呼吸机的临床应用及参数设置

Struggle

郭治彬 教授 南昌大学第一附属医院心内科主任医师，硕士生导师

一、 适应症：
1.严重通气不良,2.严重换气障碍,3.神经肌肉麻痹,4.心脏手术后,5.颅内压增高,
6.新生儿破伤风使用大剂量镇静剂需呼吸支持时,7.窒息、心肺复苏,8.任何原因的呼吸停止或将要停止。
二、 禁忌症：没有绝对禁忌症。肺大泡、气胸、低血容量性休克、心肌梗塞等疾病应用时应减少通气压力而增加频率。
三、 呼吸机的基本类型及性能：
1、定容型呼吸机：吸气转换成呼气是根据预调的潮气量而切换。
2、 定压型呼吸机：吸气转换成呼气是根据预调的压力峰值而切换。（与限压不同，限压是气道压力达到一定值后继续送气并不切换）
3、 定时型呼吸机：吸气转换为呼气是通过时间参数（吸气时间）来确定。
4、定时、限压、恒流式呼吸机：这种呼吸机保留了定时型及定容型能在气道阻力增加和肺顺应性下降时仍能保证通气量的特点，又具有由于压力峰值受限制而不容易造成气压伤的优点，吸气时间、呼气时间、吸呼比、吸气平台的大小、氧浓度大小均可调节，同时还可提供IMV（间歇指令通气）、CPAP（气道持续正压通气）等通气方式，是目前最适合婴儿、新生儿、早产儿的呼吸机。
四、 常用的机械通气模式
1、控制通气
特点：无论患者自主呼吸如何，呼吸机总是按预先设置的频率，潮气量（压力），进行规律的通气，适用于自主呼吸消失或很微弱的患者，应用于自主呼吸较强患者，则很难达到自主呼吸的协调。
间歇指令通气（IMV）
2、辅助通气
它与控制通气不同的是，机械通气的启动由患者自发吸气来触发。因而通气频率决定于患者的自主呼吸，潮气量则决定于预先设置的容积（或压力）的大小。对于自主呼吸频率稳定的患者，应尽量采用辅助通气而避免采用控制通气模式。
同步间歇指令通气（SIMV）
压力支持通气（PSV）
3、辅助/控制通气
是一种较先进的通气模式。它与单纯辅助通气不同的是，当自主呼吸频率过慢时，每分通气量小于设定量时，呼吸机本身可检知，并自动的控制通气方式来补充，以防止通气不足的发生。
4、间歇指令通气（IMV），同步间歇指令通气（SIMV）
属于辅助通气方式，呼吸机管道中有持续气流，（可自主呼吸）若干次自主呼吸后给一次正压通气，保证每分钟通气量，IMV的呼吸频率成人一般小于10次/分，儿童为正常频率的1/2~1/10。
二者的共同特点是，在单位时间内既有机械通气，又有自主呼吸。IMV是控制通气与自主呼吸的结合，SIMV是辅助通气与自主呼吸的结合，当设定的呼吸频率>16次/分时，可达到辅助/制通气的效果。

上图为IMV，下图为SIMV
优点：
①不需要大量的镇静剂
②可减少因通气过度而发生碱中毒的机会
③长期通气治疗可防止呼吸机萎缩的发生，有利于脱离机械通气
④降低平均气道压，减少机械通气对循环系统的不良影响。
缺点：
①对患者增加通气的要求反应不良，不适当应用会导致呼吸机疲劳
②增加患者呼吸机消耗，不适当应用会导致呼吸机疲劳
5、压力支持通气（PSV）
该通气模式比其他辅助通气模式更接近生理状态。患者每次自发吸气，都自动接受预先设置的一定的压力支持。在自主呼吸基础上，提供一定压力支持，使每次呼吸时压力均能达到预定峰压值。
6、SIMV加PSV
二种模式叠加在一起，使SIMV中的自主呼吸变成了PSV方式，从而避免呼吸机疲劳的发生。
7、双气道正压通气（BiPAP）
8. 间歇正压呼吸（IPPV）：最基本的通气方式。吸气时产生正压，将气体压入肺内，靠身体自身压力呼出气体。
9. 呼气平台(plateau)：也叫吸气末正压呼吸(EIPPB),吸气末，呼气前，呼气阀继续关闭一段时间，再开放呼气，这段时间一般不超过呼吸周期的5%，能减少VD/VT（死腔量/潮气量）。
10. 呼气末正压通气（PEEP）：在间歇正压通气的前提下，使呼气末气道内保持一定压力，在治疗呼吸窘迫综合征、非心源性肺水肿、肺出血时起重要作用。
11. 呼气延迟，也叫滞后呼气(expiratory retard)：主要用于气道早期萎陷和慢性阻塞性肺疾患，如哮喘等，应用时间不宜太久。
