1、通气机通气机新乡医学院第一临床学院新乡医学院第一临床学院麻醉学教研室巩红岩麻醉学教研室巩红岩机械通气的发展历程口对口人工呼吸1800年前，金匮要略、华佗医方中有类似体外按压人工呼吸的记载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 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
2、熟，正压机械通气在麻醉和外科领域得以迅速发展。1940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。1946年，Bennet 公司研制出世界第一台初具现代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）。呼吸机的起源与发展呼吸机的起源与发展o 回顾正压机械通气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（BME）。呼吸机的组成 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、氧气源提供装置空
3、、氧气源提供装置 床边压缩机+O2气源 中心气源(Air、O2) (2.55.5)kg/cm2 呼吸机各部分主要功能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。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 它它主机和病人管路的固定或支撑装置通气机的组成通气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
4、输出气体的自动操作系统 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.空氧配比方式机械配比 电子配比有创正压通气的人机系统工程输入主机的气体为高压，要求干燥、洁净；输出给病人的混合气体为低压，要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。主机工作原理压缩气源的处理：减压、过滤；空气、氧气配比混合，稳压，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）。基本原理示意图通气控制流程o 空气、
5、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（雾化）到病人；o 呼气回路PID控制（实现PEEP等），呼出气体排到大气中。呼吸机的分类 目前没有统一分类标准，可按习惯分为：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。通气模式的定义及特点临床常用的基本通气模式机械通气吸、呼
6、切换状态分析o 两个 “开始、转换或切换”o 两个 “相或过程内含保持”正压通气和生理性呼吸的区别与联系q 通气模式可以理解为呼吸机如何对呼吸进行控制和辅助，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、何时停止送也就是呼吸机何时开始送气、如何进行送气、何时停止送气气q 通气模式就是通气的方式，实际上就是控制、辅助、支持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和自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用于临床 机械通气基本原理机械通气基本原理吸气相吸气向呼气切换呼气
7、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主要物理量和参数o时间量及参数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。时间参数及其符号o (1)通气频率 ( f：0120) bpmo (2)吸呼比 (I:E = Ti: Te )o (3)吸气时间 Ti (s) 、Trise (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
