呼吸機(jī)的基本原理和通氣模式資料

呼吸機(jī)的根本原理與通氣模式的開展整理ppt第一頁，共五十七頁。機(jī)械通氣的開展歷程口對口人工呼吸1800年前，金匱要略、華佗醫(yī)方中有類似體外按壓人工呼吸的記載1300年前，圣經(jīng)上有“口對口〞描述無創(chuàng)正壓機(jī)械通氣有創(chuàng)1792年，首次在人身上實施氣管切開、插管及風(fēng)箱式正壓通氣技術(shù)。負(fù)壓機(jī)械通氣無創(chuàng)1928年，“鐵肺〞箱式負(fù)壓治療機(jī)。

人力作動力

電力機(jī)械作為動力正壓機(jī)械通氣1950’讓位于技術(shù)上得到很大改進(jìn)的有創(chuàng)無創(chuàng)呼吸機(jī)多功能呼吸機(jī)1981年Sullivan無創(chuàng)口鼻面罩。人工智能呼吸機(jī)人工智能無創(chuàng)呼吸機(jī)并存時代整理ppt第二頁，共五十七頁。20世紀(jì)初，隨著人工氣道技術(shù)和喉鏡直視氣管插管技術(shù)的成熟，正壓機(jī)械通氣在麻醉和外科領(lǐng)域得以迅速開展。1940年，第一臺間歇正壓通氣〔IPPV〕麻醉呼吸機(jī)被創(chuàng)造，用于胸科手術(shù)和ARDS。1946年，Bennet公司研制出世界第一臺初具現(xiàn)代呼吸機(jī)根本結(jié)構(gòu)的間歇正壓呼吸機(jī)PR-1A〔氣動氣控壓力限制型〕。呼吸機(jī)的起源與開展整理ppt第三頁，共五十七頁。呼吸機(jī)的起源與開展回憶正壓機(jī)械通氣60多年的開展歷史，我們認(rèn)為它較好地表達(dá)了臨床醫(yī)學(xué)與電子技術(shù)、機(jī)械工程相互交叉和滲透，彼此促進(jìn)和提高的一個開展過程，是“醫(yī)學(xué)科學(xué)與工程技術(shù)完美結(jié)合〞的典范〔BME〕。整理ppt第四頁，共五十七頁。呼吸機(jī)的組成可分為兩大局部或三局部：主機(jī)(氣路單元+監(jiān)控單元)濕化器(溫控+濕化灌)空、氧氣源提供裝置—床邊壓縮機(jī)+O2氣源—中心氣源(Air、O2)(2.5~5.5)kg/cm2

整理ppt第五頁，共五十七頁。呼吸機(jī)各局部主要功能主機(jī)——氣源處理、吸呼控制、監(jiān)測報警混合器——外置或內(nèi)置機(jī)械式，比例閥混合。濕化器——病人吸入氣體的加溫、加濕病人管路——5-6根螺紋管、接濕化器或霧化吸入器，病人吸入和呼出氣體的傳輸。氣源——以適當(dāng)方式提供壓縮空氣和氧氣〕其它——主機(jī)和病人管路的固定或支撐裝置整理ppt第六頁，共五十七頁?？昭跖浔确绞綑C(jī)械配比電子配比整理ppt第七頁，共五十七頁。有創(chuàng)正壓通氣的人機(jī)系統(tǒng)工程輸入主機(jī)的氣體為高壓，要求枯燥、潔凈；輸出給病人的混合氣體為低壓，要求溫暖、濕潤并到達(dá)有效的肺泡通氣量。整理ppt第八頁，共五十七頁。主機(jī)工作原理①壓縮氣源的處理：減壓、過濾；②空氣、氧氣配比混合，穩(wěn)壓，送到吸氣閥；③在吸氣相按約定通氣模式和參數(shù)向病人送氣；④同時監(jiān)控參數(shù)、滿足條件,“切換〞到呼氣相；⑤翻開或不完全翻開呼氣閥完成呼氣過程；⑥檢測病人的狀態(tài)，進(jìn)入下一個呼吸周期〔下一個吸氣相的開始〕。整理ppt第九頁，共五十七頁。根本原理示意圖整理ppt第十頁，共五十七頁。通氣控制流程空氣、氧氣配比混合(枯燥的氣體)；細(xì)菌過濾〔減少感染〕；降至低壓、穩(wěn)定壓力、緩存一定量氣體；吸氣回路PID控制〔實現(xiàn)各種通氣模式〕；經(jīng)濕化器加溫、加濕〔霧化〕到病人；呼氣回路PID控制〔實現(xiàn)PEEP等〕，呼出氣體排到大氣中。整理ppt第十一頁，共五十七頁。呼吸機(jī)的分類

