如何快速了解呼吸机原理及各种参数？

芷亦止兮

一
你必须掌握的基本参数
对于初次接触呼吸机，还没有来得及看书、参加学习班的朋友，一定要掌握的几个参数有：潮气量、气道压力、呼吸频率，它们分别代表容量、压力、时间。


这是呼吸机的基本参数，其他的参数都是以这三个参数为基础，采用各种公式计算推导而来。


首先，必须把呼吸机工作原理做一个形象的比喻，就是用嘴吹气球，呼吸机就是嘴，气球就是肺。用力吹气球，气球变大，力小了，气球也小了；力太大，气球会爆，力太小，气球就吹不起来。「力」就是气道压力，用厘米水柱表示（cmH2O），「大小」就是容量，用毫升表示（mL）。然后我们开始看下面的呼吸波形。

以上面这幅图为例，上下两个波形，横坐标都是代表时间，上面的波形纵坐标是压力，单位是 cmH2O，下面的波形纵坐标是容量，单位是 mL。


红色曲线代表呼吸机提高气道压力，从基线逐渐上升至最高值约 20 cmH2O，肺内的容量开始增加，从 0 上升到顶点约 400 mL。蓝色曲线代表呼吸机降低了气道压力，于是肺内的容量变少，从 400 ml 逐渐将至 0 mL。


400 mL 即为潮气量。吸气时间大约是 1 秒，呼气时间大约是 1.5 秒，推测出患者一分钟呼吸频率大约是 60/2.5 = 24 次，吸呼比是 1:1.5。


作为机械通气最为重要的三个呼吸参数，潮气量、气道压和呼吸频率应该被记在每日的病程记录中。每个患者理想的潮气量、气道压、呼吸频率均不同。如果与前一段时间的呼吸参数相比，当潮气量降低、气道压升高、呼吸频率增快时，往往提示病情出现恶化，需要及时寻找原因。万万不能等到氧饱和度开始降低时才去寻找原因，此时病情已被极大延误。


「及时」发现潮气量、气道压、呼吸频率的变化，是对大多数呼吸机使用者的基本要求，能将这一点做好已经是相当不容易了，临床中绝大多数机械通气相关的不良事件都与没有「及时」发现这三个参数的变化有关。绝大多数机械通气的临床问题就是：发现这三个参数的变化——寻找其发生变化的原因。
二
教科书：呼吸力学参数
本文把呼吸参数分为三大类，第一类就是上面那三个参数，可能只需要花费 20% 的精力去学习，就能解决 80% 的临床问题；对于接下来两类参数，可能花费了 80% 的精力去学习，只能解决 20% 的临床问题。当你还有 80% 的临床问题无法解决时，就去关注呼吸功的计算方法，那将会是一件枯燥无味、且「然并卵」的事情。


为什么不推荐朋友们先看教科书或者先参加学习班呢？其中一个原因是，「吹气球」比看书简单。其次，教科书涉及的参数需要在特殊的通气模式下测定，实际中往往不容易做到这点。


教科书式的参数主要涉及以下几个：气道峰压、气道平台压、气道阻力、顺应性（弹性阻力）。其测量条件要求：充分镇静、肌松，不保留自主呼吸，使用容量控制通气，流速方波。最常观察的波形是压力时间曲线，如下图所示。

平台压高低取决于肺顺应性的高低，顺应性 = 潮气量/（平台压-PEEP），单位是 ml/cmH2O。峰压-平台压 = 气道阻力，气道阻力高低与呼吸道内的气体流速相关，流速越高，阻力越高，峰压和平台压的差值也就越大。所以准确描述气道阻力的单位不是 cmH2O，而是 cmH2O/L/s。


上图中前后两个呼吸波形存在一些差异，对于完全没有自主呼吸的患者来说，两者应该完全一样，而该患者仅仅是使用了流速方波的容量控制通气模式，没有使用肌松、镇静，自主呼吸存在，导致了两个波形的不同。这说明，在自主呼吸存在前提下，上述参数的测量可能存在一定程度的误差。


使用流速方波进行机械通气是与肺的正常生理通气是不符的，容易增加患者不适，实际中最常使用的是流速递减波进行机械通气。下图我们比较一下教科书式的呼吸波形与临床常用呼吸波形的区别。

