呼吸支持技术 白春学 (一)呼吸类型 为了提供适当的呼吸支持，应选择合适的呼吸参数以保证潮气量，气体分布时间和呼气时间。呼吸类型这一术语描述了单周期呼吸的全部过程。 1．呼吸周期 一个呼吸周期指从吸气开始到呼气终止的全部时间。这一时间过程（T）包括吸气时间（TI）和呼气时间（TE）、计算公式如下： T＝TI＋TE 呼吸频率与潮气量（VT）的乘积，为每分钟通气量（MV）。 MV＝VT×RR 吸气时间与呼气时间的比值为吸呼时间比（I：E比）。 2．呼吸周期气道压力的变化 （1）影响气道压力的因素如下： 阻力 顺应性 吸气流量 潮气量 （2）平均通气压（Pmean） 平均通气压是作用于全部呼吸周期中的气道平均压力，它是氧合的主要决定因素。 （3）压力－时间关系 可用压力－时间曲线表达压力与时间的关系。在这一曲线中，参考气道压力对应时间作图。压力单位采用cmH2O，时间单位为秒。对一个即定潮气量（定容通气）的吸气相，气道压力的高度和间期依赖于肺的力学特点，即阻力和顺应性。 P＝R×V 在低吸气流量或低阻力通气时压力升高的幅度很小。相反，高的吸气流量或气道阻力高时，压力升高幅度较大。 线性曲线的进一步增加是由流量V和顺应性C的商决定的 △P＝V/C 吸气流量越大，顺应性越小、气道压力的上升幅度将越大。 3．呼吸周期的容量变化 （1）容量－时间曲线 在容量－时间曲线中，吸气时容量增加。在间歇或无－流量－时相，应用的气体容量仍然保持恒定，在呼气时容量减少。 （2）流量－时间曲线 在流量时间曲线中，参考流量（V）对应时间作图。可互相区别开恒定和递减的流量。 在流量恒定时，吸气间期内气流流速保持不变。 递减气流的特点是初始的高气体流量后伴随着递减的气体流量。 (二)呼吸支持分类 患者完成呼吸功的程度可从0（指令通气）到100％。（＝自主呼吸）。如果患者执行部分呼吸功，即称为“部分通气支持”。不需要患者做任何吸气努力的呼吸支持则称“完全通气支持”。 （三）呼吸支持的选择 确定呼吸支持目的 为选择最合适的呼吸支持方法，必须首先区分通气衰竭还是肺氧合衰竭。肺氧合衰竭时，动脉血含氧量减少，主要受吸入氧浓度和气体祢散功能的影响。肺通气衰竭时（自主呼吸不适当时）最好保持适当的通气并用合适的呼吸支持模式改善通气的效率。 2．呼吸支持的策略 部分实践证明下述阶梯呼吸支持策略是成功的，适合大部分患者对呼吸支持的要求。 策略A：预防呼吸衰竭 策略B：阶梯呼吸支持 第一步：不需呼吸机的呼吸支持 用面罩，气管导管或气切给予CPAP 第二步：部分呼吸支持 辅助呼吸支持（ASP、BIPAP、SIMV、MMV） 第三步：控制通气伴呼气末气道正压 （CPPV、BIPAP） 第四步：压力控制通气加PEEP并同时改变吸呼比值 （CPPV+IRV，IRV+BIPAP） 策略 C：辅助治疗 体位 NO吸入 血液净化 最初设定通气参数的参考意见 潮气量＝10～12 mL/kgBW 呼吸频率＝10～12次/分 最小吸气流量约30 L/分 吸呼比＝1：2 吸入氧浓度（FIO2）＝50％ 呼气末正压5 cmH2O 改善氧合的策略 可通过三个方法改善氧合 FIO2↑ PEEP IRV（＝反比通气） 在治疗肺不张时，PEEP和IRV代表病因治疗。 （四）常规通气模式 1．控制机械通气（CMV） 控制通气时，吸气是由呼吸机控制的，不存在任何自主呼吸，所以，也不存在自主呼吸与机械呼吸的同步问题。