机械通气的呼吸力学基础
机械通气的原理
机械通气的原理
机械通气是一种通过机器辅助人体呼吸的治疗方法。
其原理是通过将氧气送入患者的呼吸道，同时利用机器帮助患者排出二氧化碳。
这能够提供足够的氧气以满足患者身体所需，并维持肺部机械的功能。
机械通气系统通常由以下几个组成部分构成：气源、呼吸机、气管插管或面罩和监测装置。
气源通常是氧气，通过管道连接到呼吸机。
呼吸机是控制和调节氧气流量和压力的设备。
气管插管或面罩则将氧气送入患者的呼吸道。
监测装置用于监测患者的呼吸参数和氧气饱和度。
机械通气的工作原理基于气体在呼吸过程中的运动和压力变化。
当患者需要通气时，气源向呼吸机提供氧气。
呼吸机根据设置的参数控制氧气流量和压力，将氧气送入患者的呼吸道。
气体通过管道进入气管插管或面罩，进而进入肺部。
呼吸机会对氧气进行压力调节，确保气体在呼气和吸气之间的平衡。
当患者吸入氧气时，呼吸机会提供一定的压力，使氧气能够进入患者的呼吸道和肺部。
在呼气时，呼吸机会调节压力，帮助患者排出二氧化碳。
此外，机械通气还可以通过调节呼吸周期和吸气/呼气比例来
提供更好的通气效果。
这些参数的调整取决于患者的具体情况和治疗目标。
总的来说，机械通气的原理是通过机器提供氧气，并辅助患者
排出二氧化碳，以维持正常呼吸功能。
它可以应用于各种呼吸系统疾病或手术后的康复治疗中。
机械通气技术ppt
2023-10-27
目录
• 机械通气技术概述 • 机械通气技术的基本原理 • 机械通气技术的临床应用 • 机械通气技术的并发症及处理 • 机械通气技术的未来发展与展望 • 机械通气技术实践经验分享
机械通气技术概述
定义与分类
定义
机械通气是一种通过人工通气方式来维持人体呼吸功能的技 术，主要通过外部机械装置进行通气，包括呼吸机、气泵等 。
机械通气技术的临床应用
适应症与禁忌症
适应症
机械通气技术可用于治疗多种呼吸系统疾 病，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）、哮 喘、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等。 此外，还可用于麻醉、手术、复苏及呼吸 衰竭的治疗。
VS
禁忌症
机械通气技术并非适用于所有呼吸系统疾 病。例如，对于严重肺大泡、气胸、大量 胸腔积液等患者，机械通气可能加重病情 。此外，机械通气技术也禁用于严重心脏 功能不全、严重电解质紊乱及酸碱失衡等 情况。
原因
可能与呼吸机使用不当、 患者心理压力大等有关
处理
调整呼吸机参数，减轻患 者心理压力，适当给予镇 静剂治疗
机械通气对血流动力学的影响
定义
指机械通气时，患者的血流动力学状态发生变化
原因
可能与呼吸机使用不当、患者自身疾病等有关
处理
根据患者病情调整呼吸机参数，适当给予血管活 性药物治疗
机械通气技术的未来发展与展 望
机械通气技术的并发症及处理
呼吸机相关性肺炎
48小时内出现的肺部感 染
原因
可能与呼吸机使用不当、 患者免疫力下降、医院内 交叉感染等有关
处理
保持患者呼吸道通畅，及 时清除痰液，合理使用抗 生素，加强营养支持治疗
呼吸机疲劳综合征
血流动力学学习-机械通气对呼吸与循环的影响
血流动力学学习-机械通气对呼吸与循环的影响机械通气为正压通气，常用来改善患者的呼吸功能，但同时因肺部压力和容积的变化对循环功能也可产生明显的影响。
一、机械通气对呼吸功能的影响正常自主呼吸吸气时胸腔内负压增加，一般可由-0.29~0.49kPa(一3~5cmH2O增加至-0.68~0.98kPa( -7~l0cmH2 0)。
此时肺泡内压低于大气压，空气被吸入肺内，呼气是由于肺及胸廓弹性回缩和自然回位，胸膜腔内负压减少，使肺泡压高于大气压，气体被排出肺外。
机械正压通气时，吸气则有赖于在气道口处施加正压，将气体压人肺内，此时气道口与肺泡内均为正压，胸膜腔内压亦明显升高，可从-0.49kPa(-5cmH2O)增至+0.29kPa(+35cmH2O）。
这种吸气时胸腔内压和肺泡压的增高，是正压通气对正常生理功能产生影响的基本原因。
