呼吸机参数调整.doc

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第十三节血气分析与呼吸机参数的调节

一、呼吸生理异常的血气变化特点

肺是机体调节内环境的重要脏器之一，其功能及结构异常可引起不同的血气变化。

（一）肺泡通气不足的血气特点

1．动脉二氧化碳分压（PaCO2）升高：

根据肺泡通气公式，PaCO2与每分钟肺泡通气量（VA）成反比；如果每分钟CO2产生量（Vco2）不变，那么VA减半必然导致PaCO2加倍。

肺泡通气公式：

PaCO2＝（Vco2/VA）×k（k系转换因子，为0.836）

2．轻度动脉氧分压（PaO2）降低：

根据肺泡气公式，如果FiO2不变，呼吸商（R）为1.0，那么肺泡氧分压（PAO2）下降数值与PaCO2上升值基本相同。

在换气功能正常的情况下，即使PaCO2从5.2kPa（40mmHg）上升到7.9kPa（60mmHg），而PaO2却只从13.0kPa（100mmHg）降到10.6kPa（80mmHg），氧饱和度仍可维持在90％以上。

但是如果有通气障碍，引起血气比例失调，则可出现严重的低氧血症，正像哮喘可引起低氧血症一样。

肺泡气公式：

PAO2＝（760—47）×FiO2—PaCO2／R（R系呼吸商，为0.8）

3．低氧血症易被吸氧纠正：

根据肺泡气公式，吸入氧浓度每上升10％，PAO2增加9.3kPa（70mmHg）。

完全可以纠正通气障碍引起的低氧血症。

但如存在通气／血流比例失调，则低氧血症较难被纠正。

（二）换气功能障碍的血气特点

1．PaCO2多在正常范围：

由于CO2弥散能力强，单纯的弥散异常很少会影响CO2排出；相反，由于缺氧引起的通气过度可能会引起PaCO2下降。

但如果有严重的通气／血流比例失调也可出现PaCO2上升。

2．PaO2明显下降：

氧的弥散系数远较二氧化碳小，肺弥散膜面积缩小或厚度增加，均对氧的弥散影响较大，导致PaO2明显降低。

3．低氧血症难以被吸氧纠正：

吸氧只能提高PAO2，但PaO2水平除受PAO2水平影响外，很大程度上受弥散膜的厚度和面积影响，特别当肺内存在解剖性动静脉分流时，缺氧更难以被纠正。

二、机械通气参数调节的理论依据

肺呼吸生理异常主要分为通气功能异常和换气功能异常两方面，在血气上主要表现为二氧化碳潴留和低氧血症。

因此要掌握呼吸机的使用方法，首先要清楚呼吸机各个参数在改善二氧化碳潴留以及纠正低氧血症中的作用及机制。

（一）纠正低氧血症

与纠正低氧血症、改善肺血氧合有关的呼吸机参数有三个方面，即FiO2、MAP、Waveform。

1.吸入氧浓度（FiO2）：

提高FiO2，增加PAO2是促进氧合的重要手段之一，但氧的毒性作用也随着FiO2和用氧时间的增加而上升，故FiO2调节应遵照以下原则：

（1）以最低的FiO2维持PaO2在8—10.7kPa（60—80mmHg）范围内，尽量避免PaO2＞10.7kPa（80mmHg）。

（2）吸入纯氧（100％O2）不能超过6小时；吸入80％氧应小于12小时；吸入60％氧应小于48小时，最多不能超过72小时。

（3）如FiO2已达60％以上仍不能缓解缺氧者，多数存在肺部炎症、渗出、肺不张等原因引起的肺内动静脉分流，以及通气／血流比例失调，此时应结合使用其他参数调节。

