呼吸模式設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1、 研發(fā)中心研發(fā)中心技術(shù)部制作技術(shù)部制作2004年年7月月 呼吸模式設(shè)計(jì)要點(diǎn)呼吸模式設(shè)計(jì)要點(diǎn) 控制通氣（CMV) 分VCV和PCV兩種 VCV（容量控制通氣） 以潮氣量為控制目標(biāo)，不控制壓力 PCV（壓力控制通氣） 以壓力為控制對象，不控制容量 CMV設(shè)計(jì)整體要求 輸入：時(shí)間條件、控制目標(biāo)（一定氧濃度的潮 氣量或氣道壓力）和安全條件； 輸出：吸氣時(shí)序和呼氣時(shí)序，用于控制吸氣閥 的開啟依呼吸周期而定； 一定氧濃度的潮氣量或氣道壓力； 呼氣末正壓PEEP，呼吸機(jī)根據(jù)呼氣閥控 制曲線，通過D/A輸出對應(yīng)PEEP閥值的 電流到呼氣閥上，用于控制PEEP值。 呼吸頻率的改變改變頻率后，新的呼吸的產(chǎn)生要遵循

2、如下規(guī)則：當(dāng)前呼吸的吸氣時(shí)間不改變；直到最少500ms的呼氣時(shí)間過后，才允許進(jìn)行一次新的送氣；開始按新的呼吸頻率通氣的最大時(shí)間t（從上一次吸氣到改變頻率后第一次吸氣開始的時(shí)間）不超過3.5倍的當(dāng)前吸氣時(shí)間，或是新的呼吸周期（取兩者較大值），但不能超過改變前的呼吸周期； 續(xù) 在頻率改變后和時(shí)間t前，如果病人觸發(fā)了一 次呼吸，則按新的呼吸頻率送氣。 CMV時(shí)序產(chǎn)生條件CMV指令指令時(shí)序產(chǎn)生相關(guān)輸入條件時(shí)序產(chǎn)生相關(guān)輸入條件 ：呼吸頻率rate，吸氣時(shí)間Ti，屏氣時(shí)間Tp； 續(xù)一安全保護(hù)條件：壓力上限報(bào)警條件，一旦呼吸機(jī)通過壓力傳感器檢測道的氣道壓力超過設(shè)定的壓力上限值，不論呼吸機(jī)處于什么時(shí)序，都將轉(zhuǎn)

3、換為呼氣時(shí)序； 續(xù)二病人觸發(fā)PIM呼吸產(chǎn)生的條件觸發(fā)壓力PT； 當(dāng)監(jiān)測到病人的吸氣努力使得氣道壓力下降到設(shè)置的觸發(fā)靈敏度時(shí)，若觸發(fā)發(fā)生在開始呼氣的0.5s內(nèi)則不響應(yīng)觸發(fā)，否則呼吸機(jī)按照設(shè)定的潮氣量和吸氣時(shí)間響應(yīng)送氣； CMV時(shí)序輸出為依據(jù)上述條件產(chǎn)生的吸氣時(shí)序和呼氣時(shí)序； CMV控制的三種情況 沒有檢測到病人觸發(fā)，按照機(jī)器的設(shè)定周期性的通氣。 通氣全由病人觸發(fā)的情況，這時(shí)總的呼吸頻率會大于設(shè)置的呼吸頻率。 既有病人觸發(fā)送氣也有機(jī)器指令通氣 VCV控制相關(guān) VCV輸入條件輸入條件：潮氣量Vt；吸氣時(shí)間Ti；吸入氧濃度FiO2；呼氣末正壓PEEP?？刂扑惴?VCV控制目標(biāo) 空氣和氧氣的flow值；

