（一）工作原理
目前临床上广泛应用的是呼吸道直接加压式呼吸机。这种呼吸机的基本工作原理是：呼吸机工作后，将具有一定气量、一定压力的气体经病人口腔、鼻腔、气管插管或气管切开套管等呼吸道开口送入气道，当压力超过肺泡压时，外界气体流向肺泡产生吸气；当呼吸机停止送气，因肺泡压高于大气压以及借助于胸廓和肺组织的弹性回缩力，将肺泡内气体排出体外形成呼气，待肺泡压低于外界压力时呼气终止。如此循环往复，以维持基本的呼吸功能。
（二）呼吸机类型
按照送气的转换方式及送气的频率，常用的呼吸机有以下几种类型：
1．定压型呼吸机 即预先调定压力。呼吸机工作时，将一定压力的气流送入肺内，使肺泡扩张压力升高，当肺泡内压力达到预定数值时，呼吸机自动停止送气并转换为呼气，借胸廓和肺组织弹性回缩力将肺泡气排出，然后开始下一次送气。定压型呼吸机气道压力稳定，但送气时间和气量易受预定压力、胸廓肺脏的顺应性及气道阻力等压力因素的影响。一旦气道阻力增高或胸廓肺脏的顺应性降低，均可使气道内压力增大，达到预设压力时呼吸机便停止送气，从而影响送气量。
2．定容型呼吸机 定容型就是预先固定潮气量，然后呼吸机将一定量的气体送入肺内，引起肺扩张完成吸气；当送入的气体容量达到预定的潮气量后，呼吸机自动停止送气转为呼气。定容型呼吸机不受压力因素变化的影响，能保证足够的通气量。定容型呼吸机通气量比较稳定，不受肺部病变和气道阻力的影响，但是，当气道阻力较大时，为了保证有效潮气量，气道压力必须提高，易造成气压伤。
3．定时型呼吸机 需要预先给病人设定送气时间，当呼吸机送气到达预定时间时，送气停止转为呼气。潮气量也可预先设置，但与吸气流速有关，当气道阻力增加时气流速度减慢，输入潮气量受到影响。
4．混合型多功能呼吸机 目前有许多先进的呼吸机把压力、容量或时间切换方式组合在同一台呼吸机中。它不但能满足各种不同的需求，还能通过计算机显示多项肺功能及呼吸动力学指标，有利于临床监护，但价格昂贵。
5．高频通气型呼吸机 通气频率超过正常呼吸频率4倍。其主要工作原理是通过送出脉冲式喷射气流以增强肺内气体弥散。具有气体分布均匀、不与自主呼吸对抗、对心血管系统的不良影响小、可减少镇静药和肌松药物的使用、气道开放的病人易接受等优点，明显提高PaO2，但排出CO2的能力较差。适用于伴有心功能不全的呼吸衰竭病人。Ⅱ型呼吸衰竭者应慎用，自主呼吸消失者禁用。
（三）接口连接
1．面罩 适用于神志清楚能合作、短时间使用呼吸机者或气管插管、气管切开前及撤离呼吸机后产生依赖者的过渡性治疗，应用时间一般为1～2小时。用四头带使面罩固定在口鼻，再将呼吸机接于面罩。缺点是容易漏气，不便于吸痰，气体易进入胃内，引起腹胀。
2．气管插管 是最常用的连接方法，将呼吸机连接于气管插管外口。适用于昏迷或自主呼吸突然停止而急需建立人工气道行机械通气治疗的病人。通常可维持1周。
3．气管切开 行气管切开插入套管后，使呼吸机连接于套管口。主要用于较长时间需要呼吸机支持的危重病人。
4．喉罩（LMA）及食管－气管联合导管等
（四）呼吸机工作参数的设置
应用呼吸机治疗的开始阶段，需根据病人的体重、病情预设呼吸机工作参数，以后可结合动脉血气分析调节呼吸机参数，以保证呼吸机处于合理的工作状态，促进病情好转，减少并发症的发生。常用的呼吸机工作参数如下：
1．潮气量（VT） 是重要的呼吸机通气指标。一般成人400～500ml，按8～12ml／kg设定；儿童5～6ml／kg设定。
2．呼吸频率（f） 成人一般设定为10～12／min；学龄儿童12～20／min；婴幼儿30／min；新生儿40／min。
3．每分通气量（MV） 成人一般为6～10L／分（90～120ml／kg）；儿童120～150ml／kg。计算公式：每分通气量（MV）＝潮气量（VT）×呼吸频率（f）。
4．吸呼时比（inhalation∶expiration，I∶E） 生理情况下，呼气时间大于吸气时间。为避免呼吸机机械通气时发生呼气功能不全，I∶E一般设定为1∶1．5～1∶2．5。
