机械通气的原理及生理学影响

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• 按使用对象 成人型、婴幼儿型、通用型多功能呼吸机; • 按工作原理 气控气动、电控气动、电控电动呼吸机; • 按人机接口方式 有创或无创正压通气呼吸机; • 按机器的功能 急救、麻醉、治疗、家用、高频振荡、喷射。
呼吸机的功能组成
一、基本功能
1、产生呼吸机驱动力 2、调节吸气时间及吸气气量 3、完成吸气向呼气的转化 4、呼气时间、气流和压力的调 节 5、完成呼气向吸气的转化
呼吸机 的启动
压力触发
自主触发
流量触发
神经触发
呼吸机的启动-压力触发
吸气流速
吸气尝试
吸气压力
触发灵敏度
呼吸机的启动-流量触发
呼气管路流速 吸气管路流速
气道压力
图例 流量触发—绿色 压力触发—红色 压力触发较流量 触发有轻微延迟
吸气流速
呼吸机的限定
正压通气时,应限定呼吸机输送气体的量和压力,避 免对病人和机器回路造成损害。
对呼吸生理 的影响
对循环功能 的影响
对脑、肾脏、 肝脏等器官 功能的影响
对呼吸生理的影响
肺容积 气道压力 肺泡通气
气道阻力
机械通气
气体分布
呼吸中枢 弥散功能
V/Q比值
对呼吸道压力影响
正压机械通气时, 气道内压、胸腔内 压与自主呼吸完全 不同
若吸气压过高,可 出现肺实质和间质 的气压伤。
对呼吸道阻力的影响
1946年,Bennet公司研制出世界第一台初具现代呼吸机基本结 构的间歇正压呼吸机PR-1A(气动气控压力限制型)。 1981年,Sullivan等报道应用经鼻面罩持续气道正压通气治疗 OSAS取得满意的效果。
二、机械通气的发展历史
口对口人工呼吸
手动风箱技术正压通气
负压机械通气(铁肺) 机械通气史上 的一个里程碑
机械通气是利用机械装置来代替、控制或改变自主呼吸运 动的一种通气方式。 在呼吸机的帮助下维持气道通畅、改善通气和氧合、防止 机体缺氧和二氧化碳蓄积。 对呼吸功能衰竭提供呼吸支持,为基础疾病的治疗创造条 件。 依据使用呼吸机的不同,机械通气可分为正压、负压和高 频通气。 正压机械通气是目前应用最普遍的人工通气技术。
对血流动力学影响
吸气正压↑ Ti延长 或I/E↑ 吸气末平台 时间延长 呼吸频率↑ 呼气时间↓ PEEP
平均气道压↑ 正压机械通气 通气方式 病人代偿能力 循环系统
对血流动力学影响
对脑血流和颅内压的影响
呼吸性碱中毒 PCO 2↓
机械通气 应用不当 呼吸性酸中毒 PCO 2↑
脑血流 ( CBF )↓
对消化系统的影响
中心静脉压↑ 肝脏淤血
心输出量↓ 机械通气不当
肝动脉供血不足 肝功能损害 肝肿胀
原发性低氧,CO2潴留 下腔静脉淤血 胃肠道充血 门脉高压
凝血功能障碍
应激反应
消化道溃疡
消化道出血
对周围组织器官循环的影响
• 不适当的机械通气可导致心输出量下降, 周围组织器官血流灌注减少。
小结
• 机械通气是呼吸支持手段,基础疾病的治 疗是关键。 • 正压机械通气是目前最常用的通气技术。 • 启动、限定和切换是呼吸机基本工作方式, 由此形成多种通气模式。
肺泡通气量=(潮气量–死腔量)×呼吸频率,因 此影响潮气量、无效腔的大小和呼吸频率均可影响肺 泡通气量。
对肺内气体分布的影响
1、自主和控制呼吸气体交换的差异:
自主呼吸→胸廓运动→靠近胸壁和膈肌的肺组织 通气量和气体交换较好。
机械正压通气→气体正压进入肺内→支气管中央 部位肺组织(肺泡管处肺泡)通气量和气体交换 较好→气流、温度等刺激→小气道痉挛或分泌物 阻塞→气体分布不均、肺泡不张(尤其吸较高浓 度氧)。
呼吸系统各部位压力
自主呼吸
呼吸肌主动收缩→膈肌下移→胸腔负压↑ →肺泡内压<气道 口压力→空气进入气管、支气管和肺泡
正压机械通气原理
建立呼吸道开口(口腔、鼻腔、气管插管及气管切开导管)与肺 泡间的压力差。
呼吸机正压气流>肺泡内压→气道口和肺泡之间压力差→空气进入 气管、支气管和肺泡
呼吸机的分类
1 、容量限定—预设潮气量 改变流量/压力/时间,输送预设潮气量。
2、 压力限定—预置气道压力 改变流量/容量/时间,维持气道压力恒定。 3 、流速限定—预设气体流速。 改变压力/容量/时间,达到预设气体流速。
呼吸机的切换
机械通气由吸气转为呼气有四种方式。
1、压力切换—早期定压型呼吸机的切换方式,气道压达 预设值转为呼气,已基本淘汰。 2、容量切换—早期定容型呼吸机的切换方式,潮气量达 预设值转为呼气,使用渐减少。
• 呼吸机的使用达到最小的影响和最好的气 体交换。
小结
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