4、flow=Vt/Ti，在總的潮氣量里依據(jù)氧濃度計(jì)算出的空氣的潮氣量為Vtk，氧氣的潮氣量為Vty，則可以分別求出空氣和氧氣的flow值，假定供氣流速為方波，然后依據(jù)各自的流量閥的電壓流量輸出曲線進(jìn)行控制；通過各自的傳感器進(jìn)行反饋，以控制潮氣量和氧濃度在誤差范圍內(nèi)；調(diào)準(zhǔn)頻度為一個(gè)呼吸周期調(diào)準(zhǔn)一次； 在呼氣段控制PEEP值，依據(jù)呼氣閥的電流和壓力輸出曲線進(jìn)行控制。 VCV的輸出和反饋輸出： 控制空、氧吸氣流量閥的控制值，以達(dá)到滿足設(shè)定潮氣量和氧濃度的空氣和氧氣的流速控制值；反饋值： 空氣和氧氣的流速值。調(diào)準(zhǔn)的目標(biāo)就是這兩個(gè)值。 VCV的通氣波形 PCV的輸入條件輸入條件：Pinsp.：吸氣壓力；T

5、slope：壓力上升斜坡；吸氣時(shí)間Ti；吸入氧濃度FiO2。 PCV的輸出和反饋輸出： 通過設(shè)定的氧濃度和Pinsp.，Tslope控制吸、呼氣流量閥的控制值，按比例實(shí)時(shí)的控制兩個(gè)流量閥的開啟大小，以滿足在整個(gè)吸氣過程里吸氣壓力基本維持在設(shè)定的吸氣壓力水平上。 反饋： 空氣和氧氣的流速值，實(shí)時(shí)控制調(diào)準(zhǔn)的壓力值。調(diào)準(zhǔn)的目標(biāo)就是這兩個(gè)值。 PCV的壓力數(shù)學(xué)模型P=Pmus+Paw=R*V+ Vt*1/C；氣道阻力的壓力Pmus=R*V；彈性阻力的壓力Paw=Vt*1/C， 其中：R為氣道阻力；V為氣流速度；C為胸肺順應(yīng)性；Vt為潮氣量。 數(shù)學(xué)模型演變控制壓力模型可以演變?yōu)椋篜n=R*Vn+1/C*

6、(V1*t+V2*t+Vn*t) 時(shí)間常數(shù)=R*C。 開閥初始流速初始流速可以考慮彈性阻力為0來設(shè)計(jì)， 因?yàn)閯傞_始通氣時(shí)，只有氣道阻力，沒 有彈性阻力； 初始流速的確定可以參考壓力支持通氣 模式下確定初始流速的方法通氣。 考慮PEEP參與控制，以最大初始流速 來送氣。 PCV帶壓力斜坡斜坡階段以恒定流速供氣，當(dāng)達(dá)到 PCV控制值時(shí)，再按上述數(shù)學(xué)模型加 以控制；初始流速為：FLOW=C*P/Tslope。 PCV控制成功的關(guān)鍵關(guān)鍵一： 實(shí)時(shí)的測量系統(tǒng)的R和C。 順應(yīng)性（順應(yīng)性（C）：每單位壓力變化而產(chǎn)生的容積變化。）：每單位壓力變化而產(chǎn)生的容積變化。 容積變化（容積變化（V） 順應(yīng)性（順應(yīng)性（C

7、） = （L/Kpa） 壓力變化（壓力變化（P） C 彈性阻力彈性阻力 C 彈性阻力彈性阻力 氣道阻力測量R=(大氣壓與肺內(nèi)壓之差)/單位時(shí)間內(nèi)氣體流量 =P/V；V：流速大?。?應(yīng)是單位時(shí)間內(nèi)的流速通過造成壓力的變化值。 PCV控制成功的關(guān)鍵（續(xù)）關(guān)鍵二 為了保證壓力控制值的穩(wěn)定，呼氣閥門為了保證壓力控制值的穩(wěn)定，呼氣閥門參與控制，通過參與控制，通過PEEP閥在吸氣階段預(yù)置閥在吸氣階段預(yù)置壓力控制水平值，所以在整個(gè)送氣過程壓力控制水平值，所以在整個(gè)送氣過程里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出壓力里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出壓力控制的部分。控制的部分。 PCV通氣波形 PCV和VCV的比較 PCV

