了解呼吸机基础知识和呼吸机波形 / 四六文摘

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当疾病或创伤导致正常功能失效时，机械呼吸机通过缓解部分或全部呼吸功，使身体愈合，为患者提供支持。这可能是心肺系统衰竭或其他身体系统衰竭。支持可以通过几种方式完成：帮助消除二氧化碳(CO2)、帮助氧合、接管呼吸工作以及复张或维持肺泡单位。

呼吸机波形和回路是所有ICU呼吸机标准监测包的一部分，但了解正在显示的内容有时可能很困难。本文将介绍许多基本呼吸机设置，并检查如何使用各种波形和回路来评价机械通气支持患者的有效性。重点将放在成年患者的侵入性通气方法上，其中使用人工气道在患者和呼吸机之间提供接口。

机械通气基础

机械呼吸机输送的呼吸由四个阶段定义：触发阶段（呼吸如何启动）、吸气阶段（主要处理气体流入肺部，或呼吸如何输送）、循环阶段（吸气如何结束，呼气如何开始），和呼气相（主要处理两次呼吸之间的基线压力）。这四个阶段的许多方面可以通过改变呼吸机上的设置和使用波形来改变，最佳设置可以实现患者通气和减少不同步的最佳方式（这发生在呼吸机的动作和患者的动作不协调的情况下）。

触发器可由患者的吸气（负压）压力达到设定点或患者的吸气流量达到设定点而发生。第三个触发因素是基于呼吸频率设置的时间。如果患者未触发任何呼吸，呼吸机将根据时间输送呼吸。例如：在呼吸频率设定为每分钟10次呼吸(BPM)的情况下，如果患者未努力呼吸，则每6秒进行一次呼吸，以达到10 BPM。

呼吸机输送的吸气流量通常是方型流量模式，流量在设定值（LPM）不变且恒定；或者是减速（或斜坡）流量模式，流量从高水平开始，然后逐渐减小，峰值流量没有预设值。

新一代呼吸机还可以在容量保证压力支持和压力增强等双模式的使用中提供固定和可变流量的组合。循环阶段是预设吸气时间和预设潮气量（或随时间的流量，以输送目标潮气量）的函数。基线压力可以为零（两次呼吸之间的压力不升高）或升高到零以上，通过呼吸机中呼气阀的作用在肺中保持正压。当增加压力时，提供无创支持时称为持续气道正压通气(CPAP)，提供有创支持时称为呼气末正压通气(PEEP)（即患者有气管插管或气管切开插管）。

呼吸机模式

对于大多数接受有创机械通气的患者，使用预设潮气量（称为容量控制通气，VC）或使用预设压力（称为压力控制通气，PC）输送呼吸。注：VC中的吸气流量可由操作员选择为方波或减速波。PC中的吸气流量始终减速波，不能选择方波流量模式。

这些控制都可以使用连续指令通气(CMV)或间歇性指令通气(IMV)设置。使用CMV方法，只要患者触发呼吸机呼吸，呼吸机就会通过VC中的预设容量或PC中的预设压力输送呼吸。在CMV中，不会发生纯粹的自发呼吸。

使用IMV方法，患者可以在指令呼吸之间自主呼吸，然后当指令呼吸发生时，呼吸机将提供指令呼吸。患者用力可导致自主呼吸的变化。因此，呼吸的基本方法可以通过四种基本模式给出：VC-CMV、VC-IMV、PC-CMV或PC-IMV。（参见图1。）

呼气末正压通气(PEEP)是一种可用的选择，可以添加到这四种方法中的任何一种。当增加PEEP时，患者不会在呼气结束时呼气或回到零压基线，而是提前结束呼气，使气道内有正压。这增加了患者的功能残气量(FRC)，通过保持肺泡开放帮助氧合，并减少患者的呼吸功。

压力支持通气(PSV)是VC-IMV或PC-IMV的另一个可用选项（添加或不添加PEEP）。PSV可对所有自主呼吸提供额外的增压，以达到预设压力。这有助于增加自主潮气量，有助于克服人工气道的阻力，减少患者的呼吸功。

除基本模式外，还提供了双模式，例如容量保证压力支持和压力增强，其结合了预设容量“目标”和压力方法以达到目标容量。随着顺应性的改变（本质上是肺充气的难易程度），用于达到容量的压力将进行调整。

