呼吸生理与机械通气的应用课件.ppt
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1、呼吸生理与机械通气,1,呼吸生理与机械通气1,呼吸系统解剖与生理,上呼吸道:鼻、咽、喉,下呼吸道:气管、支气管、支气管树、肺泡,2,呼吸系统解剖与生理上呼吸道:下呼吸道:2,呼吸概念及其意义: 机体与外界环境之间的气体交换过程.,呼吸过程:,O2,CO2,O2,CO2,肺,血液循环,组织细胞,肺通气 肺换气 气体运输 组织换气,外呼吸,内呼吸,3,呼吸概念及其意义: 呼吸过程:O2CO2O2CO2肺血液循环,呼吸系统的结构与功能1、呼吸道:勾通肺泡与外界环境的气体通道,上呼吸道:鼻、咽、喉 呼吸道下呼吸道:气管、支气管及在肺内的分支 呼吸道的主要功能 :(1)调节气道阻力:通过调节气道阻力从而
2、调节进出肺的气体的量、速度和呼吸功(2)保护功能 :对吸入气体进入加温、湿润、过滤、清洁作用和防御反射等保护功能。,4,呼吸系统的结构与功能上呼吸道:鼻、咽、喉 4,2、呼吸道平滑肌:气管至终末细支气管管壁,形成完整的网格结构受交感神经和迷走神经的双重支配,调节呼吸道管径吸气:交感神经()平滑肌舒张,管径增大呼气:迷走神经()平滑肌收缩,管径减小神经递质的作用:胆碱类物质:迷走神经类作用去甲肾上腺素类物质:交感神经类作用,5,2、呼吸道平滑肌:5, 3、 肺泡: 肺泡气与血液进行气体交换的场所,6,6,4、胸廓与胸膜腔(1)胸廓(2)呼吸肌 1)吸气肌:膈肌、肋间外肌(主); 斜角肌、胸锁乳突
3、肌(辅) 2)呼气肌:腹肌、肋间内肌 (3)胸膜腔负压,7,4、胸廓与胸膜腔7,肺通气的原理,肺通气的动力 肺通气的阻力 肺通气,肺通气的动力 直接动力: 大气与肺泡气之间的压差 (大气压- 肺内压) 原动力:呼吸运动,呼吸运动 胸膜腔内压变化 肺内压改变 大气压与肺内压压差改变,肺通气,8,肺通气的原理肺通气的动力 肺通气的阻力,呼吸运动定义:是指呼吸肌收缩舒张引起的胸廓扩大和缩小。参与呼吸的肌肉:主要吸气肌:膈肌和肋间外肌主要呼气肌:肋间内肌和腹肌辅助吸气肌:斜角肌、胸锁乳突肌等,9,呼吸运动9,(1)平静呼吸:节能的最佳呼吸方式(主动、被动) 吸气:主动 呼气:被动,(2)用力呼吸:耗能
4、高(主动、主动) 吸气:主动呼气:主动,10,(1)平静呼吸:节能的最佳呼吸方式(主动、被动)(2)用力呼,肺通气的阻力,弹性阻力 肺弹性阻力 肺的弹性回缩力 (1/3) 肺泡表面张力 (2/3) 胸廓弹性阻力非弹性阻力 气道阻力(主要) 惯性阻力 组织粘滞阻力,肺通气的阻力,11,肺通气的阻力弹性阻力 肺弹性阻力 肺的弹性回缩力,肺容积和肺容量 肺容量:静态肺容量、动态肺容量 静态肺容量潮气量(VT):平静呼吸时每次吸入或呼出的容量。约400500ml。深吸气量(IC):从平静呼气末作最大吸气时所能吸入的气量,它是潮气量与补吸气量之和,衡量最大通气潜能补吸气量(IRV):平静吸气末,再做最大
5、吸气所能吸入的气量。补呼气量(ERV):平静呼气末,再做最大呼气所能呼出的气体量 。功能残气量(FRC):平静呼气末肺内残留的气体量。残气量(RV):最大呼气末肺内残留的气体量。肺活量(VC):最大吸气末缓慢而完全呼出的最大气体量。VCIRVVTERV。肺活量(TLC):最大吸气末肺内所含的气体量。 TLCVCRV。,12,肺容积和肺容量12,肺通气量每分通气量:每分钟进出肺的气体总量. 每分通气量=潮气量(TV) 呼吸频率(R) 69L,13,肺通气量13,无效腔和肺泡通气量 无效腔 :解剖无效腔 + 肺泡无效腔 = 生理无效腔解剖无效腔:鼻呼吸性细支气管内不参与交换的气体量.反应呼出气与肺
6、泡气的差异: 肺泡无效腔:肺泡内未参与气体交换的气体量. (每分)肺泡通气量:每分钟吸入肺泡的新鲜空气量. (每分)肺泡通气量 = (潮气量 - 无效腔气量) 呼吸频率 ( 500 - 150 ) 15 = 4250 ml,14,无效腔和肺泡通气量 14,呼吸气体的交换 气体的扩散 影响气体扩散速率的因素 1. 气体的分压差 2. 气体的分子量和溶解度 3. 扩散面积和距离 4. 温度,15,呼吸气体的交换15,影响肺换气(气体交换)的因素 1. 呼吸膜的厚度 反比 呼吸膜-6层:是肺泡气与血液之间的物理屏障. 单纯扩散. 厚度大扩散速率小 换气障碍 PO2 PCO2 病理:肺水肿、肺炎、肺间
