呼吸生理和呼吸模式

null呼吸系统解剖生理 与 呼吸机的基本模式 Version 4.1呼吸系统解剖生理 与 呼吸机的基本模式 Version 4.1* * 有 限 公 司一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题呼吸系统呼吸系统上呼吸道： 鼻和鼻腔 过滤、湿化、加温 咽 喉呼吸机 (应用气插和气切）: 吸入\呼出过滤器 电子湿化器\人工鼻呼吸系统呼吸系统下呼吸道： 气管 支气管 终末细支气管 肺泡 (肺内气体交换)肺泡-肺内气体交换肺泡-肺内气体交换一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题肺容量肺容量潮气量(TV)：静息状态每次吸入或呼出的气量 成人约400-500毫升肺容量肺容量补气量(IRV)：平静吸气后所能吸入的最大气量 正常成人约2500-2600毫升肺容量肺容量吸气量(IC)：平静呼气后能吸入的最大气量 IC=TV+IRV肺容量肺容量补呼气量(ERV)：平静呼气后所能呼出的最大气量肺容量肺容量肺残气量(RC)：最大呼气后肺内残留的气量肺容量肺容量功能残气量(FRC)：平静呼气后肺内残留的气量 FRC=RC+ERV肺容量肺容量功能残气量(FRC)的临床意义： FRC在生理上起着稳定肺泡气体分压的缓冲作用，减少了通气间隙时对肺泡内气体交换的影响 如果没有FRC，呼气末期肺泡将完全塌陷，产生静-动脉血分流 FRC增加提示肺泡扩张，FRC减少说明肺泡缩小或塌陷 机械通气：PEEP 增加功能残气量(FRC)肺容量肺容量肺活量(VC)：最大吸气后能呼出的最大气量 VC=IRV+TV+ERV 正常成人约4500毫升肺容量肺容量肺总容量(TLC)：肺内所含的总气量 TLC=VC+RC肺容量肺容量潮气量(TV)补气量(IRV)吸气量(IC)补呼气量(ERV)肺残气量(RC)功能残气量(FRC)肺活量(VC)肺总容量(TLC)一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题整个呼吸过程(广义的“呼吸”)整个呼吸过程(广义的“呼吸”)肺部换气：外界和肺泡之间气体的吸入和呼出 肺内气体交换(氧合)：血液中的氧气和二氧化碳在肺泡毛细血管内外的交换扩散 静脉血 动脉血 血液循环：血液将动脉血(O2)带到身体各部分，将静脉血(CO2)带回肺泡毛细血管 细胞内呼吸：血液和身体中的氧气和二氧化碳在细胞间的交换扩散 动脉血 静脉血机械通气肺内气体交换-氧合肺内气体交换-氧合一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题自主呼吸的换气过程：主动吸气，被动呼气自主呼吸的换气过程：主动吸气，被动呼气主动吸气被动呼气呼吸肌呼吸肌呼吸肌的作用呼吸肌的作用胸锁乳突肌 - 将胸骨向上提升 前锯肌 - 提升多数肋骨 斜角肌 - 提升头两条肋骨 外肋间肌 - 扩张胸膛 腹直肌 - 向下拉到低位肋骨，同时将腹内物向隔膜下压 内肋间肌 - 压下胸膛null肺内压的变化null自主呼吸过程:压力和容量的变化隔肌和肋间肌收缩胸内容积增大胸膜内压变负肺扩张肺内压变负外界空气流(压)入肺中胸膜内压肺内压肺内气量一、呼吸系统解剖生理一、呼吸系统解剖生理呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题呼吸过程中的血液循环问题呼吸过程中的血液循环问题静脉瓣 肌肉泵 “呼吸泵”静脉血回心动力：null吸气时： - 胸内Pressure - 腹内Pressure 自主呼吸中“呼吸泵”的作用自主呼吸中“呼吸泵”的作用自主呼吸中“呼吸泵”的作用呼吸系统和循环系统的和谐工作 ——自然进化的结果一、呼吸系统解剖生理 回 顾一、呼吸系统解剖生理 回 顾呼吸系统解剖结构 肺容量的几个概念 整个呼吸过程（广义的“呼吸”） 自主呼吸的过程 呼吸过程中的血液循环问题二、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发二、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发呼吸机基本概念呼吸机基本概念什么是呼吸机？呼吸机 —电子打气筒！开环控制系统 (送气, 无反馈) Vs. 闭环控制系统 (监测->反馈控制) =>安全、准确呼吸机系统简图呼吸机系统简图二、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发自主呼吸 vs. 正压通气自主呼吸 vs. 正压通气Pressure 压力Volume 容量机械(正压)通气与心肺对抗机械(正压)通气与心肺对抗null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、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发呼吸三要素:压力、容(流)量和时间呼吸三要素: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( 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、反比通气重要呼吸参数重要呼吸参数压力-时间曲线流速-时间曲线密闭系统：吸入潮气量=呼出潮气量null肺顺应性(Compliance)：弹性内源性PEEPi / Auto-PEEP： COPD & Asthma 空气滞留内源性PEEPi / Auto-PEEP： COPD & Asthma 空气滞留nullTime (s)(L/min)123456120-120Auto-PEEP的流量波形End Exp Flow > 0二、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发呼吸模式呼吸模式呼吸模式： 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):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support辅助/控制模式(A/C):机控呼吸 