机械通气技术临床应用.docx
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机械通气技术临床应用
机械通气技术临床应用
随着急诊与危重病医学事业的迅速发展,机械通气技术临床应用已显得日益重要,成为急救与危重病抢救中不可缺少的手段。
十余年来,机械通气临床应用的范围不断扩大,应用技术也在提高。
然而,受人力、物力、财力等因素的影响,国内急诊与危重病医学发展极不平衡,相当范围内有关机械通气临床应用的技术与理论亟待普及与进一步提高。
机械通气技术临床应用是一门实际应用科学,合理应用机械通气技术的主要环节在于将机械通气技术临床应用的理论与病人的具体情况相结合,它涉及到如何掌握机械通气技术临床应用的适应证与禁忌证、应用和撤除机械通气的时机,以及对不同疾病患者病理生理改变的特点的了解等。
同样,它也涉及到怎样在一定理论知识的指导下,合理设置呼吸机的各项参数,灵活运用不同的通气模式、功能等,并根据病情变化随时调整。
要做到这些,不是一朝一夕所能掌握的,它需要操作者在充分了解和掌握各种不同疾病和病人呼吸衰竭产生和发展的不同病理机制,结合自己所具有的临床应用经验,合理应用和调节。
虽然不同疾病和病人所应用的呼吸机模式、参数和时机可以完全不同,但同样疾病、同一个病人.不同的操作者可能会应用不同的操作方式。
因此,合理应用呼吸机的唯一目标,就是最大限度地发挥呼吸机治疗的临床疗效、最低限度地降低呼吸机治疗的并发症,而
并不强调所有操作者均按照固定的方式和方法应用呼吸机。
换句话说,呼吸机的临床应用是一门十分灵活的操作技术,它需要大量的实际应用经验,也需要相当水平的理论知识指导。
随着呼吸机临床应用的日益广泛和普及,有关呼吸机治疗的理论和经验,将会得到更大的发展和提高。
为适应当前的医疗形势,满足急诊与危重病医学事业发展的需要,本章将围绕机械通气技术临床应用的理论,结合多年来在呼吸机临床应用过程中积累的一些经验,将有关机械通气技术临床应用的基本技能介绍如下,供从事急诊与危重病医学的同行们借鉴。
严格地讲,呼吸功能包括外呼吸和内呼吸,呼吸机只能替代和改善外呼吸,所以应该称为机械通气机(mechanicalVentilator)或人工通气机(artificialVentilator)。
鉴于人们长期的应用习惯,还鉴于呼吸机的不断改进和完善,依靠呼吸机解决的肺功能障碍已越来越多,故将机械通气(人工通气)或机械通气机(人工通气机)说成人工呼吸或人工呼吸机也无妨。
为了以更加通俗易懂的方式介绍机械通气技术临床应用,本文以下将机械通气和机械通气机统一称为人工呼吸或呼吸机。
一、定义
呼吸机是借助人工装置(机械通气机或人工呼吸机)的机械力量,将空气、氧气或空气一氧气混合气压入肺内,产生或辅助患者的呼吸动作,使肺间歇性膨胀,达到增强和改善呼吸功能、减轻或纠正缺02与CO2,潴留目的的一种治疗措施或方法。
二、临床价值
能引起呼吸衰竭的疾病和因素很多。
当这些疾病和因素在短期内无法控制或去除时,仅缺氧或二氧化碳潴留就足以造成患者死亡。
呼吸机的合理应用,能纠正缺氧和二氧化碳潴留,不但能直接挽救患者生命,也能为原发病治疗赢得时间。
因此,呼吸机是治疗各种类型呼吸衰竭和各种原因引起的缺氧与二氧化碳潴留最直接而有效的方法与措施。
三、呼吸机临床应用的现状与发展趋势
虽然呼吸机技术临床应用经历了十分漫长的发展过程,早在15~19世纪中叶就有类似人工呼吸机的装置产生,但呼吸机真正得到迅速发展还是在20世纪中下叶。
尤其在我国,呼吸机技术临床应用日益普及和迅速发展是在上个世纪九十年代。
先是在经济和学术水平发展提高比较迅速的城市,如北京和上海,以后相继在经济发达的沿海城市和省份,如广东、浙江等地区。