7、质纤维化 2. 呼吸膜的面积 正比 面积 小扩散速率小 换气障碍 PO2 PCO2 病理: 肺炎、肺不张、肺实变,16,影响肺换气(气体交换)的因素16,3. 通气/血流比值(VA/Q比值)每分钟肺泡通气量(VA)和每分钟肺血流量(Q)之间的比值 正常 成人 安静 状态下 : VA (肺泡通气量)= 4.2 L/min Q(每分钟肺血流量)= 5L/min正常VA/Q比值为0.84VA/Q (0.84) :通气过剩(VA)或血流不足(Q ) 肺泡无效腔增大 通气不足 PO2 PCO2 VA/Q (0.84) :通气不足VA 或血流过剩Q 功能性动- 静脉短路 肺泡通气不良 PO2 PCO2 ,
8、17,3. 通气/血流比值(VA/Q比值)17,通气血流比值,V/Q增大,V/Q减小,正常,18,通气血流比值V/Q增大V/Q减小正常18,机械通气,机械通气是指患者通气和/或换气功能出现障碍时,运用器械使患者恢复有效通气并改善氧合的方法,19,机械通气机械通气是指患者通气和/或换气功能出现障碍时,运用器,机械通气的历史,20,机械通气的历史20,机械通气的历史,负压呼吸机(“铁肺”)1928年Boston儿童医院无创通气首次用于临床20世纪40至50年代脊髓灰质炎爆发流行时广泛使用,The iron lung created negative pressure in abdomen as w
9、ell as the chest, decreasing cardiac output.,Iron lung polio ward at Rancho Los Amigos Hospital in 1953.,21,机械通气的历史负压呼吸机(“铁肺”)The iron lun,机械通气的历史,22,机械通气的历史22,机械通气的历史,23,机械通气的历史23,机械通气的历史,正压呼吸机1955年麻省总医院首次使用有创通气现已成为机械通气的标准,24,机械通气的历史正压呼吸机24,机械通气的目的,纠正急性呼吸性酸中毒: 纠正低氧血症降低呼吸功消耗,缓解呼吸肌疲劳防止肺不张 对于可能出现肺膨胀不全
10、的患者(如术后胸腹活动受限、神经肌肉疾病等),机械通气可通过增加肺容积而预防和治疗肺不张 为安全使用镇静剂和肌松剂提供通气保障稳定胸壁 在某些情况下(如肺叶切除、连枷胸等),由于胸壁完整性受到破坏,通气功能严重受损,此时机械通气可通过机械性扩张使胸壁稳定,以保证充分的通气。,25,机械通气的目的纠正急性呼吸性酸中毒: 25,机械通气应指征,经积极治疗后病情仍继续恶化;意识障碍;呼吸形式严重异常,如呼吸频率 3540次/min或 68次/min,节律异常,自主呼吸微弱或消失;血气分析提示严重通气和氧合障碍:PaO2 50mmHg,尤其是充分氧疗后仍 50 mmHg;PaCO2进行性升高,pH动态
11、下降。,26,机械通气应指征经积极治疗后病情仍继续恶化;26,机械通气的相对禁忌证,气胸及纵隔气肿未行引流者肺大疱和肺囊肿低血容量性休克未补充血容量者严重肺出血气管-食管瘘 但在出现致命性通气和氧合障碍时,应积极处理原发病(如尽快行胸腔闭式引流,积极补充血容量等),同时不失时机地应用机械通气。,27,机械通气的相对禁忌证27,机械通气部分概念,28,机械通气部分概念28,四大要素,TIME,FLOW,PRESSURE,VOLUME,29,四大要素TIMEFLOWPRESSUREVOLUME29,Flow,Flow越大 吸气时间越短 Peak airway pressure、Gas distri
12、bution变差Flow越小 吸气时间越长 呼气时间縮短 Peak airway pressure、Gas distribution变好,但有可能因呼气不完全而产生并发症(auto-PEEP,30,FlowFlow越大 吸气时间越短 Peak air,Flow Patterns,Constant flow:Volume ventilation的主要flow型式Ascending flow:可能有助于气道阻力过高时的气体分布;如status asthmaticus目前尚无临床研究支持ascending flow在临床上的值Descending flow:Pressure ventilation的
