呼吸机的应用
第四节 呼吸机的应用
一、概 述
机械通气是借助人工装置的机械力量，产生或者辅助患者的呼吸动作，达到增强和改善呼吸功能目的的一种治疗措施。从“铁肺”应用于临床，至今已有近80年的历史，随着科学技术日新月异的发展，呼吸机也在不断更新换代，通气支持技术日益普及并且得到了空前广泛的应用。近20年来，机械通气的理论和实践发展迅猛，呼吸生理和危重病病理生理的深入研究与电子计算机技术、传感技术、呼吸监测技术的不断发展与融合，导致了机械通气观念的转变和更新，新的通气模式不断增多，传统的通气模式在临床应用过程中被不断赋予新的内容，通气策略改变和逐渐完善，各种辅助通气方法的深入开展和监护技术的长足进步，使机械通气作为一种干预性治疗方法，在严重呼吸衰竭和其他重症患者的抢救治疗等方面已经成为不可分割的重要组成部分。
机械通气的生理学作用：提供一定水平的分钟通气量，改善肺泡通气；改善氧合功能；通过平台压力（吸气末压）和PEEP（呼气末正压）增加吸气末肺容积和呼气末肺容积；降低呼吸功，缓解呼吸肌疲劳。在临床上，应用机械通气的目的为：通过改善肺泡通气使动脉血二氧化碳分压（PaCO2）和pH得到改善；通过改善通气、提高吸入氧浓度（FiO2）、增加呼气末肺容积和减少呼吸功消耗等方法纠正低氧血症；对于呼吸道阻力增加、呼吸系统顺应性降低和存在内源性PEEP的患者，通过机械通气减少呼吸肌做功，缓解呼吸肌疲劳；此外，机械通气还用来预防和治疗肺不张以及为使用镇静药和肌松药的患者提供通气保障。
但是，正压机械通气也会带来一些并发症，严重者甚至危及生命。如包括气压伤、容积伤、萎陷伤和生物伤在内的通气机相关性肺损伤（VILI），呼吸机相关性肺炎（VAP），氧中毒和呼吸机相关的膈肌功能不全等。另外机械通气对肺外器官功能也会有影响，如引起肾功能不全和消化系统功能不全、精神障碍以及对心血管系统可能发生低血压、各种心律失常等。发生上述并发症的危险因素不尽相同，但是其基本原因在于正压机械通气时胸膜腔内压为正压，临床上应该尽量采取措施防治上述并发症。
机械通气与自主呼吸的协调，也是机械通气治疗的重要内容，两者不同步时称为人机对抗。呼吸机与患者不协调或者对抗必然妨碍气体交换，导致低氧血症和高碳酸血症，增加呼吸肌负荷，抑制心脏血管功能等。随着临床需求的不断增加，呼吸机也在不断发展，使机械通气的功能逐步向患者的自主呼吸功能靠近，理想的呼吸机应该对患者的呼吸驱动和呼吸功负荷的改变做出即刻反应，随时调整输送的气流量。
产生人机对抗时，应该从患者和呼吸机两方面来查找原因：患者方面原因有缺氧未得到纠正、急性左心衰竭、中枢性呼吸频率改变、气道分泌物阻塞、体位不当、心理精神因素、严重代谢性酸中毒以及发热等；呼吸机方面的原因有机械呼吸机的同步性能差、触发灵敏度低、管道漏气等。当两方面因素无法分清时，应首先排除患者方面的因素。最近开发和应用的神经调节性辅助通气（NAVA），就是将膈肌电活动信号作为呼吸机的触发信号，使呼吸机的力学触发更加接近患者的神经触发，减少力学触发的滞后现象，提高机械通气的人-机协调性。
二、适 应 证
肺功能的改变是应用机械通气最常见的原因，原则上说，凡是呼吸系统不能维持正常通气，呼吸衰竭经过长期治疗效果不佳而且继续进展者，就应该予以机械通气。急性呼吸窘迫综合征（ARDS）、慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）、哮喘发作、心搏骤停、急性脑血管病等都可以成为急诊应用机械通气的原因。一般认为符合下列条件的应该实施机械通气：经过积极治疗病情仍然继续恶化；意识障碍；呼吸形式严重异常，如果呼吸频率＞35～40次/min或者＜6～8次/min，节律异常，自主呼吸微弱或者消失；血气分析提示严重通气和氧合障碍：PaO2＜6.7kPa（50mmHg），尤其是充分氧疗后仍＜6.7kPa（50mmHg）或者PaO2/FiO2＜26.7kPa（200mmHg）；PaCO2进行性升高，pH动态下降。
