醫(yī)學(xué)專題-呼吸機(jī)的基本原理與通氣模式

呼吸機(jī)的基本原理與通氣(tōngqì)模式的發(fā)展第一頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt機(jī)械通氣的發(fā)展(fāzhǎn)歷程口對(duì)口(duìkǒu)人工呼吸1800年前，金匱要略、華佗醫(yī)方中有類似體外按壓(ànyā)人工呼吸的記載1300年前，圣經(jīng)上有“口對(duì)口”描述

無創(chuàng)正壓機(jī)械通氣有創(chuàng)1792年，首次在人身上實(shí)施氣管切開、插管及風(fēng)箱式正壓通氣技術(shù)。負(fù)壓機(jī)械通氣無創(chuàng)1928年，“鐵肺”箱式負(fù)壓治療機(jī)。

人力作動(dòng)力

電力機(jī)械作為動(dòng)力正壓機(jī)械通氣1950’讓位于技術(shù)上得到很大改進(jìn)的有創(chuàng)無創(chuàng)呼吸機(jī)多功能呼吸機(jī)1981年Sullivan無創(chuàng)口鼻面罩。人工智能呼吸機(jī)人工智能無創(chuàng)呼吸機(jī)并存時(shí)代第二頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt

20世紀(jì)初，隨著人工氣道技術(shù)和喉鏡直視氣管插管技術(shù)的成熟，正壓機(jī)械通氣在麻醉和外科領(lǐng)域得以迅速發(fā)展。1940年，第一臺(tái)間歇正壓通氣（IPPV）麻醉呼吸機(jī)被發(fā)明，用于胸科手術(shù)和ARDS。1946年，Bennet公司研制出世界第一臺(tái)初具現(xiàn)代呼吸機(jī)基本結(jié)構(gòu)(jiégòu)的間歇正壓呼吸機(jī)PR-1A（氣動(dòng)氣控壓力限制型）。呼吸機(jī)的起源(qǐyuán)與發(fā)展第三頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)的起源(qǐyuán)與發(fā)展回顧正壓機(jī)械通氣60多年的發(fā)展歷史，我們(wǒmen)認(rèn)為它較好地體現(xiàn)了臨床醫(yī)學(xué)與電子技術(shù)、機(jī)械工程相互交叉和滲透，彼此促進(jìn)和提高的一個(gè)發(fā)展過程，是“醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程技術(shù)完美結(jié)合”的典范（BME）。第四頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)的組成(zǔchénɡ)

可分為兩大部分或三部分：主機(jī)(氣路單元(dānyuán)+監(jiān)控單元(dānyuán))濕化器(溫控+濕化灌)空、氧氣源提供裝置—床邊壓縮機(jī)+O2氣源—中心氣源(Air、O2)(2.5~5.5)kg/cm2

第五頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)各部分(bùfen)主要功能主機(jī)——?dú)庠刺幚怼⑽艨刂?、監(jiān)測(cè)(jiāncè)報(bào)警混合器——外置或內(nèi)置機(jī)械式，比例閥混合。濕化器——病人吸入氣體的加溫、加濕病人管路——5-6根螺紋管、接濕化器或霧化吸入器，病人吸入和呼出氣體的傳輸。氣源——以適當(dāng)方式提供壓縮空氣和氧氣）其它——主機(jī)和病人管路的固定或支撐裝置第六頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt空氧配比(pèibǐ)方式機(jī)械(jīxiè)配比電子配比第七頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt有創(chuàng)正壓通氣(tōngqì)的人機(jī)系統(tǒng)工程輸入主機(jī)的氣體(qìtǐ)為高壓，要求干燥、潔凈；輸出給病人的混合氣體(qìtǐ)為低壓，要求溫暖、濕潤(rùn)并達(dá)到有效的肺泡通氣量。第八頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt主機(jī)工作(gōngzuò)原理①壓縮氣源的處理：減壓、過濾；②空氣、氧氣配比混合，穩(wěn)壓，送到吸氣閥；③在吸氣相按約定通氣模式(móshì)和參數(shù)向病人送氣；④同時(shí)監(jiān)控參數(shù)、滿足條件,“切換”到呼氣相；⑤打開或不完全打開呼氣閥完成呼氣過程；⑥檢測(cè)病人的狀態(tài)，進(jìn)入下一個(gè)呼吸周期（下一個(gè)吸氣相的開始）。第九頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt基本原理示意圖第十頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt通氣(tōngqì)控制流程空氣、氧氣配比混合(干燥(gānzào)的氣體)；細(xì)菌過濾（減少感染）；降至低壓、穩(wěn)定壓力、緩存一定量氣體；吸氣回路PID控制（實(shí)現(xiàn)各種通氣模式）；經(jīng)濕化器加溫、加濕（霧化）到病人；呼氣回路PID控制（實(shí)現(xiàn)PEEP等），呼出氣體排到大氣中。第十一頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)的分類(fēnlèi)

