呼吸机的基本原理和通气模式.pptx
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1、通气机通气机新乡医学院第一临床学院新乡医学院第一临床学院麻醉学教研室巩红岩麻醉学教研室巩红岩第一页,共八十页。机械通气的开展历程口对口人工呼吸1800年前,金匮要略、华佗医方中有类似体外按压人工呼吸的记载1300年前,圣经上有“口对口描述 无创正压机械通气有创1792年,首次在人身上实施气管切开、插管及风箱式正压通气技术。负压机械通气无创1928年,“铁肺箱式负压治疗机。人力作动力 电力机械作为动力正压机械通气1950让位于技术上得到很大改进的有创无创呼吸机多功能呼吸机1981年Sullivan无创口鼻面罩。人工智能呼吸机人工智能无创呼吸机并存时代第二页,共八十页。20世纪初,随着人工气道技术
2、和喉镜直视气管插管技术的成熟,正压机械通气在麻醉和外科领域得以迅速开展。1940年,第一台间歇正压通气IPPV麻醉呼吸机被创造,用于胸科手术和ARDS。1946年,Bennet 公司研制出世界第一台初具现代呼吸机根本结构的间歇正压呼吸机PR-1A气动气控压力限制型。呼吸机的起源与开展第三页,共八十页。呼吸机的起源与开展o回忆正压机械通气60多年的开展历史,我们认为它较好地表达了临床医学与电子技术、机械工程相互交叉和渗透,彼此促进和提高的一个开展过程,是 “医学科学与工程技术完美结合的典范BME。第四页,共八十页。呼吸机的组成 可分为两大局部或三局部:主机(气路单元+监控单元)湿化器(温控+湿化
3、灌)空、氧气源提供装置 床边压缩机+O2气源 中心气源(Air、O2)(2.55.5)kg/cm2 第五页,共八十页。呼吸机各局部主要功能o主主 机机气源处理、吸呼控制、监测报警气源处理、吸呼控制、监测报警o混合器混合器外置或内置机械式,比例阀混合。外置或内置机械式,比例阀混合。o湿化器湿化器病人吸入气体的加温、加湿病人吸入气体的加温、加湿o病人管路病人管路5-65-6根螺纹管、接湿化器或雾化吸入根螺纹管、接湿化器或雾化吸入器,病人吸入和呼出气体的传输。器,病人吸入和呼出气体的传输。o气气 源源以适当方式提供压缩空气和氧气以适当方式提供压缩空气和氧气o其其 它它主机和病人管路的固定或支撑装置主
4、机和病人管路的固定或支撑装置第六页,共八十页。通气机的组成通气机的组成通气机主要有五个根本单位组成 动力系统 通气源 分为压力型通气源和容量型通气源 控制系统 控制通气源和呼气阀交替开放或关闭,使通气机周期输出气体的自动操作系统 输出气路 通气机平安监控系统 检测通气机和患者的异常情况,发出视觉或听觉信号,提示操作者给于调整.第七页,共八十页。空氧配比方式机械配比 电子配比第八页,共八十页。有创正压通气的人机系统工程输入主机的气体为高压,要求枯燥、洁净;输出给病人的混合气体为低压,要求温暖、湿润并到达有效的肺泡通气量。第九页,共八十页。主机工作原理压缩气源的处理:减压、过滤;空气、氧气配比混合
5、,稳压,送到吸气阀;在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气;同时监控参数、满足条件,“切换到呼气相;翻开或不完全翻开呼气阀完成呼气过程;检测病人的状态,进入下一个呼吸周期下 一个吸气相的开始。第十页,共八十页。根本原理示意图第十一页,共八十页。通气控制流程o空气、氧气配比混合(枯燥的气体);o细菌过滤减少感染;o降至低压、稳定压力、缓存一定量气体;o吸气回路PID控制实现各种通气模式;o经湿化器加温、加湿雾化到病人;o呼气回路PID控制实现PEEP等,呼出气体排到大气中。第十二页,共八十页。呼吸机的分类 目前没有统一分类标准,可按习惯分为:o按使用对象按使用对象 成人型、婴幼儿型、通用型多功能
