呼吸机的工作原理

    

    （一）通气压力方式

    1.负压通气　利用负压通气机，在患者胸部产生间歇性负压，周期性扩张胸部，使肺泡充气至呼气末，随后利用肺和胸廓的弹性回缩力产生呼气。有三种类型：铁肺、胸甲式和夹克式。

    2.正压通气　在密闭情况下，通过气管插管或面罩，直接向肺施加正压通气，吸气时，气流超过肺泡压，气流流向肺泡，使肺泡扩张；呼气时，呼吸道开口压与大气压相同，肺泡为正压，气流排出体外。临床常用正压通气，但此种通气方式对生理循环影响较大。

    （二）呼吸机转化方式

    1.压力切换　吸气时，气流进入呼吸道使肺泡扩张，当肺泡在达到预设值时（预定压力），气流中断，转为呼气相。吸气时间，流速和潮气量受预设压力、呼吸道阻力和胸廓、肺顺应性影响。当呼吸道阻力大，肺、胸部顺应性下降时，潮气量下降，不能保证稳定的通气量。

    2.容量切换　吸气时，将预定的气量压入呼吸道，其潮气量、呼吸时间，呼吸频率及吸呼比均可调节。可保证潮气量稳定，但吸气压力受胸肺顺应性和呼吸道阻力的影响，当胸廓弹性下降及呼吸道阻力升高时，可引起气道压力升高，造成气压伤。一般呼吸机设有吸气压力报警装置。

    3.时间切换　吸气时，达到预设的吸气时间，即停止吸气转向呼气，通气方式同定容通气。吸气时间和呼吸频率，潮气量可稳定，通气量能得到保证，且吸气的同步性比定容量通气好，切换灵敏。但肺、胸廓顺应性下降及呼吸道阻力增加时影响通气效果。

    4.流速切换　是指在呼吸机内装有1个流速感应阈，当吸气流速小于一定值（1～4L／min）时，即停止吸气，转入呼气。流速切换只保证流速恒定，肺内吸气量（潮气量）和吸气时间不恒定。

    （三）通气模式

    1.间歇正压通气（IPPV）　吸气时气道压力不断上升，呼气时借助肺、胸廓弹性回缩力将气体排出体外。可分为控制通气（CV），辅助通气（AV）和辅助／控制通气（AV／CV）。CV是指患者呼吸完全被呼吸机所替代，通常用于呼吸停止、没有自主呼吸的患者。潮气量、呼吸频率及吸气时间预先设定。如设置不当可发生通气增强或通气不足。当患者恢复自主呼吸时，易发生患者与呼吸机对抗。长期应用该模式通气，患者容易对呼吸机产生依赖，造成脱机困难。CV有容量控制和压力控制两种。AV的通气靠患者自主呼吸时的吸气相触发，呼吸机随之以预定的参数（潮气量）进行辅助通气，达到人机同步的目的。可减少呼吸功能的消耗。假如参数设定不当，也会出现通气增强或通气不足。AV／CV指通气一般靠患者触发，辅助通气。但当患者自主呼吸不能触发或触发的频率低于设定值时，呼吸机则以固定的呼吸频率替代，转为控制通气。

    2.持续气道正压通气（CPAP）　呼吸机有一定持续气流，供患者自主呼吸，气流靠患者自主呼吸进入气道，呼气时靠其超过呼气末正压的压力排出气体。CPAP只是保持气道正压状态，呼吸机没有切换。该呼吸模式具有扩张气道，降低吸气阻力，减少吸气肌做功的作用，常用于睡眠呼吸暂停综合征及急性呼吸窘迫综合征（ARDS）的治疗。

    3.间歇强制通气（IMV）与同步间歇强制通气（SIMV）　IMV是指呼吸机定时、间歇提供加压呼吸，其余时间提供持续气流给患者自主呼吸。机械通气与自主呼吸交替。SIMV是指呼吸机提供患者同步触发的IMV。可根据临床需要调节呼吸频率。此种通气方式既能提供呼吸支持，又能通过自主呼吸调节通气量，可减少机械通气对循环的不良影响，同时还可锻炼呼吸肌，为撤离呼吸机做准备。随着呼吸机次数减少，最终撤离呼吸机。

    4.压力支持通气（PSV）　在患者自发呼吸的前提下，每次呼吸机给予一定程度的压力支持。以增强通气效果，达到提高通气效果，减少呼吸肌做功的目的。常为脱离呼吸机的一种过渡方式。PSV的通气频率、潮气量在很大程度下取决于患者的自主呼吸，对于自主呼吸不够稳定的患者，不适用PSV。

    （四）新型通气方式

    1.容积固定压力支持通气（VAPS）　指保持通气容积稳定的压力支持通气，当使用PSV时，潮气量小于设定值时，则呼吸机可在PSV实施过程中自动将通气模式改为类似容积切换的辅助通气，以保证潮气量及每分通气量不减少。这种通气方式可用于呼吸肌力较弱或呼吸肌力不稳定的患者。