12. 气道持续正压通气(CPAP)：除了调节CPAP旋钮外，一定要保证足够的流量，应使流量加大3~4倍。CPAP正常值一般4~12cm水柱，特殊情况下可达15厘米水柱。（呼气压4厘米水柱）。
五、 呼吸机与人体的连接：
情况紧急或者估计插管保留时间不会太长、新生儿、早产儿、一般经口插管。其他情况可以选经鼻插管或者是气管切开。
六、 呼吸机工作参数的调节：
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。但一般在30以下，新生儿较上述压力低5厘米水柱。
5. PEEP使用IPPV的患儿一般给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。（有专门显示的更好）
6. 流速：至少需每分种通气量的两倍，一般4~10升/分钟。
七、 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。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。
八、 湿化问题：
加温湿化：效果最好，罐中水温50~70摄氏度，标准管长1.25米，出口处气体温度30~35摄氏度，湿度98~99%。湿化液只能用蒸馏水。雾化器：温度低，刺激性大。病人较难接受。气管内直接滴注：特别是气道有痰痂阻塞时，滴注后反复拍背、吸痰，常能解除通气不良。
具体方法：成年人每20~40分钟滴入0.45~0.9盐水2毫升，或以4~6滴/分的速度滴入，总量大于200毫升/天，儿童每20~30分钟滴入3~10滴，以气道分泌物稀薄、能顺利吸引、无痰痂为宜。
九、 吸氧浓度（FiO2）：一般机器氧浓度从21~100%可调。既要纠正低氧血症，又要防止氧中毒。一般不宜超过0.5~0.6，如超过0.6时间应小于24小时。目标：以最低的吸氧浓度使动脉血PaO2大于60毫米汞柱（8.0Kpa）。如给氧后紫绀不能缓解可加用PEEP。复苏时可用1.0氧气，不必顾及氧中毒。
十、 设定报警范围：
气道压力上下限报警（一般为设定值上下30%）、气源压力报警、其他报警。
十一、 意外问题：
呼吸机旁应备有复苏器，或者其他简易人工气囊，气囊和气管导管之间的接头也应备好。注意防止脱管、堵管、呼吸机故障、气源和电源故障。
十二、 常见合并症：
压力损伤、循环障碍、呼吸道感染、肺不张、喉、气管损伤。
十三、 呼吸机的撤离：
逐渐降低吸氧浓度，PEEP逐渐降至3~4厘米水柱，将IPPV改为IMV（或SIMV）或压力支持，逐渐减少IMV或支持压力，最后过渡到CPAP或完全撤离呼吸机，整个过程需严密观察呼吸、血气分析情况。拔管指征：自主呼吸与咳嗽有力，吞咽功能良好，血气分析结果基本正常，无喉梗阻，可考虑拔管。气管插管可一次拔出，气管切开者可经过换细管、半堵管、全堵管顺序，逐渐拔出。
撤离机械通气的生理指标
1、生命体征稳定，2、神志清醒，3、最大吸气压>20cmH2O，4、VC>10~15ml/kg，5、PaO2>300mmHg（FiO2=1.0），6、PaO2>60mmHg （FiO2<0.4）
撤离方式
1、SIMV，2、压力支持通气（PSV），3、SIMV+PSV，4、直接脱机、流量计给氧观察。
恢复机械通气的生理指标
1、收缩压变化>20mmHg或舒张压>10mmHg，2、P>110次/分或每分钟增加20次，3、R>30次/分或每分钟增加10次以上，4、出现严重心律不齐，5、PaO2<60mmHg，6、PaCO2>55mmHg，7、PH<7.30，出现上述指征之一应立即恢复机械通气。但PaO2、PaCO2指标不适用于COPD慢性呼衰者。
【呼吸机的参数设置】
一、呼吸机的潮气量的设置
