呼吸机在ICU中的应用(一)

紫水晶

随着危重监护医学的发展，呼吸机已经成为了ICU中几乎每天都需要使用的治疗措施，是呼吸衰竭和生命支持的重要方法。尽管呼吸机包括气道内正压和胸外负压呼吸机，然而，目前临床上主要使用的是气道内正压的呼吸机。下面介绍气道内正压的呼吸机的主要的通气模式的特点及其临床应用。

第一节：人工通气的主要目标、重要参数和模式分类展，
一、人工通气的主要目标：主要的目标包括：（1）维持合适的肺泡通气量；（2）改善肺的氧合功能；（3）减轻呼吸肌肉负荷、减少呼吸作功，降低肺和心脏负荷；（4）改善呼吸困难;(5)减少人工通气的并发症（如：气压伤、肺不张、低血压、人机对抗等）。
二、重要的参数：无论采用任何形似的呼吸机或者通气模式，都必须考虑到下列的重要参数：（1）提供的气体容量（潮气量，分钟通气量）；（2）产生的气道压力（吸气相压力、呼气相压力、压力的变化形式）；（3）提供的流量及其形式；（4）呼吸频率、呼吸的时间节律及其转换的机制；（5）其他：如FiO2等。

三、通气模式分类
1、按辅助通气的程度，可以将通气模式分成：
（1）控制通气：如容量控制、压力控制等）；
（2）辅助通气：如同步间歇指令通气（SIMV）、压力支持（PSV）等；
（3）自主呼吸：持续气道内正压（CPAP）。
2、按吸呼转换机制的分类：
（1）定容型呼吸机：每次给予设定的潮气量后，转变为呼气。
（2）压力控制型呼吸机：按照设定的压力水平给予吸气，达到设定的时间或者转换指标后转换成呼气。此外，过去也有使用定压型呼吸机：给予恒定的吸气流量，气道压力从基线开始，在吸气过程中逐渐增加，达到设定的压力后，转变为呼气；目前基本没有使用此类型的呼吸机。
（3）定时型呼吸机：给予恒定的吸气流量，持续一定（调定）的时间后，转变为呼气。
（4）流量转换型呼吸机：通常按照调定的压力（或者压力范围）吸气，当吸气流量衰减到一个阈值或者出现特定流量波形变化时，转变为呼气。
（5）混合型：同时采用多种的吸气－呼气转换的机制，只要达到任何一个指标或者同时达到两个指标后，转换成呼气。

呼吸机的通气模式比较多，按照使用的频率和特点可以分成3大类：
1、 目前常用通气模式：（1）容量控制（CMV；A/C）；（2）同步间竭指令通气（SIMV）；（3）压力控制（PCV）；（4）压力支持（PSV）；（5）持续（或呼气末）气道内正压（ CPAP或PEEP）；（6）混合使用上述的通气模式：如 SIMV+PSV＋PEEP。
2、 新的通气模式：近十年来发展的较新的通气模式主要的特点是同时具备压力限制、容量保证和流量足够可变的特点，这些通气模式包括有：（1）容量支持（VS）；（2）压力调控容量转换（PRVC）；（3）压力增强（pressure Augmented Venntilation）/容量保证压力支持（VAPS）；（4）双水平气道内正压（BiPAP）和气道压力释放（APRV）等。
3、 新的探索性使用的模式：闭环通气，比例辅助通气等。
4、 新的通气概念：反比通气、允许性高碳酸血症、肺保护和肺开放（防止肺萎陷）的策略等。
5、 不常用的通气模式：高频喷射（振荡）通气、气道内吹气、分侧肺通气、体外膜氧合、液体通气、胸外负压通气等。

四、吸气触发的机制
人工通气过程中，在有可能的情况下，尽可能保留自主呼吸。保留一定程度的自主呼吸可以防止呼吸肌肉萎缩、改善肺内气体分布、降低胸内正压，有利于病人的康复。在这种情况下，病人吸气的同时，能够敏感地同步触发呼吸机是十分重要的。目前常用地同步触发机制包括有：压力触发、流量触发、容量触发、流量自动追踪。在婴幼儿，也有采用胸腹活动来触发呼吸机。从临床的角度来讲，流量型的触发形式（包括流量触发、容量触发、流量自动追踪）的敏感性比较好，也不容易出现自动触发（即病人没有吸气，但是呼吸机误认为病人已经开始吸气，导致呼吸频率异常增加和过度通气）。