目前沒有統(tǒng)一分類標(biāo)準(zhǔn)，可按習(xí)慣(xíguàn)分為：按使用對(duì)象成人型、嬰幼兒型、通用型多功能呼吸機(jī)；按工作原理氣控氣動(dòng)、電控氣動(dòng)、電控電動(dòng)呼吸機(jī)；按人機(jī)接口方式有創(chuàng)或無創(chuàng)正壓通氣呼吸機(jī)；按機(jī)器的功能急救、麻醉、治療、家用、高頻振蕩、噴射。第十二頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt通氣模式的定義(dìngyì)及特點(diǎn)——臨床(línchuánɡ)常用的基本通氣模式第十三頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt機(jī)械通氣吸、呼切換狀態(tài)(zhuàngtài)分析兩個(gè)“開始、轉(zhuǎn)換或切換(qiēhuàn)”兩個(gè)“相或過程內(nèi)含保持”第十四頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt正壓通氣(tōngqì)和生理性呼吸的區(qū)別與聯(lián)系第十五頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt主要(zhǔyào)物理量和參數(shù)時(shí)間量及參數(shù)氣體流量及參數(shù)氣道壓力及參數(shù)溫度、濕度參數(shù)需要非常(fēicháng)清楚地了解各參數(shù)的物理涵義及其作用或影響。第十六頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt時(shí)間(shíjiān)參數(shù)及其符號(hào)(1)通氣頻率(f：0～120)bpm(2)吸呼比(I:E=Ti:Te

)(3)吸氣時(shí)間Ti

(s)、Trise

(s)(4)呼氣時(shí)間Te(s)(5)屏氣時(shí)間TP(s)是吸氣時(shí)間的一部份，通常設(shè)定為T的10%，臨床(línchuánɡ)根據(jù)病情和呼吸習(xí)慣適當(dāng)增加或減少。周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm第十七頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt容量和流量(liúliàng)參數(shù)及其符號(hào)(1)分鐘通氣量(MV，L/min)=VT×f(2)潮氣量(TV/VT，ml)=VTI=VTE=∫F.dt(3)吸氣流量(F，l/s)，是一個(gè)動(dòng)態(tài)參數(shù)(cānshù)，峰值流速Fpeak

：影響吸呼比和吸氣波形(4)嘆氣/深吸氣Sign：1.5或2倍的VT

/100次(5)流量觸發(fā)靈敏度(FT，L/min)，包括吸氣和呼氣觸發(fā)靈敏度（需高速動(dòng)態(tài)閥）第十八頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt吸氣流量(liúliàng)觸發(fā)靈敏度第十九頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt壓力(yālì)參數(shù)及其符號(hào)(1)氣道壓力(AirwayPressure，Pair/Plung不一致)是一個(gè)動(dòng)態(tài)物理參數(shù)，波形、光柱：

Ppeak,Pplateau,Pmean（cmH2O或kPa）(2)吸氣(xīqì)壓力水平(Pi-Level：0～10kPa)？(3)呼氣末正壓(PEEP：0.1kPa～3kPa)(4)吸、呼壓力觸發(fā)靈敏度(PT:-2kPa～+2kPa)(5)呼吸機(jī)的工作壓力、氣源壓力。低壓：(60~70)cmH2O，高壓：＞120kPa第二十頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt壓力(yālì)參數(shù)及壓力(yālì)觸發(fā)靈敏度觸發(fā)壓力(yālì)

