呼吸机的基本原理和通气模式

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1、呼吸机的基本原理与通气模式的发展机械通气的发展历程口对口人工呼吸1800年前，金匮要略、华佗医方中有类似体外按压人工呼吸的记载1300年前，圣经上有“口对口”描述无创正压机械通气有创1792年，首次在人身上实施气管切开、插管及风箱式正压通气技术。负压机械通气无创1928年，“铁肺”箱式负压治疗机。人力作动力电力机械作为动力正压机械通气1950’让位于技术上得到很大改进的有创无创呼吸机多功能呼吸机1981年Sullivan无创口鼻面罩。人工智能呼吸机人工智能无创呼吸机并存时代20世纪初，随着人工气道技术和喉镜直视气管插管技术的成熟，正压机械通气在麻醉和外科领域得以迅速发展。1940年，第一

2、台间歇正压通气（IPPV）麻醉呼吸机被发明，用于胸科手术和ARDS。1946年，Bennet公司研制出世界第一台初具现代呼吸机基本结构的间歇正压呼吸机PR-1A（气动气控压力限制型）。呼吸机的起源与发展呼吸机的起源与发展回顾正压机械通气60多年的发展历史，我们认为它较好地体现了临床医学与电子技术、机械工程相互交叉和渗透，彼此促进和提高的一个发展过程，是“医学科学与工程技术完美结合”的典范（BME）。呼吸机的组成可分为两大部分或三部分：主机(气路单元+监控单元)湿化器(温控+湿化灌)空、氧气源提供装置—床边压缩机+O2气源—中心气源(Air、O2)(2.5~5.5)kg/cm2呼吸机各部分

3、主要功能主机——气源处理、吸呼控制、监测报警混合器——外置或内置机械式，比例阀混合。湿化器——病人吸入气体的加温、加湿病人管路——5-6根螺纹管、接湿化器或雾化吸入器，病人吸入和呼出气体的传输。气源——以适当方式提供压缩空气和氧气）其它——主机和病人管路的固定或支撑装置空氧配比方式机械配比电子配比有创正压通气的人机系统工程输入主机的气体为高压，要求干燥、洁净；输出给病人的混合气体为低压，要求温暖、湿润并达到有效的肺泡通气量。主机工作原理①压缩气源的处理：减压、过滤；②空气、氧气配比混合，稳压，送到吸气阀；③在吸气相按约定通气模式和参数向病人送气；④同时监控参数、满足条件,“切换”到呼气相

4、；⑤打开或不完全打开呼气阀完成呼气过程；⑥检测病人的状态，进入下一个呼吸周期（下一个吸气相的开始）。基本原理示意图通气控制流程空气、氧气配比混合(干燥的气体)；细菌过滤（减少感染）；降至低压、稳定压力、缓存一定量气体；吸气回路PID控制（实现各种通气模式）；经湿化器加温、加湿（雾化）到病人；呼气回路PID控制（实现PEEP等），呼出气体排到大气中。呼吸机的分类目前没有统一分类标准，可按习惯分为：按使用对象成人型、婴幼儿型、通用型多功能呼吸机；按工作原理气控气动、电控气动、电控电动呼吸机；按人机接口方式有创或无创正压通气呼吸机；按机器的功能急救、麻醉、治疗、家用、高频振荡、喷射。通气模式的

5、定义及特点——临床常用的基本通气模式机械通气吸、呼切换状态分析两个“开始、转换或切换”两个“相或过程内含保持”正压通气和生理性呼吸的区别与联系主要物理量和参数时间量及参数气体流量及参数气道压力及参数温度、湿度参数需要非常清楚地了解各参数的物理涵义及其作用或影响。时间参数及其符号(1)通气频率(f：0～120)bpm(2)吸呼比(I:E=Ti:Te)(3)吸气时间Ti(s)、Trise(s)(4)呼气时间Te(s)(5)屏气时间TP(s)是吸气时间的一部份，通常设定为T的10%，临床根据病情和呼吸习惯适当增加或减少。周期：T=Ti+Te，f=60s/(Ti+Te)bpm容量和流量参数及其符

6、号(1)分钟通气量(MV，L/min)=VT×f(2)潮气量(TV/VT，ml)=VTI=VTE=∫F.dt(3)吸气流量(F，l/s)，是一个动态参数，峰值流速Fpeak：影响吸呼比和吸气波形(4)叹气/深吸气Sign：1.5或2倍的VT/100次(5)流量触发灵敏度(FT，L/min)，包括吸气和呼气触发灵敏度（需高速动态阀）吸气流量触发灵敏度压力参数及其符号(1)气道压力(AirwayPressure，Pair/Plung不一致)是一个动态物理参数，波形、光柱：Ppeak,Pplateau,Pmean（cmH2O或kPa）(2)吸气压力水平(Pi-Level：0～10kPa)？(3

7、)呼气末正压(PEEP：0.1kPa～3kPa)(4)吸、呼压力触发灵敏度(PT:-2kPa～+2kPa)(5)呼吸机的工作压力、气源压力。低压：(60~70)cmH2O，高压：＞120kPa压力参数及压力触发灵敏度触发压力P=PEEP-PT呼吸做功W=ΔS+SC气道阻力和顺应性静态气道阻力RL=(Ppeak–Pplateau)/flowcmH2O/L/s静态顺应性CL=VT/(Pplateau–PEEP)L/cmH2O常见通气模式