三、禁 忌 证
原则上讲机械通气没有绝对禁忌证，但是在下列情况时机械通气可能使病情加重：气胸以及纵隔气肿未行引流，肺大疱和肺囊肿，低血容量性休克未补充血容量，严重肺出血，气管食管瘘等。但是在出现致命性通气和氧合障碍时，应该在积极处理原发病（如尽快行胸腔闭式引流、积极补充血容量等），同时不失时机地应用机械通气。
四、操作方法
（一）人工气道的选择和管理
机械通气患者建立人工气道首选经口气管插管，还可以经鼻气管插管或者气管切开，不同的人工气道建立方法特点见表2-1。
表2-1 人工气道的选择
续表
机械通气患者应及时评估气道内是否有分泌物，包括听诊呼吸音，在容量控制机械通气时气道峰压（P peak）是否增加，在压力控制机械通气（PCV）时潮气量（VT）是否减少，患者是否不能进行有效咳嗽，气道内可否见到分泌物等，通过气道吸引确保分泌物的充分引流。有条件的情况下，建立人工气道的患者应进行持续声门下吸引。
高容低压套囊不需要间断放气，应常规监测人工气道的气囊压力，压力在2.45～2.94kPa（25～30cmH2O）时既可有效封闭气道，又不高于气管黏膜毛细血管灌注压，可预防气道黏膜缺血性损伤和气管食管瘘以及拔管后气管狭窄等并发症。
机械通气时应实施气道湿化，要求近端气道内的气体温度达到34 ℃，相对湿度100%，以维持气道黏膜完整，纤毛正常运动及气道分泌物的排出以及降低VAP的发生率。
呼吸机管路不必频繁更换，频繁（如每周）更换呼吸机管路会增加VAP的发生率，但是一旦发现管道污染则应及时更换。
（二）无创通气
呼吸机漏气补偿功能的增强、呼气阀的不断改进等机械以及电子性能的进步，使患者可以不经过气管内插管就可以接受机械通气，被称之为无创通气，包括无创正压通气、胸外负压通气和其他辅助通气方法如腹压带、膈肌起搏等，近年来无创正压通气已经成为主要的无创通气形式。目前无创正压通气越来越广泛地应用于危重病的救治中，对于需要通气支持的患者，条件允许时可以先试用无创通气，如效果欠佳及时转为有创通气。有创通气撤机时也可以采取由有创到无创的过渡。无创通气可以避免人工气道的不良反应和并发症（气道损伤、呼吸机相关性肺炎等），但是不具有人工气道的部分作用（如气道引流、良好的密封性等）。
应用无创通气时患者必须具备的基本条件是：意识清楚，有自主咳痰能力和自主呼吸能力，血流动力学稳定并且能够耐受无创通气。新近研究表明对于AECOPD患者，急性心源性肺水肿和免疫抑制患者，较早应用无创通气可以降低患者气管插管率和住院病死率。
无创通气的禁忌证如下。
1.绝对禁忌证
（1）自主呼吸消失、微弱或很不稳定，难以触发无创通气。
（2）非CO2潴留造成的神志改变。
（3）缺乏通畅的气道，如严重的面部创伤以及需要立即清除大气道内分泌物。
（4）频繁的恶心和呕吐或呼吸道分泌物多，需要气管插管引流或保护呼吸道者。
（5）严重的高血压［BP≥24.0/14.7kPa（180/110mmHg）］。
（6）1周内胃部手术，频繁发作的心绞痛、正在发生的心律失常。
（7）患者不合作。
2.相对禁忌证
（1）气道分泌物多/排痰障碍。
（2）重症感染。
（3）极度紧张。
（4）严重低氧血症［PaO2＜6.0kPa（45mmHg）］/严重酸中毒（pH≤7.20）。
（5）重度肥胖。(https://www.daowen.com)
（6）近期上腹部手术后（尤其是需要严格胃肠减压者）。
目前认为无创通气常用通气参数的调节参考值见表2-2。
表2-2 无创通气常用通气参数的参考值
经有效的NIPPV治疗，大多数轻、中度呼吸衰竭在4～6h后病情会明显好转。通常建议治疗1～2h后复查动脉血气，如果临床情况改善，PaCO2下降＞16%，pH＞7.30，PaO2＞8.0kPa（60mmHg），提示初始治疗有效，建议继续无创通气治疗，否则应该及时转为有创通气。