2．平均气道压（MAP）：

是指一个呼吸周期中各个瞬间压力的平均值，即压力曲线下的面积被周期时间相除。

MAP可粗略按以下公式计算：

MAP＝[k（PIP—PEEP）Ti／（Ti十Te）]十PEEP（k系波形常数）

k为波形常数，方波为1.0，正弦波为0.5；k值随气流量（FR）和供气时间（Ti）而变化，Te为排气时间。

MAP增加可加大弥散膜两侧的跨膜压。

在一定范围内，MAP和氧合效果呈线性关系，即随着MAP增加，PaO2随之增加；但当超过了一定范围，由于过高压力对肺循环的影响，使氧合效果反而降低。

因而机械通气时，存在最佳MAP，此压力下氧合效果最好，对循环影响也较小。

结论：

①无肺部病变者MAP维持在0.5kPa（5cmH2O）

②有肺部病变者为1—2kPa（10—20cmH2O）

③MAP＞1.2kPa（12cmH2O）称高MAP

在一般呼吸机中无MAP调节旋钮，它的水平受以下四个参数影响，包括PIP、PEEP、FR及I/E。

（1）吸气峰压（PIP）：

吸气峰压是决定MAP的主要因素之一，但当PIP提高到一定程度，发生肺气压伤及对循环的影响也将明显增加。

在气道阻力和肺顺应性正常的疾病PIP可低一些，在1.5—2kPa（15—20cmH2O）内，顺应性降低的疾病可高一些，达2.5kPa（25cmH2O），而气道阻力增加的疾病可达2.5—3kPa（25—30cmH2O），一般不应超过3.5kPa（35cmH2O）。

（2）呼气末正压（PEEP）：

PEEP是改善氧合的重要参数，特别是伴有功能残气量下降的疾病（如RDS，ARDS等）可以通过适当调节PEEP，以维持正常功能残气量，改善肺的顺应性和通气／血流比例失衡；同时间接通过提高MAP以增加氧合。

但PEEP过高使气道入口与肺泡间的压力梯度减少，潮气量和每分钟通气量下降，导致CO2潴留；而且过高的PEEP使肺泡压增加，肺泡毛细血管受压，氧合反而可下降。

低PEEP：

0.2—0.3kPa（2—3cmH2O），多用于恢复期和撤离呼吸机过程中。

中PEEP：

0.4—0.6kPa（4—6cmH2O），常用的PEEP水平，不良反应少。

高PEEP：

0.7—1kPa（7—10cmH2O），有不良反应，用于有广泛肺泡塌陷和不张的患儿。

（3）供气流量（FR）：

是指氧和空气混合后的气体流量。

FR决定气道压力的上升速度，是影响MAP计算常数k值的因素之一。

在压力控制通气（PCV）状态下，FR达5L／min，可产生正弦波，而10L／min则变成方波。

（4）吸呼比值（I／E）：

吸气时间延长使呼吸周期中高压时相相对增加，MAP增加。

而且吸气时间延长，在PCV模式中平台期延长，产生方形或矩形波，k值增大。

正常I/E比值为1：

1.5—1：

2，如肺部有病变，则应根据病变类型做相应的改变。

3．压力波形（waveform）：

机械通气中形成的压力波形，主要分为正弦波和方波。

方波的优点除了使k值增大，通过增加MAP来促进氧合外，另外一个重要作用就是改善肺内气体的分布，防止病变肺泡的萎缩和肺不张，改善通气／血流比例来纠正低氧血症，是纠正缺氧的一个重要手段。