6、呼吸机;o按工作原理按工作原理 气控气动、电控气动、电控电动呼吸机;o按人机接口方式按人机接口方式 有创或无创正压通气呼吸机;o按机器的功能按机器的功能 急救、麻醉、治疗、家用、高频振荡、喷射。第十三页,共八十页。通气模式的定义及特点临床常用的根本通气模式第十四页,共八十页。机械通气吸、呼切换状态分析o两个“开始、转换或切换o两个“相或过程内含保持第十五页,共八十页。正压通气和生理性呼吸的区别与联系第十六页,共八十页。通气模式通气模式q通通气气模模式式可可以以理理解解为为呼呼吸吸机机如如何何对对呼呼吸吸进进行行控控制制和和辅辅助助,也也就就是是呼吸机何时开始送气、如何进行送气、何时停止送气呼吸
7、机何时开始送气、如何进行送气、何时停止送气q通通气气模模式式就就是是通通气气的的方方式式,实实际际上上就就是是控控制制、辅辅助助、支支持持和和自自主主呼呼吸吸的理想结合和不同组合的理想结合和不同组合 q 通气模式正不断开展并应用于临床通气模式正不断开展并应用于临床q 第十七页,共八十页。机械通气根本原理机械通气根本原理吸气相吸气向呼气切换呼气相呼气向吸气切换呼气向吸气切换压力切换时间切换容量切换流速切换复合切换自主切换时间切换人工切换PEEP时间触发压力触发流速触发流量触发第十八页,共八十页。主要物理量和参数o时间量及参数o气体流量及参数o气道压力及参数o温度、湿度参数 需要非常清楚地了解各参
8、数的物理涵义及其作用或影响。第十九页,共八十页。时间参数及其符号o(1)通气频率(f:0120)bpmo(2)吸呼比(I:E=Ti:Te)o(3)吸气时间 Ti(s)、Trise(s)o(4)呼气时间 Te(s)o(5)屏气时间 TP(s)是吸气时间的一部份,通常设定为T的10%,临床根据病情和呼吸习惯 适当增加或减少。周期:T=Ti+Te,f=60s/(Ti+Te)bpm第二十页,共八十页。容量和流量参数及其符号o(1)分钟通气量(MV,L/min)=VTfo(2)潮气量(TV/VT,ml)=VTI=VTE=F.dto(3)吸气流量(F,l/s),是一个动态参数,o 峰值流速Fpeak:影响
9、吸呼比和吸气波形o(4)叹气/深吸气 Sign:1.5或2倍的VT/100次o(5)流量触发灵敏度(FT,L/min),包括吸o 气和呼气触发灵敏度需高速动态阀第二十一页,共八十页。吸气流量触发灵敏度第二十二页,共八十页。压力参数及其符号o(1)气道压力(Airway Pressure,Pair/Plung不一致)是一个动态物理参数,波形、光柱:o Ppeak,Pplateau,PmeancmH2O或kPao(2)吸气压力水平(Pi-Level:010kPa)?o(3)呼气末正压(PEEP:0.1 kPa3kPa)o(4)吸、呼压力触发灵敏度(PT:-2kPa+2kPa)o(5)呼吸机的工作压
10、力、气源压力。o 低 压:(6070)cmH2O,高 压:120kPa第二十三页,共八十页。压力参数及压力触发灵敏度o触发压力 P=PEEP-PTo呼吸做功 W=S+SC第二十四页,共八十页。气道阻力和顺应性o静态气道阻力 RL=(Ppeak Pplateau)/flow cmH2O/L/s o静态顺应性 CL=VT/(Pplateau PEEP)L/cmH2O第二十五页,共八十页。常用通气模式 o用呼吸机的目的就是以一种适宜的方式对病人的肺进行有效通气,既保障病人生命需要,又要尽可能地减少并发症,而且还要平安、舒适。o重复进行机械通气的时间间隔叫机械通气周期,T。o一次吸气开始到下一次吸气开
11、始的时间间隔为一个机械通气周期。o一个机械通气周期又可分解为四个状态或四个相,即:呼切换到吸、吸气相、吸切换到呼和呼气相。第二十六页,共八十页。机械通气的四个相 第二十七页,共八十页。第一相呼气切换到吸气基于第一相定义和设计通气模式,根据吸气初始化条件或人机关系的不同,可分为:o控制模式控制模式Control Mode Ventilation,CMV/VCV/PCV 辅助控制模式辅助控制模式(Assist-Control Mode,A/C)o同步间歇指令通气同步间歇指令通气(Synchronized Intermittent Mandatory Ventilation,SIMV)第二十八页,共
