正压通气原理和临床应用

机械通气的目的

改善通气

改善换气

减轻呼吸负荷

为引起呼衰的原发病赢得救治时间？

呼吸

呼吸是机体和外界空气进行气体交换的过程。通过呼吸把机体代谢所需要的氧气吸入体内，把机体代谢产生的废气二氧化碳排出体外。呼吸的场所在肺脏，实际上，气体交换是发生在肺泡（可伸缩的微小气囊）。

吸气时吸气肌（主要是膈肌和肋间外肌，其中膈肌又是最主要的吸气肌）收缩，胸腔容积增大，肺脏随着扩张导致肺内压下降，肺内压低于大气压，外界空气就顺着压力差流入肺内，越用力吸气胸腔容积就越大，肺内压就越低，外界和肺内的压力差就越大，流入肺内的空气就越多；呼气时吸气肌松弛，胸廓和肺脏依靠本身的弹性自然回缩，胸腔容积缩小，肺内压增高超过外界大气压，肺内含有机体产生的二氧化碳的废气就排出体外。这就是呼吸的过程。肺脏是有弹性的，这一点和气球很相似，平静呼吸时，吸气时需要吸气肌主动收缩，需要消耗能量，是主动做功过程；而呼气时肺脏靠弹性自然回缩，不需要主动做功。

机械通气

机械通气就是利用呼吸机辅助或者完全取代病人的呼吸，是治疗呼吸衰竭最有效的方法。无创正压机械通气一般指经鼻罩或口鼻罩的通气方法，当然也有一些其他通气方式如负压通气，接口器通气等

有创正压机械通气是指经气管插管（鼻或口）及气管切开的通气方法

本质上说，无创正压通气和有创正压通气就通气而言无实质性的区别，仅是呼吸机和病人的连接方式不同而已，都遵循基本的相同机械通气原理。

机械通气原理

机械通气实际上是在模拟自然呼吸。

自然呼吸是负压呼吸，吸气时胸廓扩张致使肺容积增大，肺内压下降，低于外界大气压（所以称负压呼吸），形成肺内外压力差，外界气体因此进入肺内，越用力吸气肺内压下降得越多，压力差就越大，进入肺内的气体量就越多，也就是说潮气量越大；通常呼气是被动过程，只要停止吸气，肺内气体就会因胸廓和肺脏的弹性回缩而排出，实现正常通气(ventilation)。机械通气(mechanical ventilation)则是正压呼吸，人为地建立肺内外压力差使外界气体进入肺内，在吸气时利用一个大于大气压的压力把气体强行压入肺内，施加的正压越大则进入肺内的气体就越多，也就是潮气量越大，机械辅助通气的能力就越强；而呼气则和自然呼吸相同，只要把吸气压撤掉，依靠胸廓和肺脏的弹性回缩力就把肺内气体排出。

人体的肺脏有点像气球，如果要使气球充气（相当于吸气），则需要向气球内吹气（自然呼吸为吸气负压，而机械通气则是正压），因此要做功，是主动过程，需要消耗能量。如果要使气球泄气，则只需和气球吹嘴脱离，气体就会在气球的弹性回缩力的作用下被动排出，不需要挤压和抽吸，也就是呼气是不需要主动做功的。

理解机械通气的基本原理对正确施行机械通气十分重要。

机械通气的动力-压力差(pressure gradient)

机械通气时，吸气时施加的压力和呼气末的肺内压力之间的压力差是一切机械通气的通气原动力，压力差的大小直接决定了机械辅助通气能力的大小，也就是提供的潮气量的大小。呼吸阻力

呼吸阻力可以分为：气道阻力（airway resistance）和弹性阻力（elastance）

正常人气道阻力大约为1-3cmH2O/L/s。在呼吸系统总阻力（气道阻力和弹性阻力之和）中，

气道阻力占1/3，而弹性阻力占2/3。那么，我们平静呼吸时就需要3-9cmH2O才能克服呼吸系统的阻力，实现有效通气（effective ventilation）。这提示我们在机械通气治疗呼衰时，至少需要建立10cmH2O以上才能有效进行通气。

克服气道阻力的压力

P1 = Rrs × V′

Rrs是呼吸系统阻力，V′ 是吸气流速（Flow）

从该等式，我们看出气道阻力越小，则在一定压力差下，流速也就越快，在一定吸气时间内，进入肺内的气体量，就越多，也就是潮气量越大，反之，则相反。

克服弹性阻力的压力

P2 = Ers × Vt

Ers是呼吸系统弹性，Vt是潮气量。从该等式我们看出，在一定压力差下，呼吸系统弹性阻力越大，产生的相应潮气量就越小，反之，则相反。

克服呼吸系统阻力的压力

P=P1+P2

P = (Rrs × V′) + (Ers × Vt)

从上述等式，我们总结如下：在一定压力差（呼吸动力）下，气道阻力越大，弹性阻力越高，则产生的相应潮气量就越小；反之，如果气道阻力越小，弹性阻力越低，则产生的潮气量就越大。在气道阻力大和/或弹性阻力高时，要保证合适的潮气量，就需要提高压力（压力差）；而在气道阻力小和/或弹性阻力低时，产生合适潮气量需要的压力也较小。

定压通气（Pressure Targeted Ventilation）和定容通气（Volume Targeted Ventilation）

定压通气指的是设定一定的通气压力，也就是压力差，但具体潮气量则因气道阻力和/或弹性阻力的不同而变化；气道阻力和/或弹性阻力高，则相应潮气量小，反之，相反。双水平无创呼吸机是定压通气呼吸机。

定容通气指的是设定目标潮气量，但达到目标潮气量所需具体压力则因气道阻力和/或弹性阻力的不同而变化；气道阻力和/或弹性阻力高，则达成目标潮气量所需的压力就高，有时会达到危险的压力水平；反之，气道阻力和/或弹性阻力低，则达成目标潮气量所需的压力就低。

影响潮气量大小的因素

这里只谈呼吸机设定参数对潮气量的影响，不考虑病人的实际病情的影响（也就是针对某一特定气道阻力和弹性阻力时，排除了气道阻力和弹性阻力变化的影响[前述]）。

压力差大小：一定要注意压力差大小是影响潮气量大小的最主要因素。压力差指的是吸气压（IPAP）和呼气压（EPAP）之差，此值越大潮气量就越大，相反则反之。注意不是IPAP大小决定了潮气量大小。

吸气时间：吸气时间越长，压力平台维持时间也越长，充气时间越长，潮气量也就越大，这是影响潮气量大小的第二重要因素。

压力上升的速度：压力上升速度越快，压力平台维持的时间就越长，潮气量也越大,但它对潮气量大小的影响最轻，只有在设定速度太慢时才能明显影响潮气量大小，有时甚至造成压力设定无效。

压力上升速度

压力上升速度对潮气量的影响

在同样的呼吸机压差设定下（10cmH2O 、IPAP15、EPAP 5）和相同的呼吸强度下（5cmH2O ）（总通气压力都为15cmH2O ），因压力上升速度差异太大（500毫秒比200毫秒），相应的潮气量为685.8和947.3 ml，两者相差261.5ml，相应吸气峰值流速为80.9和116.7L/min，两者相差35.8 L/min。