目前沒有統(tǒng)一分類標(biāo)準(zhǔn)，可按習(xí)慣分為：按使用對象成人型、嬰幼兒型、通用型多功能呼吸機(jī)；按工作原理氣控氣動、電控氣動、電控電動呼吸機(jī)；按人機(jī)接口方式有創(chuàng)或無創(chuàng)正壓通氣呼吸機(jī)；按機(jī)器的功能急救、麻醉、治療、家用、高頻振蕩、噴射。整理ppt第十二頁，共五十七頁。通氣模式的定義及特點——臨床常用的根本通氣模式整理ppt第十三頁，共五十七頁。機(jī)械通氣吸、呼切換狀態(tài)分析兩個“開始、轉(zhuǎn)換或切換〞兩個“相或過程內(nèi)含保持〞整理ppt第十四頁，共五十七頁。正壓通氣和生理性呼吸的區(qū)別與聯(lián)系整理ppt第十五頁，共五十七頁。主要物理量和參數(shù)時間量及參數(shù)氣體流量及參數(shù)氣道壓力及參數(shù)溫度、濕度參數(shù)需要非常清楚地了解各參數(shù)的物理涵義及其作用或影響。整理ppt第十六頁，共五十七頁。時間參數(shù)及其符號(1)通氣頻率(f：0～120)bpm(2)吸呼比(I:E=Ti:Te

)(3)吸氣時間Ti

(s)、Trise

(s)(4)呼氣時間Te(s)(5)屏氣時間TP(s)是吸氣時間的一部份，通常設(shè)定為T的10%，臨床根據(jù)病情和呼吸習(xí)慣適當(dāng)增加或減少。周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm整理ppt第十七頁，共五十七頁。容量和流量參數(shù)及其符號(1)分鐘通氣量(MV，L/min)=VT×f(2)潮氣量(TV/VT，ml)=VTI=VTE=∫F.dt(3)吸氣流量(F，l/s)，是一個動態(tài)參數(shù)，峰值流速Fpeak：影響吸呼比和吸氣波形(4)嘆氣/深吸氣Sign：1.5或2倍的VT/100次(5)流量觸發(fā)靈敏度(FT，L/min)，包括吸氣和呼氣觸發(fā)靈敏度〔需高速動態(tài)閥〕整理ppt第十八頁，共五十七頁。吸氣流量觸發(fā)靈敏度整理ppt第十九頁，共五十七頁。壓力參數(shù)及其符號(1)氣道壓力(AirwayPressure，Pair/Plung不一致)是一個動態(tài)物理參數(shù)，波形、光柱：Ppeak,Pplateau,Pmean〔cmH2O或kPa〕(2)吸氣壓力水平(Pi-Level：0～10kPa)？(3)呼氣末正壓(PEEP：0.1kPa～3kPa)(4)吸、呼壓力觸發(fā)靈敏度(PT:-2kPa～+2kPa)(5)呼吸機(jī)的工作壓力、氣源壓力。低壓：(60~70)cmH2O，高壓：＞120kPa整理ppt第二十頁，共五十七頁。壓力參數(shù)及壓力觸發(fā)靈敏度觸發(fā)壓力P=PEEP-PT呼吸做功

