呼吸模式設(shè)計要點

1、 研發(fā)中心研發(fā)中心技術(shù)部制作技術(shù)部制作2004年年7月月 呼吸模式設(shè)計要點呼吸模式設(shè)計要點 控制通氣（CMV) 分VCV和PCV兩種 VCV（容量控制通氣） 以潮氣量為控制目標(biāo)，不控制壓力 PCV（壓力控制通氣） 以壓力為控制對象，不控制容量 CMV設(shè)計整體要求 輸入：時間條件、控制目標(biāo)（一定氧濃度的潮 氣量或氣道壓力）和安全條件； 輸出：吸氣時序和呼氣時序，用于控制吸氣閥 的開啟依呼吸周期而定； 一定氧濃度的潮氣量或氣道壓力； 呼氣末正壓PEEP，呼吸機(jī)根據(jù)呼氣閥控 制曲線，通過D/A輸出對應(yīng)PEEP閥值的 電流到呼氣閥上，用于控制PEEP值。 呼吸頻率的改變改變頻率后，新的呼吸的產(chǎn)生要遵循

2、如下規(guī)則：當(dāng)前呼吸的吸氣時間不改變；直到最少500ms的呼氣時間過后，才允許進(jìn)行一次新的送氣；開始按新的呼吸頻率通氣的最大時間t（從上一次吸氣到改變頻率后第一次吸氣開始的時間）不超過3.5倍的當(dāng)前吸氣時間，或是新的呼吸周期（取兩者較大值），但不能超過改變前的呼吸周期； 續(xù) 在頻率改變后和時間t前，如果病人觸發(fā)了一 次呼吸，則按新的呼吸頻率送氣。 CMV時序產(chǎn)生條件CMV指令指令時序產(chǎn)生相關(guān)輸入條件時序產(chǎn)生相關(guān)輸入條件 ：呼吸頻率rate，吸氣時間Ti，屏氣時間Tp； 續(xù)一安全保護(hù)條件：壓力上限報警條件，一旦呼吸機(jī)通過壓力傳感器檢測道的氣道壓力超過設(shè)定的壓力上限值，不論呼吸機(jī)處于什么時序，都將轉(zhuǎn)

3、換為呼氣時序； 續(xù)二病人觸發(fā)PIM呼吸產(chǎn)生的條件觸發(fā)壓力PT； 當(dāng)監(jiān)測到病人的吸氣努力使得氣道壓力下降到設(shè)置的觸發(fā)靈敏度時，若觸發(fā)發(fā)生在開始呼氣的0.5s內(nèi)則不響應(yīng)觸發(fā)，否則呼吸機(jī)按照設(shè)定的潮氣量和吸氣時間響應(yīng)送氣； CMV時序輸出為依據(jù)上述條件產(chǎn)生的吸氣時序和呼氣時序； CMV控制的三種情況 沒有檢測到病人觸發(fā)，按照機(jī)器的設(shè)定周期性的通氣。 通氣全由病人觸發(fā)的情況，這時總的呼吸頻率會大于設(shè)置的呼吸頻率。 既有病人觸發(fā)送氣也有機(jī)器指令通氣 VCV控制相關(guān) VCV輸入條件輸入條件：潮氣量Vt；吸氣時間Ti；吸入氧濃度FiO2；呼氣末正壓PEEP?？刂扑惴?VCV控制目標(biāo) 空氣和氧氣的flow值；

