呼吸机通气模式综述

呼吸机通气模式综述 呼吸机通气模式综述 呼吸机通气模式综述 方玲,仪垂杰,丛红,周扬民,林海波 (1.青岛理工大学,山东青岛266033;2.山东理工大学,山东淄博255049) 【中图分类号】册7【文献标识码)A[文章编号】1002—2376(20o6)06—0001—04 [摘要]综述了传统的通气模式以及新的通气模式,介绍了机械通气模式的优缺点. 最后,展望了呼吸 机通气模式的发展趋势. 【关键词]呼吸机;通气模式;综述 呼吸机是当前医院里重症监护病房必备的一种抢 救设备,但是它的历史可以追溯到很久远的年代.至 第 今呼吸机的机械通气模式大致可以分为三个阶段.一 个阶段是早期的正压通气,18世纪首次利用口对 口呼吸,成功地对一例患者进行了复苏.随后风箱技 术被推荐替代人工吹气,并且这种基于风箱技术的急 救被广泛接受和应用.直到十九世纪三十年代, 一 系列研究表明这种技术易产生致命性气胸,因此正 压通气阶段也就此告一段落.第二个阶段是负压通 气,1928年"铁肺"的投入使用标志着负压呼吸机 真正进入临床.由于脊髓灰质炎的流行,也促成了负 压通气的发展.直至1952年,由于负压通气对治疗 脊髓灰质炎的失败,临床上对患者行气管切开,利用 气囊间隙正压通气,这表明了第三个阶段的正压通气 的开始.近年来临床上主要常用的通气模式仍然是正 压通气,随着对呼吸生理学以及相关技术的深入研 究,形成了许多的机械通气模式.本文将近年来临床 上应用的机械通气模式综述如下. 1定压型通气模式 定压型(容量转换型)输送气体到肺内,当压力 达到预定数值后,气流即中止.其潮气量受气道阻力 及肺顺应性影响较大,但结构简单,同步性能好,适 用于有一定自主呼吸,病情较轻的患者. (1)压力控制通气(pressurecontrolledventilation. PCV) (国家自然科学基金资助项目(6o346oo7)资助) 作者简介:方玲(1977一),女,青岛理工大学,硕士研究生,研究方 向机电一体化.电子信箱:gIirIg一 2005@163.Com 仪垂杰,(1958一),男,青岛理工大学教授,上海理工大学,中国农 业大学博士生导师.通讯地址:266033青岛理工大学256号信箱;电 话:0532—85071008;电子信箱:chuijieyi@vip.163.Com 收稿日期:2006—03一l0 医疗装备2OO6第6期 PCV模式下,气道压力始终控制在预置压力值的 范围之内,吸气开始后,呼吸机提供的气流很快使气 道压达到预置水平,之后送气速度减慢以维持在预定 压力直至吸气结束,呼气开始. PCV的优点: ? 峰压较低,较少出现气压伤. ? 吸气流速根据系统顺应性和粘性阻力的变化而 改变. ? 有利于时间常数大的肺泡单位充气,改善通气 /血流比值. ? 可联合其他通气模式进行工作,如A/C, SIMV,PSV等,基本保证预设吸入潮气量的供给. PCV的缺点: 由于潮气量受系统顺应性和粘性阻力以及吸气时 间的影响,较难保持恒定,因此需不断调节压力控制 水平,以保证适当水平的潮气量. (2)压力支持通气(pressuresupportventilation, PSV) 此种通气模式使用于存在自主呼吸的患者,患者 触发后迅速启动机器送气,使气道压迅速升高到预置 值,并维持此压力到吸气流速降至峰值流速的一定百 分比,患者由吸气转为呼气.PSV主要适用于脱机过 程中,做为自主呼吸的锻炼,多用较低的压力 0.49,0.98kPa(5,10cmH20).也可用于自主呼吸较 好的呼吸衰竭的治疗,所用压力较高,但不能超过 2.94kPa(30cmI-I20). PSV的优点: ? 人机较协调,减少呼吸功的消耗,同时也减少 了镇静剂,肌松剂的用量. ? 患者完全自主呼吸,呼吸频率和呼吸比均由患 者自己决定,患者感觉舒适,有利于脱机. ? 潮气量的大小取决于压力支持水平的高低和胸 1 肺呼吸力学特性(气道阻力和胸肺顺应性)以及自主 吸气的强度.