5．吸氧浓度（FiO2） 应根据病人的病情而定，常用40%～50%。如FiO2已达50%，而PaO2仍＜8．0kPa，应考虑改用PEEP或加大通气量。
6．通气压力（ventilation press，VP） 一般成人设定为1．0～2．0kPa（10～20cmH2O）；儿童为0．79～1．18kPa（8～12cmH2O）。凡遇气道阻力增大、肺顺应性降低等情况，可将通气压力提高到1．96～2．94kPa（20～30cmH2O），但应注意通气压力过高易引起气压伤以及影响循环功能。
7．呼气末正压通气（positive end expiratory pressure，PEEP） 呼吸机除在吸气相以正压送气外，呼气末使气道内压力稍高于大气压，称为呼气末气道正压（PEEP）。PEEP可增加肺泡内压力、气道平均压和功能残气量。PEEP可通过以下机制改善氧分压：①增加功能残气量（FRC），进而增加气体交换区域；②重新扩张萎陷的肺区域；③减少右→左分流；④避免呼气末肺泡萎陷；⑤改善通气／血流比值。多用于ARDS和其他原因所致的肺顺应性降低病人。应用时呼气末压力宜从低水平3～5cmH2O开始，逐步增加至最适宜水平，一般不超过25cmH2O。
8．吸气峰流速（peak flow） 临床范围大多在40～80L／分。
9．触发灵敏度 是呼吸机感知病人自主呼吸的能力，设置压力触发灵敏度－0．5～－2cmH2O，流量触发灵敏度为1～3L／分，其绝对值越小越灵敏。
10．吸入气温度 呼吸机湿化蒸发器的温度应设定在37～38℃为妥。湿化目的是使吸入气体保温保湿作用，防止痰液干涸，保持呼吸道通畅。使痰液稀释，易于吸出、咳出，以肺底部不出现湿啰音为宜，防止过度湿化。
（五）呼吸机通气模式
呼吸机常设有不同的通气方式，可根据病情需要加以选择和设定。按照病人自主呼吸的强弱，将呼吸机送气形式分为3大类。
1．控制通气（controlled ventilation，CV，controlled mandatory Ventilation，CMV） 即间歇正压通气（intermittent positive pressure ventilation，IPPV），呼吸机在吸气相以正压将气体送入病人肺内；呼气相停止送气，靠肺胸弹性回缩将肺内气体排出。其呼吸频率、潮气量等均由呼吸机控制，属于完全的呼吸支持。临床上适用于病人自主呼吸停止或呼吸较微弱的情况下使用。此外，如果自主呼吸频率过快，与呼吸机对抗时，为保证通气量的稳定，也可采用一定手段完全抑制病人的自主呼吸后，再采用CMV模式。
CMV的最大优点是，可保证稳定的通气量。同时，最大限度地减轻了呼吸机负荷，故可改善呼吸肌的疲劳。但由于其不受自主呼吸调节及呼吸肌不活动等问题，明显影响血流动力学；长期应用可产生呼吸肌废用性萎缩；该通气模式在病人自主呼吸恢复或加强时易发生“人机对抗”，即呼吸机的送气和排气与病人的自主呼吸不同步。因此，待病人自主呼吸和呼吸肌疲劳恢复后，应采用同步间歇指令通气或辅助通气。
（1）容量控制通气（volume controlled ventilation，VCV）：是呼吸机在容量转换的方式下，控制病人的通气量、通气频率，以保证有效的通气量。VCV需预设潮气量、通气频率、气体流速、吸气时间或吸呼时间比等参数。
（2）压力控制通气（pressure controlled ventilation，PCV）：是在压力转换的条件下，通过呼吸机控制病人的呼吸。PCV需要预设气道压力、呼吸频率、吸气时间或吸呼时间比等参数。PCV具有气道压力恒定的优点；缺点是潮气量不恒定。
2．同步间歇指令通气（synchronized intermittent mandatory ventilation，SIMV） 是在病人自主呼吸的过程中，间断给予控制呼吸，适用于有一定呼吸能力的病人。利用病人吸气时产生的负压或流速改变启动呼吸机工作，实现指令通气与病人自主呼吸同步。通气频率等于机械通气频率＋自主呼吸频率，分钟通气量等于机械MV＋自主呼吸MV。