不同的通气方式对呼吸生理的影响差异大。
低水平的辅助通气以及同步性好的通气模式如压力支持通气(PSV)、同步间歇指令通气(SIMV)对生理功能影响较小。
而当使用完全的控制通气(VCV/PCV)或高水平PEEP时，则可产生较明显的影响。
1．对肺容积的影响机械正压通气时因气道和肺泡扩张，肺泡内压升高，导致肺血容量相应减少，肺容积增加。
这种效应尤其在应用PEEP因功能残气量增加而更加明显。
功能残气量的增加多少与PEEP值大小、肺与胸廓顺应性及气道阻力高低密切相关。
一般PEEP为0.49kPa(cmH2O）时，功用残气量可增加500ml。
功用残气量的增加造成肺泡在呼吸周期中坚持扩张充气状况，使呼气末肺泡不至于萎陷，有益于肺泡毛细血管膜两侧的气体交流。
2．对肺泡通气量的影响肺泡通气量的大小不但取决于潮气量和呼吸频次的绝对值，而且还取决于生理无效腔与潮气量的比值(VD/VT)。
VD/VT比值增加时，即使每分通气量不变，肺泡通气量也相对减少。
机器通气时由于人工气道的建立，使剖解无效腔减少；接纳PEEP时肺内气体分布得到改良，因而减少了肺泡无效腔，使VD/VT比值下降，有效肺泡通气量增加。
机械通气的呼吸力学基础通用课件
压力支持通气（ PSV）
呼气末正压（ PEEP）
呼吸机完全替代患者的自 主呼吸，患者不能触发呼 吸机送气。
呼吸机以一定频率送气， 患者也可以触发自主呼吸。
呼吸机持续向气道内送气， 保持气道正压。
患者触发呼吸后，呼吸机 提供一定压力支持帮助患 者完成吸气。
在患者呼气末期，呼吸机 向气道内送气，保持气道 开放。
机械通气参数设置
01
02
03
04
05
潮气量（VT）
每次呼吸送的空气量，一 般为5-10ml/kg。
呼吸频率（RR） 吸气时间（Ti）
每分钟呼吸的次数，一般 为12-20次/分。
每次吸气的时间，一般为 0.8-1.2秒。
吸气流速（Flow） 吸入氧浓度（ FiO2）
每分钟吸入的空气量，一 般为30-100L/min。
改善氧合
通过调整机械通气参数，改善患者 的氧合水平。
降低呼吸功耗
通过优化机械通气设置，降低患者 呼吸所需的功耗。
02
呼吸力学基
气体动力学原理
01
理想气体定律
理想气体定律是指气体在处于平衡态时，其压强、体积和温度之间存在
一定的关系。在呼吸系统中，理想气体定律有助于我们理解肺泡和气道
对气体的传导和阻力。
密切观察生命体征
密切观察患者的生命体征，包括心率、 血压、呼吸等指标，及时发现和处理 可能出现的问题。
定期检查气囊压力
机械通气需要使用气囊封闭气道，定 期检查气囊压力是保证机械通气效果 的重要步骤。
预防感染
机械通气患者容易发生感染，需要做 好预防感染的护理措施。
机械通气患者的心理护理
减轻焦虑和恐惧
吸入气的氧浓度，一般为 21%-100%。
机械通气
④重症肌无力施行胸腺手术后
3.气体交换障碍：①ARDS，②新生儿肺透明膜病(IHMD)， ③心衰、肺水肿，④慢性肺部疾病⑤严 重急性肺部感染
4.呼吸肌活动障碍：神经肌肉疾病、中枢神经功能障碍、 骨骼肌疾病
㈡常规呼吸管理
1.呼吸管理目标：
①SaO2和PaCO2正常， ②病人安静，无出汗和烦躁不安, ③完全/部分机械通气，转为自主呼吸, ④血流动力学稳定
机械通气
Mechanical ventilation
薄玉龙
概
述
机械通气：(mechanical ventilation)是用呼吸机进行人工通气 治疗呼吸功能不全的一种有效方法，主要作用 是增加肺泡通气，减少呼吸作功和改善氧合。
60年代末，复杂的现代呼吸机成为呼吸功能不 全时必不可少的治疗手段
第一节 机械通气的基本原理
↑、呼吸作功↓
6.压力控制反比通气(PCIRV)： PCV与IRV联合应用
1)特征：时间起动、压力限定、时间切换、递减流速波形、 气道压力为方波、I:E≥1:1
2)优点：萎缩的肺泡缓慢稳定地重新膨胀
3)缺点：可产生内源性PEEP，MAP↑，肺气压伤及血流 动力学紊乱
三、压力限定通气(pressure limit ventilation，PLV)： 1.特点：Evita呼吸机特有，属容量限定