（三）有创机械通气的基本模式
1.定压通气与定容通气
（1）定压型通气是呼吸机以预设气道压力来管理通气，即呼吸机送气达预设压力且吸气相维持该压力水平，而VT是由气道压力与PEEP之差及吸气时间决定，并受呼吸系统顺应性和气道阻力的影响，气道压力一般不会超过预置水平，以限制肺泡压过高和预防呼吸机相关性肺损伤（VILI），流速为减速波，肺泡在吸气早期即充盈，有利于肺内气体交换。由于定压通气的基本特性是预设参数为压力，潮气量随着气道阻力和呼吸系统的顺应性的变化而变化，因此不能保证潮气量，更适合于肺实质性疾病，如重症肺炎、急性呼吸窘迫综合征（ARDS）等。
（2）定容型通气时呼吸机以预设通气容量来管理通气，即呼吸机送气达预设容量后停止送气，依靠肺、胸廓的弹性回缩力被动呼气。定容通气的基本特性是预设参数为潮气量，气道压力随着气道阻力和呼吸系统的顺应性的变化而变化，能够保证潮气量，从而保障分钟通气量，更适合于气道阻塞性疾病，如慢性阻塞性肺疾病（COPD）等，但是当肺顺应性较差或气道阻力增加时，气道压力增加，引起气压伤。
2.控制通气和辅助通气
（1）控制通气时呼吸机完全代替患者的自主呼吸，呼吸频率、吸/呼比、吸气流速完全由呼吸机控制，呼吸机提供全部的呼吸功。适用于严重呼吸抑制或伴呼吸暂停的患者，如麻醉、中枢神经系统功能障碍、神经肌肉疾病、药物过量等情况。参数设置不当，可造成通气不足或过度通气，应用镇静药或肌松药将导致分泌物清除障碍等；长时间应用将导致呼吸肌萎缩或呼吸机依赖。
（2）辅助通气时依靠患者的吸气努力触发呼吸机吸气活瓣实现通气，当存在自主呼吸时，根据气道内压力降低（压力触发）或气流（流速触发）的变化触发呼吸机送气，按预设的VT（定容）或IPAP（定压）输送气体，呼吸功由患者和呼吸机共同完成。适用于呼吸中枢驱动正常的患者。辅助通气时可减少或避免应用镇静药，保留自主呼吸以减轻呼吸肌萎缩，改善机械通气对血流动力学的影响，利于撤机过程。
3.常用的机械通气模式及其特点（表2-3）。
表2-3 常用机械通气模式及其特点
（四）依据血流动力学与通气、氧合监测调整机械通气参数
机械通气的主要生理学基础是呼吸力学特性，其核心是压力-容积（P-V）曲线，必须根据不同疾病的P-V曲线特点以及疾病所处的不同时期，给予符合患者病理生理的通气条件，做到个体化的机械通气，以提高通气效率，减少并发症。临床上实施机械通气治疗，最主要应该根据患者的病理生理基础和临床具体情况，以明确的治疗终点作为指导来选择和调整通气机参数及通气模式，并且根据通气机上的监测和报警参数，尤其是根据定期测定的动脉血气结果，兼顾患者的心脏功能和血流动力学状态来调整参数。
1.潮气量（VT） 在容量控制通气模式下，VT的选择应保证足够的气体交换及注意患者的舒适度，通常依据体重选择8～12ml/kg，并结合呼吸系统的顺应性和阻力进行调整，避免气道平台压超过2.94kPa（30cmH2O）。在PCV模式时，VT主要由预设的压力、吸气时间、呼吸系统的阻力及顺应性决定，最终应根据动脉血气分析进行调整。
2.呼吸频率 频率选择根据分钟通气量及目标动脉氧分压（PaO2）水平确定，成人通常设定为12～20次/min。急、慢性限制性肺疾病时也可根据分钟通气量和目标PaO2水平超过20次/min。准确调整呼吸频率应依据动脉血气分析的变化综合调整。
3.吸气流速 理想的峰流速应能满足患者吸气峰流速的需要，否则患者有“空气饥饿感”，成人常用的流速设置为40～60L/min，根据分钟通气量和呼吸系统的阻力和顺应性进行调整，流速波形在临床常用减速波。PCV时流速由选择的压力水平、气道阻力及受患者的吸气努力影响。