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TimePressurenull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)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)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)自主型(Spontaneous)临床应用：病人有足够的自主呼吸频率 定义 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) 自主型(Spontaneous)自主型(Spontaneous)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10 cm H2O PEEPTime窒息通气双向转换 (Apnea Ventilation)窒息通气双向转换 (Apnea Ventilation)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，按原模式通气呼吸模式呼吸模式呼吸模式： 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):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control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控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control控制呼吸 容量控制(VCV):Volume Control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 压力控制(PCV): Pressure Control控制呼吸 压力控制(PCV): Pressure Control设定：吸气压力、吸气时间、呼吸频率 流速波形：递减波，随气道阻力而变化 潮气量：随病人顺应性变化压力-时间曲线流量-时间曲线控制呼吸 压力控制(PCV): Pressure Control控制呼吸 压力控制(PCV): Pressure Control优点 可减少气压伤的发生率 可使塌陷或过度膨胀的肺泡恢复 改善气体分布 缺点 当病人顺应性发生变化时，潮气量随着改变 (如 ARDS、肺水肿病人) 如吸气时间延长(适当的吸气时间延长以保证潮气量), 病人可能需要使用镇静剂或麻醉剂新观点：压力上升时间新观点：压力上升时间使吸气流速的上升符合病人的需求 范围 1 - 100% (默认值 50%)高气道阻力: 较缓的压力上升时间高气道阻力: 较缓的压力上升时间Gas flow is greatest where resistance is low, hence overinflation of normal lung units. V/QPvCO2 = 46 mmHgPvO2 = 40 mmHgPaO2 = 70 mmHgPaCO2 = 45 mmHgPaCO2 = 43 mmHgPaO2 = 60 mmHg自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support压力-时间曲线流量-时间曲线吸气流速: 递减波 病人决定呼吸频率、峰流速 吸气时间和潮气量自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Supportnull当病人流速降到峰值流速百分比时，压力支持通气被终止 “呼气灵敏度”定义了在终止呼吸机送气时预计达到的吸气流量峰值百分比40PCIRC cmH2OINSPEXP302010 010-2080604020020-80406004812s2610PS Termination Criteria新观点:呼气灵敏度 Esens呼气灵敏度 Esens呼气灵敏度 Esens若泄漏超过机设的Esens，呼吸机无法判断病人已停止吸气而继续送气，将导致呼吸机对抗病人的呼气作功，使呼吸机与病人的呼吸不同步 如果吸入气量被过早终止，这会减少潮气量，或在呼吸机停止送气后患者仍存在自主吸气时，增加了吸气肌肉负荷Flow呼气灵敏度 Esens与呼气WOB呼气灵敏度 Esens与呼气WOBPRESSURE医生可根据病人的情况调节Esens，使之符合病人内在的吸气相，可改善病人和呼吸机之间的同步性FLOWPS overshoots targetEsens fixed 25%Esens adjusted to 50%NormalProblem resolved0100015自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support低的PSV设定值 5 - 10 cm H2O PSV 可减少病人克服气管插管和人工气道的阻力所作的功 可作为脱管的最后支持水平 高的PSV设定值 PS 可增加自主呼吸的吸气作功能力，最高可达 10 ml/kg的潮气量 可满足病人几乎总的通气要求自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support优点 病人控制呼吸频率、潮气量和整个呼吸过程 克服吸气流速通过气管插管和人工气道时的阻力 病人感到舒适 可减少人机对抗 缺点 如果病人状况改变时，由于呼吸机保持恒定的支持水平，可能会发生通气支持不足 病人顺应性、阻力的变化 病人疲劳,自主呼吸的减弱自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support自主呼吸 压力支持(PSV): Pressure Support病人的评估值 监测呼出潮气量(7-10ml/1kg) 监测是否有呼吸频率的降低 PSV的适用人群 有完整呼吸中枢的自主呼吸病人自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸)自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸)压力-时间曲线流量-时间曲线吸气触发灵敏度呼气灵敏度自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸)自主呼吸: CPAP(持续气道正压呼吸)PEEP(呼气末端正压)PEEP(呼气末端正压)增加功能残气量(FRC),并可改善氧合 使塌陷的肺泡复原 扩张已打开的肺泡 使肺泡分布至肺毛细血管周围空间 可用于所有呼吸模式5 cm H2O PEEPPEEP / CPAPPEEP / CPAP优点： 预防和/或改善肺不张 改善氧合 潜在的副作用： 由于胸廓内正压的增加，使病人的心输出量降低 气压伤 增加颅内压半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸强制呼吸: 容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV) 自主呼吸: 可加压力支持(PSV)半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸半自主型组合: 同步间隙指令通气(SIMV) 强制呼吸 + 自主呼吸强制呼吸: 容量控制方式(VCV)或压力控制方式(PCV) 自主呼吸: 无压力支持(PSV)压力-时间曲线流量-时间曲线二、呼吸机的基本模式二、呼吸机的基本模式呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发同步触发方式同步触发方式压力触发(Press.Trigger) 流速触发(Flow Trigger) 触发灵敏度触发灵敏度触发灵敏度：病人的努力程度 达到触发灵敏度时，呼吸机将触发供气 触发可选择压力或流速触发压力触发压力触发封闭回路：吸气阀和呼气阀关闭 病人横膈收缩，开始吸气动作 病人作功使呼吸机回路系统内产生负压 压力触发压力触发当压力下降至医生所设定的灵敏度时，呼吸机将触发呼吸 从病人吸气作功到呼吸机触发呼吸之间，有短暂的延迟时间（吸气阀打开时间+气体从吸气阀到插管时间） 如存在AUTO-PEEP,触发较困难 (须克服AUTO-PEEP) 气道漏气时(如小儿无囊气切、气插)无法应用BaselinePatient effortnull人机对抗 存在AUTO-PEEP时,触发较困难压力触发压力触发压力触发灵敏度设定在 -2 cm H2O 图中，前二次病人作功达到压力灵敏度；呼吸机触发呼吸通气 第三次病人没有达到灵敏度；呼吸机不能触发通气-2 cm H2O流速触发流速触发开放系统：吸气阀和呼气阀打开 呼气末，呼吸机提供一个低水平的连续气流（基础流速）进入病人呼吸回路No patient effortBase Flow无触发: 吸入端流速 = 呼出端流速流速触发流速触发病人横膈收缩，吸气作功开始 当病人开始吸气，一些连续气流转移至病人处，呼吸机将触发呼吸病人触发: 吸入端流速 - 呼出端流速 〉触发灵敏度流速触发流速触发低水平的流速满足了病人触发呼吸所作的功，有效地降低病人触发呼吸机工作所作的呼吸功 可用于有AUTO-PEEP(COPD和哮喘)的病人 可减少病人作功和呼吸机供气之间的时间延迟；与压力触发相比，可改善呼吸机的反应时间 克服气道漏气(设置超过漏气的触发灵敏度)，用于小儿病人 可减少胸部手术病人伤口疼痛 All inspiratory efforts recognizedTimePressure二、呼吸机的基本模式 回 顾二、呼吸机的基本模式 回 顾呼吸机的基本概念 机械通气和心肺对抗 呼吸机的几个重要参数 呼吸模式 压力触发和流速触发三、引申话题三、引申话题各种新模式？“卖点”？“商业炒作”？各种新模式？“卖点”？“商业炒作”？CMVIPPVSIMVMMVBIPAPCPAPSPONTPCVVCVAPRVPLVPSASBILVPRVCVAPSPAV基本呼吸模式的理解和应用最为关键！！！基本呼吸模式的理解和应用最为关键！！！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):Volume Control 压力控制方式(PCV): Pressure Control 自主呼吸方式： 持续正压呼吸 : CPAP 压力支持(PSV): Pressure Support回归根本！ACCP Standards : 机械通气的目标 (Slutsky, 1993)ACCP Standards : 机械通气的目标 (Slutsky, 1993)CLINICAL 临床目标： 1. Reverse hypoxemia 改善低血氧症 2. Reverse respiratory acidosis 改善呼吸性酸毒症 3. Relieve respiratory distress 减轻呼吸窘迫 4. Prevent or reverse atelectasis 预防和改善肺不张 5. Reverse respiratory muscle fatigue 改善呼吸肌肉疲劳 PRIMARY 前 提： Avoid Iatrogenic Lung Injury 避免医源性 肺损伤 以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies目标:以病人为中心的呼吸策略 前提：防止机械正压通气的副作用: 压力伤和容量伤 心肺对抗 其他并发症，如过度通气等 设置：根据病人的病理生理状况调节呼吸机的参数以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies阻塞型呼吸障碍 (气道阻力) 哮喘 支气管炎 肺气肿 烟雾吸入 过小的插管 限制型呼吸障碍 (肺顺应性) ARDS 肺炎 充血性心衰CHF 气胸其他限制型 神经肌肉障碍 腹部扩张 胸壁畸形以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies以病人为中心的呼吸策略 Disease-Oriented Ventilation Strategies如果不考虑病人的病理生理情况，盲目应用所谓“自动模式”也许会适得其反!临床医生在对基本呼吸模式的理解之上，根据病人当时的病理生理情况，实时调节呼吸机参数最为重要另类话题: 设备科角色的再定位？另类话题: 设备科角色的再定位？设备维修部门 Service Department临床工程部： 临床技术支持和服务 Clinical Engineering