呼吸机代替全部呼吸功，并控制每次潮气量的大小和通气时间。 如果无呼气末正压（PEEP＝0），这一类型的CMV即被称为IPPV间歇正压通气。如果存在呼吸末正压（PEEP>0），通气的类型可称为CPPV（CPPV＝连续正压通气）。 并可分为容量控制通气和压力控制通气。 2．辅助通气 （1）完全辅助通气 辅助通气时，呼吸机供给由患者触发的指令通气。患者需有一定呼吸能力（呼吸功）触发机械通气，由呼吸机供给其余的全部通气量。 触发反应是负压（低于呼气末压的压力），靠其调整触发敏感性称为触发阀。触发阀是必需低于这一参考压，触发阀的通用原则为低于呼气末压力2 cmH2O。 某些呼吸机的触发阀是固定的（如低于PEEP 0.7 cmH2O）。延迟一定时间后才出现吸气称为触发潜伏，触发潜伏是指达到触发阀与机械通气实际开始之间的时间，应该少于150 msec。 当PEEP为零时，机械通气称为同步间歇正压通气（S－IPPV）。 （2）部分辅助通气（ASB） ASB可被定义为辅助，压力一支持，流量－控制呼吸支持。 这一呼吸支持结合了压力控制通气和自主呼吸的优点。呼吸机部分替代患者呼吸努力，患者控制呼吸频率和潮气量。实践中，常应用ASB帮助克服气管和管道系统的气流阻力。 为克服气管和管道系统的流量阻力、常需要5~10 cmH2O的压力支持呼吸。 此外，也可经密闭面罩应用ASB。 3．间歇指令通气（IMV） IMV是自主呼吸与控制机械通气混合的呼吸模式。 用于患者有一定呼吸能力时，但不能保证所需的每分钟通气量，不足的部分由呼吸机供给。呼吸机间歇提供固定容量的呼吸, 但机械通气频率必须少于患者自主呼吸频率。 IMV是撤机的方法。因为IMV频率是固定的，所以在固定的时间给患者控制通气。因此，这一模式的缺点是如果患者正在呼气时，呼吸机与患者之间可造成人机呼吸对抗。 4．同步间歇指令通气（SIMV） SIMV是自主呼吸和机械通气混合的呼吸模式，由指令呼吸来保证患者的部分通气量或最低通气量。最低通气量由设定的潮气量和IMV频率决定。 每分钟最低通气量＝VT×fIMV SIMV与IMV的不同之处是, SIMV的指令呼吸是与患者的自主呼吸同步的。为了预防机械通气出现在自主呼吸的呼气相，由一个精细调整的触发机制（如可变流量触发）来保证。在触发窗内，由患者吸气触发指令通气，因此可达到与患者自主呼吸同步的目的。较理想的触发窗是5秒，它可保证在较高的IMV频率时，也可覆盖全部的自主呼吸周期。因此，自主呼吸末, 患者在触发窗内始动吸气努力时即触发机械通气。 临床应用表明，长期应用SIMV机械通气后可帮助停机。停机过程中，呼吸机的SIMV频率被逐渐减少。因此延长用于自主呼吸的休息时间，一直到自主呼吸可满足每分钟需要的通气量为止。 SIMV也可用于长期机械通气，因为它可减少平均通气压，对循环产生较少影响。进而，可基本完整地保持患者的自主呼吸节律。此外，控制通气较少产生呼吸机依赖。基本原则是用SIMV时，患者尽可能采取自主呼吸，呼吸机只给予很少非常低的、安全的机械呼吸频率，保证每分钟最少通气量。 （五）新型通气模式 1．压力限制通气（PLV） 压力限制通气可通过切断过高的吸气峰压减少气压伤，因此适用于有气体分布不均的疾患。这一模式可减少气道峰压，以致于不超过选择的最大压力（Pmax）。在压力时间曲线上出现压力平台，在流量－时间曲线中出现减速流量。 