呼吸机参数及模式

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一、间歇正压通气模式（IPPV）
间歇正压通气（Intermittent Positive Ventilation, 简称IPPV）也称机械控制通气，是指呼吸机完全代替病人的自主呼吸，即病人的呼吸频率、潮气量、吸呼时间比和吸气流速完全由呼吸机控制实施，呼吸机承担全部呼吸工作。用此方式通气时，呼吸机不管病人自主呼吸的情况如何，均按预调的通气参数为病人间歇正压通气。
由预定通气容积还是通气气压可分为定容IPPV和定压IPPV（临床用的比较少）。
1、定容IPPV
（1）具体概念
该模式是指令通气方式，适用于没有自主呼吸的病人。呼吸机吸气开始时保持一定的流速给患者通气，通气一定时间（t I -t p）后，保持一段时间（平台压时间t p）以利于气体与肺泡充分接触，达到吸气时间后切换至呼气相。病人的呼吸频率、潮气量、吸呼时间比和吸气流速由呼吸机设定，呼气末 保持一定的呼气末正压（PEEP）值。
（2）波形




图1 定容IPPV气道压力和流速曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
需设参数：潮气量，呼吸频率，吸呼时间比，平台时间，吸气流速，最大安全压力，叹息，PEEP值；
可控参数：吸气流速为定值；
计算参数：呼吸周期，吸气时间，呼气时间；
（4）控制过程
吸气到呼气的切换和呼气到吸气的切换均为时间切换。
当到达吸气时间时，供气阀打开，空气和氧气混合后进入气道给病人供气；当潮气量达到设定值时，供气阀关闭，呼吸机停止供气，此时气道内压力维持在平台压，病人继续吸气，直到吸气时间结束；设定的吸气时间结束后，呼气阀 打开与大气相通，呼吸机转为呼气相，当气道内压力达到设定的PEEP值时，呼气阀关闭，气道内压力维持在PEEP；在呼气时间内设定一个时刻（下一个周期开始之前一小段时间的某个时间点）用于检测气道内压力是否已经降为PEEP，如果没有，则开启两个排气阀门，使气道内压力快速降到PEEP，呼气时间结束后，呼吸机自动转为吸气模式，开始下一个周期的供气。
2、叹息功能（sign）的应用
在IPPV期间，每隔一定的IPPV（50~100次）或时间（1~3分钟），供给一个1.5～2倍的潮气量。目的在于预防长期IPPV时肺泡凹陷性肺不张。
二、        连续气道正压通气模式（CPAP）
（1）具体概念
连续气道正压通气（Continuous Positive Airway Pressure, 简称CPAP），是患者通过按需活瓣或快速正压气流进行自主呼吸，正压气流强于吸气气流。在整个呼吸周期内，呼气活瓣系统给呼出气流以一定的阻力，在整个呼吸周期中的气道压力均大于大气压，其实质是完全自主呼吸的基础上合并PEEP, 该模式要求患者的自主呼吸能力较强。
呼吸机内装有灵敏的气道压测量和调节系统，随时调整正压气流的流速，维持气道压基本恒定。CPAP模式只能用于呼吸中枢功能正常、有自主呼吸的病人。作为辅助呼吸，可锻炼呼吸功能，凡是主要因肺内分流量增加引起的低氧血症都可应用CPAP。CPAP可和SIMV、PSV等方式合用。
（2）波形