方波的缺点是易影响静脉血回流，增加气压伤和气漏的发生率。

而正弦波较接近自然呼吸时的压力波形，不容易产生气压伤，对循环影响小；但由于平台时间短，MAP低，故在防止肺泡萎缩和肺不张方面不及方波。

一般正弦波仅用于肺部正常的疾病及撤机过程中。

在容量控制通气（VCV）中的压力波形多为正弦波，现在许多呼吸机都有呼气末停顿功能，利用这一功能可以制造方波。

在压力控制通气（PCV）模式中，压力波形受FR和Ti决定，FR小及Ti短形成正弦波，FR大及Ti长则可形成方波。

（二）纠正高碳酸血症

CO2弥散能力强，在机械通气时PaCO2主要受每分钟通气量影响。

每分钟通气量为实际潮气量与呼吸频率的乘积。

1．潮气量（VT）：

潮气量在生理状况下为6—8ml／kg。

机械通气时，由于生理死腔量增大和呼吸机管道的压缩容积扩大，加上气管插管处漏气，所需潮气量约为生理潮气量的1.5—2倍，一般为10—15ml／kg。

在PCV模式，VT主要受以下三个参数的影响：

（1）PIP—PEEP：

即气道入口与肺泡间的压力梯度，压力差越大，进入肺部的气体越多，VT越大。

因而增加PIP以及减低PEEP是纠正高碳酸血症的方法之一。

（2）吸气时间（Ti）和呼气时间（Te）：

每次呼吸周期均存在最短的吸气和呼气时间，以保证气体充分进入肺泡或呼出体外，吸气时间过短，气体不能充分进入肺泡，死腔量增加，肺泡通气量减少；而呼气时间减少，必然导致呼气不充分，肺残气量增加，造成内源性PEEP上升，潮气量也降低。

最短需要的吸气时间和呼气时间，由气道阻力（airwayresistance，R）和肺顺应性（pulmonarycompliance，C）决定，可通过时间常数（timeconstant，TC）公式计算：

TC（sec）＝R（kPa/L.sec）×C（L／kPa）

该公式表示在一定压差下，肺泡内压力上升至63％的压差，或送入63％的气体所需的时间。

通常需4—5倍TC的吸气时间，压力才基本达到平衡，送入气量才基本达到平衡，送入气体才接近完全；同样这一公式也适用于呼气状态。

不同的疾病由于气道阻力和肺顺应性差异，故所需的Ti和Te也不相同：

1）限制性通气障碍疾病：

如RDS，肺顺应性明显降低，时间常数缩短，所需的最短Ti和Te相对较短，这样就可以使用较快的呼吸频率；同时为了改善氧合，可以增加Ti来增加MAP和形成方波，故吸呼比可为1：

1—1.5，有时甚至可用反比通气，而不引起CO2潴留。

2）阻塞性肺部疾病：

如支气管哮喘、胎粪吸入综合征，气道阻力明显增加，时间常数加大，所需的最短Ti和Te相对较长，应选用较慢频率；由于气道阻力增加主要在呼气相，呼气相TC增加比吸气相更明显，故呼气时间相对延长，应选用1：

2—1：

3的吸呼比例。

（3）流量（FR）：

流量加大可使峰压上升速度加快，压力梯度在较短时间内形成。

在一定时间内进入肺的气体相应增加；但这一作用要视起点流量而定，如FR已很大，压力波形已成方形波，峰压上升幅度已达极限，再增加流量也很难加大VT。

在VCV模式，VT＝FR×Ti，但Ti不能过短，否则过大的气流通过气道会引起涡流，造成气道阻力增加。

在相同VT情况下，提高FR、缩短Ti与降低FR、延长Ti所产生的压力波形不同：

前者陡峭，PIP和MAP较高，多适用于肺和气道有疾病的患者；后者低平，PIP和MAP低，可在较低压力下保证VT，不致于产生气压伤，适用于肺及气道正常的患者。

为了防止气道阻力增加或肺顺应性降低，造成PIP过高引起气压伤，现在一些类型的呼吸机均有压力限定装置。

当PIP过高，超过限定压力部分气体可以释放，但势必造成潮气量不足，为此必须随时监测实际潮气量，必要时可在保证氧合情况下，降低FR延长Ti，以降低PIP，或用肺表面活性物质（pulmonarysurfactant）来增加肺顺应性或反复吸痰以降低气道阻力。

2．呼吸频率（RR）：

是决定每分钟通气量（MV）的主要因素之一，MV=VT×RR。

在一定范围内提高RR将增加MV和CO2的排出，降低PaCO2，升高pH。

但RR过高，超过一定限度，由于Ti过短（＜5×TC），致VT减少，反而使MV下降；同样Te过短，导致肺残气量增加，内源性PEEP上升，VT和MV也降低。

一般呼吸频率应接近各不同年龄组的生理呼吸频率，但如有肺部病变则应根据病变类型做相应调整。

单独改变RR而不改变I/E比值，通常并不影响MAP，对PaO2也无明显影响；但改变RR伴I／E比值变化时，可影响压力波形和MAP，进而影响氧合过程和PaO2。

（华益民）

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