呼吸机的应用基础

• 对主动呼吸的病人，Pes的变化比被动呼吸更复杂，因瞬间 Pes的变化反映被动胸壁活动和呼吸肌活动的瞬间结果。 Pes的变化得恰当分析在呼吸肌活动方面提供信息，
• Pes测定临床不常用，主要用于教学目的；再者用于研究呼 吸参数
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食管压的测定方法
• 食管囊有长10cm，10ml容量，囊必需是空的，仅注0.2-1,0ml的气，带囊 导管经鼻进入食管中部，如同鼻胃管。
flow-by是在呼气期间呼吸机通过管路输送一 定量的气流以补偿病人吸气努力，通气机内吸气气 流传感器可监测到，尽管不等于病人的吸气气流；
因此，通气机内呼气气流传感器也能检测到 flow-by，虽然不是病人呼气气流。
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图2-3是CMV呼吸周期，恒流吸气，呼气末暂停，在这种情况 下病人是被动的， 实施flow-by; 上图同时记录两个传感器，即吸气端和呼气端的流速；正值 在吸气气流，负值在呼气气流；
• 在肺膨胀期间Paw,tr明显低于Paw,0；而在呼气期间则高于 Paw,0，尤其流速最大时，在吸气末暂停及呼气末时两压 力吻合；
• Hanmilton Ventilator可连续监测Paw,tr但必须压力传感器 导线清洁，尽管测定简单，在机械通气病人并不实用。
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气道流速
气道流速应用流量传感器测定放在吸气端和 呼气端，然而在近代呼吸机使用flow-by后使问题复 杂化。
• 当前仅有Hanmilton ventilator将流量传感器放置气道开口 处，并提供小的，便携式 Osborn-type Pneumotachograph 自动调0实时监测气道开口压力(Paw,o)
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呼吸系统容量变化
• 呼吸系统容量变化的测定直接使用肺量计，然而因为容量变 化是气流的时间积分，当有气流信号时不必直接记录肺量计 信号；瞬间的容量变化可由气道开口流速数字信号变化获得。 然而，容量信号质量依赖流速信号质量。
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• 必须注意闭合试验Pes和Paw绝对值相同并不需要判 断食管囊的位置。
• 闭合试验Pes和Paw线性回归截取值并不重要， • 闭合试验期间，气道流速和容量的变化大大降低(fig2-
7)，但并非完全被抑制。持续气道流速和容量的变化 是由于气体去压缩和通气机管路的气体压缩，是对病 人呼吸努力的反应。的确，仅呼吸阀是关闭的，而病 人气道向呼吸机管路开放的，在食管囊闭合实验中靠 近病人没有闭合效应。 • Fig2-9,10闭合实验不满意，病人主动呼吸，pcv辅助 呼吸，
• 图：在主动呼吸患者，在自主无阻塞呼吸努力期间，确定动态PEEP (PEEPidyn). 从上到下 依次为流速，胸膜压，胃内压，跨膈压。第一垂线相当于吸气努力开始；第二垂线相当于 吸气开始。虚线代表零流速. In= inspir flow; ex= expir flow.Note 胃压在吸气努力开始常为 负压，提示正的 Pdi 波动。动态内源性peep相当Pdi开始负向Ppl。
• 试验原理：在闭合期间Paw的任何变化同时反映了Pes的变化，fig2-7反映 了满意的闭塞试验。病人主动呼吸，psv辅助，同时描记了四种波型信号。 呼气末闭合开始用第一垂线，在闭合期间Pes,Paw的变化类似。阻塞Pes 和Paw间比较容易观察并在X-Y曲线图分析，见 fig 2-8。
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• 人机同步可以在呼吸周期的不同时间消失，这取决于肌肉 的收缩时间及呼吸机的设定。
• 机械性的辅助呼吸是复杂的；主动呼吸引起两方面问题： 1，如何收集呼吸系统的被动特征信息； 2，如何获得主动呼吸病人的全部情况，和典型被动呼
吸参数不同； 正常情况下主动呼吸参数决定呼吸肌的活动，如MIP,
P0.I ；因此在主动呼吸或辅助通气研究呼吸参数是更复杂， 更困难的。主要困难是压力流速容量经常变化，有人借助 食管压进行研究。
呼吸机的应用基础
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• 危重医学的发展促进了机械通气技术的发展，呼 吸机不仅作为麻醉及急救的有效手段，而且成为 危重患者呼吸支持的一种常用的治疗手段，拓展 了呼吸机应用范围。
• 近20年来，随着呼吸病理生理学的发展，促进了 呼吸机应用技术的提高。呼吸机一改过去简单的 打气筒功能，而是在诸多方面有了长足的发展， 使之更适合患者肺脏的病理生理特点。