一般PS<1.96kPa(20cmH20)时,潮 气量多数由患者自主呼吸获得;IX5>2.94kPa (30cmH20)时,潮气量多由呼吸机提供. ?PSV能有效克服呼吸机管道回路产生的阻力, 减少患者额外做功,有利于呼吸肌疲劳的恢复. PSV的缺点: ? 自主呼吸能力较差或呼吸节律不稳定者,易发 生触发失败和通气不足. ? 若压力支持水平预置不当,可发生通气不足或 过度. ? 由于PSV时实际潮气量随患者吸气力量而变 化,故预置适宜的Ps水平较困难;对于呼吸中枢, 呼吸运动或肺功能不稳定者不宜单独使用. (3)双水平气道正压通气(Biphasicpositiveairway pressure,BIPAP) 此种方式下,控制通气或自主呼吸时,呼吸机交 替给予两个不同水平的气道正压,且这两个压力均采 用压力控制方式,吸入气流呈指数递减波形. BIPAP的优点: ? 采用递减流速波形和主动呼气阀,保证气道压 恒定在预设值水平,避免发生容积伤. ? 采用压力/流速触发机制,与患者自主呼吸同 步,减少人机对抗. ? 可模拟出多种通气模式,临床应用范围广. ? 该通气方式可防止肺泡萎缩,更好地改善肺顺 应性. (4)气道压力释放通气(airwaypressurerelease ventilation,APRV) APRV是在CPAP气路的基础上以一定的频率释 放压力,压力释放水平和时间长短可调.在压力释放 期间,肺部将被动地排气,相当于呼气,这样可以排 出更多的Co2.当短暂的压力释放结束后,气道压力 又恢复到原有CPAP水平,这相当于吸气过程.因 此,APRV较CPAP增加了肺泡通气,而与CMV+ PEEP相比,APRV显着降低了气道峰压. 2定容型通气模式 定容型(压力转换型)能提供预定的潮气量,通 气量稳定,受气道阻力及肺顺应性影pfld,,适用于气 道阻力大,经常变动或无自主呼吸的危重患者. (1)容积控制通气(volumecontrolledventilation, VCV) VCV通气模式下,患者的呼吸频率,潮气量, 呼吸时间比和吸气流速完全由呼吸机控制实施,呼吸 2 机提供全部呼吸功. VCV的优点: ? 能保证潮气量的供给,完全替代自主呼吸,利 于呼吸肌休息. VCV的缺点: ? 吸气峰压往往较高,易导致气压伤. ? 易导致人一机对抗,患者舒适性差. ? 若有泄漏时,可产生通气不足. ? 不利于呼吸肌锻炼. (2)间歇指令通气(intermittentmandatoryventila— tion,IMV) IMV是控制呼吸与自主呼吸相结合的一种通气方 式.呼吸机以预设的频率和潮气量进行有规律的控制 通气,在两次机械呼吸周期之间允许患者进行完全的 自主呼吸. IMV的主要优点: ? 根据患者的需要可提供不同水平的通气支持,降低了气道压力. ? 减少了患者自主呼吸与呼吸机的对抗. ? 能减少撤机时的呼吸困难. ? 改善通气/血流比例. ? 减少呼吸对心血管的影响. ? 防止呼吸肌萎缩与运动失调. ? 能防止呼吸性碱中毒的发生. IMV的缺点: ? 由于有自主呼吸的存在,如果呼吸机的按需活 瓣功能不良可显着增加患者的呼吸功. ? 自主呼吸与指令通气不同步时可出现人机对 抗. (3)同步间歇强制通气(synchronizedintermittent mandmoryventilation,SIMV) SIMV是在IMV的基础上的改进的一种通气模式. 应用SIMV时,自主呼吸的频率与潮气量均由患者控 制,呼吸机间隔一定的时间输送指令通气.若在等待 触发时期(称触发窗)内自主吸气达到触发灵敏度, 呼吸机则同步输送一次指令通气,某些较新型的呼吸 机还能监测患者的自主吸气量,并在机器提供的强制 潮气量中自动扣除,从而保证总的吸人潮气量不变; 若无自主呼吸或自主呼吸较弱不能触发时,在触发窗 结束后呼吸机自动给予一次指令通气,这样可避免人 机对抗. SIMV的优点: ? 自主呼吸易与呼吸机协调,减少对镇静剂的需 要,减少患者呼吸做功. ? 