8、和VCV的比較（續(xù)） （Manual）手動控制手動通氣應(yīng)遵循如下規(guī)則： Spontaneous（自主呼吸）可以帶壓力支持（PS）；吸氣呼氣完全由病人觸發(fā)決定；PEEP閥的作用。 控制參數(shù)輸入 PSV水平：060cmH2O； Tslope(Press. Taper) ：02s； PEEP/CPAP： 030 cmH2O。 自主呼吸不帶壓力支持 設(shè)計(jì)上考慮通氣過程中氣道壓力控制在不超過PEEP上36cmH2O范圍內(nèi)選定都可行； 自主呼吸帶壓力支持與PCV的壓力控制數(shù)學(xué)模型類似。初始流速： 對于壓力斜坡為0時(shí)，不能按照理想的最大流速來供氣，即閥的開啟也應(yīng)該是一個(gè)漸進(jìn)過程，只不過是這個(gè)過程非常短，以每

9、8ms（控制速度，每8ms控制一次閥的開啟大?。┥仙?L/s的速度增加流速，直至達(dá)到PSV控制的水平，此時(shí)的流速就為峰值流速，以后的控制過程可以參照PCV平臺過程的控制?？刂茣r(shí)間越短，效果越好。如果考慮PEEP的作用，則不一樣了。 PEEP的作用 在自主呼吸模式下不管帶不帶壓力支持，在整個(gè)通氣過程里，為了保證壓力控制的實(shí)現(xiàn)，與壓力控制類似，通過PEEP閥在吸氣階段預(yù)置壓力支持水平值，所以在整個(gè)送氣過程里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出支持壓力的部分。所以在壓力支持通氣下，PEEP起到了關(guān)鍵的作用。 呼氣靈敏度當(dāng)流速降到本次通氣最大流速的25%時(shí)；當(dāng)壓力上升超過PSV水平的3cmH2O時(shí)；吸氣時(shí)間超

10、過4s；如連續(xù)3次吸氣時(shí)間超過4s，則發(fā)出漏氣報(bào)警；要保證最短0.5s的呼氣時(shí)間。 自主呼吸和壓力支持比較 自主呼吸和壓力支持比較（續(xù)） SIMV呼吸模式由控制通氣和自主呼吸組成的呼吸模式 ；同步觸發(fā)窗的規(guī)定，減少人機(jī)對抗 。注意：Drager和PB有所區(qū)別。我們采用Drager的SIMV實(shí)現(xiàn)方式。 觸發(fā)窗的規(guī)定 上一次控制通氣吸氣結(jié)束到下一次控制通氣吸氣開始的時(shí)間定義為t1，如果： t10.5s，Ttr=0； 0.5st15.5s，Ttr=t1-0.5s；最小呼氣時(shí)間保護(hù)。 5.5st1，Ttr=5s； Ttr為下一次IMV開始之前的一段時(shí)間。在觸發(fā)窗觸發(fā)后，相當(dāng)于下一次的IMV呼吸提前，再

11、下一次的IMV間隔保持不變，除非在觸發(fā)窗里觸發(fā)呼吸。 觸發(fā)窗外 對于在觸發(fā)窗以外發(fā)生的呼吸都為自主 呼吸。 自主呼吸段的通氣過程與自主呼吸相同。 自主呼吸進(jìn)入IMV采取滿足潮氣量的原則完成本次通氣。 計(jì)算自主呼吸段吸了多少潮氣量，與IMV下的設(shè)置潮氣量比較， 如果自主吸氣大于設(shè)置潮氣量，則本次自主吸氣完成后，不進(jìn)行接著來的強(qiáng)制通氣； 反之，計(jì)算出兩者的差值V，按照強(qiáng)制通氣的開閥大小對應(yīng)的流量flow， 用公式t=V/flow計(jì)算出吸氣時(shí)間t，完成本次呼吸。 其他SIMV了解（PB）幾種時(shí)間的規(guī)定： Tm內(nèi)發(fā)生觸發(fā)病人觸發(fā)發(fā)生在強(qiáng)制通氣時(shí)間段： Tm內(nèi)沒有觸發(fā)在強(qiáng)制通氣時(shí)間段里病人沒有觸發(fā)發(fā)生，