目前,随着经济发达地区呼吸机技术临床应用日益成熟与完善,呼吸机技术临床应用的价值也日益被认可,拥有各种类型呼吸机的医院不断增多,许多单位纷纷成立ICU和急诊科设立急诊和ICU专业,培养呼吸机技术临床应用的专业人才。
可以预言,随着我国经济的迅速发展,21世纪将可能是呼吸机技术临床应用和发展最辉煌的时期。
然而,由于各地区经济发展的不平衡,备单位购买呼吸机的财力严重影响着呼吸机技术临床应用的发展和普及,尤其在边远的内地省份与城市;其次,呼吸机技术临床应用的水平也有待不断提高和普及。
不少经济发达的沿海城市,虽然具备了购置性能良好、功能齐全进口呼吸机的财力,但由于缺乏专业人才合理使用呼吸机,有时会出现呼吸机闲置现象;造成呼吸机闲置现象的另一个原因,是畏惧随呼吸机应用带来的医疗与护理工作量和医疗费用的增加。
此外,财力充足的单位,盲目追求购置价格昂贵的多功能呼吸机,片面认为只有价格高的呼吸机才是真正性能好、功能齐全的呼吸机,这些均在一定程度上造成资源浪费和配置不合理。
鉴于呼吸机的主要功能是纠正缺氧与二氧化碳潴留,也鉴于现有国内市场所拥有的各种类型国产和进口呼吸机,无论价格高低,纠正一般缺氧与二氧化碳游留的基本功能已经具备;不少呼吸机之所以价格昂贵,主要消耗在监测项目和特殊模式或功能键方面,而这些也并不是呼吸机技术临床应用中必不可少的。
掌握了足够陶呼吸机临床应用知识,使用时机和方法等得当,即便是十分简易的呼吸机,甚至手捏皮球人工呼吸,也同样有可能挽救患者生命。
因此,我们主张各单位根据各自的财力与使用范围,选购单位经济实力可以承受的呼吸机。
推动呼吸机技术临床应用发展和提高的主要环节,至少在目前阶段应该放在普及和提高合理使用呼吸机临床应用基本功能和知识方面。
随着呼吸机技术临床应用知识的普及与提高,危重病抢救成功率必定会得到很大提高,我国的危重病与急救医学事业也会得到更大发展。
因此,呼吸机合理使用将成为本世纪我国危重病与急救医学事业发展中不可缺少的基本环节和主要保障。
四、呼吸机的工作原理
(—)人为产生呼吸动作
1.不依赖呼吸中枢,产生、控制和调节呼吸动作;
2.替代呼吸中枢,产生、控制和调节呼吸动作;
3.替代神经、肌肉等,产生呼吸动作。
(二)改善通气
机械通气的正压气流,不但可以使呼吸道通畅的患者得到足够的潮气量(TV)和min通气量(MV),还能通过不同方式或途径,克服气道阻力增加和顺应性下降,改善有气道阻力增加和顺应性下降患者的通气功能。
(三)改善换气
呼吸机可以通过不同通气模式或方式等,改善肺的换气功能。
1.提高吸入氧浓度(FiO2),增加氧的弥散,提高PaO2;
2.利用特殊通气模式或功能,如吸气末屏气、呼气延长、呼气末正压(PEEP)等,改善肺内气体分布,增加氧弥散、促进C02排出、减少肺内分流(Qs/Qt),纠正通气/血流(VA/Q)失调,改善换气功能。
(四)减少呼吸作功
机械通气可以不依赖神经、肌肉的兴奋、传导与收缩产生呼吸动作,能减少呼吸作功,降低呼吸肌氧消耗。
(五)纠正病理性呼吸动作
机械通气的气道内正压,能纠正病理性呼吸动作,如多发、多处肋骨骨折所致连枷胸引起的反常呼吸运动(paradorxicrespiratorymoVement),并纠正由反常呼吸引起的缺氧或二氧化碳潴留。
五、呼吸机的分类
(—)按使用类型
1.控制性机械通气(controlmechanicalVentilation,CMV)在自主呼吸消失或减弱的状态下,完全由机械通气机产生、控制和调节患者的呼吸。
2.辅助性机械通气(assistantmechanicalVentilation,AMV)在自主呼吸存在的状态下,由机械通气机辅助或增强患者的
自主呼吸。
(二)按使用途径
1.胸内或气道内加压型
指在建立人工气道(面罩、经口或经鼻气管插管、气管切开造口置管)的前提下,机械通气机产生正压气流,经气道进入肺内,产生或辅助呼吸。