只要Pmax超过平台压（Pplat），容量控制通气中的恒定容量即可得到保证。 常规：设定Pmax时应超过Pplat 3 cmH2O 2．低吸气流量通气 如果通气应用的是高吸气流量，在吸气时间结束前即向肺内送完了预先设定的潮气量（呼吸机是时间控制的）。那么吸气时间即可分为有流量时相和无流量时相，在压力时间曲线上会出现吸气压力平台（＝屏气）。 在容量控制通气时的高吸气流量具有下列作用： 增加吸气峰压，但可引起气压伤。 健康肺“功能室”的过度通气（＝时间常数小的肺“功能室”）并损害呼吸力学，而时间常数较大的肺“功能室”则充气不充分 不均一的通气导致通气/血流比值的恶化并增加肺内右→左分流 吸气间歇时，不同肺“功能室”之间的压力差引起呼吸气体的肺内再分布，这些气体已在时间常数较大的肺“功能室” 参加了气体交换。由于这一呼吸气体中的氧浓度低，会加重低氧血症。 因此，在容量控制通气时，吸气流量水平应尽可能设定的低些，以便： 尽可能保持均匀通气 尽可能保持肺内的低通气压力 尽可能保持短的吸气间歇（＝屏气或无流量时间） 用尽可能低的吸气流量通气可称为容量－控制低流量通气。 即使是容量控制的低流量通气也应设定压力界限（约35 cmH2O），如果设定的吸气流量太低，在容量－控制通气过程中设定的潮气量将无法达到。这种通气受时间限制，即不再包含恒定的容量。 3．压力控制容量恒定通气 在这一类型的机械通气中，在一定压力界限内根据不同肺的力学特征自动调整通气压力。 根据以下的公式计算应用的气体容量。 有效潮气量＝Pmax×C Pmax＝最大吸气压 C＝顺应性 因此，到达肺内的气体量与顺应性和通气压力成正比。顺应性增加时，为达到相同潮气量所需要的压力即减少。如果测定的潮气量多于预先设定的容量、呼吸机可通过影响预先－设定潮气量的因素自动减少吸气压力水平。结果，呼吸机可连续调整吸气压水平适应变化的顺应性/阻力值。如果患者的肺顺应性减退，呼吸机将为保证恒定容量所需自动增加吸气压力水平。 4．分钟指令容量通气（MMV） MMV类似于IMV和SIMV，也是自主呼吸和机械通气的结合。但与SIMV不同的是，仅仅当出现太少的每分钟通气量时，才释放指令通气。即时间（＝即定的SIMV频率）不是决定机械呼吸的因素，而是由预先设定的每分钟最小通气量决定。 指令呼吸频率按照患者的自主呼吸调整，如果有充分的自主呼吸，就没有指令呼吸。这时的呼吸机工作类似CPAP模式。如果自主呼吸不充分，就启用选择的潮气量间歇指令呼吸。在完全缺乏自主呼吸时，指令呼吸将以设定的频率呼吸，患者接受即定的最小通气量。 最小通气量是根据变化的潮气量VT和SIMV频率fIMV调整的，即＝VT×fIMV 因此，MMV的原则是呼吸机连续测定实际吸入的每分钟容量，并用其与要达标的每分钟通气量比较，如果每分钟通气量的实测值和需要值之间的差别大于选择的最小通气量，指令呼吸即被应用到一个呼吸周期内。 6．反比通气（IRV） 人类呼吸时，通常吸气短于呼气，吸呼比约为1：2。在反比通气时吸呼时间比被逐步逆转。 延长吸气时间后可导致： 可减少即定潮气量条件下的吸气流量（恒定容量） 减少气道峰压，但增加气道平均压 改善慢肺“功能室”的通气 减少呼气时间可导致： 1.在慢肺“功能室”中建立局部差别的内源性“PEEP”（ PEEPi）。由于潮气量在呼气末不能被全部呼出，仍然有呼气末气流。 2.在慢肺“功能室”中，PEEPi可避免呼气末肺泡陷闭。 