对通气/血流比值的影响
增加通气较差 肺泡的通气 减少肺内 动静脉分流
机械通气 应用适当
改善气体交换 改善缺氧 和 CO2 潴留 舒张低氧所致 的肺血管收缩 减少死 腔样通气 右心输 出量减少 肺泡无 效腔增加 动静脉 分流增加
静脉回流减少 机械通气 应用不适当 VT 过大 Ti 过长 气道压过高 肺泡过度通气 内压增高,挤 压肺泡毛细血管 血液流向通气差 肺泡压低的部位
机械通气的原理及生理学影响
Principle of Mechanical Ventilation and impacts on Physiology
中日友好医院呼吸内科-RICU 陶新曹
机械通气的原理及生理学影响
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机械通气的定义和发展历史 机械通气的基本原理
机械通气的生理学影响
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一、什么是机械通气
二、机械通气的发展历史
1774年,Tossach首次运用口对口呼吸成功对一例患者进行复苏。 1792年,Curry首次进行人气管内插管及风箱式正压通气技术。
1928年,Drinker和Shaw利用“铁肺”箱式负压治疗机治疗因脊 髓灰质炎呼吸衷竭而昏迷的8岁女孩获得成功。 1940年,第一台间歇正压通气(IPPV)麻醉机应用于胸外科手 术和战伤ARDS患者抢救中获得成功。
3、时间切换—吸气时间达预设值转为呼气,就目前定容 和定压型通气模式的基本转换方式。
4、流量切换—吸气流量降低到预设值转为呼气,是压力 支持通气及衍生模式的基本转换方式。
机械通气的原理及生理学影响
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机械通气的定义和发展历史 机械通气的基本原理
机械通气的生理学影响
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三、机械通气的生理学影响
A B C
正压机械通气 多功能呼吸机
人工智能呼吸机
无创呼吸机
人工智能无创呼吸机
“铁肺”呼吸机
人工智能呼吸机
机械通气的发展历史是医学科 学与工程技术完美结合的典范
Phase 1 材料工艺进步
Phase 1 电子技术成熟
临床水平提高 Phase 1
呼吸生理发展
第一代
第二代
第三代初
第三代末
Phase 1 定压或压力切换
气道扩张、内径增加 气道阻力下降
通气改善 正压机械通气
PaO2↑ PCO2 ↓
支气管痉挛缓解
肺不张、肺水肿减轻
肺顺应性增加
减少自主呼吸做功
减少能量消耗
对肺容积和肺泡通气的影响
正压通气使气道和肺泡扩张,肺血容量减少,肺气 体容量增加,使肺泡通气量增加。
机械通气改善肺泡通气功能的原因:1、克服通气 阻力,肺泡通气量增加;2、缓解呼吸肌疲劳;3、改 善病变区的肺泡通气。
Phase 1 定量或容积切换
多模式或多功能 Phase 1
多功能安全舒适
机械通气的原理及生理学影响
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机械通气的定义和发展历史 机械通气的基本原理
机械通气的生理学影响
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人体呼吸系统组成
上 呼 吸 道 鼻 咽 喉 叶、段支气管 下 呼 吸 道 气管 支气管 支气管树 亚段支气管 细支气管 终末细支气管 呼吸性细支气管 肺泡管 肺泡
对肺内气体分布的影响
2、不同肺组织病变对机械通气气体分布的影响。
对肺内气体分布的影响
3、不同通气方式对气体分布的影响
PEEP和CPAP有利于肺组织内气体分布均匀。 压力控制通气(PCV)→达到预设压力→气流减 慢→利于不易扩张的肺组织通气。
反比呼吸(IRV)→应用恰当→顺应性差的肺组 织通气量增加。 呼吸机辅助自主呼吸(PSV、SIMV等)→存在自 主调节→利于气体分布均匀。
对肺内气体分布的影响
4、吸气时间长短对气体分布的影响:
• 肺内结构异常时→吸气时间延长→改善顺应性差 的肺组织通气→过长吸气时间会影响循环。
5、气流速度和形态对肺内气体分布的影响 • 自主呼吸→气流为缓增缓降得正弦波→气体分布 较好。
• 机械通气→方波或递减波→容易形成湍流→增加 气道阻力→气体分布不均。
正压机械通气的实施
必备三项机械功能:启动(initiating)、限定(limited)、切换(cycling)
启动
限定
切换
由什么来 启动呼吸 机?
