机械通气基本原理
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– 容量控制通气（volume controlled ventilation, VCV）
• 概念：潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸呼比（I/E）和吸气流速完 全由呼吸机来控制。 • 调节参数：吸氧浓度(FiO2),VT,RR,I/E. • 特点：能保证潮气量的供给，完全替代自主呼吸，有利于呼吸肌休息； 易发生人机对抗、通气不足或通气过度，不利于呼吸肌锻练。
Volume
(ml)
Time (sec)
通气模式-3
• 同步（辅助）控制通气（Assisted CMV, ACMV）
– 概念：自主呼吸触发呼吸机送气后，呼吸机按预置 参数（VT,RR,I/E）送气；患者无力触发或自主呼 吸频率低于预置频率，呼吸机则以预置参数通气。 与CMV相比，唯一不同的是需要设置触发灵敏度， 其实际RR可大于预置RR – 调节参数：FiO2，触发灵敏度VT,RR,I/E – 特点：具有CMV的优点，并提高了人机协调性；可 出现通气过度。 – 应用：同CMV。
机械通气基本原理
John Guo MD. Clinical Support Manager, Viasys Healthcare Asia Pacific John.guo@viasyshc.com
呼吸机的种类
• 依工作动力不同
– 手动、气动（以压缩气体为动力）、电动 （以电为动力）。
• 依吸-呼切换方式不同
Insp Flow
Target volume (500 ml)
需求一直增加 VT (600 ml)
VT restored
VT
VT restored (500 ml)
Exh
Preset Peak Flow
Flow L/m
Pressure cm H2O Volume mL
Dependent on CL & Raw
Preset VT
Volume Cycling
Time (sec)
机械通气压力波形
通气模式-2
• 压力控制通气（pressure controlled ventilation, PCV）
Controlled Mode (PressureTargeted Ventilation)
Time Triggered, Pressure Limited, Time Cycled Ventilation
Time-Cycled
Flow
(L/min)
Set PC level
Press (cm H2O) ure
Assisted Mode
(Volume-Targeted Ventilation)
Patient triggered, Flow limited, Volume cycled Ventilation Flow L/m
Pressure cm H2O
Preset VT
Volume mL
Time (sec)
– 概念：预置送气压力水平和吸气时间。吸气开始以预定的气流形 状和压力维持一定的时间。然后呼气开始。 – 调节参数：FiO2,压力控制水平，RR,I/E。 – 特点：峰压便于控制，能改善气体分布和V/Q。VT与预置压力水 平和胸肺顺应性及气道阻力有关，需不断调节压力水平，以保证 适当水平的VT。 – 应用：通气功能差，气道压较高的患者；用于ARDS有利于改善 换气；新生儿，婴幼儿。
Time (sec)
PS Breath
SIMV(VC)+PS
Flow-cycled
(L/min)
Flow
Pressure
(cm H2O)wenku.baidu.com
Set PS level
Volume
(ml) PS Breath
吸-呼切换方式
• 压力切换 • 容量切换 • 时间切换 • 流速切换 • 组合切换：现代呼吸机可以是两种以上方 式的结合，如压力-时间切换。
Press (cm H2O) ure Volume
(ml)
Set PC level
Time (sec)
Spontaneous Breath
通气模式-5
• 压力支持通气（pressure support ventilation, PSV）
– 概念：吸气努力达到触发标准后，呼吸机提供一高 速气流，使气道压很快达到预置辅助压力水平以克 服吸气阻力和扩张肺脏，并维持此压力到吸气流速 降低至吸气峰流速的一定百分比时，吸气转为呼气。 – 特点：该模式由自主呼吸触发，并决定RR和I/E， 因而有较好的人机协调。而VT与预置的压力支持水 平、胸肺呼吸力学特性（气道阻力和胸肺顺应性） 及吸气努力的大小有关。当吸气努力大，而气道阻 力较小和胸肺顺应性较大时，相同的压力支持水平 送入的VT较大。
– 定压（压力切换）、定容（容量切换）、定 时（时间切换）。
• 依调控方式不同
– 简单、微电脑控制。
呼吸机的基本构造
实现机械通气的基本设置
• 触发：时间、压力、流速