    2.SIMV＋PSV　此种模式将SIMV以外的自主呼吸改为压力支持，从而避免呼吸肌疲劳的发生。主要应用于撤离呼吸机过程中。

    3.气道双水平正压通气（BiPAP）　相当于PSV＋CPAP，是指吸气及呼气时气道压力均在正压水平，呼吸机有切换。吸气时的支持压力与CPAP水平都得到调节。凡是具有PSV与PEEP功能的呼吸机，经适当调节，都可得到BiPAP。呼吸机可通过面罩与患者连接，从而避免了气管插管。此种通气方式为无创通气方式，具有较广阔的应用前景。

    4.呼气末正压通气（PEEP）　在机械通气时，于呼吸末施加一定的高于大气压的压力。PEEP可使陷闭的支气管和闭合的肺泡张开，提高功能残气量，改善肺通气功能。一些观察显示：PEEP从0增至10cmH2O时胸腔压力变化不大。PEEP＞15cmH2O时，胸腔压力升高回心血量。一般情况下，PEEP调节从低水平3～4cmH2O开始逐渐增加至最佳PEEP，使SaO2＞90%水平，此种通气适用于ARDS患者。

    5.反比通气（IPV）　是指吸呼比为1或≥1，延长正压吸气时间，有利气体进入阻塞时间较长的肺泡，促进肺泡复张，具有类似PEEP作用。IRV可降低气道压力，升高气道平均压（MAP），改善氧的交换。

    （五）最新通气模式

    1.指令每分钟通气（mandatory minut ventilation，MMV）　当应用SIMV模式通气撤机，指令通气较低时，患者可能因为病情变化致呼吸能力下降，包括自主呼吸频率、潮气量下降，导致通气不足。应用MMV时，呼吸机可根据预设的指令每分钟通气，决定呼吸机是否增加通气频率完成预设的指令每分通气量。当呼吸机已经达到容积预设通气量后，呼吸机不提供通气辅助，当自主呼吸分钟通气量小于预设每分通气量时，呼吸机可提供部分的分钟通气量，即提供不足部分的分钟通气量。

    2.气道压力释放通气（airway pressure release ventilation，APRV）　实质为保留自主呼吸情况下进行反比通气（LFV）。属于压力控制通气，需预设吸气压力、吸气时间。在吸气时间内，呼吸机提供逐渐升高的气道压力并维持气道压力至吸气结束，呼吸机开放活瓣，气道压力降至零或预设呼气末压力，然后，呼吸机释放活瓣重新关闭，开始下1个的LFV。

    3.成比例通气（proportion assist ventilation，PAV）　为患者提供压力支持通气，仅为部分支持或按一定比例压力支持通气，吸气流速、时间、潮气量均有患者控制，其本质为部分压力支持。应用时，呼吸机连续监测患者的容量、流量、气道压，计算呼吸系统的弹性及阻力，并计算出患者的自主呼吸肌所产生的压力，然后呼吸机提供一定的压力支持。当PAV为1∶1时，呼吸机和患者各提供一半的通气，当PAV为2∶1时，呼吸机提供2／3的通气。

    4.压力调节容积控制通气（pressure regulation control ventilation，PRVCV）　呼吸机根据预设的呼吸频率、潮气量，通过自动连续测定胸廓、肺顺应性，依据容积／压力关系，自动调节下次通气要达到的预定潮气量的吸气压力水平。一旦患者实际吸气峰压连续三次达到预设压力上限下5cmH2O，呼吸机压力受限报警，并在达到压力上限时吸气停止。适用于无自主呼吸患者。

    5.容积支持通气（volum support ventilation，VSV）　为支持通气，患者需要自主呼吸触发呼吸机，触发后的吸气量、吸气时间由患者控制。但呼吸机自动测定患者的胸／肺顺应性、通气频率、自主呼吸的能力，自动调节下次的通气压力支持水平，以保证潮气量达到预设的分钟通气量，类似PSV方式。

    6.闭合环通气　呼吸机在实施通气过程中，不断根据患者的相关资料，自动分析结果，自动调节呼吸参数，呼吸机→患者→呼吸机→患者，使呼吸机与患者交流形成反馈环。如：适应性支持通气（adaptive support ventilation，ASV），属于从自动逐渐转换为支持通气的全自动通气模式。呼吸机自动监测呼吸能力和通气需要，提供控制通气或控制通气加支持通气。当患者无自主呼吸时，呼吸机自动提供指令通气，以完成分钟通气量。随着患者自主呼吸恢复，呼吸机除了控制通气外，自动提供压力支持，并及时调整通气频率、吸气时间、吸气压力水平。