呼吸期间 吸气流如 何管理?
呼吸如何 终止?
呼吸机的启动
时间触发 呼吸机按预定时间送气,与自主呼吸无关, 又称为机械触发 1 、患者存在自主呼吸。 2 、吸气时气道压力下降。 3 、达到预设的压力触发灵敏度时,触发呼 吸机送气,同步完成吸气。 1 、患者存在自主呼吸。 2 、吸气时一部分持续气流进入病人呼吸道。 3 、测定入/出口两端气流速差,差值达预设 值,触发呼吸机送气。 监测膈肌电活动触发呼吸机
二、次级功能
1、调节吸入氧浓度 2、加温加湿 3、压力安全阀
三、通气方式的调节和实施 四、附属功能
1、报警系统 2、监测系统 3、记录系统
呼吸机基本原理示意图
呼吸机的基本构成
主 机——气源处理、模式选择、吸呼控制、参数调节、监测报警 气 源——以适当方式提供压缩空气和氧气 混合器——外置或内置机械式,比例阀或电子配比 湿化器——病人吸入气体的加温、加湿 通气管路——包括吸气管路和呼气管路,吸入和呼出气体的传输 其 它——主机和管路的固定或支撑装置
脑血流 ( CBF )↑
脑脊液产生量↓
颅内压 ( ICP )↓
颅内压 ( ICP )↑
脑脊液产生量↑
PEEP 过高
颈ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ静脉回流阻力↑
颅内压 ( ICP )↑
对肾血流和肾功能的影响
仅因严重缺氧引起的肾功能不全,机械通气改善缺氧后,肾功能可迅速好转。 若呼吸机使用不当,可导致心输出量下降,肾血流减少,出现水钠潴留。
减少自主呼吸做功
产生呼吸机依赖
机械通气对循环功能的影响
• 自主呼吸→胸腔静脉受负压的牵引扩张→静脉压 力下降→利于静脉回流和右室充盈。
• 自主呼吸吸气期肺内血容量↑(约占总血容量 9%),呼气期↓(约占总血容量6%)。
• 机械通气→胸腔内负压减小甚至正压→静脉压力 ↑→静脉回流↓和右室充盈↓。 • 机械通气→肺泡内压力↑ →肺血流量减少
PRIMARY
前 提:
Avoid Iatrogenic Lung Injury
避免医源性 肺损伤
中日友好医院呼吸内科-RICU 陶新曹
V/Q 失调
对气体弥散功能的影响
呼吸机应用适当可增加气体弥漫
气道压↑ 肺内压↑ 正压机械通 气应用适当 毛细血 管渗出↓ 肺水肿减轻 弥散距离减小
肺泡复张
弥散面积↑
弥散量↑
肺泡内氧分压↑
气体交换↑
对呼吸中枢的影响
FiO2↑ PAO2 ↑ 对呼吸中枢化 学性刺激减少 机械通气 MV ↑ 肺容量↑ 肺泡通气量↑ 刺激肺内 牵张感受器 自主呼吸抑制
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