【呼吸机的工作原理和功能】
1.呼吸机的基本工作原理 呼吸机可采用全气动逻辑元件结构或电子控制机械结构的方法来实现，即先打开吸气阀，关闭呼气阀，完成向患者的送气过程，然后关闭吸气阀，打开呼气阀，使患者完成呼气过程。
机械通气则是利用呼吸机的正压使气道口与肺泡之间产生一定的压力差，将新鲜气体压入肺部，产生气体交换，停止正压后借胸肺组织的弹性回缩，产生与大气压的压力差将肺泡内气排出体外。
2.呼吸机的功能 ①有输送气体的动力，代替人体呼吸肌的工作，产生呼吸动作；②能产生一定的呼吸节律，包括呼吸频率和吸呼比，以代替人体呼吸中枢支配呼吸节律的功能；③能提供合适的潮气量（VT）或分钟通气量（MV）以满足机体代谢的需要，改善通气功能；④供给的气体能通过加温和湿化，代替人体鼻腔功能，并能供给高于大气中氧气的含量，改善患者氧合。
【常用的机械通气模式】
临床上机械通气时，可使用多种不同的方式处理患者与呼吸机之间的关系，来解决或完成基本的呼吸动作，这些技术称为机械通气的模式。
（一）控制通气
1.定义 呼吸机按照所设定的通气参数，有规律地、强制性地给患者通气。患者吸气力不能触发机械呼吸，呼吸机承担或提供全部的呼吸功。分为容量控制通气（VCV）和压力控制通气（PCV），需设定潮气量／通气压力、呼吸频率、吸气时间或吸呼时间比、吸气流速等参数。
2.控制通气的应用指征
（1）中枢神经系统功能障碍，呼吸微弱或无力进行自主呼吸，大剂量镇静药或神经肌肉阻滞药等药物造成呼吸抑制。
（2）麻醉时为患者提供一种安全的通气方式。
（3）重度呼吸肌衰竭：如呼吸肌麻痹，胸部外伤，急慢性呼吸衰竭所致的严重呼吸肌疲劳时，为最大限度降低呼吸功，减少呼吸肌的氧耗量，以恢复呼吸肌疲劳。
（4）心肺功能储备耗竭，如急性肺水肿，急性呼吸窘迫综合征时，应用控制通气可减轻心肺负荷。
（5）需对呼吸力学指标，如呼吸阻力、顺应性、内源性呼气末正压、呼吸功等进行准确测定时。
（二）辅助通气
患者存在自主呼吸，吸气相呼吸机正压送气由患者自主吸气动作触发启动，呼吸机以预先设定的潮气量或吸气压力提供通气辅助，呼气时呼吸机停止送气，这种由患者控制呼吸节律、呼吸机随患者自主呼吸频率协调一致地进行同步输气的通气模式称为辅助通气，即呼吸频率由患者控制，潮气量则取决于预设的容积或压力。适用于自主呼吸频率平稳而呼吸肌无力的患者。
（三）辅助／控制通气
1.定义 患者自主呼吸频率足够时，当呼吸机感知到患者自主呼吸，可释放出一次预先设定的潮气量，患者不能改变自主呼吸触发呼吸的潮气量，患者所做的呼吸功仅仅是吸气时产生一定的负压，去触发呼吸机产生一次呼吸，而呼吸机则完成其余的呼吸功。当患者自主呼吸频率低于备用频率时，则按备用频率通气。除设置与控制通气相同的参数外，还需设置触发灵敏度，是临床上最常用的通气模式。
2.辅助／控制通气的应用指征
（1）呼吸中枢驱动力正常，但呼吸肌无力不能完成呼吸功。
（2）呼吸中枢驱动力正常，但所需要的呼吸功增加（如肺部疾病时肺顺应性减退），使呼吸肌不能完成全部呼吸功。
（3）允许患者有自己的呼吸频率，有助于维持正常的PaCO2。
（四）同步间歇强制通气
1.定义 患者能获得预先设定的潮气量和接受设置的呼吸频率，在呼吸机设定的强制通气期间，患者能触发自主呼吸，自主呼吸潮气量的大小与产生的呼吸力量有关。呼吸机释放的强制通气量，与患者的吸气负压相同步。
2.同步间歇强制通气的应用指征
（1）呼吸中枢驱动正常，但是患者的呼吸肌群不能胜任全部的呼吸功。
（2）患者的临床情况已能允许设定自己的呼吸频率，以维持正常的PaCO2。
（3）撤离呼吸机。
（五）持续气道正压
1.定义 持续气道正压应用于有自主呼吸者，在呼吸周期的全过程中使用正压的一种通气模式。患者应有稳定的呼吸驱动力和适当潮气量，在通气时呼吸机不给予强制通气或其他通气支持。
2.持续气道正压的应用指征
（1）患者通气适当，但有功能残气量的下降、肺不张等而使氧合作用下降。