P=PEEP-PT呼吸做功

W=ΔS+SC第二十一頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt氣道阻力(zǔlì)和順應(yīng)性靜態(tài)(jìngtài)氣道阻力RL=(Ppeak–Pplateau)/flowcmH2O/L/s靜態(tài)順應(yīng)性CL=VT/(Pplateau–PEEP)L/cmH2O第二十二頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt常見通氣模式解析(jiěxī)（處方）用呼吸機(jī)的目的就是以一種適宜的方式對(duì)病人(bìngrén)的肺進(jìn)行有效通氣，既保障病人生命需要，又要盡可能地減少并發(fā)癥，而且還要安全、舒適。重復(fù)進(jìn)行機(jī)械通氣的時(shí)間間隔叫機(jī)械通氣周期,T。一次吸氣開始到下一次吸氣開始的時(shí)間間隔為一個(gè)機(jī)械通氣周期。一個(gè)機(jī)械通氣周期又可分解為四個(gè)狀態(tài)或四個(gè)相，即：呼切換到吸、吸氣相、吸切換到呼和呼氣相。第二十三頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt機(jī)械(jīxiè)通氣的四個(gè)相（狀態(tài)）第二十四頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第一相——呼氣切換(qiēhuàn)到吸氣基于第一相定義和設(shè)計(jì)通氣模式，根據(jù)(gēnjù)吸氣初始化條件或人機(jī)關(guān)系的不同，可分為：控制模式ControlModeVentilation,CMV/VCV/PCV

輔助控制模式(Assist-ControlMode,A/C)

同步間歇指令通氣(SynchronizedIntermittentMandatoryVentilation,SIMV)第二十五頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第一(dìyī)相——呼氣切換到吸氣壓力支持(PressureSupportVentilator,PSV)持續(xù)(chíxù)氣道正壓(ContinuousPositiveAirwayPressure,CPAP)在呼氣切換到吸氣時(shí)，如果切換或觸發(fā)的條件是流量就叫流量觸發(fā)，是壓力就叫壓力觸發(fā)，控制通氣可以看作時(shí)間觸發(fā)。

第二十六頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt容量(róngliàng)控制VCVF—t和P—t曲線：VCV設(shè)定定容：VT/MV=？時(shí)間(shíjiān)：f、Ti、TeTrise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?PT/FT=?

第二十七頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt壓力(yālì)控制PCVF—t和P—t曲線(qūxiàn)：PCV設(shè)定定壓：Pi-Level=？時(shí)間：f、Ti、Prise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?PT/FT=?第二十八頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt同步間歇(jiànxiē)指令通氣SIMVF—t和P—t曲線：VCV/PCV間歇(jiànxiē)+自主VT/MV=？

Pi-Level=？時(shí)間：f/RR

、Ti、Trise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?

PT/FT=?fsimv=(0~f)?，f總=fsimv+f自主第二十九頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt壓力(yālì)支持PSVF—t和P—t曲線：半自主(zìzhǔ)通氣模式PSV設(shè)定壓力：Pi-Level=？壓力：Pmax=?PT/FT=?VAPSV?SIMV+PSV?第三十頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt持續(xù)(chíxù)氣道正壓CPAPF—t和P—t曲線：自主通氣模式(móshì)壓力：PEEP、PT吸/FT吸=?或PT呼/FT呼=?第三十一頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第三相——吸氣轉(zhuǎn)換(zhuǎnhuàn)到呼氣