2.胸外型指机械通气机在胸外产生正压或负压,使患者的胸廓和肺被动性地膨胀或萎陷,并产生呼、吸气动作。
(三)按吸、呼气相切换方式
1.定压型(pressurecontrol)压力切换。
机械通气机产生正压,气流进入肺内,当预定压力值达到后,气流中断,呼气阀打开,胸廓和肺被动性地萎陷,产生呼气。
2.定容型(Volumecontrol)容量切换。
同样是通过正压将预定的TV送入呼吸道或肺内,并将压力控制在一定范围内,但当预定的TV达到后,机械通气机才停止供气,气流中断,呼气阀打开,肺和胸廓萎陷,产生呼气。
3.定时型(timecontrol)时间切换。
按预定的吸、呼气时间供气(吸气)或排气(呼气)。
TV由机械通气机的工作压力、吸气时间和由此产生的吸气流速控制或调节,多与定压型共存。
4.多功能型(VersatileVentilator)指在同一台机械通气机中,兼有定压、定容、定时的切换装置,这是机械通气机进一步完善的必然趋势。
使用这种类型机械通气机时,吸、呼气相的切换或控制方式既可以由操作者任意选择,也可以由机械通气机本身根据所设置的参数和监测指标综合调置。
(四)按通气频率高低
1.高频通气(highfrequencyVentilation,HFV)通气频率通常均>60次/min。
初始于60年代末,是借助高压气源向气道内有节律地、短促地喷气,并以较小的TⅤ、较高的通气频率达到IPPV的目的。
优点是低气道压、低胸内压、对循环干扰小、无需轩闭气道、FiO2保证。
①高频正压通气(highfrequencypositiVepressureVentilation,HFPPV)结构与常规通气机相似,但通气频率多为60一100次/min,吸气时间<30%,TV较小,乔肖>死腔量(VD,Vo1umeofdeadairway),但可以接近正常。
②高频喷射通气(highfrequency;jetVentilation,HFJV)用喷射管直接喷射,利用Venturi原理进行通气,并可直接插人气管内,通气频率100-200次/m1n,TV≤VD;
③高频振荡通气(highfrequencyoscillatoryVentilation,HFOV)通气频率200~900次/min,TV<VD(20%~80%VD)。
2.常频通气除高频通气机以外,均属常频通气或呼吸机,通气频率可以任意调节,但一般均<60次/min。
(五)按是否有同步装置
1.同步机械通气自主呼吸通过通气机的触发压(sensitiVity)使机器供气,产生吸气。
触发装置分压力、流量、容量触发等三种类型,触发水平可由操作者任意设置或调节。
同一水平的触发压,不同类型机械通气机的触发灵敏度不尽相同,主要取决于机械通气机的同步性能。
以往多采用压力触发,近来有采用流量触发,灵敏度较高,同步性能好。
2.非同步型机械通气机指不具备同步装置的机械通气机,已逐渐被同步型机械通气机所替代,简易和便携式急救通气机例外。
(六)按应用对象
根据年龄:
婴儿型、小儿型、成人型。
(七)按工作原理
1.简易呼吸器呼吸频率、吸/呼、TV、压力、流速,均由操作者调节。
体积小,便于携带和安放,常用于:
①紧急情况下来不及连接机械通气机或急救场地无法安装机械通气机时;②机械通气治疗前,采用简易呼吸器进行过度通气,使机械通气与自主呼吸同步或协调;③手感气道阻力和肺、胸的顺应性;④搬运患者作某些特殊检查或给患者翻身、吸痰、更换气管导管时;⑤常规机械通气机出现故障时临时替代。
2.常用呼吸机(本文介绍的均为此种类型呼吸机)。
3.膜肺(extracorporealmembraneoxygenation,ECMO):