（2）患者通气适当，但因气道水肿或阻塞，如睡眠呼吸暂停综合征，需要维持人工气道。
（3）准备撤离呼吸机，在撤机的过程中应用持续气道正压改善肺泡稳定性和功能残气量。
（六）压力支持通气
1.定义 指对有自主呼吸的患者，呼吸机能释出预定吸气正压的一种通气。当患者触发吸气时，呼吸机即开始送气并使气道压迅速上升至预设的压力值，并维持气道压在这一水平，当自主呼吸流速下降到最高吸气流速的20%时，送气停止，开始呼气。压力支持通气只需设定压力支持水平，不需要设定潮气量（tide volume，VT），VT是由患者吸气力量和压力支持水平，以及患者和呼吸机整个系统的顺应性和阻力等因素所决定的。
2.压力支持通气的应用指征
（1）撤机：患者呼吸肌群所作功的质和量，主要由压力支持通气水平的改变来控制。
（2）长时间的机械通气：由于在吸气的全过程需应用呼吸肌群，故能减弱呼吸肌的失用性萎缩。
【机械通气治疗和参数设置与调节】
（一）机械通气的适应证和禁忌证
1.机械通气的适应证
（1）中枢神经系统疾患，如脑部外伤、感染、脑血管意外及中毒等所致的中枢性呼吸衰竭。
（2）支气管、肺部疾患所致的周围性呼吸衰竭。
（3）神经肌肉疾患，如呼吸肌无力或麻痹状态所致的周围性呼吸衰竭。
（4）胸部外伤、心肺手术及麻醉时。
（5）心肺复苏等。
2.机械通气的禁忌证 随着通气技术的进展，已无绝对禁忌证，对危重患者的抢救和治疗，应权衡利弊，下列情况属相对禁忌。
（1）张力性气胸伴有或不伴有纵隔气肿，未进行引流时。
（2）巨大肺大疱或肺囊肿，若行机械通气治疗，可使大疱或肺囊肿内压力升高，有发生破裂形成气胸的可能，应慎用。
（3）大咯血发生窒息及呼吸衰竭，因气道被血块堵塞，正压通气可把血块压入小气道。此时应先吸净气管内的血块，使气道通畅后再行机械通气治疗。
（二）呼吸机与患者的连接方式
1.气管插管 经口插管比经鼻插管容易进行，在大部分急救中，都采用经口方式，经鼻插管不通过咽后三角区，不刺激吞咽反射，患者易于耐受，插管时间保持较长。
2.气管切开 适用于长时间行机械通气的患者；已行气管插管，但仍不能顺利吸除气管内分泌物；头部外伤、上呼吸道狭窄或阻塞的患者等。
（三）呼吸机工作参数的设置与调节
1.吸入氧浓度（FiO2） 机械通气初，为迅速缓解缺氧，吸入氧浓度设定在较高的水平，甚至100%，保证组织适当的氧合，随着低氧血症的纠正，再将吸入氧浓度逐渐降低至60%以下，使PaO2维持在可接受的水平，即PaO2＞60mmHg，SaO2可达到90%以上，如吸入氧浓度在60%以上才能维持一定的SaO2，应考虑使用呼气末正压。脉搏氧饱和度测定仪能连续监测脉搏氧饱和度，与动脉血气分析均可作为调节依据。
2.潮气量（VT） 成人常规设定潮气量为8～12ml／kg。近年来主张使用低潮气量，即6～8ml／kg，机械通气的潮气量大于自主呼吸时的潮气量，目的为预防肺泡塌陷，治疗过程中可根据血气分析指标进行调整。如肺已充气过度，应使用较小的潮气量，如严重的支气管痉挛，以及肺顺应性显著减少的疾病。急性呼吸窘迫综合征时，较大潮气量可使吸入气体分布不均，在顺应性好的肺区，气体分布较多，导致无明显病变的肺泡过度扩张，产生生理无效腔的增加以及并发气压伤，此时应用小潮气量。
3.呼吸频率（RR） 设置呼吸频率应考虑的因素有患者的自主呼吸状态、血流动力学、通气模式、潮气量及PaCO2等，控制通气或辅助控制通气时应接近生理呼吸频率，即12～20／min，保证动脉血气正常及患者的舒适。呼吸机的运行过程中，应根据PaCO2以及自主呼吸的情况，随时调整呼吸频率，如患者参与了呼吸，则呼吸频率应降低。COPD患者使用较慢的呼吸频率，由于呼吸频率降低，可有更充分的时间来呼出气体，这样气体陷闭会减少。肺顺应性较差（如急性呼吸窘迫综合征）的患者可使用较快的频率及较小的潮气量，以防止因为气道压增加而产生的气压伤。