8、=60s/(Ti+Te)bpm容量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（需高速动态阀）吸气流量触发灵敏度压力参数及其符号o (1)气道压力(Airway Pressure，Pair/Plung不一致) 是一个动态物理参数，波形、光柱： Ppeak , Ppl
9、ateau, 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压力参数及压力触发灵敏度o 触发压力 P = PEEP- PTo 呼吸做功 W = S + SC气道阻力和顺应性o 静态气道阻力 RL=(Ppeak Pplateau)/flow cmH2O/L/s o 静态顺应性 CL=VT/ (Pplateau PEEP) L/cmH2O常用
10、通气模式 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。机械通气的四个相 第一相呼气切换到吸气基于第一相定义和设计通气模式，根据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
11、 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)第一相呼气切换到吸气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，控制通气可以看作时间触发。 容量控制VCVo Ft和 Pt曲线：o VCV设定 定容：VT/MV=？o 时间：f 、Ti 、Te
12、Trise、Tp、I:E=?o 压力：Pmax =? PT /FT =? 压力控制PCVo Ft和 Pt曲线：o PCV设定 定压：Pi-Level=？o 时间：f 、Ti 、 Prise、 Tp 、I:E=?o 压力：Pmax =? PT /FT =?同步间歇指令通气同步间歇指令通气 SIMVo Ft和 Pt曲线：o VCV/PCV间歇+自主 VT/MV=？ Pi-Level=？o 时间：f /RR 、Ti、 Trise、Tp、I:E=?o 压力：Pmax=? PT /FT =?o fsimv =(0f)?， f总 = fsimv + f自主 压力支持PSVo Ft和 Pt曲线：o 半自主通
13、气模式o PSV设定 压力：Pi-Level=？ 压力：Pmax=? PT /FT =?o VAPSV ?o SIMV+PSV ?持续气道正压CPAPo Ft和 Pt曲线：o 自主通气模式o 压力：PEEP、PT吸 /FT吸 =? 或 PT呼 /FT呼 =?第二相吸气相o 方方 波波(Square Wave Flow Pattern) 可快速建立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 Patte
14、rn) 兼加速和减速波通气的特点。o SIGN,潮气量加倍（延长吸气时间）。 第三相吸气转换到呼气 基于第三相定义和设计通气模式依据容量、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容量切换量切换( (容量开关) )。 第三相吸气转换到呼气o 容量限制容量限制 (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 时间周期容量限制时间周期容量限制(Time Cycled, Volume Limit
15、ed) 按一定流量为病人送气，时间到，吸气停，潮气量大小取决于流量( (定时开关流量) )。第三相吸气转换到呼气o 压力周期压力周期(Pressure Cycled) 也叫压力切换压力切换，当达到设定的气道压力水平(Insp. Press. Level)时，吸气停止( (压力开关，漏气时无法切换) )。o 时间周期压力限制时间周期压力限制(Time Cycled, Pressure Limited) 按能维持设定的气道压力水平所必需的流速为患者送气，当达到设定的吸气时间时，吸气停止(相当于PCV)。第三相吸气转换到呼气o 时间限制压力周期时间限制压力周期(Time Limited, Press
