TYPE)： 容量控制方式(VCV):

15、Volume Control 壓力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持續正壓呼吸 : CPAP 壓力支持(PSV): Pressure Support 機械通氣的呼吸模式模式和方式臨床應用：病人基本沒有自主呼吸呼吸機根據臨床醫生的設定參數供氣由機器啟動（控制），也可由病人同步觸發通氣（輔助）輔助Pressure 機械通氣的呼吸模式輔助/控制模式（A/C）潮氣量吸氣壓力峰值流量吸氣時間呼吸頻率呼吸頻率流量波形壓力上升時間控制優點可提供完全的通氣支持可控制呼吸頻率缺點設置值有時可能不能滿足病人的通氣需求需檢查血氣指標(Po2、Pco2)當輔助呼吸增加時，分鐘通

16、氣量可能會增加可引起過度通氣需設定高呼吸頻率、潮氣量和分鐘通氣量上限報警 機械通氣的呼吸模式輔助/控制模式（A/C）臨床應用：病人有一定頻率的自主呼吸由呼吸機強制通氣和自主呼吸組合而成強制通氣是由機器啟動(IMV)或病人觸發(SIMV)在自主呼吸時，病人決定潮氣量和呼吸頻率TimePressure病人觸發的強制通氣病人觸發自主呼吸機器啟動的強制通氣 機械通氣的呼吸模式同步間歇指令模式（SIMV）優點同步呼吸可改善病人的舒適性可減少病人和呼吸機之間的對抗相比A/C模式，可減少過度通氣的發生缺點如果設定頻率或潮氣量太低，對病人的支持就會不足 機械通氣的呼吸模式同步間歇指令模式（SIMV）40PCI

17、RCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZE強制呼吸:容量控制方式(VCV)或壓力控制方式(PCV)自主呼吸:可加壓力支持(PSV) 機械通氣的呼吸模式同步間歇指令模式（SIMV）壓力-時間曲線流量-時間曲線強制呼吸:容量控制方式(VCV)或壓力控制方式(PCV)自主呼吸:無壓力支持(PSV) 機械通氣的呼吸模式同步間歇指令模式（SIMV）臨床應用：病人有足夠的自主呼吸頻率定義要求有主動的自主呼吸驅動力連續氣道正壓(CPAP)：恒定的正壓(PEEP)作用于整個自主呼吸過程中可提供或

18、不提供吸氣支持(PSV) 機械通氣的呼吸模式自主模式（SPONT）可減少呼吸作功(WOB)潮氣量和呼吸頻率由病人自己決定通常是撤機前最后的通氣模式10 cm H2O PEEPTime 機械通氣的呼吸模式自主模式（SPONT）呼吸機監測一次呼吸開始到下一次呼吸開始的時間 如果這個時間超過了操作者設定的窒息通氣間隔時間(默認值：20秒)，窒息通氣開始按照預設值（壓力控制或容量控制方式）工作 當呼吸機監測到病人有二次連續的自主呼吸，窒息通氣自動停止，按原模式通氣 機械通氣的呼吸模式自主模式（SPONT）與窒息通氣呼吸模式：輔助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV)半自主型: 同步

19、間歇指令呼吸SIMV自主型(Spontaneous)控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 壓力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持續正壓呼吸 : CPAP 壓力支持(PSV): Pressure Support 機械通氣的呼吸模式總結壓力-時間曲線流量-時間曲線吸氣流速波形：1.方波2.智能容量遞減波 降低峰值壓力 減少氣壓傷和 心肺對抗潮氣量固定按病人理想公斤體重(IBW)設定: 7-10ml/1kg , 從低潮氣量開始(肺保護性通氣)設定：潮氣量、吸氣流速和波形、 呼吸頻率壓力：隨病人順應性和氣道阻力變化 機械通氣的呼吸

20、模式VCV通氣方式優點醫生可控制潮氣量、呼吸頻率，以滿足病人通氣需求缺點吸氣峰壓可能會很高(特別是氣道阻力較大時), 容易引起氣壓傷和心肺對抗管道漏氣嚴重時，得不到足夠的潮氣量 機械通氣的呼吸模式VCV通氣方式設定：吸氣壓力、吸氣時間、呼吸頻率流速波形：遞減波，隨氣道阻力而變化潮氣量：隨病人順應性變化壓力-時間曲線流量-時間曲線監測潮氣量是否滿足病人需求:根據病人理想公斤體重(IBW)7-10ml/1kg 機械通氣的呼吸模式PCV通氣方式優點可減少氣壓傷的發生率可使塌陷或過度膨脹的肺泡恢復改善氣體分布缺點當病人順應性發生變化時，潮氣量隨著改變 (如 ARDS、肺水腫病人)如吸氣時間延長(適當的

21、吸氣時間延長以保證潮氣量), 病人可能需要使用鎮靜劑或麻醉劑 機械通氣的呼吸模式PCV通氣方式40PCIRCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZE使吸氣流速的上升符合病人的需求范圍 1 - 100% (默認值 50%)，兒童/嬰兒/老人應從更低值開始 機械通氣的呼吸模式PCV通氣方式下的壓力上升控制壓力-時間曲線流量-時間曲線1. 由病人觸發呼吸: 壓力觸發，流速觸發2. 吸氣壓力固定 根據病人情況設定3. 呼氣靈敏度(PB840&760可調)： 流速為峰值流速的25%時 由吸氣