是将未经气体交换的血液,有体内引出流经一种特殊装置,进行气体交换,将氧气吸入,而将二氧化碳排除。
这种能吸人氧气、排除二氧化碳的装置就被称为膜肺。
国外已经用于临床,因价格昂贵并不普及;国内仅有少数单位在进行小儿疾病方面的试验研究。
严格意义上讲,膜肺不属于呼吸机范畴,本文不赘述。
4.液体通气(liquidVentilation,LV):
是将一种流经气管和支气管后能释放出氧和携带走二氧化碳的的全氟碳(perf1uorocarbon,PFC)液体,经人工气道持续滴人肺内,协同呼吸机临床应用,共同纠正缺氧与二氧化碳潴留。
国外目前仍在临床研究过程中,因褒贬不一,本人也无实际经验,不作赘述。
六、呼吸机模式与功能
模式与功能是两个概念。
模式(Mode)是指一种独立的通气方式;功能(function)是机械通气机所附带的某些特殊功能。
PSV既可作模式,也可作功能与其它合用。
(—)几种主要通气模式
1.间歇正压通气(intermittentpositiVepressureVentilation,IPPV)最基本的通气模式。
吸气相正压、呼气相压力降为零。
2.间歇正负压通气(intermittentpositiVenegatiVePressureVentilation,IPNPV)吸气相正压、呼气相转为负压。
通气机在吸、呼气相均辅助通气,临床应用并不普遍。
虽然呼气相负压有助于静脉回流,可减轻气道正压对呼吸和心脏的影响,但负压呼气易引起气道和肺泡萎陷,造成医源性肺不张,故多数学者并不主张使用。
3.持续正压气道通气(continuouspositiVeairwaypressure,CPAP)指在有自主呼吸的条件下,整个呼吸周期内均人为地施以一定水平的正压,故又可称为自主呼吸基础上的全周期正压通气。
CPAP具有以下特点:
(1)是一种独立的通气模式。
(2)是在自主呼吸的基础上,整个呼吸周期内均施以一定水平的正压。
(3)虽然CPAP与PEEP相仿,也能增加FRC、防止气道闭合和肺泡萎陷,但是因CPAP仅仅是一种自主呼吸的通气方式,呼吸机并不提供恒定的潮气容积与吸气流速,故在纠正由严重肺功能障碍所致的换气功能障碍时,远不如PEEP效果明显。
由于CPAP对自主呼吸要求较高,许多有严重肺功能障碍的患者,不适合应用CPAP通气模式,这在相当程度上限制了应用范围。
CPAP通气模式的主要优点是吸气时恒定的持续正压气流>吸气气流,使吸气省力,呼吸作功减少;此外,对与患者的连接方式较为灵活,经人工气道或面罩均可。
主要用于脱机前过渡或观察自主呼吸情况,如吸气压力、TV、MV等。
CPAP对人体的影响与PEEP相同,如对循环干扰(回心血量减少、心排量下降、血压下降及心脏负荷增加)和气压伤等。
4.间歇指令通气(IMV)/同步间歇指令通气(SIMV)
(1)工作原理
①IMV机械通气机在每min内,按事先设置的呼吸参数(频率、流速、流量、容量、吸/呼等),给予患者指令性呼吸;在指令通气间隔时间内,患者可以有自主呼吸,但呼吸频率、流速、流量、容量、吸/呼等不受机械通气机的影响,机械通气机的供气也不能与自主呼吸同步。
②SIMV机械通气机提供的指令性通气可以由自主呼吸触发,机械通气机的供气能与自主呼吸同步。
(2)优点
在逐渐降低机械通气机控制和辅助呼吸频率的过程中,逐渐增加自主呼吸的能力,有助于锻炼患者的自主呼吸,减少呼吸肌废用性萎缩;使从机械通气到自主呼吸的过渡更自然、更符合生理要求,也更安全;IMV/SIMV状态下,可以通过机械通气机得到气道内气体的加温和湿化,并能得到适当的Fi02;将IPPV与自主呼吸很好地结合和协调,更能保证有效通气量;脱机过程中,能发挥自身调节呼吸的能力,避免过度通气和通气不足,减少呼吸性碱中毒和呼吸性酸中毒的发生。
(3)注意事项
①与PSV同时使用:
IMV/SIMV+PSV,能避免或加重呼吸肌疲劳;
②低呼吸频率的IMV/SIMV不易应用时间过长,避免或加重呼吸肌疲劳的发生率;
③患者病情变化或不稳定时,应警惕发生通气不足的可能。
因为倘若病情恶化使自主呼吸突然停止,可能出现通气不足,如果未及时发现和处理,可能造成死亡。
因此,应用低频率的IMV/SIMV时,应注意将MV报警下限调至能维持患者生命的最低水平,以便及早发现通气不足和缺氧,必要时加用PSV;
5.压力支持通气(PSV)
(1)工作原理:
是一种辅助通气方式,即在自主呼吸的前提下,每次吸气都接受一定水平的压力支持,以辅助和增强患者的吸气能力,增加吸气幅度和吸入气量。
类似带同步装置的定压型辅助呼吸,但吸气相压力恒定,吸、呼气切换方式不尽相同。
与单独应用IMV/SIMV通气模式的不同之处是患者每次吸气(指令性或自主性),均能得到压力支持,支持水平随需要设定。
(2)临床应用:
主要应用于自主呼吸能力不足,但神经调节无明显异常的患者。
应用PSV时,机体可在一定水平的压力支持下,克服疾病造成的呼吸道阻力增加和肺顺应性下降,得到充足的TV。
随病情好转,压力支持水平可逐渐降低,常用于机械通气撤除的过程中、危重哮喘、COPD、胸部外伤和手术后需长期机械通气机支持者。
6.压力调节的容量控制(pressureregulatedVolumecontrol,PRVC)
(1)工作原理:
呼吸机通过不断监测患者的胸/肺的顺应性(压力一容量变化),计算出达到预定W所需的最低吸气压力,反馈性地自动调节吸气压力,在TV保证前提下,将患者的吸气压力降低至最恰当水平。
(2)临床应用:
该通气模式主要适用于有气道阻力增高的患者,如危重支气管哮喘;肺部病变较重的患者,如气道阻力增加和/或肺顺应性下降明显的患者,即使肺内存在着严重的时间常数的不等和气体分布不均,应用PRVC通气模式,也能通过通气机较完善的监测和调节系统,得到较好的治疗效果;对需要较高初始流速或流量才能打开的闭合气道和肺单位,PRVC可能会有一定的价值,如ARDS患者因表面活性物质减少所致的肺泡萎陷。
7.双相或双水平正压通气(BiPAP,Bi-leVelpositiVeairwaypressure)
(1)工作原理:
吸、呼气相的压力均可调节P1相当于吸气压力(0~90cmH2O),P2相当于呼气压力;T1相当于吸气时间,T2相当于呼气时间;这两个时相的压力和时间均可根据临床的需要随意调整。
(2)临床应用:
自主呼吸和控制呼吸时均可使用。
一般情况下,根据临床需要,可灵活调节出多种通气方式。
当P1=吸气压力,T1=吸气时间,P2=0或PEEP值,T2=呼气时间,即相当于定时压力调节的PPV;当P1=PEEP,T1=无穷大,P2=0,T1=O,即相当于CPAP;当P1=吸气压力,T1=吸气时间,P2=O或PEEP值,T2=期望的控制呼吸周期,即相当于IMV或SIMV。
(3)注意事项:
与其他定压型通气模式相仿,如PCV,PSV,CPAP,BiPAP等,应用时应监测TV,适当设置报警参数,以防通气量不足,尤其当气道压力增高时,TV常常多变或不恒定。
(二)几种主要的通气功能
1.吸气末屏气(end-inspiratoryhold):
呼吸机在吸气相产生正压,但在吸气末和呼气前,压力仍保持在一定水平(犹如自主吸气的屏气),然后再行呼气。
这种吸气未压力保持在一定水平的通气功能,就被称为吸气未屏气,也有人称之为吸气平台(inspiratoryplateau)、又可称为吸气末停顿(end-inspiratorypause)、吸气未屏气(end一inspiratoryhold)等。
该通气功能的优点是,延长了吸气时间,有利于气体分布与弥散,适用于气体分布不均、以缺氧为主(如弥散障碍或通气/血流失调)的呼吸衰竭。