• 图2-4在CMV时同时记录两种容量信息：一是计算信号(Vol calc)图2-3；另一是测定信号(VOl meas)。 Vol calc比实际 高估（是由于呼吸机外部管路气体压缩） 。在吸气期间Vol calc比VOl meas要更高，最大差别达 50 ml。短暂呼气后 两曲线融合。在呼气期间接受的容量比真正呼吸系统容量变 化高些。
• 食管压的变化反映肺和胸腔压力变化，这种压力变化依赖胸 壁弹性回缩力和阻力变化，以及呼吸肌的功能。此时并不直 接受肺机械特征的影响。
• 食管压的变化的意义很大程度决定病人是被动，主动，辅助 和自主呼吸。
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• 图2-5同时记录气道Paw,o 与Pes的变化； • 在被动呼吸Pes, Paw,o的变化类似，但压力波动幅度明
力学测定是WOB, PTP；因此，记录流速容量和气道压力 的变化。 • 近代呼吸机有程序可自动监测。不用手工操作
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呼吸参数测定的信号
• 主要信号：最常用是 Paw, gas flow,即流速整合提供 容量（VOL）第三信号呼吸描记图（spirogram), 即： 呼吸系统容量变化(VOl)，第四信号是Pes;
• 来自呼吸系统的机械信号通过传感器在屏幕显示曲线 可以打印，自动分析。
• 气道压力：Paw是机械通气对呼吸系统施加的力，通 过传感器测定的；一般位于呼吸机内呼出阀 或 Y 型管。 放在吸气端(Paw.insp)，呼气端(Paw,exp)不利于研究 肺机械参数；气道开口压力（Paw.o)能精确的反应人 机相互作用（包括气管内导管）。
• 当气流是0时差别消失；这意味在静态测定Paw是准确的。
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• 应用Paw,tr代替Paw,0； Paw,tr表示呼吸系统与呼吸机的 相互作用产生的压力，也包括呼吸机管路与人工气道；两 者的压力差别是由于气管内导管产生的，尤其在导管长， ID小的时候；
• 图2-2是在CMV被动恒流呼吸经口插管，ID 7.5mm，同时 接受两个信号Paw,0； Paw,tr，
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• 图2-1在CMV呼吸周期中同时显示Paw,insp; Paw,exp; Paw,o波形，是在被动呼吸恒流膨胀肺。传感器采样是在 三个不同位置观察对波形的影响； 在肺膨胀期间Paw,insp 高于Paw,o ；Paw,exp，Paw,o 压力相近；在呼气第一部分Paw,insp 稍低于Paw,o，而 Paw,exp稍低于Paw,o；
• 一旦呼气阀开放，气道压下降，管路被压缩的额外容量去压缩； 在呼气开始，除来自病人气流外,呼吸机流量传感器监测到额外 气流。
• 由flow-by,气体压缩这些问题均可通过流速直接测定解决。基 于这个目的流速传感器必须放置气道开口处，即：放置靠近气 管导管，通气管路Y型管。此处放置使传感器暴露在高湿，分 泌物多的环境中，在气道开口处的传感器大多不能长时间测定。
• 在吸气相机械通气可依据选择模式控制流速或压力， 分别为容控和压控。吸气时的流速和压力变化反映不 同模式下呼吸系统机械参数的变化
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• 控制通气与病人呼吸系统反应间的特征对分析呼吸系 统机械信号是重要的；
• 1,首先是呼吸频率，在结合病人的反应（呼吸系统测 定参数）；如 CMV时C (VT与静态压力）；
• 正常成人食管囊位于距鼻孔35cm。下管先将食管囊放入胃内，观察压力曲 线，除非膈肌麻痹主动呼吸胃内不是负压。然后，将到管缓慢向外拔一直 看到负相波（fig2-6)，说明囊靠近胸腔，进一步将囊拔出10cm，整个食管 囊靠近胸腔内。
• 获得可靠Pes病人的体位很重要：病人至少半坐位，食管囊的最佳反映能 用闭塞试验确认，一般作闭塞试验是在呼气末，作闭塞实验而没有PEEP水 平变化，在任意通气模式仅提供病人有自主呼吸活动。进行呼吸努力是为 了对抗闭合气道产生的Paw波动。
• 通常呼吸机使用两个流量传感器以补偿压缩容量效应提供病 人可靠容量资料；然而，对提供瞬间容量精确资料依然是挑 战。来自高质量可变孔流量传感器整合气道开口流速是研究 呼吸参数的最佳选择。
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食管压 • 食管压的测量的意义
• 研究呼吸参数的变化，食管压的变化准确反映胸膜压的变化， 尽管Pes高估Ppl的变化；因Ppl的绝对值在研究呼吸参数时 不必要的。因此,Pes可替代Ppl.