基于第三相定義和設(shè)計(jì)通氣模式依據(jù)容量、壓力和時(shí)間三個(gè)參數(shù)在切換時(shí)起作用的主次關(guān)系(guānxì)，其主和次關(guān)系用兩個(gè)形容詞周期的(cycled)和限制的(limited)來表示。容量周期(VolumeCycled)也叫定容通氣或容量切換(容量開關(guān))。第三十二頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第三(dìsān)相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣容量限制(VolumeLimited)在設(shè)定的時(shí)間內(nèi)達(dá)到設(shè)定的潮氣量，吸氣(xīqì)停止(相當(dāng)于VCV)。時(shí)間周期容量限制(TimeCycled,VolumeLimited)按一定流量為病人送氣，時(shí)間到，吸氣停，潮氣量大小取決于流量(定時(shí)開關(guān)流量)。第三十三頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第三(dìsān)相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣壓力周期(PressureCycled)也叫壓力切換，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的氣道壓力水平(Insp.Press.Level)時(shí)，吸氣停止(壓力開關(guān)，漏氣時(shí)無法(wúfǎ)切換)。時(shí)間周期壓力限制(TimeCycled,PressureLimited)按能維持設(shè)定的氣道壓力水平所必需的流速為患者送氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的吸氣時(shí)間時(shí)，吸氣停止(相當(dāng)于PCV)。第三十四頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第三相——吸氣(xīqì)轉(zhuǎn)換到呼氣時(shí)間限制壓力周期(TimeLimited,PressureCycled)：按設(shè)定的吸氣時(shí)間和吸氣流量為患者送氣，當(dāng)達(dá)到設(shè)定的吸氣壓力水平時(shí)，吸氣停止（漏氣的時(shí)候，為時(shí)間切換）?？梢姡诘谌鄷r(shí)，如果切換的主要(zhǔyào)物理參數(shù)是容量、流量、壓力或時(shí)間就分別叫容量切換、流量切換、壓力切換或時(shí)間切換。第三十五頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第二(dìèr)相——吸氣相方波(SquareWaveFlowPattern)可快速建立起通氣和在有效的時(shí)間內(nèi)維持恒定的氣流。加速波(AcceleratingFlowPattern)減速波(DeceleratingFlowPattern)

氣流迅速上升(shàngshēng)到峰值，緊接著減速。正弦波(SineWaveFlowPattern)兼加速和減速波通氣的特點(diǎn)。SIGN,潮氣量加倍（延長(zhǎng)吸氣時(shí)間）。第三十六頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt第四相——呼氣(hūqì)相

實(shí)現(xiàn)PositiveEndExpiratoryPressure,PEEP增加功能殘氣量(FunctionalResidualCapcity,FRC)。對(duì)于一些限制性病變(ARDS)，呼末維持一定的正壓有利于肺泡氣體交換，但使用PEEP要慎重，不能隨意增減(zēnɡjiǎn)。電子PEEP、機(jī)械PEEP或文丘里PEEP。第三十七頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt通氣模式(móshì)的發(fā)展演化第三十八頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt通氣模式的數(shù)學(xué)(shùxué)表達(dá)

假設(shè)病人(bìngrén)吸氣做功W吸，自己吸到的容量V吸那么：——控制W吸=0時(shí)，為控制模式(CMV/IPPV/VCV/PCV)

W吸>0但V吸=0，輔助控制模式(A/C、病人觸發(fā)的)——輔助100%>W吸>0，100%>V吸>0時(shí)，為輔助模式(Assist-Mode)

同步間歇控制：SIMV+CPAP/SIMVVC+PSV/SIMVPC+PSV吸氣支持：PSV/VAPSV和VSV/MMV/EMMV——自主W吸=100%，V吸=100%時(shí)，為自主模式(Spontaneous，CPAP)第三十九頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt通氣模式(móshì)的轉(zhuǎn)化

第四十頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)的質(zhì)量(zhìliàng)保障——一個(gè)需要(xūyào)思考和關(guān)注的問題第四十一頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt

呼吸機(jī)臨床(línchuánɡ)風(fēng)險(xiǎn)根據(jù)“ISO14971醫(yī)用裝置風(fēng)險(xiǎn)管理——第1部分：風(fēng)險(xiǎn)分析(fēnxī)應(yīng)用”推薦的方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析(fēnxī)：呼吸機(jī)12分，麻醉機(jī)、除顫器、高頻電刀6分，其它醫(yī)療設(shè)備都在6分以下；呼吸機(jī)是臨床風(fēng)險(xiǎn)值最高的設(shè)備，其性能穩(wěn)定和參數(shù)可靠與否對(duì)病人生死悠關(guān)；性能好、使用好、護(hù)理好，對(duì)病人生命起支持作用；反之，則影響療效甚至成為殺手。