SIMV优点：①在呼吸机控制呼吸以外的时间里，完全由病人自由呼吸，有利于呼吸肌锻炼，有利于呼吸机的撤离；②SIMV是在有自主呼吸的前提下进行的，只负担部分通气，对循环系统影响小，不易发生气压伤。
3．辅助呼吸（assisted ventilation，AV；assisted mandatory ventilation，AMV） 是自主呼吸与呼吸机送气相结合的通气模式。呼吸频率由病人决定，每次的机械通气均由病人触发，呼吸机仅补充通气量不足的部分。AV主要适用于自主呼吸较强的病人。呼吸机的每次送气过程是通过病人自主吸气时，导致气道压的降低或流速改变来触发，这一触发呼吸机送气过程的气道内压的降低幅度或流速改变的幅度称触发灵敏度。
与CMV比较，呼吸频率由病人自己控制，可避免过度通气。由于呼吸机送气是由病人自己触发的，易于人机同步。并可一定程度地锻炼呼吸肌，预防呼吸肌废用性萎缩。但病人呼吸能力弱，呼吸机无自动CMV转换功能时，可出现窒息或低通气。不同的呼吸机有不同的辅助方法，主要的有以下几种：
（1）压力辅助通气（pressure assisted ventilation，PAV）：是在病人自主呼吸容量不足时呼吸机给予病人恒定压力辅助，使更多的气体进入病人肺内的方法。
（2）容量辅助通气（volume assisted ventilation，VAV）：呼吸机给予恒定容量的通气支持，补充自主呼吸的不足。
（3）指令性每分钟通气（mandatory minute ventilation，MMV）：需要预先设定每分通气量。在病人自主呼吸的基础上，呼吸机按照指令保持病人有恒定的每分通气量。当病人自主呼吸减弱时，呼吸机会自动增加通气量；相反，自主呼吸大于或等于预定量时，呼吸机便自动停止送气。
（4）持续正压通气（continuous positive airway pressure，CPAP）：是在病人自主呼吸条件下，呼吸机于整个呼吸周期（吸气相和呼气相）均施以一定程度的气道正压，使肺泡内压力升高，让萎缩的肺泡和小气道充分扩张，明显提高功能残气量，减少液体渗出。适用于有自主呼吸的ARDS、肺不张、阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（OSAS）及病人撤机前。
（5）双相气道正压（biphasic positive airway pressure，BIPAP）：是指自主呼吸或机械通气时，交替给予2种不同水平的气道正压。根据国外文献描述，目前至少有3种不同的BIPAP方式，自主呼吸BIPAP、气道压力释放BIPAP、压力支持通气BIPAP。
（六）呼吸机应用操作方法
1．根据需要选用性能良好、功能较全的呼吸机。
2．湿化器放入滤纸及适量无菌蒸馏水。
3．连接呼吸回路及模拟肺。
4．携带呼吸机及用物至床旁，核对病人床号、姓名。
5．呼吸机空气、氧气输入管分别连接气源，确保气源压力在正常范围内（241～690kPa），使用瓶装氧气时，应使用减压阀。
6．接通电源，依次打开呼吸机及湿化器开关（如有空气压缩泵电源开关，开机顺序为：先开压缩泵，再开主机）。当病人暂时不使用呼吸机时，勿立即关闭电源，而应使机器处于待机状态，以减少损耗。
7．根据病情选择呼吸机通气模式。
8．设定呼吸机参数。
9．设定报警上下限范围。
10．模拟肺监测呼吸机功能，再次检查管道是否连接正确，有无漏气，测试各旋钮功能。
11．呼吸机与病人气管导管连接。
12．呼吸机使用后严密监测病人的生命体征、神经精神症状和体征、末梢循环、皮肤颜色。上机后15～30分钟检查动脉血气，并根据结果对参数进行调节。
13．停用呼吸机时先把呼吸机管路和病人气管导管分离，再关闭呼吸机及湿化器电源（如有空气压缩泵电源开关，关机顺序为：先关主机，再关压缩泵）。空气、氧气输入管分别与气源分离。
14．分离过滤器、呼吸机管路、积水杯、湿化器、加热导丝探头，温度探头，清洗、消毒符合要求。
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