4、flow=Vt/Ti，在總的潮氣量里依據(jù)氧濃度計算出的空氣的潮氣量為Vtk，氧氣的潮氣量為Vty，則可以分別求出空氣和氧氣的flow值，假定供氣流速為方波，然后依據(jù)各自的流量閥的電壓流量輸出曲線進(jìn)行控制；通過各自的傳感器進(jìn)行反饋，以控制潮氣量和氧濃度在誤差范圍內(nèi)；調(diào)準(zhǔn)頻度為一個呼吸周期調(diào)準(zhǔn)一次； 在呼氣段控制PEEP值，依據(jù)呼氣閥的電流和壓力輸出曲線進(jìn)行控制。 VCV的輸出和反饋輸出： 控制空、氧吸氣流量閥的控制值，以達(dá)到滿足設(shè)定潮氣量和氧濃度的空氣和氧氣的流速控制值；反饋值： 空氣和氧氣的流速值。調(diào)準(zhǔn)的目標(biāo)就是這兩個值。 VCV的通氣波形 PCV的輸入條件輸入條件：Pinsp.：吸氣壓力；T

5、slope：壓力上升斜坡；吸氣時間Ti；吸入氧濃度FiO2。 PCV的輸出和反饋輸出： 通過設(shè)定的氧濃度和Pinsp.，Tslope控制吸、呼氣流量閥的控制值，按比例實時的控制兩個流量閥的開啟大小，以滿足在整個吸氣過程里吸氣壓力基本維持在設(shè)定的吸氣壓力水平上。 反饋： 空氣和氧氣的流速值，實時控制調(diào)準(zhǔn)的壓力值。調(diào)準(zhǔn)的目標(biāo)就是這兩個值。 PCV的壓力數(shù)學(xué)模型P=Pmus+Paw=R*V+ Vt*1/C；氣道阻力的壓力Pmus=R*V；彈性阻力的壓力Paw=Vt*1/C， 其中：R為氣道阻力；V為氣流速度；C為胸肺順應(yīng)性；Vt為潮氣量。 數(shù)學(xué)模型演變控制壓力模型可以演變?yōu)椋篜n=R*Vn+1/C*

6、(V1*t+V2*t+Vn*t) 時間常數(shù)=R*C。 開閥初始流速初始流速可以考慮彈性阻力為0來設(shè)計， 因為剛開始通氣時，只有氣道阻力，沒 有彈性阻力； 初始流速的確定可以參考壓力支持通氣 模式下確定初始流速的方法通氣。 考慮PEEP參與控制，以最大初始流速 來送氣。 PCV帶壓力斜坡斜坡階段以恒定流速供氣，當(dāng)達(dá)到 PCV控制值時，再按上述數(shù)學(xué)模型加 以控制；初始流速為：FLOW=C*P/Tslope。 PCV控制成功的關(guān)鍵關(guān)鍵一： 實時的測量系統(tǒng)的R和C。 順應(yīng)性（順應(yīng)性（C）：每單位壓力變化而產(chǎn)生的容積變化。）：每單位壓力變化而產(chǎn)生的容積變化。 容積變化（容積變化（V） 順應(yīng)性（順應(yīng)性（C

7、） = （L/Kpa） 壓力變化（壓力變化（P） C 彈性阻力彈性阻力 C 彈性阻力彈性阻力 氣道阻力測量R=(大氣壓與肺內(nèi)壓之差)/單位時間內(nèi)氣體流量 =P/V；V：流速大?。?應(yīng)是單位時間內(nèi)的流速通過造成壓力的變化值。 PCV控制成功的關(guān)鍵（續(xù)）關(guān)鍵二 為了保證壓力控制值的穩(wěn)定，呼氣閥門為了保證壓力控制值的穩(wěn)定，呼氣閥門參與控制，通過參與控制，通過PEEP閥在吸氣階段預(yù)置閥在吸氣階段預(yù)置壓力控制水平值，所以在整個送氣過程壓力控制水平值，所以在整個送氣過程里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出壓力里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出壓力控制的部分?？刂频牟糠帧?PCV通氣波形 PCV和VCV的比較 PCV