临床上根据患者自主呼吸的变化,适当调节指 Medicalrmlr~mVo1.19,No.6 令通气支持水平,有利于呼吸肌的锻炼,目前SIMV 已经成为脱机的必用模式之一. SIMV的缺点: 患者自主呼吸较弱时,因压力,吸气时间和潮气 量均为设定值,因此易造成过度通气或者因机械通气 的总呼吸次数不足,造成通气不足. (4)指令(最小)分钟通气(mandatory/minimum minutevolumeventilation,MMV) MMV是SIMV的一种改进.此种通气模式的指令 通气不是有节律地进行.若自主呼吸低于预置每分钟 通气量时,呼吸机予以补足;自主呼吸达预置每分钟 通气量时,则无指令通气;而患者无自主呼吸时,呼 吸机按预置MV值和IMV频率全部以指令通气. MMV的优点: ?无论患者处于何种呼吸状态均能保证每分钟通 气量. ? 利于呼吸肌的锻炼,亦可避免撤机过程中因通 有利于撤机. 气不足导致的患者意外, ? 减少了人工监测和调节呼吸机工作参数的次 数,节省了人力. ? 能保证药物过量或麻醉中恢复患者从机械通气 平衡过度到自主呼吸. ? 发生呼吸暂停或急性通气不足时不会引起高碳 酸血症和低氧血症. MMV的缺点: ? 当胸肺顺应性降低或呼吸肌力量不足时,患者 会出现浅而快的自主呼吸,因为自主呼吸潮气量过 小,仅能满足死腔通气,此时呼吸机也将这部分死腔 通气算在内,这样使肺泡通气不足,但由于自主呼吸 频率过快,自主呼吸分钟通气量仍可能大于等于预设 分钟通气量,致使呼吸机不提供强制通气,从而出现 严重的肺泡通气不足. ? 自主呼吸时呼吸机仅提供按需气流,患者所作 呼吸功增加,当呼吸机按需活瓣功能不良时,患者所 作呼吸功显着增加. ?患者突然出现呼吸暂停时,如果之前实际通气 量已超过预设分钟指令通气水平,则在此后相当长的 一 段时间内呼吸机不会启动强制通气,而造成窒息. (5)容量支持通气(volumesupportventilation, vsv) 当患者自主吸气触 ?指在预设分钟通气量后, 发呼吸机后,呼吸机自动测定通气频率,胸/肺顺应 性,根据自主呼吸能力情况,自动调节下一次通气的 支持水平,从而维持潮气量相对稳定.此种呼吸模式 可通过预设分钟通气量和频率来设定潮气量,而吸气 医疗装备20O6第6期 压力水平由呼吸机根据胸廓/肺顺应性和自主呼吸能 力来自动调节.? vsV的优点: ? 减少机械性肺损伤. ?患者更舒适,缩短撤机时间. (6)辅助控制通气(assist—controlledventilation, A/C) 此种模式下患者一方面能够通过自主吸气触发呼 吸机送气,从而确定呼吸频率;另一方面呼吸机又可 将预置潮气量,频率和呼吸时间比等参数作为备用. 当有患者自主吸气触发时,呼吸机以高于预设频率的 任何频率进行通气,呈AV模式;如患者自主呼吸频 率低于预设频率或无力触发时,呼吸机即以预置频率 取代,提供不低于预置水平的通气量,呈CMV模式, 从而保证此类患者的通气安全. ACMV的优点: ?具有CMV的优点,提高了人机协调性. ACMV的缺点: ?友可能出现通气过度. 3新的通气模式 近几十年以来,随着对呼吸生理学认识蹬提高, 以及物理学,电子学,微型传感学,微型电子计算机 技术和快速反应的活瓣(阀门)技术的飞快发展,机 械通气模式也在不断地改进与更新,要求通气方式更 符合生理性,低压,低创,迅速响应,低病人呼吸功 等,使人机协调性得到进一步的提高,因此出现了更 多新的通气模式. (1)压力调节容量控制通气(pressureregulated volumecontrolledventilation,PRVCV) PRVCV是一种智能化通气模式,将压力控制通 气(PCV)和容量控制通气(VcV)两种通气方式优 点结合起来的新的通气模式,在受控制的尽可能低的 吸气压下将设定的潮气量以压力限制方式提供给患 者,机械通气后呼吸机自动测定一次患者胸廓/肺顺 应性,根据容积一压力关系反馈地确定下一次要达到 预设潮气量所需吸气压力水平.