• 通气目标：容量、压力
• 吸呼切换
– 时间 – 容量
– 流速
– 压力
呼吸机的操作方法
• 呼吸机与患者的连接
– 鼻/面罩:用于无创通气。选择合适的鼻/面 罩对保证顺利实施机械通气十分重要。 – 气管插管:经口或鼻插管 – 气管切开:长期行机械通气患者；解剖死腔 占潮气量比例较大的患者，如单侧肺；或气 管插管失败者。
基本通气模式和方式
• CMV (Controlled Mode Ventilation)
– VC、PVC
• A/C (Assist or Controlled Mode)
– VC、PVC
• SIMV
– VC、PVC、VS、PSV
• SPONTANEOUS
– VS – PSV
通气模式-1
• 控制通气（controlled medchanical ventilation, CMV）：呼 吸机完全替代自主呼吸的通气方式。
呼气末正压（PEEP）
• PEEP过高的生理学效应 – 对血流动力学产生不利影响， – 使肺泡处于过度扩张的状态，顺应性下降， 甚至会引起肺泡上皮和毛细血管内皮损，通 透性增加，形成容积伤（volutrauma）。
肺顺应性: 压力-容量曲线
VT
Use P-V curve as a guide to set the appropriate level of PEEP
CL 或病人需求增加
- T (600 ml) V
VT
¯VT
ml)
(400
VT (500 ml) restored
Exh
双重模式对于有明显 自主呼吸的病人是最合适的吗？
Target Breath Pressure
Volume Limit
PTARGET PTARGET 需求增加 (600 ml) VT (600 ml) PTARGET
Volume Cycling
通气模式-4
• 间歇指令通气（intermittent mandatory ventialtion, IMV）/同 步间歇指令通气（synchronized IMV, SIMV）。
– 概念：IMV：按预置频率给予CMV，实际IMV的频率与预置相同，间隙 期间允许自主呼吸存在；SIMV:IMV的每一次送气在同步触发窗内由自 主呼吸触发，若在同步触发窗内无触发，呼吸机按预置参数送气，间隙 期允许自主呼吸。 – 调节参数：FiO2,VT,RR,I/E。SIMV需设置触发灵敏度。 – 特点：支持程度可调（0～100％），能保证一定的通气量，同时允许自 主呼吸参与，对心血管系统影响较小；自主呼吸时不提供通气辅助，而 需克服呼吸机回路的阻力，故对呼吸肌有锻炼作用。 – 应用：有自主呼吸，可逐渐下调IMV辅助频率，向撤机过渡；若自主呼吸 频率过快，采用此种方式可降低自主呼吸频率和呼吸功耗。
同步切换（吸气触发） 同步切换（呼气触发）
TLOW
T
Biphasic/APRV
• 两相压力分别称为 PH及 PL • 两相压力相对应的时间称为 TH 和TL • 高、低压的交替转换可与病人的呼吸同步
– 病人自主呼吸时进行同步触发 – 无自主呼吸时由双相压力定时设置来决定相关参数
PHIGH
同步切换
P
PSV
病人触发，流速切换，压力限制 流速 L/m
设置压力 流速切换
压力 cm H2O
容量 mL Time (sec)
SIMV (PV)+ PS
Time-Cycled
Flow-Cycled
Flow
(L/min)
Press (cm H2O) ure Volume
(ml)
Set PC level
Set PS level
呼气末状态
• 呼气末正压（PEEP） 借助于呼气管路中的阻力阀等装置使气道呼气末压力 高于大气压水平即获得PEEP。 • 生理学效应
– 气道压处于正压水平，平均气道压升高。 – 通过对小气道和肺泡的机械性扩张作用，使萎陷肺泡重新开 放，肺表面活性物质释放增加，肺水肿减轻，故可以使肺顺 应性增加，气道阻力降低，加之对内源性呼吸末正压（PEEPi） 的对抗作用，有利于改善通气。 – 功能残气量增加，气体分布在各肺区间趋于一致，QS/QT降低， V/Q改善。 – 弥散增加。
CPAP
Flow L/m
Pressure cm H2O
CPAP level
Volume mL
Time (sec)
双相正压气道通气（BIPhasic）
• BIPAP为一种双水平CPAP的通气模式，设置吸气压较高、呼气压较 低，VT的大小取决于吸气压和呼气压的压差及呼吸器官的顺应性。可 辅助或控制呼吸。 • 能实现从PCV到CPAP的逐渐过渡。 • 能实现APRV PHIGH P PLOW THIGH
PRVC 压力调节容量控制通气
采用压力控制通气的送气方式 兼顾容量控制通气的容量保证特点
PRVC
PRVC 试验呼吸:
– 激活PRVC后的1st 呼吸以容量控制、减速波
的方式通气，自动设置 40ms 吸气暂停。
– 由 40ms 平台期所测得的压力，即作为第二
次送气的压力，设置容量即为目标容量.
