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1、临床机械通气概论一、历史 二、呼吸机（respirator）的基本构造和种类 三、正压通气的生理学效应 四、应用指征 五、呼吸机的操作方法 摘要：机械通气是在患者自然通气和/或氧合功能出现障碍时运用器械（主要是通气机，）使患者恢复有效通气并改善氧合的方法。机械通气为临床医学中不可缺少的生命支持手段，为治疗原发病提供了时间，极大地提高了对呼吸衰竭的治疗水平。本文上半部分介绍了机械通气的发展历史、呼吸机的基本构造和种类、正压通气的生理学效应和机械通气的应用指征。 关键词：机械通气 呼吸机 生理效应 指征 机械通气是在患者自然通气和/或氧合功能出现障碍时运用器械（主要是通气机,ventilator）
2、 使患者恢复有效通气并改善氧合的方法。 机械通气为临床医学中不可缺少的生命支持手段，为治疗原发病提供了时间，极大地提高了对呼吸衰竭的治疗水平。 一、历史 （一）早期阶段在罗马帝国时代，著名医生盖伦（Galen）曾经作过这样的记载：假如通过已死动物咽部的芦苇向气管吹，会发现动物的肺可以达到最大的膨胀。1543年，Vesalius在行活体解剖时，采用类似盖伦介绍的方法，使开胸后萎陷的动物肺重新复张。1664年，Hooke把一根导气管放入气管，并通过一对风箱进行通气，发现可以使狗存活超过一个小时。1774年，Tossach首次运用口对口呼吸成功地对一例患者进行复苏。Fothergill还建议在口对口
3、呼吸不能吹入足够气体时可使用风箱替代吹气。之后不久，在英国皇家慈善协会（Royal Humanne Society）的支持下，基于这种风箱技术的急救方法被推荐用于溺水患者的复苏，并在欧洲被广泛接受。但在1827-1828年间，Leroy通过一系列研究证明风箱技术会产生致命性气胸（但以后证实上述研究所使用的压力在实际应用中不可能达到），法国科学院据此开始限制这种技术的应用，英国皇家慈善协会也放弃了这一技术。早期阶段的机械通气实质上属正压通气，但限于当时的认识水平和技术条件，在以后相当长的时间里发展相对缓慢，直至进入20世纪。 （二）负压通气阶段苏格兰人Dalziel在1832年首先制作成型一负压
4、呼吸机：患者坐在一密闭的箱子中，头颈部显露于箱外，通过在箱外操纵一内置于箱中的风箱产生负压而辅助通气。1864年，美国人Jones申请了第一个负压呼吸机的专利，其设计与Dalziel类似。此后，各种设计更为精致小巧的负压呼吸机相继出现，使患者的护理更加容易。但真正成功进入临床并广泛使用的负压呼吸机是由Driker-Shaw在1928年研制成的“铁肺（iron lung）”，这种呼吸机的使用使当时脊髓灰质炎的死亡率大大降低。由于当时脊髓灰质炎的流行，客观上促成了铁肺的广泛应用和负压通气的发展，直至本世纪50年代正压通气的再次崛起。 （三）正压通气阶段在本世纪50年代以前，正压通气技术，特别是人工
5、气道技术有了长足的进步，但仅限用于麻醉科和外科的手术患者。本世纪30和40年代在欧美发生的脊髓灰质炎的大流行以“铁肺”为代表的负压通气提出了挑战，并为正压通气的再次崛起提供了契机。1952年夏天，在哥本哈根市，因脊髓灰质炎所致呼吸肌麻痹而接受治疗的首批31例患者在3天内死亡27例，麻醉科医生Ibsen被请去会诊，他建议放弃负压通气，而行气管切开，采用麻醉用的压缩气囊间隙正压通气。事实证明这种做法非常成功，以致于当时许多医学生和技术员被动到医院操作气囊以完成手动正压通气。哥本哈根成功的经验对正压通气的发展起了极大的推动作用，之后，正压通气方式不断增多、完善，而负压通气几乎被淘汰。近年来负压通气重