3.由于肺泡再启用增加功能残气量使气体交换区域增加 减少肺内右→左分流 IRV优点 改善通气/血流比值、改善动脉血氧合。 IRV的设定 可用恒定的压力（PC－IRV）或恒定的流量（VC－IRV）执行IRV通气。在密切控制通气压力和呼气气流量条件下仔细选择正确的I：E比。临床实践中，通常选择的设定是1.5~3：1。 IRV的副作用及预防 应用PC－IRV时，在恒定的吸气压力条件下，随著呼气末胸内压逐渐升高，由于慢肺“功能室”的不完全呼气，每分钟通气量减少达10~15％。在VC－IRV通气时，呼气阻力增加也可导致内源性PEEP升高。为保持潮气量恒定，下一次吸气时需要升高通气压力（升高峰压和平台压）。这导致了内源性PEEP的增加，由于残留肺内气体量增多，结果可造成肺过度充气和气压伤。因此，应用这一类型的机械通气模式应仔细设定压力界限。 7．双相气道正压通气（BIPAP） BIPAP也可称为PRBAP（双相气道压力调节通气），是最近提出的另一种新型通气模式，是压力控制通气和自主呼吸默契结合的产物。可定义为自主呼吸与时间驱动、双相气道压力控制的混合通气模式。 BIPAP特点是在呼吸周期中的任何时间，无论是在低或高的压力时相, 患者均可自主呼吸。这是因为呼吸瓣刚好可通过调节机制，为需要的恒定气道压力提供充分的气体，即使在很小的气道压力增加时。 为方便，可将BIPAP看成是两个不同CPAP水平的自主呼吸过程。如果无自主呼吸努力，即启动时间驱动压力控制的机械通气。 根据患者的自主呼吸努力，可区别两者。 这一系统在两个可调的压力水平之间, 以自由选择的时间窗形式变化，其大小可独立调节。在两种压力水平上（Phigh=P1，Plow=P2），患者均可自主呼吸（CPAP），在两种气道压力Plow和Phigh之间，可由于通气的力学部分产生容量变化。 即压力差的变化 （△P）引起气流量变化。最后由功能残气量的节律变化产生肺泡通气。 在BIPAP通气过程中，除了吸入氧浓度外仅有四个变量可调节。 这些是Phigh和Plow两个变量，在0~35 cmH2O之间可调。以及压力间期Thigh（=TI）和Tlow（＝TE），即高低压时相也可自由调整。 通气频率（VF）由TI和TE决定 VF＝ 60 （TI＋TE） 根据呼吸机的软件、可直接调整通气频率或通过设定Thigh和Tlow时相的间期确定。 BIPAP的潮气量取决于压力差△P[（Phigh=Pinsp）-（Plow=PEEP）]及顺应性C和阻力R的变化。 VT＝（Phigh-Plow）×C 压力差△P增加即引起BIPAP通气量增大（VT↑）。因为自主度是潮气量、所以应使用保证安全的分钟通气量界限报警。 潮气量VT总是根据压力差△P（Phigh-Plow）变化 压力增加的坡度可被改变，但压力增加的有效时间不应该长于设定的吸气时间TI（＝Thigh） 除可自主呼吸外，还具有完成相同潮气量时气道压力小及不需镇静剂和肌松剂等特点。可提供从单纯机械通气到完全自主呼吸的大范围的呼吸支持，覆盖从气管插管到停机的全过程。 与传统的机械通气相反，在BIPAP模式中，无论是控制通气还是自主呼吸，均不孤立，而是相互融合，成为同一模式的不同表现形式，并可根据机械通气比重的差别分为下面几种形式： 1、IPPV-BIPAP 属压力和时间控制型，类似于间歇正压通气。患者无自主呼吸，由呼吸机承担全部呼吸工作。