– 压力调节每次不超过3cmH20.
PRVC
后续呼吸
压力
在 40ms平台期所测得的压力
流速
“双重模式”算法简述
双重模式中 的目标通气 Pressur e
- TARGET P
¯ TARGET P PTARGET
Insp Flow
目标容量 Resulting Vt (500 ml) (500 ml)
CL或病人需求减少
恢复VT (500 ml)
– 应用：
• 呼吸驱动能力很差者。 • 对心肺功能贮备较差者，可提供最大的呼吸支持，以减少氧耗量。如： 躁动不安的ARDS患者、休克、急性肺水肿患者。 • 需过度通气者：如闭合性颅脑损伤。
Controlled Mode
(Volume- Targeted Ventilation)
Time triggered, Flow limited, Volume cycled Ventilation
PLOW TLOW
THIGH
同步切换
T
当高压相时间和低压相时间的设置与常规 “I:E 比” 一致时，称其为 “Biphasic” 或 “Bipap”
P
当所设置的高压相时间远远大于低压相时间时，称 其为“气道压力释放通气 （APRV） ”
Oxygenation
CO2 Elimination
P
APRV/Biphasic
LITERS
0.6
0.4
U.I.P
0.2
L.I.P
-60 40 20 0 20 40 60
Paw cmH2O
持续气道正压通气
• 持续气道正压（continuous positive airway pressure, CPAP） • 概念:气道压在吸气相和呼气相都保持在同一正压水平 即为CPAP。 • VT与CPAP水平、吸气努力和呼吸力学状况有关。 • CPAP的生理学效应与PEEP基本相似。
SIMV
pressure
pressure
pressure
同步区 Synchrous period
强制区 mandatory period
SIMV(VC)
Flow L/m
Pressure cm H2O Volume mL
Spontaneous Breaths
SIMV Mode (PV)
Flow
(L/min)
• 调节参数：
– – – – –
压力支持通气（pressure support ventilation, PSV）
FiO2 吸、呼触发灵敏度 压力支持水平。 压力递增时间 对COPD患者，提前终止吸气可延长呼气时间，使气体 陷闭量减少；对ARDS患者，延迟终止吸气可增加吸气 时间，从而增加吸入气体量，并有利于气体的分布。
• 概念：潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸呼比（I/E）和吸气流速完 全由呼吸机来控制。 • 调节参数：吸氧浓度(FiO2),VT,RR,I/E. • 特点：能保证潮气量的供给，完全替代自主呼吸，有利于呼吸肌休息； 易发生人机对抗、通气不足或通气过度，不利于呼吸肌锻练。
Volume
(ml)
Time (sec)
通气模式-3
• 同步（辅助）控制通气（Assisted CMV, ACMV）
– 概念：自主呼吸触发呼吸机送气后，呼吸机按预置 参数（VT,RR,I/E）送气；患者无力触发或自主呼 吸频率低于预置频率，呼吸机则以预置参数通气。 与CMV相比，唯一不同的是需要设置触发灵敏度， 其实际RR可大于预置RR – 调节参数：FiO2，触发灵敏度VT,RR,I/E – 特点：具有CMV的优点，并提高了人机协调性；可 出现通气过度。 – 应用：同CMV。
机械通气基本原理
John Guo MD. Clinical Support Manager, Viasys Healthcare Asia Pacific John.guo@viasyshc.com
呼吸机的种类
• 依工作动力不同
– 手动、气动（以压缩气体为动力）、电动 （以电为动力）。
• 依吸-呼切换方式不同
Insp Flow
Target volume (500 ml)
需求一直增加 VT (600 ml)
VT restored
VT
VT restored (500 ml)
Exh
Preset Peak Flow
Flow L/m
Pressure cm H2O Volume mL
Dependent on CL & Raw
Preset VT
Volume Cycling
Time (sec)
机械通气压力波形
通气模式-2
• 压力控制通气（pressure controlled ventilation, PCV）
Controlled Mode (PressureTargeted Ventilation)
Time Triggered, Pressure Limited, Time Cycled Ventilation
Time-Cycled
Flow
(L/min)
Set PC level