W=ΔS+SC整理ppt第二十一頁，共五十七頁。氣道阻力和順應(yīng)性靜態(tài)氣道阻力RL=(Ppeak–Pplateau)/flowcmH2O/L/s靜態(tài)順應(yīng)性CL=VT/(Pplateau–PEEP)L/cmH2O整理ppt第二十二頁，共五十七頁。常見通氣模式解析〔處方〕用呼吸機(jī)的目的就是以一種適宜的方式對病人的肺進(jìn)行有效通氣，既保障病人生命需要，又要盡可能地減少并發(fā)癥，而且還要平安、舒適。重復(fù)進(jìn)行機(jī)械通氣的時間間隔叫機(jī)械通氣周期,T。一次吸氣開始到下一次吸氣開始的時間間隔為一個機(jī)械通氣周期。一個機(jī)械通氣周期又可分解為四個狀態(tài)或四個相，即：呼切換到吸、吸氣相、吸切換到呼和呼氣相。整理ppt第二十三頁，共五十七頁。機(jī)械通氣的四個相〔狀態(tài)〕整理ppt第二十四頁，共五十七頁。第一相——呼氣切換到吸氣基于第一相定義和設(shè)計通氣模式，根據(jù)吸氣初始化條件或人機(jī)關(guān)系的不同，可分為：控制模式ControlModeVentilation,CMV/VCV/PCV

輔助控制模式(Assist-ControlMode,A/C)

同步間歇指令通氣(SynchronizedIntermittentMandatoryVentilation,SIMV)整理ppt第二十五頁，共五十七頁。第一相——呼氣切換到吸氣壓力支持(PressureSupportVentilator,PSV)持續(xù)氣道正壓(ContinuousPositiveAirwayPressure,CPAP)在呼氣切換到吸氣時，如果切換或觸發(fā)的條件是流量就叫流量觸發(fā)，是壓力就叫壓力觸發(fā)，控制通氣可以看作時間觸發(fā)。

整理ppt第二十六頁，共五十七頁。容量控制VCVF—t和P—t曲線：VCV設(shè)定定容：VT/MV=？時間：f、Ti、TeTrise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?PT/FT=?

整理ppt第二十七頁，共五十七頁。壓力控制PCVF—t和P—t曲線：PCV設(shè)定定壓：Pi-Level=？時間：f、Ti、Prise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?PT/FT=?整理ppt第二十八頁，共五十七頁。同步間歇指令通氣SIMVF—t和P—t曲線：VCV/PCV間歇+自主VT/MV=？

Pi-Level=？時間：f/RR

、Ti、Trise、Tp、I:E=?壓力：Pmax=?

PT/FT=?fsimv=(0~f)?，f總=fsimv+f自主整理ppt第二十九頁，共五十七頁。壓力支持PSVF—t和P—t曲線：半自主通氣模式PSV設(shè)定壓力：Pi-Level=？壓力：Pmax=?PT/FT=?VAPSV?SIMV+PSV?整理ppt第三十頁，共五十七頁。持續(xù)氣道正壓CPAPF—t和P—t曲線：自主通氣模式壓力：PEEP、PT吸/FT吸=?或PT呼/FT呼=?整理ppt第三十一頁，共五十七頁。第三相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣

基于第三相定義和設(shè)計通氣模式依據(jù)容量、壓力和時間三個參數(shù)在切換時起作用的主次關(guān)系，其主和次關(guān)系用兩個形容詞周期的(cycled)和限制的(limited)來表示。容量周期(VolumeCycled)也叫定容通氣或容量切換(容量開關(guān))。整理ppt第三十二頁，共五十七頁。第三相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣容量限制(VolumeLimited)在設(shè)定的時間內(nèi)到達(dá)設(shè)定的潮氣量，吸氣停止(相當(dāng)于VCV)。時間周期容量限制(TimeCycled,VolumeLimited)按一定流量為病人送氣，時間到，吸氣停，潮氣量大小取決于流量(定時開關(guān)流量)。整理ppt第三十三頁，共五十七頁。第三相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣壓力周期(PressureCycled)也叫壓力切換，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的氣道壓力水平(Insp.Press.Level)時，吸氣停止(壓力開關(guān)，漏氣時無法切換)。時間周期壓力限制(TimeCycled,PressureLimited)按能維持設(shè)定的氣道壓力水平所必需的流速為患者送氣，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的吸氣時間時，吸氣停止(相當(dāng)于PCV)。整理ppt第三十四頁，共五十七頁。第三相——吸氣轉(zhuǎn)換到呼氣時間限制壓力周期(TimeLimited,PressureCycled)：按設(shè)定的吸氣時間和吸氣流量為患者送氣，當(dāng)?shù)竭_(dá)設(shè)定的吸氣壓力水平時，吸氣停止〔漏氣的時候，為時間切換〕。可見，在第三相時，如果切換的主要物理參數(shù)是容量、流量、壓力或時間就分別叫容量切換、流量切換、壓力切換或時間切換。整理ppt第三十五頁，共五十七頁。第二相——吸氣相方波(SquareWaveFlowPattern)可快速建立起通氣和在有效的時間內(nèi)維持恒定的氣流。加速波(AcceleratingFlowPattern)減速波(DeceleratingFlowPattern)氣流迅速上升到峰值，緊接著減速。正弦波(SineWaveFlowPattern)兼加速和減速波通氣的特點。SIGN,潮氣量加倍〔延長吸氣時間〕。整理ppt第三十六頁，共五十七頁。第四相——呼氣相

實現(xiàn)PositiveEndExpiratoryPressure,PEEP增加功能殘氣量(FunctionalResidualCapcity,FRC)。對于一些限制性病變(ARDS)，呼末維持一定的正壓有利于肺泡氣體交換，但使用PEEP要慎重，不能隨意增減。電子PEEP、機(jī)械PEEP或文丘里PEEP。整理ppt第三十七頁，共五十七頁。通氣模式的開展演化整理ppt第三十八頁，共五十七頁。通氣模式的數(shù)學(xué)表達(dá)

假設(shè)病人吸氣做功W吸，自己吸到的容量V吸那么：——控制W吸=0時，為控制模式(CMV/IPPV/VCV/PCV)

W吸>0但V吸=0，輔助控制模式(A/C、病人觸發(fā)的)——輔助100%>W吸>0，100%>V吸>0時，為輔助模式(Assist-Mode)

同步間歇控制：SIMV+CPAP/SIMVVC+PSV/SIMVPC+PSV吸氣支持：PSV/VAPSV和VSV/MMV/EMMV——自主W吸=100%，V吸=100%時，為自主模式(Spontaneous，CPAP)整理ppt第三十九頁，共五十七頁。通氣模式的轉(zhuǎn)化