通过变化高低压力水平，以压力－控制和时间驱动方式产生通气量。 2、SIMV-BIPAP 机械呼吸支持类似于压力通气之SIMV ，但是在高压时也允许自主呼吸。BIPAP-SIMV可用于需SIMV的停机时刻，（SIMV＋ASB）, 可提供自主呼吸时BIPAP具备的优点。这一类型的通气实际上应称为BIPAP-ASB。因为应用这一通气模式时，在低压水平可为自主呼吸提供额外的压力支持。压力变化的频率由IMV频率（fIMV）决定。吸气时间，即高压水平的间期可通过频率f和TI：TE比值来调整。压力增加的陡坡也可调。 可在低压水平上进行自主呼吸，但由呼吸机在高压水平上产生机械气流。 3、"真正"的双相气道压力调节通气 在低、高压水平上，患者均可进行自主呼吸，且自主呼吸不受机械通气的影响，而是叠加在2个机械通气的压力水平上。 4、CPAP 两个压力水平相同时的气道压力调节通气，由患者完成全部连续的呼吸。 5、BIPAP－APRV APRV＝气道压力释放通气 在这一类型的机械通气模式中, 通气不是靠间歇向肺内充气来达到的，而是靠短的周期的压力释放, 如将低压水平时相限制到1.5秒内时。 APRV类似于CPAP，只不过是间断地，短期地减少（≤1.5秒）CPAP水平。患者应用IRV上部的CPAP水平自主呼吸（与SIMV相反）。 呼气是通过短时间压力释放完成的，在此期间排除CO2，然后回到原CPAP水平，供给机械吸气。 因为非常短的压力释放时相，慢肺 “功能室”内可建立内源性PEEP（时间常数↑），它可防止呼气末小气道陷闭，结果↑PRC改善通气/血流比并改善氧合。 为进行BIPAP-APRV通气需要调节的呼吸机变量为：Phigh，Plow，Thigh，Tlow, 压力增加的陡坡有一个固定的64 msec间期。 BIPAP可克服传统机械通气时的两个问题，即强制通气对自主呼吸的抑制和人机不配。此外，机械通气时合并自主呼吸可增加通气量和改善V/Q血流比值失调，因此可进一步减少机械通气的干预及其产生的不良作用。 但BIPAP在COPD患者中的应用不多，有待于进一步积累经验。 8．独立肺通气（Inderendent Lung Venti Lation，ILV） 独立肺通气也可称为分侧肺通气，需用双腔气管导管，双呼吸机来达到这一目的。独立肺通气的适应症是单侧肺疾病，或一侧为主的肺疾病，并且不能用常规通气技术适当地治疗。 应用原则 因为肺的机械特性不同，潮气量是按照顺应性分布的。用常规方法通气时，PEEP使顺应性好的健康肺比顺应性差的病侧肺增加的容量大些。结果造成病肺通气减少，引起通气/血流失调加重。 PEEP具有压迫肺毛细血管的物理效应，造成肺健康部分的肺血管阻力增加。结果引起损伤肺的血流增加，进一步损害氧合增加右→左分流。除了需为两侧肺选择独立的潮气量外，也可应用不同水平的PEEP，称为选择性PEEP（SPEEP）。 此外，ILV给具有不同顺应性的单侧肺调整I：E比值带来机会。如果用不同的I：E分别给患者的两侧肺通气则称为非同步独立肺通气。如果用相同的I：E给患者的两侧通气则称为同步独立肺通气。 通常用相同但减少的潮气量给两侧肺通气。这样可保证在机器意外地分开时，仍然能给肺以相同的频率通气（保护措施）。非均一性肺疾病时，独立肺通气给予了用SPEEP特殊治疗通气血流/比值失调及改善肺气体交换的机会，此外，很少影响全身血流动力学，以及可利用氧来满足要求。