8、和VCV的比較（續(xù)） （Manual）手動控制手動通氣應(yīng)遵循如下規(guī)則： Spontaneous（自主呼吸）可以帶壓力支持（PS）；吸氣呼氣完全由病人觸發(fā)決定；PEEP閥的作用。 控制參數(shù)輸入 PSV水平：060cmH2O； Tslope(Press. Taper) ：02s； PEEP/CPAP： 030 cmH2O。 自主呼吸不帶壓力支持 設(shè)計上考慮通氣過程中氣道壓力控制在不超過PEEP上36cmH2O范圍內(nèi)選定都可行； 自主呼吸帶壓力支持與PCV的壓力控制數(shù)學(xué)模型類似。初始流速： 對于壓力斜坡為0時，不能按照理想的最大流速來供氣，即閥的開啟也應(yīng)該是一個漸進(jìn)過程，只不過是這個過程非常短，以每

9、8ms（控制速度，每8ms控制一次閥的開啟大?。┥仙?L/s的速度增加流速，直至達(dá)到PSV控制的水平，此時的流速就為峰值流速，以后的控制過程可以參照PCV平臺過程的控制?？刂茣r間越短，效果越好。如果考慮PEEP的作用，則不一樣了。 PEEP的作用 在自主呼吸模式下不管帶不帶壓力支持，在整個通氣過程里，為了保證壓力控制的實現(xiàn)，與壓力控制類似，通過PEEP閥在吸氣階段預(yù)置壓力支持水平值，所以在整個送氣過程里，會有溢氣發(fā)生，以釋放掉超出支持壓力的部分。所以在壓力支持通氣下，PEEP起到了關(guān)鍵的作用。 呼氣靈敏度當(dāng)流速降到本次通氣最大流速的25%時；當(dāng)壓力上升超過PSV水平的3cmH2O時；吸氣時間超

10、過4s；如連續(xù)3次吸氣時間超過4s，則發(fā)出漏氣報警；要保證最短0.5s的呼氣時間。 自主呼吸和壓力支持比較 自主呼吸和壓力支持比較（續(xù)） SIMV呼吸模式由控制通氣和自主呼吸組成的呼吸模式 ；同步觸發(fā)窗的規(guī)定，減少人機(jī)對抗 。注意：Drager和PB有所區(qū)別。我們采用Drager的SIMV實現(xiàn)方式。 觸發(fā)窗的規(guī)定 上一次控制通氣吸氣結(jié)束到下一次控制通氣吸氣開始的時間定義為t1，如果： t10.5s，Ttr=0； 0.5st15.5s，Ttr=t1-0.5s；最小呼氣時間保護(hù)。 5.5st1，Ttr=5s； Ttr為下一次IMV開始之前的一段時間。在觸發(fā)窗觸發(fā)后，相當(dāng)于下一次的IMV呼吸提前，再

11、下一次的IMV間隔保持不變，除非在觸發(fā)窗里觸發(fā)呼吸。 觸發(fā)窗外 對于在觸發(fā)窗以外發(fā)生的呼吸都為自主 呼吸。 自主呼吸段的通氣過程與自主呼吸相同。 自主呼吸進(jìn)入IMV采取滿足潮氣量的原則完成本次通氣。 計算自主呼吸段吸了多少潮氣量，與IMV下的設(shè)置潮氣量比較， 如果自主吸氣大于設(shè)置潮氣量，則本次自主吸氣完成后，不進(jìn)行接著來的強(qiáng)制通氣； 反之，計算出兩者的差值V，按照強(qiáng)制通氣的開閥大小對應(yīng)的流量flow， 用公式t=V/flow計算出吸氣時間t，完成本次呼吸。 其他SIMV了解（PB）幾種時間的規(guī)定： Tm內(nèi)發(fā)生觸發(fā)病人觸發(fā)發(fā)生在強(qiáng)制通氣時間段： Tm內(nèi)沒有觸發(fā)在強(qiáng)制通氣時間段里病人沒有觸發(fā)發(fā)生，