Press (cm H2O) ure
Assisted Mode
(Volume-Targeted Ventilation)
Patient triggered, Flow limited, Volume cycled Ventilation Flow L/m
Pressure cm H2O
Preset VT
Volume mL
Time (sec)
– 概念：预置送气压力水平和吸气时间。吸气开始以预定的气流形 状和压力维持一定的时间。然后呼气开始。 – 调节参数：FiO2,压力控制水平，RR,I/E。 – 特点：峰压便于控制，能改善气体分布和V/Q。VT与预置压力水 平和胸肺顺应性及气道阻力有关，需不断调节压力水平，以保证 适当水平的VT。 – 应用：通气功能差，气道压较高的患者；用于ARDS有利于改善 换气；新生儿，婴幼儿。
Time (sec)
PS Breath
SIMV(VC)+PS
Flow-cycled
(L/min)
Flow
Pressure
(cm H2O)wenku.baidu.com
Set PS level
Volume
(ml) PS Breath
吸-呼切换方式
• 压力切换 • 容量切换 • 时间切换 • 流速切换 • 组合切换：现代呼吸机可以是两种以上方 式的结合，如压力-时间切换。
Press (cm H2O) ure Volume
(ml)
Set PC level
Time (sec)
Spontaneous Breath
通气模式-5
• 压力支持通气（pressure support ventilation, PSV）
– 概念：吸气努力达到触发标准后，呼吸机提供一高 速气流，使气道压很快达到预置辅助压力水平以克 服吸气阻力和扩张肺脏，并维持此压力到吸气流速 降低至吸气峰流速的一定百分比时，吸气转为呼气。 – 特点：该模式由自主呼吸触发，并决定RR和I/E， 因而有较好的人机协调。而VT与预置的压力支持水 平、胸肺呼吸力学特性（气道阻力和胸肺顺应性） 及吸气努力的大小有关。当吸气努力大，而气道阻 力较小和胸肺顺应性较大时，相同的压力支持水平 送入的VT较大。
– 定压（压力切换）、定容（容量切换）、定 时（时间切换）。
• 依调控方式不同
– 简单、微电脑控制。
呼吸机的基本构造
实现机械通气的基本设置
• 触发：时间、压力、流速
• 通气目标：容量、压力
• 吸呼切换
– 时间 – 容量
– 流速
– 压力
呼吸机的操作方法
• 呼吸机与患者的连接
– 鼻/面罩:用于无创通气。选择合适的鼻/面 罩对保证顺利实施机械通气十分重要。 – 气管插管:经口或鼻插管 – 气管切开:长期行机械通气患者；解剖死腔 占潮气量比例较大的患者，如单侧肺；或气 管插管失败者。
基本通气模式和方式
• CMV (Controlled Mode Ventilation)
– VC、PVC
• A/C (Assist or Controlled Mode)
– VC、PVC
• SIMV
– VC、PVC、VS、PSV
• SPONTANEOUS
– VS – PSV
通气模式-1
• 控制通气（controlled medchanical ventilation, CMV）：呼 吸机完全替代自主呼吸的通气方式。
呼气末正压（PEEP）
• PEEP过高的生理学效应 – 对血流动力学产生不利影响， – 使肺泡处于过度扩张的状态，顺应性下降， 甚至会引起肺泡上皮和毛细血管内皮损，通 透性增加，形成容积伤（volutrauma）。
肺顺应性: 压力-容量曲线
VT
Use P-V curve as a guide to set the appropriate level of PEEP
CL 或病人需求增加
- T (600 ml) V
VT
¯VT
ml)
(400
VT (500 ml) restored
Exh
双重模式对于有明显 自主呼吸的病人是最合适的吗？
Target Breath Pressure
Volume Limit
PTARGET PTARGET 需求增加 (600 ml) VT (600 ml) PTARGET
Volume Cycling
通气模式-4
• 间歇指令通气（intermittent mandatory ventialtion, IMV）/同 步间歇指令通气（synchronized IMV, SIMV）。
– 概念：IMV：按预置频率给予CMV，实际IMV的频率与预置相同，间隙 期间允许自主呼吸存在；SIMV:IMV的每一次送气在同步触发窗内由自 主呼吸触发，若在同步触发窗内无触发，呼吸机按预置参数送气，间隙 期允许自主呼吸。 – 调节参数：FiO2,VT,RR,I/E。SIMV需设置触发灵敏度。 – 特点：支持程度可调（0～100％），能保证一定的通气量，同时允许自 主呼吸参与，对心血管系统影响较小；自主呼吸时不提供通气辅助，而 需克服呼吸机回路的阻力，故对呼吸肌有锻炼作用。 – 应用：有自主呼吸，可逐渐下调IMV辅助频率，向撤机过渡；若自主呼吸 频率过快，采用此种方式可降低自主呼吸频率和呼吸功耗。