第四节 常用正压通气时的呼吸参数调节
一、通气量 1.每分钟通气量(VE) = 潮气量(VT) ×呼吸频率(RR)
按公斤体重VE ：成人 90~100ml/kg 儿童 100~120ml/kg 婴儿 20~150ml/kg
2. VT和RR 按具体需要组合
1)小儿：VE = VT(5~7ml/kg) × RR(30~40次/min)
机械通气中相关的呼吸动力学问题及其临床意义
1.5
1.5 1.5 2
1.0
1.0 1.0
0.5
0.5 0.5
1
0.0
0.0 0.0 0 -0.5 -0.5 -1.0 -1.0 0 2 4 6 8 10 12 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 -1
-0.5
-1.0
0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 0.0 0 2 4 6 8 10 12 -0.1 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 -0.1 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 0.9 0.8 0.8 0.7 0.6 0.6 0.5 0.4 0.4 0.3 0.2 0.2 0.1 0.0 0.0
呼吸努力变化时气道压力的变化
25
SB 自主呼吸
PSV12cmH2O PSV12cmH2O
26 24 22 20 18 16
25
PSV16cmH2O
PSV16CMH2O
PSV20cmH2O
PSV20cmH2O
25 20 15 10 5
20
20
15
Pao(cmH2O)
14 10 12 10 5 8 6 4 0 2 0 2 4 6 8 10 12 0 -2 0 2 4 6 8 10 12 14
5 0 -5 -10 0 10 20
Pes
30
Time(s)
箭头所示为气道开始阻断，阻断时间维持5s以上，Paw 显示一压力平台，该平台压即PEEPi,stat
PEEPi,dyn 、 Ti-lag 、PTP 计算方法
机械通气(呼吸机)基本知识
1
什么是机械通气?
—感性的认识
2
• 机械通气是借助呼吸机建立气道口与肺 泡间的压力差，给呼吸功能不全的病人 以呼吸支持，即利用机械装置来代替、 控制或改变自主呼吸运动的一种通气方 式。
3
无创机械通气
• 通过鼻、面罩、接口器等相对无创的方式 与呼吸机连接进行的通气方式统称为无创 通气。
22
生人-机对抗，增加呼吸功 肺泡在吸气中后期才完全开放
小
结
选择压力预设通气还是容 积预设通气取决于医生对其优 缺点的取舍。
23
呼吸机通过 对气流的控制实现通气目标
24
如何控制气流
25
定容通气如何设置这两个变量
26
定压通气如何设置这两个变量
27
什么是通气模式？
通气模式就是通气的方式，实际上就是控制、 辅助、支持和自主呼吸的理想结合和不同组 合—力的分配 通气模式可以理解为呼吸机如何对呼吸进行控 制和辅助，也就是呼吸机何时开始送气、如何 进行送气、何时停止送气—力的控制
14
正压通气的两大基本类型
正压通气可分为“定压”和“定容”两大类
定压型通气以气道压来管理通气 定压型通气时，气道压是独立参数，而通气容积是 从属变化的，与肺顺应性和气道阻力相关 许多通气模式如PCV、PA-CV、PC-IRV、APRV、 PSIMV、PSV、PSIMV+PSV等，都是在定压通气 基础上改进的，故统称为压力预设通气
16
定压型通气
• 压力恒定 • 吸气流量为一变量——呈 减速波型 • 病人感觉较舒适，可减少 镇静剂的使用 • 时间切换: (A)
——压力控制通气
Pressure
Flow
机械通气的呼吸力学指标
机械通气的呼吸力学指标机械通气是一种用于治疗呼吸衰竭的重要方法之一，对于呼吸力学指标的了解十分重要。
呼吸力学指标可以帮助医生评估患者的呼吸系统功能、监测疾病进程和治疗效果。
