医学专题—呼吸机的基本原理和通气模式12158.ppt
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1、通气机通气机新乡医学院第一新乡医学院第一(dy)临床学院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(jxi)通气的发展历程口对口(duku)人工呼吸1800年前,金匮要略、华佗医方中有类似体外按压(ny)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
2、页,共八十页。20世纪初,随着人工气道技术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发展。o1940年,第一台间歇正压通气(IPPV)麻醉呼吸机被发明,用于胸科手术和ARDS。o1946年,Bennet 公司研制出世界第一台初具现代(xindi)呼吸机基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(qyun)与发展第三页,共八十页。呼吸机的起源(qyun)与发展o回顾(hug)正压机械通气60多年的发展历史,我们认为它较好地体现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发展过程,是 “医学科学与工程技术完美结合”的典范(B
3、ME)。第四页,共八十页。呼吸机的组成(z chn)可分为两大部分或三部分:o主机主机(气路单元+监控单元)o湿化器湿化器(温控+湿化灌)o空、氧气空、氧气(yngq)(yngq)源提供装置源提供装置 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。呼吸机各部分主要(zhyo)功能o主主 机机气源处理、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(hnh)。o湿化器湿化器病人吸入气体的加温、加湿o病人管路病人管路5-6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。o气气 源源以适当方式提供压缩空气和氧气)o其其 它它主机
4、和病人管路的固定或支撑装置第六页,共八十页。通气通气(tng q)机的组成机的组成通气机主要有五个基本单位组成 动力系统动力系统 通气源通气源 分为压力型通气源和容量型通气源 控制系统控制系统 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(zdng)操作系统 输出气路输出气路 通气机安全监控系统通气机安全监控系统 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(pi b)方式机械配比(pi b)电子配比(pi b)第八页,共八十页。有创正压通气(tng q)的人机系统工程输入主机的气体(qt)为高压,要求干燥、洁净;输出给病人的混
5、合气体(qt)为低压,要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。第九页,共八十页。主机工作(gngzu)原理压缩气源的处理:减压、过滤;空气、氧气配比混合,稳压(wn y),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;打开或不完全打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。基本原理示意图第十一页,共八十页。通气控制(kngzh)流程o空气、氧气配比混合(干燥的气体);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(
6、雾化)到病人;o呼气(h q)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(fn li)目前没有统一分类标准,可按习惯(xgun)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(dngy)及特点临床常用的基本(jbn)通气模式第十四页,共八十页。机械通气吸、呼切换(qi hun)状态分析o两个“开始、转换(zhun
7、hun)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(qbi)与联系第十六页,共八十页。通气通气(tng q)(tng q)模式模式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,也也就就是呼吸机何时开始送气、如何进行送气、何时停止是呼吸机何时开始送气、如何进行送气、何时停止(tngzh)送气送气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呼吸的理想结合和不同组合主呼吸的理想结合和不同组合 q 通气模式正不断发展并应用于临床通气模式正不断发展并应
8、用于临床 第十七页,共八十页。机械机械(jxi)通气基本原理通气基本原理吸气(x q)相吸气向呼气(h q)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(zhyo)物理量和参数o时间(shjin)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(cnsh)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(shjin)Ti(s)、Trise
9、(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(rngling)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(x q)流量(F,l/s),是一个动态参数,峰值流速Fpeak:影响吸呼比和吸气波形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 气和呼气触发灵敏度(需高速
10、动态阀)第二十一页,共八十页。吸气(x q)流量触发灵敏度第二十二页,共八十页。压力参数(cnsh)及其符号o(1)气道压力(Airway Pressure,Pair/Plung不一致)是一个动态物理(wl)参数,波形、光柱:Ppeak,Pplateau,Pmean(cmH2O或kPa)o(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)呼吸机的工作压力、气源压力。低压:(6070)cmH2O,高压:120kPa第二十三页,共八十页。压力参数(cnsh)及压力触发灵敏度o
11、触发(chf)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(zl)和顺应性o静态(jngti)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(tng q)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,而且还要安全、舒适。o重复(chngf)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
12、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(jxi)通气的四个相 第二十七页,共八十页。第一相呼气切换(qi hun)到吸气基于第一相定义和设计通气模式,根据(gnj)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,共八十页。第一(dy)相
13、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(tng q)可以看作时间触发。第二十九页,共八十页。容量(rngling)控制VCVoFt和 Pt曲线:oVCV设定(sh dn)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(yl)控制PCVoFt和 Pt曲线(qx
14、in):oPCV设定 定压:Pi-Level=?o时间:f、Ti、Prise、Tp、I:E=?o压力:Pmax=?PT/FT=?第三十一页,共八十页。同步间歇同步间歇(jin xi)(jin xi)指令通气指令通气 SIMVoFt和 Pt曲线:oVCV/PCV间歇(jin xi)+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(yl)支持PSVoFt和 Pt曲线:o半自主通气模式(msh)oPSV设定 压力:Pi-Level=?压力:Pm
15、ax=?PT/FT=?oVAPSV?oSIMV+PSV?第三十三页,共八十页。持续(chx)气道正压CPAPoFt和 Pt曲线:o自主(zzh)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(d r)相吸气相o方方 波波(Square Wave Flow Pattern)可快速建立(jinl)起通气和在有效的时间内维持恒定的气流。o加速波(Accelerating Flow Pattern)o减速波(Decelerating Flow Pattern)气流迅速上升到峰值,紧接着减速。o正弦波(Sine Wave Flow Pattern)兼加速和减
16、速波通气的特点。oSIGN,潮气量加倍(延长吸气时间)。第三十五页,共八十页。第三(d sn)相吸气转换到呼气 基于第三相定义和设计通气模式(msh)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。第三相吸气(x q)转换到呼气o容容量量(rngling)(rngling)限限制制 (Volume Limited)在设定的时间内达到设定的潮气量,吸气停止(相当于VCV)。o时间周期容量限
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