潮气量的设定是机械通气时首先要考虑的问题。容量控制通气时，潮气量设置的目标是保证足够的通气，并使患者较为舒适。成人潮气量一般为5～15ml/kg，8～12mｇ/kg是最常用的范围。潮气量大小的设定应考虑以下因素：胸肺顺应性、气道阻力、呼吸机管道的可压缩容积、氧合状态、通气功能和发生气压伤的危险性。气压伤等呼吸机相关的损伤是机械通气应用不当引起的，潮气量设置过程中，为防止发生气压伤，一般要求气道平台压力不超过35～40cmH2O。对于压力控制通气，潮气量的大小主要决定于预设的压力水平、病人的吸气力量及气道阻力。一般情况下，潮气量水平亦不应高于8～12ml/kg。
二、呼吸机机械通气频率的设置
设定呼吸机的机械通气频率应考虑通气模式、潮气量的大小、死腔率、代谢率、动脉血二氧化碳分压目标水平和患者自主呼吸能力等因素。对于成人，机械通气频率可设置到8～20次/分。对于急慢性限制性通气功能障碍患者，应设定较高的机械通气频率（20次/分或更高）。机械通气15～30分钟后，应根据动脉血氧分压、二氧化碳分压和pH值，进一部调整机械通气频率。另外，机械通气频率的设置不宜过快，以避免肺内气体闭陷、产生内源性呼气末正压。一旦产生内源性呼气末正压，将影响肺通气/血流，增加患者呼吸功，并使气压伤的危险性增加。
三、呼吸机吸气流率的设置
许多呼吸机需要设定吸气流率。吸气流率的设置应注意以下问题：
1．容量控制/辅助通气时，如患者无自主呼吸，则吸气流率应低于40升/分钟；如患者有自主呼吸，则理想的吸气流率应恰好满足病人吸气峰流的需要。根据病人吸气力量的大小和分钟通气量，一般将吸气流率调至40～100升/分钟。由于吸气流率的大小将直接影响患者的呼吸功和人机配合，应引起临床医师重视。
2．压力控制通气时，吸气峰值流率是由预设压力水平和病人吸气力量共同决定的，当然，最大吸气流率受呼吸机性能的限制。
四、呼吸机吸呼比的设置
机械通气时，呼吸机吸呼比的设定应考虑机械通气对患者血流动力学的影响、氧合状态、自主呼吸水平等因素。
1．存在自主呼吸的病人，呼吸机辅助呼吸时，呼吸机送气应与病人吸气相配合，以保证两者同步。一般吸气需要0.8～1.2秒，吸呼比为1∶2～1∶1.5。
2．对于控制通气的患者，一般吸气时间较长、吸呼比较高，可提高平均气道压力，改善氧合。但延长吸气时间，应注意监测患者血流动力学的改变。
3．吸气时间过长，患者不易耐受，往往需要使用镇静剂，甚至肌松剂。而且，呼气时间过短可导致内源性呼气末正压，加重对循环的干扰。临床应用中需注意。
五、呼吸机气流模式的设置
许多呼吸机有多种气流模式可供选择。常见的气流模式有减速气流、加速气流、方波气流和正弦波气流。气流模式的选择只适用于容量控制通气模式，压力控制通气时，呼吸机均提供减速气流，使气道压力迅速达到设定的压力水平。容量控制通气中，有关气流模式比较的研究较少，从现有资料来看，当潮气量和吸气时间/呼吸时间一致的情况下，不同的气流模式对患者通气和换气功能及呼吸功的影响均是类似的。当然，容量控制通气时，习惯将气流模式设定在方波气流上。不同气流模式对患者的影响，应进一步深人研究和观察。
六、呼吸机吸入氧浓度的设置
机械通气时，呼吸机吸人氧浓度的设置一般取决于动脉氧分压的目标水平、呼气末正压水平、平均气道压力和患者血流动力学状态。由于吸人高浓度氧可产生氧中毒性肺损伤，一般要求吸人氧浓度低于50％～60％。但是，在吸人氧浓度的选择上，不但应考虑到高浓度氧的肺损伤作用，还应考虑气道和肺泡压力过高对肺的损伤作用。对于氧合严重障碍的患者，应在充分镇静肌松、采用适当水平呼气末正压的前提下，设置吸人氧浓度，使动脉氧饱和度＞88％～90％。
七、呼吸机触发灵敏度的设置
目前，呼吸机吸气触发机制有压力触发和流量触发两种。由于呼吸机和人工气道可产生附加阻力，为减少患者的额外做功，应将触发灵敏度设置在较为敏感的水平上。一般情况下，压力触发的触发灵敏度设置在-0.5～-1.5cmH20，而流量触发的灵敏度设置在1～3升/分。根据初步的临床研究，与压力触发相比，采用流量触发能够进一步降低患者的呼吸功，使患者更为舒适。值得注意的是，触发灵敏度设置过于敏感时，气道内微小的压力和流量改变即可引起自动触发，反而令患者不适。
八、呼吸机呼气末正压的设置