22、轉為呼氣吸氣流速: 遞減波病人決定呼吸頻率、峰流速 吸氣時間和潮氣量 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式優點病人控制呼吸頻率、潮氣量和整個呼吸過程克服吸氣流速通過氣管插管和人工氣道時的阻力病人感到舒適可減少人機對抗缺點如果病人狀況改變時，由于呼吸機保持恒定的支持水平，可能會發生通氣支持不足病人順應性、阻力的變化病人疲勞,自主呼吸的減弱 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式低的PSV設定值 5 - 10 cm H2O PSV可減少病人克服氣管插管和人工氣道的阻力所作的功可作為脫管的最后支持水平高的PSV設定值PS 可增加自主呼吸的吸氣作功能力，最高可達 10 ml/k

23、g的潮氣量可滿足病人幾乎總的通氣要求 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式病人的評估值監測呼出潮氣量(7-10ml/1kg)監測是否有呼吸頻率的降低 PSV的適用人群有完整呼吸中樞的自主呼吸病人 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式當病人流速降到峰值流速百分比時，壓力支持通氣被終止 “呼氣靈敏度”定義了在終止呼吸機送氣時預計達到的吸氣流量峰值百分比40PCIRCcmH2OINSPLminEXP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610PS Termination Criteria 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（呼氣靈敏度）40% (Set)25% (Se

24、t)35% (Leak Rate)若泄漏超過機設的Esens，呼吸機無法判斷病人已停止吸氣而繼續送氣，將導致呼吸機對抗病人的呼氣作功，使呼吸機與病人的呼吸不同步如果吸入氣量被過早終止，這會減少潮氣量，或在呼吸機停止送氣后患者仍存在自主吸氣時，增加了吸氣肌肉負荷Flow 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（呼氣靈敏度）呼氣靈敏度 Esens與呼氣WOB醫生可根據病人的情況調節Esens，使之符合病人內在的吸氣相，可改善病人和呼吸機之間的同步性PRESSUREFLOWPS overshoots targetEsens fixed 25%Esens adjusted to 50%NormalProbl

25、em resolved0100015壓力-時間曲線流量-時間曲線吸氣觸發靈敏度呼氣靈敏度 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（CPAP） 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（CPAP）增加功能殘氣量(FRC),并可改善氧合使塌陷的肺泡復原擴張已打開的肺泡使肺泡分布至肺毛細血管周圍空間可用于所有呼吸模式5 cm H2O PEEP 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（CPAP）優點：預防和/或改善肺不張改善氧合潛在的副作用：由于胸廓內正壓的增加，使病人的心輸出量降低氣壓傷增加顱內壓 機械通氣的呼吸模式PSV通氣方式（CPAP）二、呼吸機的基本模式呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸

26、模式壓力觸發和流速觸發壓力觸發(Press.Trigger)流速觸發(Flow Trigger) 機械通氣的觸發方式分類觸發靈敏度：病人的努力程度達到觸發靈敏度時，呼吸機將觸發供氣觸發可選擇壓力或流速觸發 機械通氣的觸發方式觸發靈敏度封閉回路：吸氣閥和呼氣閥關閉病人橫膈收縮，開始吸氣動作病人作功使呼吸機回路系統內產生負壓 X X 機械通氣的觸發方式壓力觸發當壓力下降至醫生所設定的靈敏度時，呼吸機將觸發呼吸從病人吸氣作功到呼吸機觸發呼吸之間，有短暫的延遲時間（吸氣閥打開時間+氣體從吸氣閥到插管時間）如存在AUTO-PEEP,觸發較困難 (須克服AUTO-PEEP)氣道漏氣時(如小兒無囊氣切、氣插

27、)無法應用BaselinePatient effort TriggerPressure 機械通氣的觸發方式壓力觸發人機對抗存在AUTO-PEEP時,觸發較困難 機械通氣的觸發方式壓力觸發壓力觸發靈敏度設定在 -2 cm H2O圖中，前二次病人作功達到壓力靈敏度；呼吸機觸發呼吸通氣第三次病人沒有達到靈敏度；呼吸機不能觸發通氣-2 cm H2O 機械通氣的觸發方式壓力觸發開放系統：吸氣閥和呼氣閥打開呼氣末，呼吸機提供一個低水平的連續氣流（基礎流速）進入病人呼吸回路Delivered flowReturned flowNo patient effortBase Flow無觸發: 吸入端流速 = 呼出

28、端流速 機械通氣的觸發方式流量觸發病人橫膈收縮，吸氣作功開始當病人開始吸氣，一些連續氣流轉移至病人處，呼吸機將觸發呼吸Delivered flowLess flow returned病人觸發: 吸入端流速 - 呼出端流速觸發靈敏度 機械通氣的觸發方式流量觸發低水平的流速滿足了病人觸發呼吸所作的功，有效地降低病人觸發呼吸機工作所作的呼吸功可用于有AUTO-PEEP(COPD和哮喘)的病人可減少病人作功和呼吸機供氣之間的時間延遲；與壓力觸發相比，可改善呼吸機的反應時間克服氣道漏氣(設置超過漏氣的觸發靈敏度)，用于小兒病人可減少胸部手術病人傷口疼痛 All inspiratory efforts r

29、ecognizedTimePressure 機械通氣的觸發方式流量觸發二、呼吸機的基本模式回 顧呼吸機的基本概念機械通氣和心肺對抗呼吸機的幾個重要參數呼吸模式壓力觸發和流速觸發三、引申話題CMVIPPVSIMVMMVBIPAPCPAPSPONTPCVVCVAPRVPLVPSASBILVPRVCVAPSPAV各種新模式？“賣點”？“商業炒作”？Auto ModeAutoFlowPPSVS基本呼吸模式的理解和應用最為關鍵！呼吸模式：輔助/控制型(A/C:Assist/Control; CMV)半自主型: 同步間歇指令呼吸SIMV自主型(Spontaneous)控制呼吸方式： 容量控制方式(VCV):Volume Control 壓力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持續正壓呼吸 : CPAP 壓力支持(PSV): Pressure Suppor