以下是一些常见的呼吸力学指标。
1. 潮气量(Tidal Volume, VT)：表示每次正常呼吸过程中肺泡内和外的气体交换的量，通常以每千克体重的毫升数来表示。
正常成人的潮气量大约在6-8毫升/千克之间。
2. 呼吸频率(Respiratory Rate, RR)：表示每分钟进行正常呼吸的次数。
正常成人的呼吸频率在12-20次/分钟之间。
3. 呼吸比(Ratio of Inspiration to Expiration, I:E)：表示吸气时间和呼气时间的比值。
通常使用I:E比来调节呼吸的时机和时间长短。
正常情况下，呼吸比大约为1:24. 通气模式(Ventilation Mode)：包括控制通气模式和辅助通气模式。
控制通气模式下，机械通气器设定潮气量和吸呼气时间。
辅助通气模式下，患者可以主动参与呼吸，但机械通气仍然会提供辅助或控制。
5. 呼气末正压(Positive End-Expiratory Pressure, PEEP)：在机械通气中，通过为呼气末增加一定的正压，可以增加患者的肺复张和氧合功能。
PEEP的选择应根据患者的病情、气体交换和心功能等因素进行调整。
6. 压力支持通气(Pressure Support Ventilation, PSV)：是一种常用的辅助通气模式，它在患者吸气早期提供一个设定的支持压力，以减轻患者的呼吸负担。
7. 梯度运动(Rate of Rise, RoR)：表示呼气末到吸气峰值的上升速度，RoR的增加可以显示患者肺功能的降低。
8. 呼气末二氧化碳分压(End-Tidal Carbon Dioxide, ETCO2)：机械通气装置可以实时监测呼气末气体中的二氧化碳浓度，ETCO2可以帮助评估患者的通气情况、血流动力学以及呼吸功能的改善。
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静态顺应性计算
Compliance =
Vte
=？
Plateau - PEEP
500 15-5
= 50 ml/cmH20
VTE 500 cc
Peak Flow = 60 L/min
Plateau Pressure 15 cm
P-V曲线的测定方法
• 大注射器法 • 吸气阻断法
• 持续气流法 —准静态顺应性
• 专用工具（OLT） • 测定注意事项
–镇静、肌松 –压力和流速监测 –注意干扰因素（如明显腹胀）
动态顺应性 （ Cd ） 反映气道的阻力 （非 弹性阻力）和呼吸系统弹性（弹性阻力） 特征，气道阻力可明显影响Cd的水平
顺应性测定要求
• 测量顺应性和阻力的标准方式是在吸气时给予恒 速流速和适当的平台时间。
PLOT SETUP UNFREEZE
PCIRC 40
cmH2O 30 20
10 0
10
-20
气道阻力
湍流的气道阻力，远大于层流
流速太快和气道不规则，容易发生湍 流
• 气体分子间及与气道壁间的摩擦阻力为 主，也称气道阻力
• 主要因素有： 气流的形态，是气道阻力的重要因
素 气道管径，是气道阻力的重要因素 气流速度，是影响气流形态的重要
因素 气体的密度，如氦气取代空气，气
体密度显著下降，可有效避免和减弱湍 流的强度，降低气流阻力，可用于严重 哮喘的通气治疗
PEEP 5 cm
压力-容积曲线
呼吸机所致肺损伤 Ventilator-Induced Lung Injury
•肺泡反复打开和塌陷 •表面活性物质缺失
-- 剪切伤
LIP
压力水平(cmH2O)
过度通气 - 压力伤
- 容量伤
UIP
Arthur S Slutsky
PV曲线的应用
• 设置合适的PEEP，减低剪切伤 • 控制平台压和峰压，避免压力伤和容量伤 • 利用陡直区通气 • 陡直段斜率下降提示肺泡通气的丧失
Normal PPlat (Normal Compliance)
峰压力增高而平台压无改变 —气道阻力增高（分泌物堵塞、气管痉挛）
Paw (cm H2O)
Normal
PIP
PPlat
顺应性降低
Low Compliance
PIP
Increased PPlat