通常调至计算值的 75%,每次调整幅度?0.29kPa(3cmH20)更符合人 体生理,同时由于吸气波形为减波,产生同样潮气量 所耗压力减少.PRVC兼有VCV与PCV两种特点,但 与二者又不完全相同. (2)适应性支持通气(adaptivesupportventilation, Asv) ASV是一种结合容积和压力两种控制模式优点的 全自动通气模式.此种通气方式需预设分钟通气百分 3 数,气道压报警上限值和患者体重三项参数,从通气 工作开始的瞬间就持续监测每一次呼吸的肺顺应性, 气道压力,呼吸时间常数等各项指标,根据最低做功 原理自动调整潮气量和呼吸频率.通气目标是力求在 患者当时的呼吸力学状态下,以最低的气道压,最佳 通气频率和潮气量,最适宜的通气形式(控制或者辅 助通气)来达到预定的每分钟通气量,从而避免压力 伤,容积伤和呼吸机急促. ASV的优点: ? 模式切换完全由呼吸机自动切换,无需人工更 动. ? 患者始终处于最佳呼吸状态,所作呼吸功最 小,直至撤机. ? 气道压力始终处于安全范围,避免容积伤的发 生. ? 可避免呼吸浅快或窒息的发生. (3)容量保证压力支持通气(Volumeassured pressuresupportVAPS) 此种模式采用的是在一次通气内双重控制原理, 呼吸机内有两个流量系统并联工作,一个为恒定流量 (cF)输送系统(高阻抗流量系统),即不管气道压 力如何变化,呼吸机在吸气相始终提供恒定的供气流 量(10120L/min);另一个为按需流量输送系统 (低阻抗流量系统),其工作目的是维持气道压力恒定 在预设水平,在吸气相可提供瞬时峰流量达 180200L/min的可变吸气流量.VAPS将VCV的恒 定潮气量与PSV时的可变吸气流量有效地结合在一 起,通过应用负反馈控制原理,使得呼吸机能实时根 据患者的吸气需求而提供相应的流量,并能在保持较 低气道压的情况下完成预置的释放.此种模式包 含了容量控制呼吸及压力控制呼吸的优点,减少了患 者的呼吸做功,通过匹配患者于呼吸机的流速及维持 整个呼气间期的峰压来维持氧的供应.VAPS确保提 高人机同步及固定潮气量的输出,保证患者舒服,从 而人机协调性得到改善,有利于呼吸肌力的恢复,也 有助于撤机.VAPS是一项非常值得在临床推广应用 的新型通气技术. 4结论 传统的正压通气分为定容和定压两大方式.在定 容模式通气下,当气道阻力升高或胸肺顺应性降低 时,可能产生过高的气道压,从而导致气压伤;而且 定容模式不能对病人的通气需求变化做出及时反应, 易致人机对抗,从而增加呼吸做功,镇静剂或肌松剂 的需要量也随之增加;而在定压模式通气下,当气道 阻力或胸肺顺应性改变时,潮气量不能保证.传统观 念认为,气压伤的发生原因是气道压过高造成肺泡压 增高和肺泡损伤.近年动物实验和l临床观察到,即使 气道压和肺泡压不增高,只要肺泡容积过高就可能造 成肺损伤.由于这种损伤的根本原因是肺泡容积过 高,肺泡跨壁压过大,而气道压升高并不是必须的, 故许多学者主张将其改为容积损伤.这一新概念的提 出导致传统的通气策略(较大潮气量与慢频率通气) 不再适合于l临床,目前多采用较小潮气量快频率方 法.由于l临床上不易将气压伤与容积损伤区别,且较 高容积必然伴有较高压力,故将两种损伤统称为气 压一容积伤. 因此新一代呼吸机的理念是呼吸机的通气模 式由定容,或者定压性强制机械通气,逐步走向更符 合人体呼吸生理的方式,允许自主呼吸与机械通气并 存,提倡复合机械通气模式以发挥其最大优点,即保 证潮气量的供给,又把峰值压力被限制在安全值之 内,不致造成气压伤,使通气效果大大提高.伴随着 计算机技术的更新换代,以及呼吸生理学认识的进一 步提高,和这两者的紧密结合,呼吸机的机械通气模 式将逐步走向智能化,为抢救呼吸衰竭患者作出更多 的贡献. 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