这是临床常见的压力时间曲线波形，由于采用的流速递减波进行通气，没有明显的峰压。这种曲线相对于教科书的曲线来做更为「和谐」，更符合正常的生理通气。但这样就不能测量肺顺应性和气道阻力了。下图以灵智呼吸机为例，当使用压力控制通气模式时，患者的平台压、顺应性（C 静态）、气道阻力（Rinsp）无法测量，取而代之的是较为模糊的动态顺应性（C 动态）。




而使用流速方波的容量控制通气模式时，所测得的参数则比较全面了。如下图所示：

从上图中也能找到教科书上经常涉及到的内源性 PEEP 这个参数，叫 PEEPi 或者 AutoPEEP，这个参数的测量要求在没有自主呼吸的前提下，呼气末使用「呼气保持」，关闭排气阀，观察气道压力从 0 逐渐上升到一定水平，这个压力水平就是内源性 PEEP。如下图所示。

这是采用呼气阻断法测量内源性 PEEP 的示意图，因为要求在充分肌松镇静没有自主呼吸的前提下测量，实际工作中不易操作，只能从北京朝阳医院机械通气培训班的课件上截图进行示范。因此在灵智呼吸机上，当患者存在自主呼吸、没有呼气保持时，AutoPEEP 一项无论在容量控制通气模式还是在压力通气模式下，均无法测量。


三
常用基本参数
四大参数：潮气量、压力、流量、时间（含呼吸频率、吸呼比）。


1. 潮气量：潮气输出量一定要大于人的生理潮气量，生理潮气量为 6～10 毫升/公斤，而呼吸机的潮气输出量可达 10～15 毫升/公斤，往往是生理潮气量的 1～2 倍。还要根据胸部起伏、听诊两肺进气情况、参考压力二表、血气分析进一步调节。


2. 吸呼频率：接近生理呼吸频率。新生儿 40～50 次/分，婴儿 30～40 次/分，年长儿 20～30 次/分，成人 16～20 次/分。潮气量*呼吸频率 = 每分通气量


3. 吸呼比：一般 1：1.5～2，阻塞性通气障碍可调至 1：3 或更长的呼气时间，限制性通气障碍可调至 1：1。


4. 压力：一般指气道峰压（PIP），当肺部顺应性正常时，吸气压力峰值一般为 10～20 厘米水柱，肺部病变轻度：20～25 厘米水柱；中度：25～30 毫米水柱；重度：30 厘米水柱以上，RDS、肺出血时可达 60 厘米水柱以上。


5. PEEP 使用 IPPV 的一般给 PEEP2～3 厘米水柱是符合生理状况的，当严重换气障碍时（RDS、肺水肿、肺出血）需增加 PEEP，一般在 4～10 厘米水柱，病情严重者可达 15 甚至 20 厘米水柱以上。


当吸氧浓度超过 60%（FiO2 大于 0.6）时，如动脉血氧分压仍低于 80 毫米汞柱，应以增加 PEEP 为主，直到动脉血氧分压超过 80 毫米汞柱。PEEP 每增加或减少 1～2 毫米水柱，都会对血氧产生很大影响，这种影响数分钟内即可出现，减少 PEEP 应逐渐进行，并注意监测血氧变化。PEEP 数值可从压力二表指针呼气末的位置读出。


6. 流速：至少需每分种通气量的两倍，一般 4～10 升/分钟。


根据血气分析进一步调节：首先要检查呼吸道是否通畅、气管导管的位置、两肺进气是否良好、呼吸机是否正常送气、有无漏气。
四、
常用基本调节方法
1. PaO2 过低时：（1）提高吸氧浓度（2）增加 PEEP 值（3）如通气不足可增加每分钟通气量、延长吸气时间、吸气末停留等。


2. PaO2 过高时：（1）降低吸氧浓度（2）逐渐降低 PEEP 值。


3. PaCO2 过高时：（1）增加呼吸频率（2）增加潮气量：定容型可直接调节，定压型加大预调压力，定时型增加流量及提高压力限制。


4. PaCO2 过低时：（1）减慢呼吸频率。可同时延长呼气和吸气时间，但应以延长呼气时间为主，否则将其相反作用。必要时可改成 IMV 方式。（2）减小潮气量：定容型可直接调节，定压型可降低预调压力，定时型可减少流量、降低压力限制。