显减低，这种差别是由于被动呼吸时气道压与肺容量的 变化，而Pes的变化仅是气道流速和肺容量在被动胸壁的 变化， • Pes用于特异检测胸壁被动运动机械特征。
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• 图2-6病人是主动呼吸，由PSV辅助通气，Pes曲线对呼气类 似图2-5，相反，在吸气Pes有一宽的负相波，近似于呼吸机 正压波，这意味呼吸机与吸气肌的联合作用促进吸气。呼气 是被动的。
如在肺膨胀期间吸气气流升到800ml/s，吸气末气流暂停降到 0，在1/3呼气相期间（此时吸气阀关闭），然后进行性提供 165ml/s（10 l/m)flow-by,在膨胀相呼气流速停至0，并在吸气 末暂停期间（此时呼气阀关闭）；
然后，在呼气相降至0以下；在1/3呼气相期间瞬间呼气流速 值相当于病人呼气及病人呼气相期间呼气和flow-by部分。
理论上两种传感器上的问题很易解决，实际上这种方法需 高质量的传感器系统，因为两种传感器需完全一致。
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• 在2-3下图说明，气道开放计算流速曲线（V‘aw,o calc)与在同 一图同时气道开放测定流速曲线(V’aw,o Meas)，两者略有差别。
• 肺膨胀期间V’aw,o Meas稍低；在吸气末暂停的第一部分比0稍 高，在呼气开始有一较低的峰值，这些差别是由于呼吸机管路 的顺应性以及气体的压缩的作用。
• 呼吸机的微机化是当代最明显的特征
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人机相互作用
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容量控制与压力控制通气
• 机械通气可借助控制瞬间气流（引起呼吸系统容量变 化）或气道压力变化。呼吸机不能同时控制两者；病 人主动或被动呼吸可改变压力或容量。
• 所有通气模式在呼气期间根据设定PEEP水平只能控 制气道压力，同时反应气流和容量变化时的呼吸系统 机械特征。
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呼吸机械参数的测定
• 呼吸系统重要的被动成分的机械参数是：C. R. autoPEEP; • 在限制性疾病，提供静态压力容量曲线很重要，呼吸系统
的时间常数对呼吸机的设定亦是重要参数。 • 可根据食管压的测定将肺和胸壁被动呼吸参数区分开，但
临床不实用。 • 研究呼吸肌的运动依据两个参数，即MIP, P0.1;较精确的
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• 为达到目的最好使用可变孔的Osborn-type呼吸速度描记器 (Pneumotachograph)作为流量传感器，它是阻力流量传感 器，将阻力信号转变为不同的压力信号。
• Osborn-type Pneumotachograph阻力成分是横隔中央孔 以便增加对低流速监测敏感性，减少高流速阻力，改善传感 器的线性反映，通过传感器气流部分阻塞中央孔。这意味气 流越大，中央孔变化大；在横隔任何一侧流量传感器有压力 感知端口，以连接气体填充的高敏感性的不同压力传感器。
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• Fig9,10闭合实验记录不满意，Pes反折约相当一半Paw， 且Pes，Paw间的关系明显不恒定。X-Y点高度离散，相 关系数大大低于1，衰减斜率小于0.5，闭合实验结果提 示Pes信号不可靠，应检查，尤其食管囊及位置。
• 2,控制通气条件下可定量或定性观察信息；如，设定 PEEPe观察动态肺过度膨胀，测定呼吸系统顺应性等。
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被动和主动呼吸
• 对肌松或麻痹病人被动通气包括压控和容控两种模式。 • 被动通气最易测定气道阻力，呼吸系统顺应性，而且可以观
察基础机械信号，测定曲线与环。而食管压的测定是为特殊 目的（分别研究胸壁和肺）。 • ICU大部分MV病人是辅助通气，病人是主动呼吸。该种通 气的基础是人机同步。病人吸气努力是在被动呼气末或被动 呼气期间，吸气努力的触发分压力与流速触发，呼吸机一旦 监测到吸气努力，即开始吸气相。 • 吸气相的延迟：是由于吸气肌和呼吸机的共同作用，前者牵 拉，后者是推气体到呼吸系统。