13、主要flow型式适用于compliance差或低血氧的病人,31,Flow PatternsConstant flow:31,名詞解释,Trigger:设定结束呼气的条件(开始吸气)Limit:设定某一個值不能超过該limitCycle:设定结束吸气动作的条件(开始呼气),32,名詞解释Trigger:设定结束呼气的条件(开始吸气)32,Trigger,Time trigger:先设定一个rate时间到了就启动Pressure trigger:先设定一个pressure sensitivity (e.g. 2 cmH2O)当PAW降到baseline以下的预设值时就启动Sensitivity设
14、太低时有可能会auto-triggerFlow trigger: 机器必需是continuous flow(e.g. 6L/min)再设定一個flow sensitivity (e.g. 3L/min)当airway flow降到baseline以下的预设值)时就启动较省力,33,TriggerTime trigger:33,Cycle,Time cycle时间到了就切換成呼气Flow cycle当flow降到initial flow的某個%时切換成呼气(e.g. PSV=25%)Volume cycle当volume达到預先设定的值时切換成呼气 (e.g. Assist volume ven
15、tilation)E.g. VCV, IMVPressure cycle当pressure达到預先设定的值时切換成呼气(e.g. IPPB)较少用于ICU,34,CycleTime cycle34,机械通气模式,按通气类型分为定压型呼吸机定容型呼吸机,35,机械通气模式按通气类型分为35,定压和定容呼吸机优缺点比较,36,定压和定容呼吸机优缺点比较优点缺点定压型通气人机协调性好,流,基本模式有两种:控制通气和辅助通气 控制通气时,通气机触发呼吸并且承担全部的呼吸功,即完全通气支持(Full ventilatory support,FVS) 辅助通气时,患者触发和完成全部或部分呼吸周期,而通气机
16、只是给予一定的呼吸支持,即部分通气支持(Partial ventilatory support,PVS),37,基本模式有两种:控制通气和辅助通气 37,无创正压通气(Noninvasive Pressure Support,NIPSV),为经鼻或面罩流量触发压力支持通气,避免了气管插管或气管切开及其并发症。因此具有减少痛苦,保持上呼吸道的正常生理功能、正常进食、讲话等优点设定呼吸道内吸气正压水平(IPAP)和气道内呼气正压水平(EPAP),38,无创正压通气(Noninvasive Pressure Su,呼吸机与患者的连接,39,呼吸机与患者的连接39,适应证:患者出现较为严重的呼吸困难,
17、动用辅助呼吸机,常规氧疗方法(鼻导管和面罩)不能维持氧合或氧合障碍,有恶化趋势时,应及时使用NPPV。,40,适应证:患者出现较为严重的呼吸困难,动用辅助呼吸机,常规氧疗,无创通气基本条件,基本要素病人清醒病人合作合适医护人员 (培训、医护人员与病员比)合适的设备(面罩、呼吸机)紧急人工气道建立和监护的保障条件血流动力学稳定 无急性面部损伤、颅底骨折等,41,无创通气基本条件基本要素41,NIPSV临床应用的禁忌症,禁忌证:意识障碍,呼吸微弱或停止,无力排痰,严重的器官功能不全(上消化道大出血、血流动力学不稳定等),未经引流的气胸或纵隔气肿,严重腹胀,上气道或颌面部损伤、术后、畸形,不能配合N
18、PPV或面罩不适等,42,NIPSV临床应用的禁忌症禁忌证:意识障碍,呼吸微弱或停止,,更改有创通气,遇到下列情况应中止无创通气,建立人工气道后,改换为有创通气不能耐受面罩者极少见病情加重而无创通气不能及时纠正需建立人工气道处理大量分泌物者生命体征极不稳定,需建立人工气道者无创通气治疗无效,病情进行性加重支持压力30cmH2O,43,更改有创通气遇到下列情况应中止无创通气,建立人工气43,但无创通气也有以下缺点:1、无创通气病人常有憋闷感,2、人机配合协调需有积极的心态并经相当时间的适应过程;2、死腔量较大;3、经常发生漏气; 4、特别是遇呕吐等时如不及时发现易发生窒息等并发症;5、应用不当或
19、配合不佳反可增加氧耗量加重心衰。故应严密观察,如有必要及时改用常规正压通气。,44,但无创通气也有以下缺点:44,控制机械通气(Controlled Mechanical Ventiation,CMV),CMV(CV)又称指令通气,呼吸机以预设频率定时触发,并输送预定潮气量。即呼吸机完全代替患者的自主呼吸。换句话说,患者的呼吸方式(呼吸频率、潮气量、吸呼时比和吸气流速)完全由呼吸机控制,由呼吸机来提供全部呼吸功。,45,控制机械通气(Controlled Mechanical V,控制指令通气(CMV/IPPV),46,控制指令通气(CMV/IPPV)46,CV主要用于,(1)患有严重呼吸抑制