6、新得到重视，特别是在神经肌肉疾患的长期夜间和家庭通气方面具有重要作用。 在此主要介绍临床最为常用的正压通气技术。 二、呼吸机（respirator）的基本构造和种类 由于呼吸机的主要功能是辅助通气，而对气体交换的影响相对较少，因而称为通气机（ventilator）更符合实际情况。本文沿用习惯叫法，称ventilator为呼吸机。 呼吸机本质上是一种气体开关，控制系统通过对气体流向的控制而完成辅助通气的功能。 呼吸机的种类1.依工作动力不同：手动、气动（以压缩气体为动力）、电动（以电为动力）。2.仍吸-呼切换方式不同：定压（压力切换）、定容（容量切换）、定时（时间切换）。3.依调控方式不同：简单
7、、微电脑控制。 三、正压通气的生理学效应 （一）对呼吸功能的影响1、对呼吸肌的影响 机械通气一方面全部或部分替代呼吸肌做功，使呼吸肌得以放松、休息；另一方面通过纠正低氧和 CO2 潴留，使呼吸肌做功环境得以改善。但长期应用呼吸机会使呼吸肌出现废用性萎缩，功能降低，甚至产生呼吸机依赖。为了避免这种情况的发生，临床上可根据病情的好转，给予适当的呼吸负荷。机械感受器和化学感受器的反馈机制在机械通气中的作用：机械通气使肺扩张及缺氧和CO2潴留的改善，使肺牵张感受器和化学感受器传入呼吸中枢的冲动减少，自主呼吸受到抑制。另外，胸廓和膈肌机械感受器传入冲动的改变，也可反射性地使自主呼吸抑制。2、对呼吸动力学
8、的影响 机械通气的主要目的是通过提供一定的驱动压以克服呼吸机管路和呼吸系统的阻力，把一定潮气量的气源按一定频率送入肺内。驱动压和对比关系决定潮气量，用运动方程式（equation of motion）表示为：P=VT/CFR,其中P为压力，VT为潮气量，C为顺应性，R为阻力，F为流速。（1）压力指标 吸气峰压（peak dynamic pressure PD）用于克服胸肺粘滞阻力和弹性阻力。与吸气流速、潮气量、气道阻力、胸肺顺应性和呼气末正压（PEEP）有关。 平台压（peak static pressure或 plateau pressure, PS）用于克服胸肺弹性阻力。与潮气量、胸肺顺应
9、性PEEP有关。若吸入气体在体内有足够的平衡时间，可反映肺泡压。 呼气末正压（positive end-expiratory pressure,PEEP）若无外源性PEEP，呼气末压应为零。 气道平均压（mean airway pressure, Pmean）为数个周期中气道压的平均值。与影响PD的因素及吸气时间长短有关。Pmean的大小直接与对心血管系统的影响有关。（2）气道阻力（resistance,R） 人工气道使气道阻力增加，与人工气道的管径及长度有关。正压通气对气道的机械性扩张作用使气道阻力降低。 （3）顺应性（compliance, C）正压通气通过减轻肺水肿和增加肺表面活性物质的
10、生成，使肺顺应性改善。气道压过高，肺泡过度扩张和肺表面活性物质的减少，使肺顺应性降低。3.对肺气容积的影响机械通气通过改善顺应性、降低气道阻力和对气道、肺泡的机械性扩张作用使肺气容积增加，而PEEP的应用使呼气末肺容积增加尤为明显。4.对气体分布的影响（1）时间常数（time constant TC）TC=RC，决定气体在肺内的分布，正常为0.4秒。在一个TC内，肺泡充气至最终容积的63，2倍TC可充盈95%，3倍TC可充盈100。局部肺区TC的不同造成气体在肺内分布不均。机械通气通过改善顺应性和降低阻力而改善气体分布。（2）自主呼吸参与的程度自主呼吸的主动参与，使外周肺组织扩张较控制通气显著