应用呼气末正压（PEEP）的主要目的是增加肺容积、提高平均气道压力、改善氧合。另外，呼气末正压还能抵销内源性呼气末正压，降低内源性呼气末正压引起的吸气触发功。但是呼气末正压可引起胸腔内压升高，导致静脉回流减少、左心前负荷降低。呼气末正压水平的设置理论上应选择最佳呼气末正压，即获得最大氧输送的呼气末正压水平，临床上应用较为困难。对于ARDS患者，呼气末正压水平的选择应结合吸入氧浓度、吸气时间、动脉氧分压水平及目标水平、氧输送水平等因素综合考虑。肺力学监测（压力-容积环）的开展，使呼气末正压选择有据可依。一般认为，在急性肺损伤早期，呼气末正压水平应略高于肺压力-容积环低位转折点的压力水平。对于胸部或上腹部手术患者，术后机械通气时采用3～5cmH20的呼气末正压，有助于防止术后肺不张和低氧血症。
九、呼吸机气道压力的监测和报警设置
呼吸机通过不同部位监测气道压力，其根本目的是监测肺泡内压力。常见的测压部位有呼吸机内、Y管处和隆突。测压部位离肺泡越远，测定压力与肺泡压力的差异就可能越大。当病人吸气触发时，呼吸机内压力、Y管压力、隆突压力和肺泡压力依次降低，而当呼吸机送气时，呼吸机内压力、Y管压力、隆突压力和肺泡压力依次升高。只有当气流流率为零时，各个部位的压力才相同。900C呼吸机的测压部位在呼吸机内，而Newport和Drag呼吸机的测压部位在Y管。
呼吸机对气道压力的监测包括：
1．峰值压力
峰值压力是呼吸机送气过程中的最高压力。容量控制通气时，峰值压力的高低取决于肺顺应性、气道阻力、潮气量、峰值流率和气流模式。肺顺应性和气道阻力类似的情况下，峰值流率越高，峰值压力越高。一般来说，其它参数相同的情况下，采用加速气流时的峰值压力比其它气流模式高。压力控制通气时，气道峰值压力水平与预设压力水平接近。但是，由于压力控制为减速气流，吸气早期为达到预设压力水平；呼吸机提供的气体流率很高，气道压力可能略高于预设水平1～3cmH20。
2．平台压力
平台压力为吸气末屏气0.5秒（吸气和呼气阀均关闭，气流为零）时的气道压力，与肺泡峰值压力较为接近。压力控制通气时，如吸气最后0.5秒的气流流率为象则预设压力即为平台压力。
3．平均压力
平均压力为整个呼吸周期的平均气道压力，可间接反映平均肺泡压力。由于呼气阻力多高于吸气阻力，平均气道压力往往低于肺泡平均压力。
4．呼气末压力
呼气末压力为呼气即将结束时的压力，等于大气压或呼气末正压。当吸气延长、呼气缩短时，呼气末肺泡内压仍为正压，即产生内源性呼气末压力，此时，呼气末的气道压力和肺泡压力不同。因此，吸气末气道压力高于肺泡内压力，与气道对气流的阻力有关，而在呼气末，如气道压力低于肺泡内压力，则与内源性呼气末正压有关。值得临床医师注意。
【呼吸机的管理】
一、呼吸机的自检
为了保证每台呼吸机的正常工作，在使用之前必须进行自检，呼吸机自检一般要对下列构件进行自检，压力传感器、流量传感器、空氧混合器、呼气阀、安全阀、管路的密闭性、报警等一一进行检查。其中，管路漏气的检查即漏气的检查是最容易通不过的步骤，这时应彻底检查整个环路系统以及湿化器的密封性。值得注意的是，有些呼吸机如PB－840,如果自检不通过，呼吸机将处于锁定状态而不能使用。所以自检应在呼吸机不使用时早进行以尽早发现问题。并且，最好同时多备几台呼吸机。
二、呼吸机环路、细菌过滤器的更换、消毒，对其管路和细菌过滤器应进行严格的消毒。
如有条件的，应使用一次性呼吸环路和细菌过滤器。如使用硅胶管，可予以高压蒸汽彻底消毒呼吸机环路更换的时间不宜过短。
三、呼吸机的维护
良好的呼吸机维护有利于呼吸机的正常运行，呼吸机的维护包括压缩泵和主机防尘网的清洗，防尘网被灰尘的堵塞可以引起压缩泵的工作负荷增加，从而缩短压缩泵的寿命。另外，应及时倒空高压空气管接呼吸机端的捕水器内的水，以防止水进入呼吸机内部而引起机器故障。
对于新生儿呼吸窘迫综合症一般经头罩或CPAP治疗6-12小时病情无改善，且继续加重时给予气道插管，临床常用常频呼吸机，保持PaO2在50-70mmHg，PaCO2在45-55mmHg，经皮氧饱和度在90%-95%为宜。若在肺表面活性物质加机械通气效果不良时可用高频震荡通气，可缩短呼吸机治疗时间，并降低CLD发生危险性，但不作为治疗早产儿RDS的首选。