随着肺变得僵硬或顺应性降低（例如肺炎恶化或发生纤维化改变时），在给定压力下容量将倾向于下降，因此呼吸机将向上调节压力以维持预设容量。随着肺硬度的降低或顺应性的增加，在给定压力下，容量将倾向于增加，因此呼吸机将降低压力，使容量恢复到预设的目标容量。顺应性改变引起的压力调节会随着时间的推移而发生，操作者设置了保护措施以避免压力过高。

呼吸机设置

护理提供者要求一些建立机械通气所需的设置。除了要求的设置之外，呼吸治疗师还建立了其他设置，以减少异步性、设置警报限值（高和/或低报警设置）、使用加湿或热湿交换器等。通常，供应商将订购控制方法、模式、所需潮气量（VC）或吸气压力（PC），速率或频率（f）、所需的激发氧水平、添加PEEP和[–]如果在IMV模式下添加了压力支撑。例如，可以有一个顺序，即潮气量为400 mL、频率为12 BPM、每次呼吸60%氧气以及添加8 cmH2O PEEP的体积控制连续强制通风。以缩写形式，如下所示：

最常见的情况是，提供者将要求控制方法、模式、所需潮气量（用于VC）或吸气压力（用于PC）、频率(f)、所需吸入氧气水平、所添加的PEEP和[–]（如果在IMV模式下添加压力支持）。例如，可能有容量控制连续指令通气的顺序，潮气量为400 mL，频率为12bpm，每次呼吸60%氧气，增加8 cmH2O PEEP。缩写形式包括：VC-CMV, VT 400 mL, f-12, FiO₂ .60, + 8 cmH₂O PEEP

以下是压力控制间歇指令通气的示例，吸气峰压为20 cmH2O，频率为14 BPM，每次呼吸40%氧气，增加5 cmH2O PEEP和5 cmH2O压力支持：PC-IMV, PIP 20, f-14, FiO₂ .40, + 5 cmH₂O PEEP, +5 PS

安全有效通气所需的所有其他设置由参与患者护理的呼吸治疗师确定。

呼吸机波形：标量

标量提供了流量、压力和体积变量随时间变化的基本观察。它们可以单独或组合显示在呼吸机屏幕上。在呼吸期间，所有3个变量同时发生。选择缓慢的“扫描”速度，屏幕上可显示几次呼吸，并可检查通气随时间的趋势。快速扫描速度将显示更少的呼吸（可能甚至仅一次呼吸），并且可以检查呼吸输送的更多细节。许多呼吸机都会给操作人员一个选项，让操作人员“冻结”显示器，查看流量、压力和/或时间标量，而无需更新呼吸机，并更改后续呼吸界面。否则，屏幕会随时间更新屏幕上的视图。

有关呼吸机波形的更详细视图和解释，请参见下面的示例1-8。

结论

标量和回路形式的呼吸机图形允许对患者-呼吸机系统进行视觉评估，并有助于发现应解决的问题。花时间研究示例（如本文中显示的示例）可以帮助提高识别问题所需的技能。对灵敏度、吸气流速和容量、压力支持、PEEP、呼吸频率和其他设置等变量进行调整可减少呼吸功，减少机械通气可能造成的损伤，使患者更舒适。

本文触及了呼吸机波形通气的一些基础知识；有优秀的教科书、基于网络的教材和来自呼吸机制造商的出版物，这些出版物更深入地展示了图形可以帮助有效和安全地为患者通气。

作者：Bill Pruitt，CPFT RRT，AE-C，FAARC是南阿拉巴马大学莫比尔分校联合健康科学学院心肺科学系的高级讲师兼临床教育主任。他目前还是国家哮喘教育者认证委员会(NAECB)的当选董事会成员。

信息来源

Cairo, JM. (2016) Pilbeam’s Mechanical Ventilation, Physiological and Clinical applications. 6th ed. Ch 9.
Gentile MA. Cycling of the mechanical ventilator breath. Respiratory Care. 2011 Jan 1;56(1):52-60.
MacIntyre NR. Patient-ventilator interactions: optimizing conventional ventilation modes. Respiratory Care. 2011 Jan 1;56(1):73-84.