第二节 常用的通气模式的优缺点比较
   
目前没有任何一种通气模式可以满足临床上所有的需要。临床医生应该根据病情的需要选择合适的通气模式。下面比较各种常用的通气模式的优缺点。
   一、容量控制通气（ CMV，A/C）：也称作间歇正压通气（IPPV），是一种完全的容量控制通气模式。呼吸机按照设定的潮气量、吸气流量、吸气时间和呼吸频率给予通气。其优点是：保证潮气量和分钟通气量，多数的情况下能够提供全部的通气支持。所有特别适合于无明显自主呼吸的病人。缺点是气道压力变化比较大，有可能出现过高的压力，气压伤的可能性比较大。通气参数的设定难以完全适合病人的需要，也不能根据病人的病情变化而变化，所有其人机同步性较差，对于有明显自主呼吸的病人，比较容易出现人机对抗、病人感觉不舒适、过度通气或吸气流量不协调等。              
二、压力控制通气(PCV)：每次吸气给予调定的压力和时间。吸气流量按需供给（压力限制，时间转换），没有固定的潮气量。其优点是能够控制气道压力，气压伤的可能性降低，有利于肺泡开放和气体分布。缺点是潮气量不保证（决定于呼吸系统的有效顺应性和给予的吸气压力和时间），设定吸气时间与病人的吸气时间不合时，导致病人感觉不适和人机不同步。主要应用于需要控制气道压力（避免气压伤）和充分镇静状态下的病人。
三、压力支持通气（PSV）：PSV的特点是由病人触发每一个吸气，吸气相给予恒定的正压，吸气的流量足够可变（根据实际的需要）。当吸气流量下降到一定的水平时，转换为呼气。PSV的特点病者触发，呼吸机提供吸气辅助性压力和流量，病人的吸气努力、PSV的水平和呼吸系统的有效顺应性三方面共同决定吸气的潮气量、实际的吸气流量和吸气时间。最终达到人机共同作用完成每一个呼吸，降低呼吸肌肉的负荷，增加通气量的目的。PSV应用指征前题是有比较强的自主呼吸的状态，特别适合于一般状态比较好，但存在呼吸费力的病人，也常用于人机对抗的病人的处理。缺点是潮气量和分钟通气量不恒定，不适合用于昏迷或自主呼吸微弱的病人。
四、同步间歇指令通气（SIMV）：SIMV是指在给予指定的基础呼吸频率的容量控制或压力控制通气的同时，允许有自主呼吸的通气模式。通常将每分钟分成若干个时间段（由SIMV的频率决定），每一个时间段给予一次的控制通气，其余的时间允许自主呼吸。在自主呼吸期间，可以同时使用辅助通气的模式（如：PSV）。实际的分钟通气量由呼吸机指令通气和患者的自主通气两部分组成。与CMV相比SIMV具备有下列的优点：①避免或减少镇静剂或肌松剂的应用。②减少呼吸性碱中毒的发生。③预防呼吸肌萎缩。④加速撤机过程。⑤减少对循环功能的干扰和气压伤的发生率。缺点是基础频率的控制呼吸的参数较难与病人的吸气流量、容量和时间节律完全适应，导致该时段的人机不同步。自主呼吸时段有可能导致呼吸负荷过重，增加呼吸肌肉负荷。SIMV主要适用于呼吸衰竭的恢复过程和撤机过程中，其在撤机中。也有用于解决人机对抗的问题。
五、压力调节容量控制通气（Pressure regulated volume control ventilation，   PRVC）：PRVC是一种压力控制，时间切换的通气模式。其特点是呼吸机连续测定呼吸系统有效顺应性（受肺、胸廓、气道阻力的共同影响），自动调整压力控制水平，保证潮气量。呼吸机首次送气从低压开始（起始的压力为5cmH2O），呼吸机自动计算该压力下获得的潮气量。在随后的三次通气中，呼吸机逐步调整压力水平，每次通气之间的压力差不超过3cmH2O。首先以达到75％的预定潮气量为目标自动调节压力；此后呼吸机根据自动调节后的压力和潮气量再次计算呼吸系统有效顺应性，随后再自动调节吸气压力以便达到预定的潮气量。最大压力不超过预定压力（压力上限）下5cmH2O。
    PRVC可用于控制性通气，避免了压力控制时潮气量不保证的缺点，也避免了容量控制时可能出现的吸气流量不匹配的问题。应用PRVC时应注意调节合适的最大压力上限水平，压力水平过低达不到预设潮气量，压力水平过高则安全性差。此外，如果病人的呼吸的努力在不断的变化时，PRVC的调节有可能无法完成；当病人的吸气努力较强时，也有可能出现病人的吸气时间与设定的吸气时间不一致的情况。
    六、容积支持通气（volume Support Ventilation，VS, 也有称作容量辅助通气）：VS是一种压力辅助，流量或容量切换的通气模式。其工作方式类似于 PSV，不同之处是压力辅助的水平自动增加，使实际的潮气量接近设定的目标潮气量。调节的原理与PRVC相似。当患者的自主呼吸消失时VS模式将会自动转为PRVC模式。