整理ppt第四十頁，共五十七頁。呼吸機(jī)的質(zhì)量保障——一個需要思考和關(guān)注的問題整理ppt第四十一頁，共五十七頁。

呼吸機(jī)臨床風(fēng)險根據(jù)“ISO14971醫(yī)用裝置風(fēng)險管理——第1部分：風(fēng)險分析應(yīng)用〞推薦的方法進(jìn)行風(fēng)險分析：呼吸機(jī)12分，麻醉機(jī)、除顫器、高頻電刀6分，其它醫(yī)療設(shè)備都在6分以下；呼吸機(jī)是臨床風(fēng)險值最高的設(shè)備，其性能穩(wěn)定和參數(shù)可靠與否對病人生死悠關(guān)；性能好、使用好、護(hù)理好，對病人生命起支持作用；反之，那么影響療效甚至成為殺手。整理ppt第四十二頁，共五十七頁。需要全程質(zhì)量保障以臨床培訓(xùn)為根底的人員保障：培訓(xùn)醫(yī)、護(hù)人員〔考核合格、持證上崗〕；以使用前例行檢查為根底的制度保障：建立制度，根本質(zhì)量確認(rèn)；以性能測試為根底的質(zhì)量保障：(1-2)月測一次，臨床技師或工程師；以計量檢定校準(zhǔn)為根底的法律保障，由國家授權(quán)建立測量標(biāo)準(zhǔn)，進(jìn)行量值傳遞或校準(zhǔn)，在法律上得到認(rèn)可，每年一次。整理ppt第四十三頁，共五十七頁。呼吸機(jī)使用前的例行檢查(OVP)消除一局部潛在風(fēng)險？①電源氣源檢查：風(fēng)險較多、斷氣斷電？②氣密性檢查：內(nèi)、外氣路和插管漏氣？③壓力上限：不準(zhǔn)或失靈，機(jī)械的？④呼氣分鐘通氣量上、下限:漏氣/自主？⑤窒息報警：脫管、病人沒有呼吸響應(yīng)？⑥觸發(fā)靈敏度：不準(zhǔn)或誤觸發(fā)？整理ppt第四十四頁，共五十七頁。呼吸機(jī)使用前的例行檢查⑦吸氣壓力水平：平穩(wěn)、準(zhǔn)確？⑧吸入氧濃度：準(zhǔn)確度高于5%，閥、混合器故障、氧電池監(jiān)測？⑨吸、呼流量：準(zhǔn)確度優(yōu)于5%、線性好？上述檢查通過后，將濕化器〔故障源？影響機(jī)械通氣效果〕預(yù)設(shè)在〔32～37〕℃，然后等待或用于病人，急救時可以只進(jìn)行第①、②步檢查。整理ppt第四十五頁，共五十七頁。呼吸機(jī)系統(tǒng)故障分布1999年呼吸機(jī)主機(jī)混合器濕化器壓縮機(jī)27%12%36%25%使用問題預(yù)修保養(yǎng)故障修復(fù)更換新品故障修復(fù)使用維護(hù)故障修復(fù)使用維護(hù)故障修復(fù)6%11%10%2%10%25%11%9%16%整理ppt第四十六頁，共五十七頁。加熱濕化器工作原理出氣口進(jìn)氣口接在吸氣回路對病人吸入的氣體加溫加濕36℃濕化罐內(nèi)放置一個卷曲的鋁筒內(nèi)襯濕化濾紙形成一個溫濕通道接呼氣回路圖-1加熱濕化器應(yīng)用示意圖氣管插管病人遠(yuǎn)端Y-型頭整理ppt第四十七頁，共五十七頁。加溫、加濕要求到達(dá)病人口邊的氣體溫度：

31℃≤T≤37℃,連續(xù)可調(diào)吸入氣體的絕對濕度：

HA≥30mg.L-1整理ppt第四十八頁，共五十七頁。加熱濕化器的性能測試ISO8185建議插管病人最小吸氣濕度水平：≥30mg/L0102030405060708090流量(L.min-1)口邊溫度38℃36℃34℃31℃(mg.L-1)40353025

絕對濕度圖-2氣體流量與溫度、濕度性能曲線整理ppt第四十九頁，共五十七頁。濕化器常見使用問題濕化罐要接在吸氣回路上，進(jìn)氣和出氣口不能接反；注意觀察罐內(nèi)液面高度，要加注蒸餾水，不能加注生理鹽水；溫度傳感器接到Y(jié)頭的吸氣端，不要接在吸呼公共端；每個病人或每周更換一次濕化濾紙，如長期不換或忘記裝濾紙，會出現(xiàn)低溫報警；整理ppt第五十頁，共五十七頁。濕化器常見使用問題當(dāng)出現(xiàn)故障報警時，只需更換下面的控制局部進(jìn)行維