12、八十页。第一相呼气切换到吸气o压力支持压力支持(Pressure Support Ventilator,PSV)o持续气道正压持续气道正压(Continuous Positive Airway Pressure,CPAP)在呼气切换到吸气时,如果切换或触发的条件是流量就叫流量触发,是压力就叫压力触发,控制通气可以看作时间触发。第二十九页,共八十页。容量控制VCVoFt和 Pt曲线:oVCV设定 定容:VT/MV=?o时间:f、Ti、Te Trise、Tp、I:E=?o压力:Pmax=?PT/FT=?第三十页,共八十页。压力控制PCVoFt和 Pt曲线:oPCV设定 定压:Pi-Level=?o
13、时间:f、Ti、Prise、Tp、I:E=?o压力:Pmax=?PT/FT=?第三十一页,共八十页。同步间歇指令通气同步间歇指令通气 SIMVoFt和 Pt曲线:oVCV/PCV间歇+自主 VT/MV=?Pi-Level=?o时间:f/RR、Ti、Trise、Tp、I:E=?o压力:Pmax=?PT/FT=?ofsimv=(0f)?,f总=fsimv+f自主 第三十二页,共八十页。压力支持PSVoFt和 Pt曲线:o半自主通气模式oPSV设定 压力:Pi-Level=?压力:Pmax=?PT/FT=?oVAPSV?oSIMV+PSV?第三十三页,共八十页。持续气道正压CPAPoFt和 Pt曲线
14、:o自主通气模式o压力:PEEP、PT吸/FT吸=?或 PT呼/FT呼=?第三十四页,共八十页。第二相吸气相o方方 波波(Square Wave Flow Pattern)(Square Wave Flow Pattern)o 可可快快速速建建立立起起通通气气和和在在有有效效的的时时间间内内维维持持恒恒定的气流。定的气流。o加速波加速波(Accelerating Flow Pattern)(Accelerating Flow Pattern)o减速波减速波(Decelerating Flow Pattern)(Decelerating Flow Pattern)o 气流迅速上升到峰值,紧接着减
15、速。气流迅速上升到峰值,紧接着减速。o正弦波正弦波(Sine Wave Flow Pattern)(Sine Wave Flow Pattern)o 兼加速和减速波通气的特点。兼加速和减速波通气的特点。oSIGN,SIGN,潮气量加倍延长吸气时间。潮气量加倍延长吸气时间。第三十五页,共八十页。第三相吸气转换到呼气 基于第三相定义和设计通气模式依据容量、压力和时间三个参数在切换时起作用的主次关系,其主和次关系用两个形容词周期的(cycled)和限制的(limited)来表示。o容量周期容量周期 (Volume Cycled)也叫定容通气定容通气或容量容量切换切换(容量开关)。第三十六页,共八十页
16、。第三相吸气转换到呼气o容容量量限限制制 (Volume(Volume Limited)Limited)在在设设定定的的时时间间内内到到达达设设定定的的潮潮气气量量,吸吸气气停停止止(相相当当于于VCV)VCV)。o时时间间周周期期容容量量限限制制(Time(Time Cycled,Cycled,Volume Volume Limited)Limited)按按一一定定流流量量为为病病人人送送气气,时时间间到到,吸吸气气停停,潮潮气气量量大大小小取取决决于于流流量量(定定时时开开关关流量流量)。第三十七页,共八十页。第三相吸气转换到呼气o压力周期压力周期(Pressure Cycled)(Pre
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