11、，加之膈肌的主动下移可使肺门以下的肺叶扩张，更多的气体进入下肺区，从而改善了气体的分布。5.对肺血流和通气/血流比值（V/Q）的影响（1）改善低氧和CO2潴留,缓解肺血管痉挛，降低死腔通气，V/Q改善。（2）肺泡压过高，肺血管受压，肺血流减少；通气较差区域的血流增多，使得分流增加；胸内压增加使回心血量减少，心输出量降低，进一步使V/Q增加，死腔通气增加。（3）当自主呼吸参与正压通气时，由于自主呼吸时胸腔压为负压，有利于血流回流及改善血流分布，从而改善V/Q。6.对弥散功能的影响弥散功能与膜弥散能力、肺血管床容积和气体与血红蛋白的结合速率有关。正压通气通过减轻肺水肿和增加功能残气量使膜弥散能力增
12、加，但回心血量减少，使肺血管床容积下降，弥散降低。（二）对循环系统的影响（心肺交互作用）正压通气通过对肺容积、胸内压和呼吸功耗的影响而影响循环系统的功能。1.肺容积变化对循环系统的影响（1）自主神经系统肺扩张反射性地引起副交感兴奋，心率和血压下降。（2）肺血管阻力肺容积增加一方面使肺泡周围肺泡血管（alveolar vessel）受压，阻力增加；另一方面，受间质压力（interstitial pressure）影响的肺泡外血管（extraalveolar vessel）在肺容积增加时，由于间质弹性回缩力增加，间质压降低，其阻力下降。但肺容积增加总的净效应是使肺血管阻力增加。肺容积降低时，由于肺
13、弹性回缩力下降，肺泡外血管阻力增加，同时使终末气道趋于陷闭，产生低氧性肺血管收缩，肺血管阻力进一步增加。在ARDS和肺间质纤维化患者加用PEEP，使功能残气量增加，在一定程度上可降低肺血管能力。（3）对心包腔的挤压类似心包填塞，使回心血量减少，心输出量降低。严重时使冠脉受压，心肌供血减少，心功能受损。 （4）左心室（LV）和右心室（RV）的相互作用正压通气时，由于RV顺应性的变化较LV大，当心包腔压力增加时，RV容积缩小较LV显著，但这种变化对心输出量的影响如何，取决于双室的收缩能力。此外，正压通气使RV舒张末容积降低，LV顺应性增加，但LV舒张末容积的变化取决于肺静脉血流量和压力。在自主呼吸
14、存在时，则发生与上述相反的变化。2.胸内压的变化对循环系统的影响自主呼吸使胸内压更负，血液回流增加，引起RV前负荷增加，从而心输出量增加；同时，心脏的收缩受阻使LV后负荷增加，心输出量降低。后一种效应在正常时对血流动力学影响不明显，但在胸内压显著降低时（如急性气道阻塞），后负荷和前负荷的增加可诱发急性肺水肿。正压通气使胸内压增加，对循环系统的影响与自主呼吸相反。对于健康心脏，心输出量主要与前负荷有关，对后负荷的变化相对不敏感，在正压通气时心输出量下降。在心功能不全者，对前负荷相对不敏感，主要与后负荷有关，故正压通气可在一定程度上使心输出量增加。3.呼吸功耗自主呼吸的呼吸功耗越大，心脏负担越大。
15、在危重病患者，由于缺血、感染等的影响，心功能常受损，在心输出量不足以代偿呼吸功耗的增加时，往往会发生呼吸肌疲劳和呼吸衰竭。正压通气可完全或部分替代自主呼吸，使呼吸功耗降低，从而减轻心脏的负担。（三）对其他脏器功能的影响 1.消化系统正压通气时胃肠道血液灌注和回流受阻，pH降低，上皮细胞受损，加之正压通气本身也可作为一种应激性刺激使胃肠道功能受损，故上机患者易并发上消化道出血（630）。正压通气时肝脏血液灌注和回流受阻，肝功能受损，胆汗分泌亦受一定影响。2.肾脏由于正压通气时回心血量和心输出量减少，使肾脏灌注不良，并激活肾素-血管紧张素-醛固酮系统（RAAS）， 同时抗利尿激素（ADH）分泌增加，从而导致水钠潴留，甚至肾功能衰竭。但缺氧和CO2潴留的改善又有利于肾功能的恢复。3.中枢神经系统PaCO2降低使脑血流减少，颅内压随之降低。正压通气使颅内静脉血回流障碍，颅内压升高。总之，正压通气对机体的影响是双向的和全身性的，在实施正压通气时，即要权衡利弊，把握住矛盾的主要方面，又要着眼全身