PPlat (Decreased Compliance)
气道阻力的意义
气管插管阻力在总的呼吸阻力中占很大比例
与管腔内径关系最大 流速和气管插管长度
• 8号气管插管阻力为5 cmH2O/L/S • 7号气管插管阻力为8 cmH2O/L/S
气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作
气道阻力的计算公式
Pressure
PIP Flow-Resistive
Pressure difference (Pres)
• 流速 • 呼吸功 • P-V曲线
呼吸力学三要素
• 压力（P）、阻力（R）、流速（V） • ΔP= R×V • 压力和流速为可控因素 • 流速对时间积分得到容量 • 控制压力时阻力改变可导致容量改变 • 控制流速时阻力增大可导致压力增高
Pressure
压力组成
PIP Flow-Resistive Pressure difference (Pres)
Volume Change
重要的呼吸力学指标
压力 峰压力 PIP 平台压力 Ppla PEEP autoPEEP
阻力
容量
吸气阻力Ri 吸气潮气量VTi
呼气阻力Re 呼气潮气量VTe
弹性阻力C 死腔潮气量VD
重要的呼吸力学指标
• 顺应性
—静态顺应性 —动态顺应性 —呼吸系统顺应性
–肺顺应性（C=△V/ △P，正常肺0.2-0.3L/cmH2O） –胸壁顺应性（C= △V/ △Ppl，正常0.2 L/cmH2O）
Pplat
Alveolar Distending (recoil) PEEP Pressure difference (Pdis)
气道阻力增高
Normal
PIP
PPlat
PIP High Raw
PPlat
Paw (cm H2O)
}
Normal
Increased PIP
Increased PTA (increased Airway Resistance)
静态顺应性与动态顺应性
• 顺应性—肺的“硬度”或弹性变性能力
• 静态
—No flow
C=Vt/Pplat-PEEP • 动态
—flow and resistance
C=Vt/PIP-PEEP
肺顺应性监测的意义
静 态顺应 性 （ Cs ） 反 映肺 和胸壁 的弹性 （弹性阻力）特征,排除了气道阻力成分
Pplat Alveolar Distending (recoil) Pressure difference (Pdis)
PEEP
RI=（PIP—Ppla）/吸气末流速 RE=（Ppla—PEEP）/最大呼气流速
气道阻力的计算方法
PIP – Plateau
Resistance = ? Peak Flow
呼吸力学应用进展
• 呼吸力学监护已成为呼吸监护的重要内容
–压力、阻力பைடு நூலகம்顺应性、 auto-PEEP
• 呼吸力学曲线监测应用日趋广泛
• 提倡呼吸力学指导下的个体化通气治疗 • 肺保护通气策略的实施需要呼吸力学指导
自主呼吸
Volume 改变 Pressure 梯度
Gas Flow
机械通气
Pressure Difference Gas Flow Time
Normal PPlat (Normal Compliance)
峰压力与平台压同时增高 —提示肺或胸壁扩张受限 明显腹胀 肺不张 气胸 肺水肿、ARDS、肺炎
autoPEEP 人-机对抗
床旁监测气道压力的意义
肺（气道）阻力与 顺应性的改变都可 导致气道压力的改 变
通过气道压力的 改变可以推测病 变的性质和部位
Resistance =
20 - 15 1 L / sec
= 5 cmH20 / L / sec
VTE 500 cc
Peak Flow = 60 L/min
PIP 20 cm Plateau Pressure 15 cm
顺应性
Volume
C
=
D D
V P
DV
DP
Pressure
Volume Change = Pressure Difference x Compliance of the Balloon