关于机械通气这一手段的相关基础理论
（一）机械通气过程中体现的机制
机械通气的特点是依靠正压通气的方式，在正压通气的过程中，需要完成将人体所需的氧气送入人体内，并将呼吸过程中产生的二氧化碳输出体外这两个工作，所以这其中就涉及了将气体主动泵入肺脏，经过气体交换后再将气体被动的呼出体外。因此，先了解其中的物理知识是熟练掌握机械通气的前提。
肺脏是人体负责通气的主要器官，可以将肺通俗地想象成一种管道，在其终端有气球。人体的主气道、呼吸机的回路及与人体主气道相连接的导管共同组成了管道的形式，以起到通气的作用，肺泡弹性大，类似于能容纳及释放气体的气球样物质，以起到换气的功能。当气道内有气体流经时，气道本身具有一定的阻力，并且在推动气体流动时也要求存在压力差，这就要求机械通气时在气道内存在一定的压力以使得气体在肺泡中充盈，并且对抗气道阻力。气体在气道中流经速度及气道自身阻力决定了所需压力，其定量的计算方式为：
所需压力=气体流速×气道阻力
使气体在肺泡中充盈所需的压力称之为肺泡压，它由两部分组成，一个是肺泡在充盈过程中由于自身膨胀而继发的压力，另一个则是基础压。泵入肺泡的气体总量及肺本身的顺应性是决定肺在膨胀过程中继发压力大小的关键因素，基础压即是呼气末正压，简写为PEEP。
肺泡在充盈过程中由于自身膨胀而继发的压力等于泵入肺泡的气体总量（即潮气量）与肺顺应性两者的比值。
所以，肺泡压=泵入肺泡的气体总量（潮气量）/肺自身顺应性+PEEP
呼吸过程中一次吸气所需的总压力（气道压）=气体流速×气道阻力+泵入肺泡的气体总量（潮气量）/肺自身顺应性+PEEP
气体流速=泵入肺泡的气体总量（潮气量）/吸入气体的时间
由上可知，呼吸过程中一次吸气所需的总压力（气道压）、气体流速、泵入肺泡的气体总量（潮气量）这三个指标之间是相互联系的，如果吸入气体的时间被确定，那么上述三个指标只能设定一个，另外两个由肺自身顺应性、气道阻力大小而定，在呼吸机使用中一般多设定泵入肺泡的气体总量（潮气量）、呼吸过程中一次吸气所需的总压力（气道压）这两项中的其中一项。
（二）气体交换的过程
1.输入氧气 输入氧气后并不是所有的氧气都能被人体利用，氧气利用的充分度体现在氧气的摄取过程中，这个过程由多因素调节，而机械通气能调控其中的部分影响因素，譬如通过缩减氧气的分流、加大PaO2等手段来促进肺对氧气的摄取。
在机械通气中用于加大PaO2的有效手段是升高平均肺泡压。
平均肺泡压指的是吸气和呼气两个过程中压力的平均值。在采取机械通气时，延长吸入气体的时限可有效增加压力，另外提高PEEP对于增加肺泡压力也有直接的作用。因此平均肺泡压的增加则是通过提高PEEP、设置数值较大的潮气量或吸气压、延长吸气时间来实现的，以增加氧气的摄取率。
由于平均肺泡压的定量计算不能在呼吸机上实现，因此临床上常用平均气道压这一参数来衡量平均肺泡压的大小，倘若平均气道压、氧合指数均增加，说明平均肺泡压相应增加了；如果仅有平均气道压的增加，无氧合指数的升高，则反映平均肺泡压并没有增加。
另一方面，机械通气减少氧气的分流以增加氧气的摄取。
减少氧气的分流主要依赖两种方式：a.延长吸气的时间；b.调整合适的PEEP以拉长肺泡开放的时间。上述两种方式有利于通气的均匀平衡。
2.输出二氧化碳 从理论上来讲，肺泡通气量越大，其输出的二氧化碳量就越大。关于肺泡通气量的计算方法即是用潮气量减去无效腔量后所得值再乘以呼吸频率。因此，肺泡通气量的大小与潮气量大小、无效腔量大小及呼吸频率快慢相关。
通过上述可知，机械通气时可以通过增加吸入气体的时间、吸入氧气的浓度、潮气量或吸气压以及PEEP来提高氧气的摄取率；也可通过降低无效腔量、加快呼吸频率、提高潮气量来加大二氧化碳的输出。这些方式均有利于气体的交换，但是在临床工作中对于患者应当予以个体化选择，各种方式背后衍生的不良反应则是选择时的主要参考。
（三）机械通气可能产生的常见不良反应
1.气体陷闭 在临床上，对于气道阻塞的患者，常见为COPD、哮喘，如果呼吸频率超快或吸入气体的时限超长，以致在下一个呼吸周期开始前排气的时间缩短，则易出现肺泡气体陷闭。气体陷闭会使得肺泡长期处于充盈状态，呼气末的压力增大，最终可引起气压伤，甚至诱发心血管系统的疾病。
2.氧中毒 有关实验研究表明，应尽量缩短患者接触高浓度氧（FiO2＞0.5）的时限，因为高浓度氧可对人体产生毒性，在机械通气时可能造成急性肺损伤。不过目前尚无结论证明短时间接触高浓度氧是有害的。
3.气压伤 当肺泡压及潮气量参数过高、肺泡在塌陷与复张之间由于张力改变产生剪切力时可导致气压伤，从而引发急性肺损伤、气胸、纵隔气肿。
4.机械通气对心血管系统产生的效应
（1）对心脏前负荷的影响：机械通气与肺自主呼吸的一个显著区别即是正压通气，会增加胸膜腔内压，而胸膜腔内压的增加对于静脉回流有负面作用，并使得心脏前负荷减少。另外PEEP的存在、吸气压增高，吸气时间拉长等情形时，上述效应会增强。
（2）对心脏后负荷的影响：心脏后负荷即是心脏射血时由于心肌收缩所产生的室壁张力，其与跨室壁压成正比，而跨室壁压的值等于心腔内压力与胸腔内压力之间的差值，采取机械通气时会加大胸膜腔内压，则跨室壁压减少，室壁张力相应降低，也就是说机械通气会减少心脏后负荷。
（3）心肌的氧耗：目前有些研究认为，呼吸机支持治疗时可能造成心肌氧耗的降低，暂无明确依据。
（4）心排血量：机械通气既可增加心排血量，也可减少心排血量，因此它对于心排血量的影响取决于其对心脏前、后负荷的作用情况以及心肌本身的收缩力强弱，若心肌收缩力尚可，则表现出减少心排血量的效应，反之，则增加其心排血量。