20、或呼吸暂停,如麻醉、中枢神经系统功能障碍、或药物过量等。(2)可最大限度减轻呼吸肌负荷,降低呼吸氧耗,有利于呼吸肌休息和恢复疲劳。(3)为心肺功能储备差的患者提供最大呼吸支持,以减少呼吸用力,缓解急性冠状动脉缺血,47,CV主要用于(1)患有严重呼吸抑制或呼吸暂停,如麻醉、中枢神,(4)在实施“非生理性”特殊通气方式,如反比通气、分侧肺通气、低频通气以及在闭合性颅脑损伤时,为减少脑血流和降低颅内压故意采用的过度通气等。(5)对患者呼吸力学的监测,如呼吸阻力、顺应性、PEEPi、潮气末CO2 浓度、呼吸功等,只有在CV控制通气时测定才准确可靠。,48,(4)在实施“非生理性”特殊通气方式,如反比
21、通气、分侧肺通气,辅助通气(Assisted Ventilation, AV),AV是在患者吸气用力时依靠气道压的降低(压力触发)或流量的改变(流量触发)来触发,触发后呼吸机即按预设潮气量(或吸气压力)、频率、吸气和呼气时间将气体传送给患者。,49,辅助通气(Assisted Ventilation, A,辅助/控制模式(Assist/Control Ventilation,A/C),结合AV和CV的特点,通气靠患者触发,并以CV的预设频率作为备用。A-CV模式大多以容量切换型通气来实行,应用容量切换A-CV时,需预设触发敏感度、潮气量(VT)、频率(备用频率)、吸气流速和流速波型通气机以预先
22、设定的频率释放出预先设定的潮气量。在通气机触发呼吸的期间,患者也能触发自主呼吸,当通气机感知患者的自主呼吸时,通气机可释放出一次预先设定的潮气量。患者不能自己改变自主呼吸触发呼吸的潮气量。,50,辅助/控制模式(Assist/Control Ventila,volume (mL) pressure (cm H2O) flow (L/min),VA/CControl,51,volume (mL) press,volume (mL) pressure (cm H2O) flow (L/min),patient-triggered breath,ventilator-triggered breath
23、,VA/CAssist,52,volume (mL) press,53,53,辅助通气指通气机在患者吸气用力达到触发灵敏度时提供预设参数的通气控制通气指不论患者自主呼吸如何,通气机按预设频率,间隔一定时间给予预设参数的通气A/C 可以是容量控制通气也可以是压力控制通气。A/C 需要预设频率,预设频率的实质就是设置了时间触发阈值实际f后备f 实际Ve=实际Vt X实际F,54,辅助通气指通气机在患者吸气用力达到触发灵敏度时提供预设参数的,Assist-Control Ventilation,Time or patient triggerSet parameter:frequencysensiti
24、vitytype of breath (volume or pressure),55,Assist-Control VentilationTime,A/C的应用指征,呼吸中枢的驱动力正常,但是呼吸肌衰竭以致于不能完成呼吸功 呼吸中枢的驱动力正常,但是由于所需要的呼吸功增加,使呼吸肌不能完成全部呼吸功。,56,A/C的应用指征 呼吸中枢的驱动力正常,但是呼吸肌衰竭以致于,A/C模式的优缺点,正常情况下,A/C模式与SMV相比,患者所作的呼吸功较少由于每次呼吸都是在正压通气下产生A/C模式可多方面影响患者的血流动力学状态。,57,A/C模式的优缺点 正常情况下,A/C模式与SMV相比,患者,间歇指
25、令通气(Intermittent Mandatory Ventilation,IMV),定义:呼吸机以预定的频率输送固定的潮气量(或压力),在两次指令通气间歇期,允许患者自主呼吸自主呼吸时的通气量取决于患者自主呼吸的呼吸肌群力量。IMV 和A/C模式的差别在于患者能触发产生自主呼吸的通气量,A/C模式中,潮气量是由通气机产生的恒定通气量;而在IMV模式中,潮气量是由患者自己控制的,因而是可变的。,58,间歇指令通气(Intermittent Mandatory,IMV模式通气治疗期间,如果患者有自己的通气周期,但IMV不能监测患者的自主呼吸努力,因而通气机仍可能给予一次强制通气。这就造成了呼吸
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