12、在最長的Tm時間過后，誘發(fā)一次強(qiáng)制通氣。 Tb和Tm的確定Tb=60/f；最大的Tm由下面條件確定（取小值）： 06Tb或10秒 。 SIMV總計頻率 在SIMV下，指令通氣到指令通氣的最長時間間隔為16Tb或10秒+Tb； 不同于CMV的是，總計呼吸頻率有可能比設(shè)置呼吸頻率低。 BIPAP通氣關(guān)鍵點：呼氣閥門。因為要靠它來維持兩 個壓力水平。 實現(xiàn)方法：PEEP閥控制； 在吸氣時間（高壓段）和呼氣時間（低壓段）這兩個階段，通過在PEEP上施加不同的壓力控制值對應(yīng)的模擬電流值，就控制好了兩個壓力水平值。 BIPAP的分解一方面我們可以把它看作一個不限制自主吸氣的壓力控制模式；另一方面又可以認(rèn)為

13、是一個隨時間周期性改變兩個CPAP水平值的CPAP系統(tǒng)。 單獨(dú)BIPAP通氣輸入條件： 呼吸頻率f； 吸呼比I：E或吸氣時間Ti； 兩個壓力水平Pinsp/Pmax和PEEP/CPAP； 壓力上升斜坡。注注： 潮氣量不是一個固定數(shù)值，與兩個壓力 水平值相關(guān)。 無屏氣過程 。 壓力上限是一個相對于吸氣壓力的值，通常比吸氣壓力高3cmH2O 。 控制過程低壓力水平CPAP的維持與前面介紹的PEEP類似。 高壓力水平段。首先是完成壓力上升段，與自主呼吸下的壓力斜坡相同達(dá)到高壓力后，通過吸氣閥們來維持壓力平臺。 BIPAP-SIMV IMV階段的吸氣時間由IPPV的呼吸頻率和吸呼比決定，由IMV的頻率

14、來決定時間周期。IMV階段的呼吸方式與單純的BIPAP方式一致。 CPAP水平段均為自主呼吸，同時還可以加上PSV水平，當(dāng)加上PSV時，同樣的壓力上升斜坡也應(yīng)用到自主吸氣過程中。沒有同步窗。 BIPAP-APRV 與單純的BIPAP的區(qū)別：高壓階段時間很長，低壓時間很短，壓力上升斜坡為固定值64ms。適用于那些氣體交換不均勻的病人。 通氣相關(guān)其它條件 流速觸發(fā) 持續(xù)氣流。其值比設(shè)定的流速觸發(fā)值大1.5L/min； 實際設(shè)計中，可以根據(jù)流量閥控制的最小流速和傳感器的最小測量值來確定這個差值。 流速觸發(fā)判斷 病人在呼氣后期通過吸氣努力，使得吸氣傳感器和呼氣傳感器測到的流速有差值，隨著病人的吸氣努力

15、加大，這個差值也越來越大，當(dāng)差值達(dá)到設(shè)定的觸發(fā)靈敏度時，病人就觸發(fā)了一次呼吸。 流速觸發(fā)圖解 注意潮氣量的計算，要考慮持續(xù)氣流對吸氣和呼氣的潮氣量的影響。 順應(yīng)性補(bǔ)償駐留在病人回路里的氣體容量，叫做順應(yīng)性容量（Vc）。Vc=Cpt ckt (Pend insp -Pend exp)Cpt ckt：病人回路順應(yīng)性；Pend insp：病人吸氣末的氣道壓力； Pend exp：病人呼氣末的氣道壓力； 最大補(bǔ)償約束條件：Vcomp max=FactorTidal Volume;Vcomp max：最大順應(yīng)性補(bǔ)償潮氣量； Factor：補(bǔ)償因子。 補(bǔ)償因子 通氣波形 方波通氣； 加速波通氣； 減速波通氣； 正旋波通氣。 模型建立依據(jù)不同通氣波形的數(shù)學(xué)模型的建立，都是以方波送氣方式為基礎(chǔ)來建立。建立的依據(jù)就是在同一吸氣時間里，波