图2  CPAP气道压力和流速曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
需设参数：CPAP；
计算参数：呼吸周期，吸气时间，呼气时间，潮气量，吸呼时间比；
（4）控制过程
该模式属于自主呼吸模式。整个呼吸过程中，吸气阀和呼气阀均打开。该模式对气道压力进行监控（保持在设定CPAP值），对气道流量不作要求。患者呼吸会造成气道压力的变动，这时适当调节供气阀以保证气道压力恒定。即当患者吸气使气道压低于CPAP水平时，通过反馈装置使阀开度变大以使气道内压力恒定；当呼气使气道压高于CPAP水平值时，通过反馈装置使阀开度变小以使气道内压力恒定。
两阀均开使吸气道和呼气道合并为一个气道，这时，采用哪个压力传感器的值作为压力监测值以及采用哪个阀（吸气阀和呼气阀）进行压力调节根据今后实验结果确定。
（5）CPAP与PEEP比较
CPAP与PEEP的不同之处在于前者是通过对持续高速气流的调节而获得动态的、相对稳定的、持续的、动态的气道正压，吸气和呼气时的气道压力均高于大气压；而后者是通过在呼气末使用附加阻力装置获得一个静态的、随自主呼吸强弱波动的呼气末正压。
三、压力支持呼吸模式(PSV)
（1）具体概念
压力支持呼吸模式(Pressure Support Ventilation,简称PSV)，适用于有自主呼吸的患者。呼吸机提供预设定的气道压（由压力或流量触发通气），为患者提供辅助呼吸。呼吸机的PSV开始送气和停止送气都是自主触发的。当自主吸气压力达到预调的触发值或吸气流速达到预调的触发值时，呼吸机立即开始PSV送气，维持一定压力。当病人开始呼气，气流速度下降达到触发值时，PSV停止供气。该模式能较好的与患者的吸气流速相配合,从而减少呼吸肌的用力，即可作为患者的长期通气支持，也可作为脱机技术应用。对于有人机对抗者，应用PSV易于使呼吸协调。
在患者自主呼吸的前提下，每次吸气时呼吸机提供恒定的气道正压，以帮助和克服吸气阻力和扩展胸肺。增加患者吸入气量。由呼吸机施加设置的恒定压力，而患者能自己决定吸气时间、呼气时间、流速、呼吸深度。当吸气流速降至一定程度时，压力支持终止。根据患者的呼吸生理和自主呼吸能力，调节压力支持水平，提供恰当的辅助呼吸，同步性能好，气压伤小。
（2）波形




图3  PSV气道压力和流速曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
调节的参数：触发敏感度和压力支持水平。触发敏感度通常为-2cmH20，遇PEEP时，应进行适当的调整，一般采用PEEP-2cmH20。常用的压力支持水平为5到30cmH20。
需设参数：支持压力、PEEP、最大安全压力、触发方式、触发灵敏度；
计算参数：呼吸周期，吸气时间，呼气时间，潮气量，吸呼时间比；
（4）控制过程
吸气周期前，两个阀门均关闭。这时，如果患者吸气使气道压力下降至压力触发水平或吸气流速达到流速触发水平，呼吸机打开供气阀，以设定的支持压力给患者提供通气支持。气道流速有快速上升之后下降的变化过程。实时监测流速，记录流速最高值。当吸气流速下降至最高流速的25%时，转向呼气相。这时，吸气阀关闭，呼气阀打开，让患者自行呼气。当气道压力降至PEEP值时，关闭呼气阀。至此，一个呼吸周期结束，两阀关闭等待下一次呼吸。
四、压力控制呼吸模式(PCV)
（1）具体概念
压力控制呼吸模式(Pressure Controlled Ventilation简称PCV)，是一种传统限压定时切换方式，为指令性通气模式，呼吸机按照预定呼吸频率、潮气量、吸呼时间比、气道压力完全替代患者的自主呼吸。该模式主要适用于有严重的呼吸抑制或伴有呼吸暂停等情况。优点是保证稳定的气道压力，最大限度地减轻呼吸机负荷，但对有自主呼吸的病人易产生人机对抗。
应用PCV时，应注意叹息技术(sigh) 的插入方法是，每隔一定的时间供给一个1.5到2倍的潮气量，目的是预防长期PCV时肺泡凹陷性肺不张，实际上是模仿人体在正常时的深呼吸。PCV 潮气量，随胸-肺顺应性和气道阻力变化较大，需要监护较多而一般应用更多的是容量控制，这样潮气量是自己设定的，不是像压力控制有那么大变化。
（2）波形