同步切换（吸气触发） 同步切换（呼气触发）
TLOW
T
Biphasic/APRV
• 两相压力分别称为 PH及 PL • 两相压力相对应的时间称为 TH 和TL • 高、低压的交替转换可与病人的呼吸同步
– 病人自主呼吸时进行同步触发 – 无自主呼吸时由双相压力定时设置来决定相关参数
PHIGH
同步切换
P
PSV
病人触发，流速切换，压力限制 流速 L/m
设置压力 流速切换
压力 cm H2O
容量 mL Time (sec)
SIMV (PV)+ PS
Time-Cycled
Flow-Cycled
Flow
(L/min)
Press (cm H2O) ure Volume
(ml)
Set PC level
Set PS level
呼气末状态
• 呼气末正压（PEEP） 借助于呼气管路中的阻力阀等装置使气道呼气末压力 高于大气压水平即获得PEEP。 • 生理学效应
– 气道压处于正压水平，平均气道压升高。 – 通过对小气道和肺泡的机械性扩张作用，使萎陷肺泡重新开 放，肺表面活性物质释放增加，肺水肿减轻，故可以使肺顺 应性增加，气道阻力降低，加之对内源性呼吸末正压（PEEPi） 的对抗作用，有利于改善通气。 – 功能残气量增加，气体分布在各肺区间趋于一致，QS/QT降低， V/Q改善。 – 弥散增加。
CPAP
Flow L/m
Pressure cm H2O
CPAP level
Volume mL
Time (sec)
双相正压气道通气（BIPhasic）
• BIPAP为一种双水平CPAP的通气模式，设置吸气压较高、呼气压较 低，VT的大小取决于吸气压和呼气压的压差及呼吸器官的顺应性。可 辅助或控制呼吸。 • 能实现从PCV到CPAP的逐渐过渡。 • 能实现APRV PHIGH P PLOW THIGH
PRVC 压力调节容量控制通气
采用压力控制通气的送气方式 兼顾容量控制通气的容量保证特点
PRVC
PRVC 试验呼吸:
– 激活PRVC后的1st 呼吸以容量控制、减速波
的方式通气，自动设置 40ms 吸气暂停。
– 由 40ms 平台期所测得的压力，即作为第二
次送气的压力，设置容量即为目标容量.
– 压力调节每次不超过3cmH20.
PRVC
后续呼吸
压力
在 40ms平台期所测得的压力
流速
“双重模式”算法简述
双重模式中 的目标通气 Pressur e
- TARGET P
¯ TARGET P PTARGET
Insp Flow
目标容量 Resulting Vt (500 ml) (500 ml)
CL或病人需求减少
恢复VT (500 ml)
– 应用：
• 呼吸驱动能力很差者。 • 对心肺功能贮备较差者，可提供最大的呼吸支持，以减少氧耗量。如： 躁动不安的ARDS患者、休克、急性肺水肿患者。 • 需过度通气者：如闭合性颅脑损伤。
Controlled Mode
(Volume- Targeted Ventilation)
Time triggered, Flow limited, Volume cycled Ventilation
PLOW TLOW
THIGH
同步切换
T
当高压相时间和低压相时间的设置与常规 “I:E 比” 一致时，称其为 “Biphasic” 或 “Bipap”
P
当所设置的高压相时间远远大于低压相时间时，称 其为“气道压力释放通气 （APRV） ”
Oxygenation
CO2 Elimination
P
APRV/Biphasic
LITERS
0.6
0.4
U.I.P
0.2
L.I.P
-60 40 20 0 20 40 60
Paw cmH2O
持续气道正压通气
• 持续气道正压（continuous positive airway pressure, CPAP） • 概念:气道压在吸气相和呼气相都保持在同一正压水平 即为CPAP。 • VT与CPAP水平、吸气努力和呼吸力学状况有关。 • CPAP的生理学效应与PEEP基本相似。
SIMV
pressure
pressure
pressure
同步区 Synchrous period
强制区 mandatory period
SIMV(VC)
Flow L/m
Pressure cm H2O Volume mL
Spontaneous Breaths
SIMV Mode (PV)
Flow
(L/min)
• 调节参数：
– – – – –
压力支持通气（pressure support ventilation, PSV）
FiO2 吸、呼触发灵敏度 压力支持水平。 压力递增时间 对COPD患者，提前终止吸气可延长呼气时间，使气体 陷闭量减少；对ARDS患者，延迟终止吸气可增加吸气 时间，从而增加吸入气体量，并有利于气体的分布。