七、适应性压力通气（adaptive pressure ventilation, APV）：是一种能适应病人通气的需求的自动模式。APV是通过自动调节吸气的压力水平来达到目标的潮气量的目的，其工作原理为：①连续五次通气以测定病人的呼吸系统有效的动态顺应性；②计算并以最低的气道压力达到所需目标潮气量。③当顺应性及病人的呼吸状态发生改变时，APV通过改变气道压力来实现预定潮气量。ASV主要优点有：①自动调节吸气压力来适应病人的通气需求，可用于自主及指令性通气，当病人自主呼吸停止时，ASV则自动转换为指令性通气；而当自主呼吸恢复时，ASV自动进入支持通气阶段；②ASV是第一个自动撤机支持系统，ASV可以用于开始人工通气时到脱机过程的病人。③ASV能提供安全的最低分钟通气量；④ASV能持续监测病人每一次呼吸的顺应性、气道阻力及自主呼吸状况。然而，ASV只是根据呼吸系统有效顺应性的情况来调节通气支持的参数，无法根据病人的总体情况来综合调节。因此，不宜盲目应用。
   八、压力增强通气（Pressure augmented ventilation）：此通气模式是在PSV的基础上增加保证潮气量的功能。压力增强通气时，应首先预设适当的PSV水平，然后选择一个最小的潮气量和备用支持吸气流量。如果PSV水平产生的潮气量超过设定的最小潮气量时，无压力增强，呼吸机仍按流量切换方式转化为呼气；如果PSV产生的潮气量低于预设的最小潮气量时，备用支持气流装置向病人提供气流，直到达到预设的潮气量后停止。此时气道内压力增加并超过PSV水平，呼吸机以容量方式切换。压力增强虽然解决了PSV时没有潮气量保证的问题。缺点是在压力增强期间，有可能出现人机不同步或者对抗。此外，因其没有呼吸频率的备用支持，病人仍有发生窒息的危险。
   九、分钟指令通气（ mandatory minute volume ventilation，MVV）：MVV是一种自主呼吸和／或机械通气相结合保证达到预设分钟通气量的通气模式。当病人的自主呼吸达到预设分钟通气量后，呼吸机不产生强制的控制通气。否则，呼吸机将自动补偿自主呼吸未完成的通气量。应用MVV时需要选择一个适当的目标分钟通气量，目标是保证基本的通气量的需求。从理论上讲，MVV用在撤机过程中比较合适，当自主呼吸发生变化时不需要医生反复调节呼吸机频率，但临床研究的结果显示，其效果并不优于其他撤机方法。
   十、气道压力释放通气（Airway Pressure Release Ventilation，APRV）：APRV是在CPAP基础上，通过间歇释放（降低）气道内压力来实现肺泡通气的一种新的通气模式。也就是说，在给予一个较高水平的持续气道内正压（高水平CPAP）的基础上，按照一定的时间节律降低CPAP的水平（低水平CPAP）。在高水平CPAP和低水平CPAP 的转换过程中的产生通气的效果。无论在低水平或高水平的CPAP时，病人可以自主呼吸。所以，APRV保留了患者的自主呼吸功能，并保持大部分时间的气道内高水平的正压和辅助通气的功能。上述特点使APRV具有改善氧合效果好、气道内压力低、对血流动力学影响小和气压伤发生率低的优点。APRV使用时，通常需要一定程度的镇静。
   十一、反比通气（inverse ratio ventilation，IRV），常规通气照人们平常的呼吸方式，一般预置吸气时间小于呼气时间。常用的吸呼比为1：1.5～3。如果通气机的吸气时间 ≥呼气时间，吸呼时间之比≥1（通常为1～4：1），即称为反比通气。可用各种技术来延长吸气时间，如：吸气末暂停，吸气峰流量降低或吸气压力的限制等。每一种技术可引起不同的临床结果。目前主要应用压力控制反比通气（pressure-controlled IRV，PC-IRV）。PC-IRV有以下好处：（1）增加肺的功能残气量使气体在肺内的交换时间延长，有利于肺内的气体交换和氧的弥散；（2）吸气时间延长，使吸气峰压降低，可预防肺气压伤以及使气体在肺内的分布更加均匀；（3）送气时间延长，呼气时间缩短，使肺内产生气体滞留，气道产生PEEP，从而有利于防治肺的微小萎陷，使痉挛的气道开放；（4）增加肺泡的复张，稳定和改善气体的弥散。应用PC-IRV的主要副作用是：（1）人机不同步和患者感觉不适，所以必须应用肌肉松弛剂或强安定剂抑制患者的自主呼吸；（2）呼气时间的限制导致气体的陷闭和自动PEEP的发生，以及平均气道压的增加，其对心血管系统的抑制和减少重要脏器的血流灌注的结果与加用PEEP的机理是一样的。同样，受影响的肺带经常处于过度扩张状态，虽然降低了气道峰压，但发生肺泡破裂和气压伤的危险还是依然存在的。

呼吸机的通气模式比较多，不同的厂家生产的呼吸机的设计也有一定的差异。不常用的通气模式请参照有关的专著。在临床工作中，最重要的问题是如何根据每一个病人的病理生理特点和临床实际情况，选择合适的通气模式和参数。