（1）：达到预设压力后流速减慢，维持供气至预定吸气时间（ti）
（2）：气道阻力过高，没有完成预定潮气量即停止供气
图4 PCV气道压力和流速曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
需设参数：呼吸频率，吸呼时间比，气道压力，PEEP；
需监测量：潮气量，避免因呼吸阻力的改变而导致通气不足；
（4）控制过程
该模式完全由时间控制吸气相和呼气相的转换。
预先设置气道压力和吸气时间。吸气开始，供气阀打开，空氧混合进入气道，达到预设压力后通过反馈装置使气道压力减小维持在预设压力，直至吸气时间结束；吸气时间结束后自动进入呼气相，呼气阀门打开，直到气道内压力降到呼气末正压，呼气阀门关闭，气道内压力保持在呼气末正压。
五、同步间歇指令性呼吸模式(SIMV)
同步间歇指令性呼吸模式(Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation,简称SIMV),是由自主呼吸触发指令通气，即指呼吸机在每分钟内按事先设置的呼吸参数（频率，流速、容量、吸呼时间比等）给与患者指令通气。根据指令通气转换的模式，SIMV分容量型（V-SIMV）和压力型(P-SIMV)。这种自主呼吸和IPPV有机结合的通气模式，保证了病人的有效通气，无人机对抗，适当调节SIMV的频率和量，利于锻炼患者的呼吸功能，临床上SIMV 己成为撤离呼吸机前的必用手段。
1、V-SIMV模式
（1）具体概念
自主呼吸的频率和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。若在等待触发的时间（触发窗）内出现自主吸气达到触发灵敏度，则呼吸机同步输送一次定容IPPV通气；在触发窗内无自主吸气或自主呼吸较弱不能触发，在触发窗结束时呼吸机自动给与一次定容IPPV通气，这样可避免人机对抗。触发窗一般为SIMV周期的25%。V-SIMV的实质为自主呼吸合并定容IPPV通气。


（2）波形


图5  V-SIMV气道压力曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
需设参数：潮气量、流速、IPPV周期、指令通气频率、触发灵敏度、PEEP、最大压力上限、平台时间；
需监测量：压力水平；
（4）控制过程
在每一个SIMV周期末的触发窗（SIMV周期的25%）时间里考察患者是否有自主呼吸。若患者有吸气趋向，即当压力达到触发值时，给予一次定容IPPV通气；若患者有呼气趋向，则开大呼气阀，便于患者呼气（兼顾考虑PEEP的控制）；若患者无自主呼吸，则在触发窗时间结束以后给予一次定容IPPV通气。IPPV通气时间算在SIMV周期内，也就是说设定的IPPV周期必须小于设定的SIMV周期。定容IPPV控制过程在IPPV模式中已经阐述。
2、P-SIMV模式
（1）具体概念
自主呼吸的频率和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。若在等待触发的时间（触发窗）内出现自主吸气达到触发灵敏度，则呼吸机同步输送一次定压IPPV通气；在触发窗内无自主吸气或自主呼吸较弱不能触发，在触发窗结束时呼吸机自动给予一次定压IPPV通气，这样可避免人机对抗。触发窗一般为SIMV周期的25%。P-SIMV的实质为自主呼吸合并定压IPPV通气。
（2）波形


图6  P-SIMV气道压力曲线示意图
（3）需设置或控制的参数
需设参数：峰压、流速、IPPV周期、指令通气频率、触发灵敏度、PEEP；
需监测量：潮气量；
（4）控制过程
在每一个SIMV周期末的触发窗（SIMV周期的25%）时间里考察患者是否有自主呼吸。若患者有吸气趋向，即当压力达到触发值时，给予一次定压IPPV通气；若患者有呼气趋向，则开大呼气阀，便于患者呼气（兼顾考虑PEEP的控制）；若患者无自主呼吸，则在触发窗时间结束以后给予一次定压IPPV通气。IPPV通气周期算在SIMV周期内，也就是说设定的IPPV周期必须小于设定的SIMV周期。定压IPPV控制过程如下所示。
（5）定压IPPV控制过程
在该种模式下，吸气到呼气的切换压力切换，呼气到吸气的切换为时间切换。
当到达吸气时间时，供气阀打开，空气和氧气混合后进入气道并以设定的流速给病人供气。当气道压力上升到设定的峰压时转为呼气相，即把吸气阀关闭，把呼气阀打开。控制呼气阀，使气道压力保持在设定的PEEP值。
定压IPPV波形如下：


图7  定压IPPV气道压力和流速曲线示意图
六、压力调节容量控制通气（PRVCV）
（1）具体概念
压力调节容量控制通气（pressure regulated volume control ventilation,简称PRVCV），是指以压力转换方式通气，是压力转换和容量控制的结合，没有自主呼吸做功。电脑连续测定胸肺顺应性，根据压力—容积关系，计算下一次通气要达到的预设潮气量所需的吸气压力，自动调整吸气压力水平（通常调至计算值的75%）。通过每次机械呼吸的连续测算和调整，使实际潮气量与预设潮气量相等。吸气压力水平可在呼气末正压至预设吸气压力上限以下5cmH2O的范围内自动调整，但每次调整幅度<=3cmH2O。
（2）波形