12、在最長的Tm時(shí)間過后，誘發(fā)一次強(qiáng)制通氣。 Tb和Tm的確定Tb=60/f；最大的Tm由下面條件確定（取小值）： 06Tb或10秒 。 SIMV總計(jì)頻率 在SIMV下，指令通氣到指令通氣的最長時(shí)間間隔為16Tb或10秒+Tb； 不同于CMV的是，總計(jì)呼吸頻率有可能比設(shè)置呼吸頻率低。 BIPAP通氣關(guān)鍵點(diǎn)：呼氣閥門。因?yàn)橐克鼇砭S持兩 個(gè)壓力水平。 實(shí)現(xiàn)方法：PEEP閥控制； 在吸氣時(shí)間（高壓段）和呼氣時(shí)間（低壓段）這兩個(gè)階段，通過在PEEP上施加不同的壓力控制值對應(yīng)的模擬電流值，就控制好了兩個(gè)壓力水平值。 BIPAP的分解一方面我們可以把它看作一個(gè)不限制自主吸氣的壓力控制模式；另一方面又可以認(rèn)為

13、是一個(gè)隨時(shí)間周期性改變兩個(gè)CPAP水平值的CPAP系統(tǒng)。 單獨(dú)BIPAP通氣輸入條件： 呼吸頻率f； 吸呼比I：E或吸氣時(shí)間Ti； 兩個(gè)壓力水平Pinsp/Pmax和PEEP/CPAP； 壓力上升斜坡。注注： 潮氣量不是一個(gè)固定數(shù)值，與兩個(gè)壓力 水平值相關(guān)。 無屏氣過程 。 壓力上限是一個(gè)相對于吸氣壓力的值，通常比吸氣壓力高3cmH2O 。 控制過程低壓力水平CPAP的維持與前面介紹的PEEP類似。 高壓力水平段。首先是完成壓力上升段，與自主呼吸下的壓力斜坡相同達(dá)到高壓力后，通過吸氣閥們來維持壓力平臺。 BIPAP-SIMV IMV階段的吸氣時(shí)間由IPPV的呼吸頻率和吸呼比決定，由IMV的頻率

14、來決定時(shí)間周期。IMV階段的呼吸方式與單純的BIPAP方式一致。 CPAP水平段均為自主呼吸，同時(shí)還可以加上PSV水平，當(dāng)加上PSV時(shí)，同樣的壓力上升斜坡也應(yīng)用到自主吸氣過程中。沒有同步窗。 BIPAP-APRV 與單純的BIPAP的區(qū)別：高壓階段時(shí)間很長，低壓時(shí)間很短，壓力上升斜坡為固定值64ms。適用于那些氣體交換不均勻的病人。 通氣相關(guān)其它條件 流速觸發(fā) 持續(xù)氣流。其值比設(shè)定的流速觸發(fā)值大1.5L/min； 實(shí)際設(shè)計(jì)中，可以根據(jù)流量閥控制的最小流速和傳感器的最小測量值來確定這個(gè)差值。 流速觸發(fā)判斷 病人在呼氣后期通過吸氣努力，使得吸氣傳感器和呼氣傳感器測到的流速有差值，隨著病人的吸氣努力

15、加大，這個(gè)差值也越來越大，當(dāng)差值達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)靈敏度時(shí)，病人就觸發(fā)了一次呼吸。 流速觸發(fā)圖解 注意潮氣量的計(jì)算，要考慮持續(xù)氣流對吸氣和呼氣的潮氣量的影響。 順應(yīng)性補(bǔ)償駐留在病人回路里的氣體容量，叫做順應(yīng)性容量（Vc）。Vc=Cpt ckt (Pend insp -Pend exp)Cpt ckt：病人回路順應(yīng)性；Pend insp：病人吸氣末的氣道壓力； Pend exp：病人呼氣末的氣道壓力； 最大補(bǔ)償約束條件：Vcomp max=FactorTidal Volume;Vcomp max：最大順應(yīng)性補(bǔ)償潮氣量； Factor：補(bǔ)償因子。 補(bǔ)償因子 通氣波形 方波通氣； 加速波通氣； 減速波通氣； 正旋波通氣。 模型建立依據(jù)不同通氣波形的數(shù)學(xué)模型的建立，都是以方波送氣方式為基礎(chǔ)來建立。建立的依據(jù)就是在同一吸氣時(shí)間里，波