示例

示例1：容量控制持续指令通气(VC-CMV)与PEEP的标量。

在3个标量中，吸气显示为绿色，呼气显示为黄色。方波吸气流量显示在中间标量上。吸气高于基线，呼气低于基线。显示三次呼吸。前两次呼吸由患者的吸气努力触发，可以在字母A指示的压力标量（顶部）中看到。与基线相比的轻微下降显示患者努力。第三次呼吸发生在患者无努力一段时间后，由时间触发，用字母B表示。设置为VC-CMV，450 mL，f–6 BPM，（本图中未显示FiO2）+ 5 cmH2O PEEP。底部标量显示潮气量。在VC-CMV中，呼吸机感知到的所有患者呼吸均将触发输送给患者的设定潮气量，并且任何时间触发呼吸也将导致输送设定潮气量。

示例2.具有PEEP、减速或斜坡流量的VC-CMV标量。

减速（斜坡）波吸气流量显示在中间标量上。吸气高于基线，呼气低于基线。显示三次呼吸。前两次呼吸由患者的吸气努力触发，可以在字母A指示的压力标量（顶部）中看到。与基线相比的轻微下降显示患者努力。第三次呼吸在患者无努力一段时间后发生，是时间触发的，用字母B表示。设置为VC-CMV，450 mL，f-6 BPM，（本插图上未显示FiO2）+ 5 cmH2O PEEP。底部标量显示潮气量。在VC-CMV中，呼吸机感知到的所有患者呼吸均将触发输送给患者的设定潮气量，并且任何时间触发呼吸也将导致输送设定潮气量。

例3.呼气延长。

该示例显示呼气时间延长，可能见于COPD或重度支气管痉挛患者。观察呼气结束需要多长时间，特别是在VT波形中。第一次呼吸是时间触发，第二次是患者触发。气道中的分泌物干扰呼气，可能会使呼气延长恶化。如果该患者的呼吸频率较高，可能没有足够的时间在呼吸之间呼气，可能发生空气滞留或内源性PEEP。纠正这种情况的一些可能方法是缩短吸气时间设置、提供支气管扩张药物、吸出分泌物、降低设定呼吸频率或用较大的ET管替换较小的ET管。

示例4：有PEEP且无PSV的VC-IMV中的自主呼吸。

该示例显示总计6次呼吸，均由患者努力触发（每次呼吸前寻找相对于基线压力的轻微下降）。PEEP设置为5 cmH2O。呼吸1、3、4、5为自主呼吸，潮气量约100—150 mL。间歇指令通气为2号和6号，其输送时流量设置为减速波，设置潮气量为450 mL。

示例5. VC-SIMV，PEEP和压力支持通气为5 cmH2O。

该示例显示了三次患者触发呼吸。PEEP设置为5 cmH2O。呼吸1和3是自主呼吸，增加5 cmH2O压力支持，将自主潮气量增加到约400 mL。呼吸2是以方形流量和450 mL潮气量输送的间歇性指令呼吸，并达到16-17cmH2O的吸气峰压。

示例6.呼吸机未感知到患者呼吸。

该示例显示一次时间触发呼吸（第一次）和患者五次呼吸尝试（显示在压力标量中）。实际上，5次呼吸中仅输送1次呼吸（最后一次呼吸）。指令呼吸为方形流量，潮气量为450 mL，PIP达到约16-17 cmH2O。PEEP设置为5 cmH2O。这种不同步可能会使患者非常不适，并增加他们的呼吸功。灵敏度设置需要调整到较低的数字，以便患者的努力将导致输送呼吸。

示例7.正常压力-容量环和流量-容量环。

该示例在顶部图形中显示正常压力-容量环(P-V)，在底部图形中显示正常流量-容量环。吸气为绿色，呼气为黄色。呼吸机上的设置为VT 450 mL、方形流量波形和5 cmH2O PEEP。这些回路是通过测试肺通气生成的。

示例8：压力-容量环和流量-容量环过度膨胀。

该示例显示，患者潮气量过大和压力过冲导致肺过度膨胀。潮气量设定为680 mL，在接近吸气结束时，在P-V环中观察到过度膨胀。压力迅速增加，体积增加较少，导致图形中通常称为“鸟嘴”的外观。这可能对肺有害，并由于气压伤（由于吸气峰压较高）和容积创伤（由于潮气量较大）导致损伤。这可以通过减少输送到肺部的潮气量来纠正。