呼气相
吸气相


图8  PRVCV气道压力和流速曲线示意图
（3）需设参数：呼吸频率，吸气时间，吸呼时间比，最大压力上限，PEEP，预设潮气量；
需计算量：实际潮气量，下次所需支持压力；
（4）控制过程
PRVC时的第一次通气为试验性通气，此时吸气压力为5cmH2O，在吸气过程中呼吸机内的微电脑自动测算出胸—肺顺应性，并计算出下一次通气要达到预设潮气量所需的吸气压力；第二次通气实际吸气压力为上述计算值的75％，同时再次测定顺应性和下一次通气要达到预设潮气量所需的吸气压力；第二次通气实际吸气压力仍然为前一次通气测出吸气压力的75％、以后依次类推；通常在第5次通气时已能达到顶设的潮气量。此后呼吸机依然在每一次通气时都测算容积／压力关系，并调节下一次吸气压力水平，以使实际潮气量与预设值相符。吸气压力水平可在PEEP水平至预置气道压力上限水平以下5cmH2O范围内自动调节,一般相邻两次通气间的吸气压力差小于3cmH2O。若管道脱接后重新连接好，呼吸机将自动启动以上所述的试验性通气过程，直至达到脱接前水平。


七、容量支持通气（VSV）
（1）具体概念
容量支持通气（Volume Support Ventilation,简称VSV），其基本通气模式是PSV，为了保证潮气量稳定，当患者吸气触发呼吸机后，呼吸机能够在每一次通气过程中，自动测定胸-肺顺应性、通气频率，根据自主呼吸能力情况，自动调节下一次通气的压力支持水平，因此是PRVCV和PSV的结合。
（2）波形




图9  VSV气道压力和流速曲线示意图
（3）需设参数：触发灵敏度，预设压力上限，PEEP，预设潮气量，
需计算量：自主呼吸频率，实际潮气量，下次所需支持压力；
（4）控制过程
VSV由患者自主吸气触发，其工作原理基本与PRVC相似，预设最低潮气量后，第一次通气为试验性通气，吸气压力为5cmH2O，测量实际潮气量和胸-肺顺应性，计算下一次吸气压力，以75％计算值通气，再测量—计算—75％计算值通气。通常在第5次通气后．使实际潮气量与预设值相等，最大吸气压限止在高压报警限以下5cmH2O水平。当患者的实际潮气量低于设置值，呼吸机会增加支持压力，直至达到满意的潮气量水平，当患者的实际潮气量高于设置的潮气量或每分通气量时，呼吸机会自动降低压力支持水平直至实际潮气量或每分通气量恢复到预设的水平。当呼吸机与患者脱离，再次连接时会重复上述过程，调整压力支持水平，已达到预设潮气量水平；当病情变化时，呼吸机会同样重复检测并及时调整压力支持水平，如果两次呼吸间隔时间过长，呼吸机自动从VSV模式转换为PRVCV模式。
补充：SIPPV
SIPPV
同步间歇正压通气SIPPV（Synchronized Intermittent Positive Pressure Ventilation）或辅助控制通气（A/C）
SIPPV 对每次患者的呼吸都按预先设定的参数给予通气支持，等同于手动控制通气。具体为：预先设定一个可保证机体所需要通气量和最低频率，该频率起储备作用，如果患者呼吸频率大于或等于该频率则控制部分不工作，此时相当于辅助通气；反之，则通气机转为控制通气，以预先设定频率通气，提高了安全性，有利于患者自主呼吸的恢复。
间歇指令通气‍‍
IMV是自主呼吸与控制机械通气混合的呼吸模式。用于患者有一定呼吸能力时，但不能保证所需的每分钟通气量，不足的部分由呼吸机供给。呼吸机间歇提供固定容量的呼吸, 但机械通气频率必须少于患者自主呼吸频率。IMV ＝ IPPV ＋自主呼吸。所以IMV设置的呼吸频率较低。
IMV是撤机的方法。因为IMV频率是固定的，所以在固定的时间给患者控制通气。因此，这一模式的缺点是如果患者正在呼气时，呼吸机与患者之间可造成人机呼吸对抗。
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