4.吸气时间与吸/呼比 吸/呼比的选择是基于患者的自主呼吸水平、氧合状态及血流动力学，适当的设置能保持良好的人机同步性。机械通气患者通常设置吸气时间为0.8～1.2s，或吸/呼比为1.0∶1.5～1.0∶2.0。限制性通气障碍患者适当延长吸气时间，阻塞性通气障碍患者可适当延长呼气时间。控制通气患者为抬高Pmean、改善氧合，可适当延长吸气时间及吸/呼比，但应注意患者的舒适度、PEEPi监测水平及对心血管系统的影响。
5.触发敏感度 一般情况下，压力触发常为-0.049～-0.15kPa（-0.5～-1.5cmH2O），流速触发常为1～3L/min，合适的触发敏感度设置将使患者更加舒适，促进人机协调。流速触发较压力触发更接近于生理，能明显减低患者的呼吸功。若触发敏感度过高，会引起与患者用力无关的误触发；若设置触发敏感度过低，将显著增加患者的吸气负荷，消耗额外呼吸功。
6.FiO2 机械通气初始阶段可给予高FiO2（100%）以迅速纠正严重缺氧，以后依据目标PaO2、PEEP、Pmean水平和血流动力学状态，酌情降低FiO2至50%以下，并设法维持SaO2＞90%。若不能达到上述目标，即可加用PEEP、增加Pmean，应用镇静药或肌松药；若适当PEEP和Pmean可以使SaO2＞90%，应保持最低的FiO2。
7.PEEP 设置PEEP的作用是使萎陷的肺泡复张、增加Pmean、改善氧合，同时影响回心血量及左心室后负荷，克服PEEPi引起的呼吸功增加。PEEP常用于以ARDS为代表的Ⅰ型呼衰，PEEP的设置在参照目标PaO2和DO2的基础上，应联合FiO2和VT考虑。外源性PEEP水平大约为PEEPi的80%，以不增加总PEEP为原则。
8.肺保护性通气策略和开放肺策略 1990年Hickling等报道了限制潮气量和气道压力以减少肺的过度膨胀，并且允许动脉血二氧化碳分压升高到一定水平，可以减少ARDS患者的病死率，目前ARDS Network建议的机械通气策略见表2-4。
表2-4 机械通气策略
Lachman、Sjostand等提出了开放肺策略，即应用足够高的压力及适当的PEEP“打开肺并使其保持开放”。开放肺策略是机械通气现代治疗中的一个重要方面，包括重新开放无通气功能的肺泡，使通气肺泡和再通气肺泡与相连气道保持开放，从而增加患者的功能残气量，降低通气/血流比例失衡，改善氧合。新近研究表明，开放肺策略对于肺泡复张和改善氧合是有效的方法，但是由于肺内源性ALI和肺外源性ALI的病理改变不同，因此不同原因引起的ALI对机械通气肺复张方法的反应可能不同。多数研究认为，采用逐步增高PEEP的方法能使ALI萎陷的肺泡扩张，在肺复张后，需要用较高的PEEP来维持肺泡扩张。
五、机械通气的并发症
（1）通气不足：管道漏气或阻塞均可造成潮气量下降。肺部顺应性下降的患者，如使用潮气量偏小，可造成通气不足；自主呼吸与呼吸机拮抗时，通气量也下降。
（2）通气过度：潮气量过大、呼吸频率太快可造成通气过度，短期内排出大量二氧化碳，PaCO2骤降和呼吸性碱中毒。
（3）低血压：机械通气时，因心输出量的下降可发生低血压。对血压明显下降的患者，除适当调节潮气量、吸/呼之比及选用最佳PEEP外，还可选用下述措施：①适当补充血容量，使静脉回流量增加，恢复正常的心输出量；②应用增强心肌收缩药物，选用氯化钙、多巴胺、多巴酚丁胺或洋地黄增强心肌收缩力。
（4）肺部气压伤：机械通气时，如气道压力过高或潮气量过大，或患者肺部顺应性差、原患肺气肿、肺大疱等，易发生肺部气压伤，包括肺间质水肿、纵隔气肿、气胸等。为预防肺部气压伤，可采用较低的吸气峰压。
（5）呼吸机相关性肺炎：呼吸机的应用，原有的肺部感染可加重或肺部继发感染。这与气管插管或切开后，上呼吸道失去应用的防卫机制及与吸引导管、呼吸机和湿化器消毒不严有关。
（6）胃肠道并发症：如气囊充气不足，吸入气体可从气囊旁经口鼻逸出，引起吞咽反射亢进，导致胃肠充气。
（7）少尿：长期机械通气的患者，可影响肾功能，出现少尿与水、钠潴留。
（8）人机对抗。
（赵相怀）