4.吸气时间及吸／呼比（Ti，I∶E） 通常呼气时间设置为1.2～1.5s，吸／呼比设定在1∶1.5～2。在整个呼吸周期中，吸气时间占33%，呼气时间占66%。较短的吸气时间，能扩张大部分顺应性较好的肺泡以减少无效腔；如果吸气时间较长，则可能增加平均气道压力，而影响血流动力学。个别COPD患者可用吸／呼比为1∶2～3进行机械通气，因较长的呼气时间可使呼气更完全，并减少气体陷闭。对急性呼吸窘迫综合征患者，可延长呼气时间即增加吸／呼比，设置为1∶1～1.5，甚至反比通气以改善氧合。
5.吸气流速 吸气流速为吸气时间的决定因素，也为吸／呼比的决定因素。应调节适当的流速率，使吸／呼比维持在理想的水平，也使潮气量和呼吸频率保持在适当的水平。在容量控制通气时，如患者无自主呼吸，则吸气流速应低于40L／min，如患者有自主呼吸时，则吸气流速应为40～60L／min。
6.触发灵敏度 灵敏度与触发水平有关，触发水平可调节在某一水平，使呼吸机释放出吸气流量。吸气相的触发有压力触发和流量触发。
（1）压力触发：触发呼吸时，管道内压力降至一定水平，呼吸机可被触发并形成吸气流量，吸气时管道中所形成压力必须低于基线压力。灵敏度设置应较容易地触发呼吸机而产生气流。如用较大力量触发呼吸机，或产生气流的时间发生延缓，则可增加呼吸肌群工作强度。触发灵敏度太高，患者可一次接一次地触发通气。一般设置在低于吸气末压力0.5～2cmH2O。
（2）流量触发：流量触发型呼吸机，不需患者做功来触发呼吸机，无延缓时间，使患者更为舒适。呼吸机可通过近端流量传感器监测实际进入肺部的流量，触发反应极快，影响因素小，故能最大限度地减少呼吸功，同步效果好。一般设置在1～3L／min。
7.通气压力（IP） 在应用压力控制通气时，需要设置通气压力，应用正压通气抵消胸肺的弹性阻力使肺膨胀，一般设置在15～20cmH2O为宜，容量控制通气则无需设置。
8.呼气末正压（PEEP） 指在呼气末气道压力并不降低为零，而仍保持在一定的正压水平。PEEP能复原不张的肺泡，阻止肺泡和小气道在呼气时关闭，并能将肺水从肺泡内重新分布到肺血管外。能降低肺内分流，增加功能残气量，改善肺顺应性，减少氧弥散距离，增进氧合。一般情况下，最佳PEEP水平是在循环功能或状态能够负担前提下，吸入氧浓度在0.5以下、PaO2≥60mmHg时的最低水平。
9.报警设置 气道压力上限报警：应设置在通气峰压之上5～10cmH2O，下限为能保持吸气的最低压力。潮气量或每分通气量过低或过高报警：应设置在预定潮气量或每分通气量10%～15%的以下或以上水平。
【人工气道的管理】
（一）吸入气体的加温加湿问题
气管插管或切开的患者失去了上呼吸道的温、湿化作用，机械通气时需使用加温加湿器予以补偿。湿化瓶内需用蒸馏水，要求吸入气体温度在32～36℃，24h湿化液量至少250ml。
（二）吸痰
每次吸痰前后予高浓度氧（吸入氧浓度＞60%）吸入2s，吸痰时间不宜过长，一般不超过15s，吸痰时应注意防止交叉感染。
（三）雾化吸入
通过文丘里效应将药物水溶液雾化成5～10μm微滴送入气道后在局部发挥药物作用。常用药物有β2受体兴奋药、糖皮质激素等。
（四）气管内滴入
通常用于稀释、化解痰液。1／2～1h1次缓慢注入气管深部。
（五）气囊充放气
气管黏膜下毛细血管内压约为25mmHg，为避免黏膜缺血坏死，气囊内压须＜25mmHg，在保证气管导管与气管间隙基本不漏气的前提下，尽可能降低充气压力；气囊充气以注入气体量刚好封闭气道，听不到漏气后再注入0.5ml为宜。目前对于一次性气管导管不需要气囊放气。
【机械通气的撤离】
应用机械通气后，原发疾病得到控制，肺部通气与换气功能改善，逐渐撤离机械通气对患者的呼吸支持，最终使患者完全脱离呼吸机的过程，即为机械通气撤离，简称撤机。
（一）撤机的指征
导致呼吸衰竭的原发病因已经解除，患者全身情况好转，神志清楚，血流动力学稳定，咳嗽反射有力，自主呼吸增强，自主频率低于25／min。吸氧浓度＜40%时血气分析正常。