第四十二頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt需要全程質(zhì)量(zhìliàng)保障以臨床培訓(xùn)為基礎(chǔ)的人員保障：培訓(xùn)醫(yī)、護(hù)人員（考核合格、持證上崗）；以使用前例行檢查為基礎(chǔ)的制度保障：建立制度，基本質(zhì)量確認(rèn)；以性能測(cè)試為基礎(chǔ)的質(zhì)量保障：(1-2)月測(cè)一次，臨床技師或工程師；以計(jì)量檢定校準(zhǔn)為基礎(chǔ)的法律(fǎlǜ)保障，由國(guó)家授權(quán)建立測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行量值傳遞或校準(zhǔn)，在法律(fǎlǜ)上得到認(rèn)可，每年一次。第四十三頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)使用前的例行(lìxínɡ)檢查(OVP)

消除一部分潛在風(fēng)險(xiǎn)？①電源氣源檢查：風(fēng)險(xiǎn)較多、斷氣斷電？②氣密性檢查：內(nèi)、外氣路和插管漏氣？③壓力上限：不準(zhǔn)(bùzhǔn)或失靈，機(jī)械的？④呼氣分鐘通氣量上、下限:漏氣/自主？⑤窒息報(bào)警：脫管、病人沒有呼吸響應(yīng)？⑥觸發(fā)靈敏度：不準(zhǔn)或誤觸發(fā)？第四十四頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)使用前的例行(lìxínɡ)檢查⑦吸氣壓力水平：平穩(wěn)、準(zhǔn)確？⑧吸入氧濃度：準(zhǔn)確度高于5%，閥、混合器故障、氧電池監(jiān)測(cè)(jiāncè)？⑨吸、呼流量：準(zhǔn)確度優(yōu)于5%、線性好？上述檢查通過后，將濕化器（故障源？影響機(jī)械通氣效果）預(yù)設(shè)在（32～37）℃，然后等待或用于病人，急救時(shí)可以只進(jìn)行第①、②步檢查。第四十五頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt呼吸機(jī)系統(tǒng)故障分布(fēnbù)1999年呼吸機(jī)主機(jī)混合器濕化器壓縮機(jī)27%12%36%25%使用問題預(yù)修保養(yǎng)故障修復(fù)更換新品故障修復(fù)使用維護(hù)故障修復(fù)使用維護(hù)故障修復(fù)6%11%10%2%10%25%11%9%16%第四十六頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt加熱濕化器工作(gōngzuò)原理出氣口進(jìn)氣口接在吸氣(xīqì)回路對(duì)病人吸入的氣體加溫加濕36℃濕化罐內(nèi)放置一個(gè)卷曲(juànqǔ)的鋁筒內(nèi)襯濕化濾紙形成一個(gè)溫濕通道接呼氣回路圖-1加熱濕化器應(yīng)用示意圖氣管插管病人遠(yuǎn)端Y-型頭第四十七頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt加溫(jiāwēn)、加濕要求到達(dá)病人口邊的氣體溫度(wēndù)：

31℃≤T≤37℃,連續(xù)可調(diào)吸入氣體的絕對(duì)濕度：

HA≥30mg.L-1第四十八頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt濕化器常見(chánɡjiàn)使用問題濕化罐要接在吸氣回路上，進(jìn)氣和出氣口不能接反；注意觀察罐內(nèi)液面高度，要加注蒸餾水，不能加注生理鹽水；溫度傳感器接到Y(jié)頭的吸氣端，不要接在吸呼公共端；每個(gè)病人或每周更換(gēnhuàn)一次濕化濾紙，如長(zhǎng)期不換或忘記裝濾紙，會(huì)出現(xiàn)低溫報(bào)警；第四十九頁(yè)，共五十五頁(yè)。編輯ppt濕化器常見使用(shǐyòng)問題當(dāng)出現(xiàn)故障報(bào)警時(shí)，只需更換下面的控制部分進(jìn)行維修，罐不用換；如使用管道內(nèi)