吸气末屏气通气功能有利于雾化吸人药物在肺内的分布和弥散,也有助于进行某些肺功能数据的监测,如气道阻力和静态顺应性等。
2.呼气末正压通气(positiVeend一expiratorypressure,PEEP):
指呼吸机在呼气未仍保持在一定的正压水平。
(1)临床应用:
主要适用于由Qs/Qt增加所致的低氧血症,如ARDS。
PBEP纠正ARDS低氧血症的作用机制是避免和防止小气道的闭合,减少肺泡萎陷,降低Qs/Qt,纠正由Qs/Qt增加所致的低氧血症;增加FRC,有利于肺泡~毛细血管两侧气体的充分交换(02与C02);肺泡压升高,在Fi02不变的前提下,能使D(A-a)O2升高,有利于氧向肺毛细血管内弥散;PEEP使肺泡始终处于膨体状态,能增加肺泡的弥散面积,也有助于氧的弥散;肺泡充气的改善,能使肺顺应性增加,在改善肺的通气、弥散、VA/Q失调的同时,还可减少呼吸作功。
(2)最佳PEEP选择:
最佳PEEP应是能使萎陷的肺泡胲胀至最好状态、Qs/Qt降低至最低水平、PaO2被提高至基本满意水平,而对血流动力学影响和肺组织气压伤降低至最低程度的PEEP水平。
不同患者,随疾病和严重程度不同,最佳PEEP水平不尽相同;即使是同一个患者,在疾病发生和发展的不同阶段,所需要的PEEP水平也可能不同。
最简便最佳PEEP水平选择法是在保持Fi02<60%前提下,能使PaO2≥60mmHg时的最低PEEP水平。
有学者主张通过持续观察压力一容量环,寻找上、下拐点的方法寻找最佳PEEP水平。
后者涉及呼吸机装置和判断水平,临床普及受限。
一般情况下,最佳PEEP水平应是在循环状态能负担前提下、FiO2≤40%~50%、Pa02≥60mmHg时的最低PEEP水平。
呼吸机应用过程中,应该根据患者氧合状况改善与恶化的监测,随时调节PEEP水平。
(3)内源(内生)性PEEP(PEEPi)或自发性PEEP(auto—PEEP):
指因呼气时间短或呼吸阻力过高,致肺泡内气体滞留,使肺泡内压在整个呼吸周期均保持正压,相当于PEEP的作用,称PEEPi或auto—PEEP。
多由疾病造成,如当某种疾病使呼吸道阻力增加时,呼气所需的时间延长,在呼吸频率增加的情况下,由于呼气时间的缩短和同等时间内气道阻力增加所致的呼出气的减少,吸入的气体明显多于呼出的气体;随肺泡内气体逐渐增多,肺泡内压逐渐增加,PEEPi即由此产生。
克服PEEPi的常用方法是应用相同水平的PEEP。
3.呼气延长或延迟(expiratoryretard)和呼气未屏气(end—expiratoryhold):
根据等压点(EPP)学说,呼气延长或延迟可减少气道(小支气管)的动态压缩,有助于气体排出。
COPD患者习惯于噘咀样呼吸,目的在于使EPP向远端(口腔端)移动,减少气道的动态压缩,有利于呼气。
4.叹息(sigh):
叹息即指深吸气。
不同呼吸机设置的叹息次数和量不尽相同,一般每50-100次呼吸周期中有1~3次相当于1.5~2倍于潮气量的深吸气,它相当于正常人的呵欠。
目的是使那些易于陷闭的肺泡定时膨胀,改善这些部位肺泡的通气,防止肺不张,对长期卧床和接受机械通气治疗的患者有一定价值。
5.吸气末屏气(inspiratoryhold):
临床应用进行某些肺功能测定,如静态吸气压、静态顺应性等;也可用于令患者被动性、强制性在充分吸气的状态下拍胸部Ⅹ线片。
6.反比通气(inVerserateVentilation,IRV):
正常状态下,吸气时间总是少于呼气时间,吸/呼(I/E)多在1:
1.5~2左右。
IRV时,吸气延长,>呼气时间,I/E可在1.1~1.7:
1之间。
吸气延长有利于改善氧合、纠正缺氧、减少二氧化碳的排出,可以用于治疗ARDS或其它原因所致的低