（二）撤机的方式
1.直接撤机 病情较轻、短期或间歇使用呼吸机者，可试验停机1h，观察临床表现和血气分析，如无明显异常即可撤机，无需过渡阶段。
2.T形管撤机 用T形管进行自主呼吸试验，停机宜在上午进行，开始停机时间宜短，每次10～20min，若自主呼吸超过2h，生命体征稳定，血气分析正常，可停机。
3.SIMV模式撤机 SIMV模式允许患者在呼吸机强制通气的间期进行自主呼吸，逐渐降低强制通气的次数而进行撤机。撤机过程中，机械通气的强制通气部分逐渐减少，而自主呼吸的部分逐渐增多，直到完全过渡到自主呼吸。
4.PSV撤机 降低吸气压力支持水平，加大呼吸肌负荷，当吸气压力为5～7cmH2O时，稳定4～6h后可撤机。
5.SIMV与PSV联合应用撤机 可使撤机更为平稳，开始时使用SIMV提供80%的通气量，PSV用较高水平的压力支持，以克服呼吸机管道阻力，逐渐向下调节SIMV频率，当下调至2～4／min后，再将PSV压力水平下调到5～6cmH2O，稳定4～6h可撤机。
（三）拔管
成功撤机后，即要考虑拔管。其时机为患者的呼吸功能进一步恢复，感染控制、痰量减少，具备相当的咳嗽能力，吞咽功能正常。拔管前应彻底吸痰，拔管前1～2h注射地塞米松5～10mg，拔管时抽出气囊的气体，拔管后给予吸氧，术后2h内不要进食，密切观察患者呼吸、循环和意识的变化。
【机械通气引起的并发症】
机械通气时应用人工气道和正压通气，导致了一些并发症的发生。临床上应给予积极的预防和治疗。
（一）低血压和少尿
正压通气通过使胸腔负压转为正压，造成静脉回流受阻，回心血量减少，血压降低。心排血量的下降和胸膜腔内压升高引起的静脉淤血，则可导致肾动脉缺血和肾静脉淤血，加重肾功能障碍，引起水钠潴留，尿量减少。应合理设定各项通气参数，选择最佳的呼气末正压，补充血容量和（或）加用多巴胺等正性药物。少尿时酌情应用呋塞米。
（二）上消化道出血
正压通气时，由于血流动力学的改变、心排血量的降低，血压下降等导致胃肠道灌注压下降，出现供血不足；另外胸腔内压上升，周围静脉回流受阻，胃肠道静脉压上升、淤血等，引起出血。可应用H2受体阻断药防治消化道出血。
（三）呼吸机相关性肺损伤
1.气压伤 机械通气时，肺部压力过高，可引起肺泡损伤或破裂，产生肺部气压伤：肺间质气肿、纵隔气肿、气胸和皮下气肿等。吸气峰压＞50cmH2O，易发生肺部气压伤，如肺内有气体分布不均，气压伤的发生率则更高。肺气肿、哮喘和急性呼吸窘迫综合征时，平均气道压力也增高，更易发生肺部气压伤。
2.容积伤 由于机械通气后导致肺过度膨胀而产生的继发性肺损伤。吸气时肺过度牵张可引起肺水肿、弥漫性肺泡损害、上皮损害及微血管通透性增加。
3.预防措施
（1）预防肺泡过度扩张：降低潮气量及呼气末正压水平、调整吸气流速和吸／呼比比例等措施。
（2）改善肺内气体分布：应用较慢的吸气流速和减速流量波形，适当对气管痉挛的患者使用支气管扩张药。
（3）合理设置报警上限，将压力上限或潮气量上限调定在高于吸气峰压和呼出潮气量的10%～15%水平上。
（4）减轻咳嗽，选用适当的通气模式使呼吸机与患者相配合，使用镇静药或肌松药阻止患者与呼吸机对抗。
（四）呼吸机相关性肺炎
1.原因 人工气道因失去了正常状态下上呼吸道对病原体的滤过作用。呼吸机消毒不严；严重疾病、体质差，加之长期用抗生素和激素；呼吸道湿化不够，分泌物黏稠，纤毛运动减弱，分泌物在肺部沉积；胃部、口咽部的病原体，主要为革兰阴性杆菌被误吸入支气管肺部。
2.预防措施 抬高患者头部，防止胃液反流和吸入胃内溶液；医护人员在接触患者之前认真洗手，严格无菌操作；防止咽部滞留物吸入下呼吸道；保证呼吸道充分湿化；雾化吸入或静脉预防性应用抗生素；重症监护室内可设置空气净化装置。
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