16、ure Cycled) ：按设定的吸气时间和吸气流量为患者送气，当达到设定的吸气压力水平时，吸气停止（漏气的时候，为时间切换）。o 可见，在第三相时，如果切换的主要物理参数是容量、流量、压力或时间就分别叫容量切换、流量切换、压力切换或时间切换。第四相呼气相 实现Positive End Expiratory Pressure, PEEPo 增加功能残气量(Functional Residual Capcity, FRC)。对于一些限制性病变(ARDS)，呼末维持一定的正压有利于肺泡气体交换，但使用PEEP要慎重，不能随意增减。o 电子PEEP、机械PEEP或文丘里PEEP 。通气模式的发展演化
17、通气模式的数学表达 假设病人吸气做功W吸，自己吸到的容量V吸那么：o 控制oW吸=0时，为控制模式(CMV/IPPV/VCV/PCV) W吸0 但 V吸=0，辅助控制模式(A/C 、病人触发的)o 辅助o100%W吸0，100%V吸0时，为辅助模式(Assist-Mode) 同步间歇控制：SIMV+ CPAP /SIMVVC+PSV/ SIMVPC+PSV 吸气支持：PSV/VAPSV 和 VSV/MMV/EMMVo 自主oW吸=100% ，V吸=100%时，为自主模式(Spontaneous，CPAP)通气模式的转化 麻麻 醉醉 通通 气气 机机新乡医学院第一临床学院新乡医学院第一临床学院麻
18、醉学教研室麻醉学教研室 巩红岩巩红岩 麻 醉 通 气 机o 麻醉通气机功能简单、常不设辅助通气模麻醉通气机功能简单、常不设辅助通气模式式,大多采用时间启动大多采用时间启动、流量或容量限定流量或容量限定、时间切换原理时间切换原理.一一 麻醉通气机的输出气路是通气机与麻麻醉通气机的输出气路是通气机与麻醉回路之间的管道系统，总是以麻醉醉回路之间的管道系统，总是以麻醉回路为终端气路、不与患者气道直接回路为终端气路、不与患者气道直接连接。连接。 麻 醉 通 气 机麻 醉 通 气 机二二 麻醉回路具有呼吸气体分路和呼出二麻醉回路具有呼吸气体分路和呼出二氧化碳的功能、所以麻醉通气机的输出氧化碳的功能、所以麻
19、醉通气机的输出气路对输出气体和排出气体不分离，以气路对输出气体和排出气体不分离，以来回气流的方式工作。来回气流的方式工作。三三 输出气体不直接作为患者吸入气体，输出气体不直接作为患者吸入气体，通常不设置湿化装置。通常不设置湿化装置。 麻醉通气机输出气路原理 麻醉通气机输出气路的基本功能麻醉通气机输出气路的基本功能: 一 吸气期介导通气机气体推动麻醉回路内气体进入患者肺内。 二 呼气期排除通气机的输出气体和多余的气体，引导患者呼出气进入麻醉回路。 麻醉通气机输出气路原理袋箱驱动气路袋箱驱动气路麻醉通气机输出气路原理袋箱驱动气路袋箱驱动气路o 功能特性功能特性: 1通气机输出气体与麻醉回路内气体隔
20、离 2具有容量限定功能、风箱的运动可反映工作状态和潮气量的多少 3立式风箱存在呼气末正压，挂式存在呼气负压 麻醉通气机输出气路原理袋箱驱动气路袋箱驱动气路 4必须设有多余气体阀，否则过多的新鲜气体会造成肺的气压伤 5使用时麻醉回路必须供给足够的新鲜气体，保证风箱在呼气末充满复位 麻醉通气机输出气路原理袋箱驱动气路袋箱驱动气路 6在麻醉回路严重漏气或脱管情况下，挂式风箱可以凭借自身的重力经漏气部位吸入空气正常张缩运动，不易被使用者发现 麻醉通气机输出气路原理长管驱动气路长管驱动气路麻醉通气机输出气路原理长管驱动气路长管驱动气路 一 通气机输出气体与麻醉回路内气体不分离 二 呼气末系统内的压强自动
21、与大气压平衡，无 呼气负压或呼气压末正压现象 三 无论麻醉回路新鲜气流多少，系统都能自动补偿正常运行，无肺压伤和肺不张危险 麻醉通气机输出气路原理长管驱动气路长管驱动气路 四 新鲜气流太少或为零时，可以导致慢性 缺氧 五 加大麻醉回路的新鲜气流供应，可加快 吸入麻醉气体的更新或排除麻醉通气机输出气路原理 电动风箱电动风箱 是由麻醉机由电控电动通气机与麻醉回路整合设计组成麻醉通气机输出气路原理 电动风箱电动风箱 麻醉通气机的用前检查 麻醉中发生的通气机意外，常常造成低氧血症、高碳酸血症或低碳酸血症，甚至引起肺压伤，危及患者生命。 麻醉通气机的袋箱装置检查 一 麻醉通气机与麻醉回路正常连接，关闭麻
22、醉通气机，在机械通气状态下封闭呼吸回路Y形管患者端接口，快速供氧情况时气道压不得大于0.5Kpa，气道压过高可造成气压伤。 麻醉通气机的袋箱装置检查二 关闭麻醉通气机机械/手工转换阀切换为机械位，封闭麻醉回路患者接口，快速给氧充满风箱停止充氧；切换到手工位，然后放开麻醉回路患者接口，观察风箱顶部下降速度低于100ml/min，如果风箱下降过快提示存在漏气故障。 麻醉通气机操作常规 1 按照使用说明正确连接气路2 麻醉回路通气模式选择器和麻醉回路排气阀置于机械通气状态.3 封闭麻醉回路患者连接口,快速充氧,应观察到通气机高压安全阀或多余气体阀的排气现象,麻醉回路不应出现高于4KPa的高气压 麻醉
23、通气机操作常规4 麻醉回路患者端连接模拟肺,最好采用水箱式模拟肺5 按常规给定 新鲜气体流量,快速供氧充满风箱6 开启通气机,等待通气机通过自检程序呼吸机的质量保障一个需要思考和关注的问题 呼吸机临床风险呼吸机临床风险o 根据“ISO 14971医用装置风险管理第1部 分：风险分析应用”推荐的方法进行风险分析：呼吸机12分，麻醉机、除颤器、高频电刀6分，其它医疗设备都在 6分以下；o 呼吸机是临床风险值最高的设备，其性能稳定和参数可靠与否对病人生死悠关；o 性能好、使用好、护理好，对病人生命起支持作用；反之，则影响疗效甚至成为杀手。 需要全程质量保障o 以临床培训为基础的人员保障：培训医、护人
24、员（考核合格、持证上岗）；o 以使用前例行检查为基础的制度保障：建立制度，基本质量确认；o 以性能测试为基础的质量保障：(1-2)月测一次，临床技师或工程师；o 以计量检定校准为基础的法律保障，由国家授权建立测量标准，进行量值传递或校准，在法律上得到认可，每年一次。呼吸机使用前的例行检查(OVP) 消除一部分潜在风险？o 电源气源检查：风险较多、断气断电？o 气密性检查：内、外气路和插管漏气？ o 压力上限：不准或失灵，机械的？o 呼气分钟通气量上、下限:漏气/自主？o 窒息报警：脱管、病人没有呼吸响应？o 触发灵敏度：不准或误触发？呼吸机使用前的例行检查o 吸气压力水平：平稳、准确？o 吸入
25、氧浓度：准确度高于5%，阀、混合器故障、氧电池监测？o 吸、呼流量：准确度优于5%、线性好？o 上述检查通过后，将湿化器（故障源？影响机械通气效果）预设在（3237），然后等待或用于病人，急救时可以只进行第、步检查。 呼吸机系统故障分布呼吸机系统故障分布 呼吸机主机混合器湿化器压缩机27%12%36%25%使用问题预修保养故障修复更换新品故障修复使用维护故障修复使用维护故障修复6%11% 10%2%10% 25% 11%9%16%加热湿化器工作原理加热湿化器工作原理出气口进气口接在吸气回路对病人吸入的气体加温加湿36 湿化罐内放置一个卷曲的铝筒内衬湿化滤纸形成一个温湿通道接呼气回路图-1 加热
26、湿化器应用示意图 气管插管病人远端Y-型头加温、加湿要求加温、加湿要求o到达病人口边的气体温度： 31T37,连续可调o吸入气体的绝对湿度： HA 30mg.L-1加热湿化器的性能测试加热湿化器的性能测试ISO 8185建议插管病人最小吸气湿度水平：30mg/L0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 流量(L.min-1) 口边温度38363431(mg.L-1)40 35 30 25 绝对湿度图-2 气体流量与温度、湿度性能曲线湿化器常见使用问题湿化器常见使用问题o 湿化罐要接在吸气回路上，进气和出气口不能接反；o 注意观察罐内液面高度，要加注蒸馏水，不能加注生理盐水；o
27、温度传感器接到 Y 头的吸气端，不要接在吸呼公共端；o 每个病人或每周更换一次湿化滤纸，如长期不换或忘记装滤纸，会出现低温报警； 湿化器常见使用问题湿化器常见使用问题o 当出现故障报警时，只需更换下面的控制部分进行维修，罐不用换；o 如使用管道内加热要慎重，其温度不要设置的太高，以免相对湿度降低太多； o 如呼吸机处于备机状态，带气路温度监测的湿化器要打到“Standby”状态。呼吸机的报警o 输入能源报警 停电、气源故障（无输出或低于某一水平）。o 控制回路报警 控制参数不相容(反比、超范围)、时序失效、阀失灵、传感器故障、内回路漏气等。o 输出参数报警 压力、容量、时间( f，Ti 、Te，窒息报警)、吸入气体(温度、氧浓度)呼出气体(CO2浓度)。输入能源报警o 掉电，用墙上的标准配电插座，不要用插板；o 气源故障（无输出或低于某一水平）： 尽量采用中心供双气； 用压缩机时，要特别注意气水分离器里的水和滤网的清洗。控制回路报警o 控制参数不相容 ( 反比、超范围)、时序失效、阀失灵、传感器故障、内回路漏气等故障停机。o 备用机器。输出参数报警o 压力、容量、时间( f，Ti 、Te，窒息报警)、吸入气体(温度、氧浓度)呼出气体(CO2浓度)。o 漏气、传压管和Y头脱落、呼气传感器进水、气道阻力或肺顺应性变差、痰。
