呼吸机性能及其波形分析

1 新生儿呼吸机的性能及波形分析 中山大学附属第六医院新生儿科 肖昕 txiaoxin1049@163.com,18929561688 新生儿呼吸机  呼吸机是抢救呼吸衰竭的重要武器；  呼吸机问世前呼吸衰竭病死率75％；  近20年来，呼吸机及其操作技术不断进 步，已使呼吸衰竭病死率下降至5％。 新生儿专用呼吸机 特殊要求及控制方式 特殊要求（1）  小潮气量：按6~8ml/kg计算；  高频率：最高可达100~150次/分；  低流速，要求2~20L/min；  小机械性死腔；  可大范围调节吸入氧浓度（21%~100%）； 特殊要求（2）  通 气 压 力 可 根 据 患 儿 肺 顺 应 性 变 化 而 自 动 调 整 （PRVC）；  能有效处理患儿自主呼吸和机械呼吸间关系，可以做到 人机同步；  能释放吸气压力，以限制PIP，并有PEEP；  有精确测定气道压力（PIP、MAP、PEEP）的装置。 控制方式  压力控制（PC，定压型）  容量控制（VC，定容型）  压力调节容量控制 （PRVC，定容型）  流速控制（定流型）  时间控制（定时型） 2 压力控制（定压型） 中山大学附属第六医院新生儿科  需要设定一个报警的压力上限；  呼吸机向患儿输送设定压力的气流，即：吸气过程中呼 吸道压力逐渐升高，达到一定的限度不再上升；吸气持 续存在，使该压力维持预定的时限后才下降，触发吸气 向呼气的转换(上升期-平台期-下降期)。  吸气与呼气转换由预先设定的吸呼比控制；  新生儿专用呼吸机的基本通气形式。 压力控制（定压型） 优点：  吸气时压力能很快达到预调 水平；  气体能均匀地分布于肺泡， 氧合作用好；  气道阻力较小，峰压较低， 不易发生肺损伤。 缺点：  潮气量不恒定，受预调压力 水平、吸气时间和肺顺应性 影响。 中山大学附属第六医院新生儿科 容量限定（定容型）  呼吸机向患者肺脏输送预定潮气量的气体，达 到预定容量；  吸气与呼气转换由预先设定的吸呼比控制； 中山大学附属第六医院新生儿科 容量限定（定容型）  优点：潮气量恒定。  缺点：肺顺应性等因 素变化时，易导致肺 损伤。 中山大学附属第六医院新生儿科 压力调节容量控制（PRVC）  应用流量传感器，进行高精度、高频率（2000次/分）采 样，以获得最佳肺功能参数，即：呼吸机以压力切换方 式通气，开始先以10cmH2O的压力送气以监测和计算患 儿的胸肺顺应性，通过连续测定胸肺顺应性，根据压力- 容积关系，计算下一次通气要达到的预设潮气量所需的 吸气压力，自动调整预设吸气压力水平（通常调至计算 值的75%）。  通过每次呼吸的连续测算，微调压力的升降，最终使实 际潮气量与预设潮气量达到统一（肺保护性通气）。 压力调节容量控制（PRVC） 中山大学附属第六医院新生儿科  PC+VC的结合，以期在肺保护通气状态下，实现预设的 潮气量。  主要用于治疗肺顺应性低和气道阻力高的疾病，可降低 机械通气造成肺损伤的危险性  在 不 同 品 牌 呼 吸 机 ， PRVC 有 不 同 的 描 述 ： Maquet, PRVC；Dräger Babylog 8000 plus，容量保证（VG）； Galileo，适应性压力通气模式（APV）；VIP Bird Gold， 容量保障压力支持（VAPS）。 3 压力调节容量控制（PRVC） PRVC=PC+VC 流速限定（定流型） 中山大学附属第六医院新生儿科  吸气相开始时，患者肺泡内压力最低，此时送入气体 的流速最快，随着肺泡内压力逐渐上升，内外压力差 逐渐减小，气体流速相应减慢至预定值时，吸气相转 换成呼气相；  压力变化：快速上升期-缓慢上升期-停止期。 时间限定（定时型） 中山大学附属第六医院新生儿科  呼吸机以恒定流量的气体向患者供气；  时间达到预定的吸气时间（由机内电子定时装置 设定）后，吸气相立即转为呼气相。 通气模式 VC/PC/IPPV(间歇正压通气)  呼吸机在吸气相起主动作用,产生正压，将气体压入肺 内。  随吸气动作继续，压力上升至一定程度或吸入容量达 一定水平，呼吸机停止供气，呼气阀开启，压力降至 大气压，患者胸廓和肺脏回弹，形成被动呼气。  主要用于自主呼吸无效或无自主呼吸的患儿。  有自主呼吸者，可发生人-机对抗。若调节不当，可发 生通气不足或过度,此时可用药物抑制患儿自主呼吸。 分钟(间歇)指令性通气(MMV/IMV)  根据一定的指标（呼吸频率等），在呼吸机上预先设 置分钟通气量，给予患者指令性呼吸（正压通气）。  单位时间内，患儿自主呼吸通气量达到或超过预设水 平时，呼吸机不作指令性通气而仅提供一个持续性正 压供患儿自主呼吸用；反之，呼吸机就会自动启动指 令性通气方式，增加分钟通气量，补偿患儿通气不 足，使其达到预设水平。  频率高时，可抑制自主呼吸，提供完全的通气支持； 频率为零时，不提供通气支持，患儿完全自主呼吸。  主要应用于无自主呼吸或呼吸微弱的患儿；应用于具 有自主呼吸的患儿时，可产生人机对抗。 4 同步间歇指令性通气(SIMV)  按照患儿自主呼吸要求，在呼吸机上预先设置 每分钟呼吸参数（频率），给予患儿指令性呼 吸，提供预设的正压通气。  设有同步装置，该指令通气由患者自主呼吸触 发并同步。  不存在人机对抗的问题，主要用于具有自主呼 吸的患儿。 持续正压气道通气(CPAP)  在有自主呼吸的前提下，由呼吸机或CPAP专用装 置，在吸气相产生持续正压气流，在呼气相对呼出 气也给予一定的阻力（呼吸末正压），使吸气相和 呼气相的气道压力均产生高于大气压。  可防止呼气末肺泡萎陷，增加功能残气量，改善肺 内分流，纠正严重的低氧血症。  适用于自主呼吸较强，气道通气无障碍的情况，如 RDS、呼吸暂停、肺水肿、肺不张、Ⅰ型呼吸衰竭 及拔管撤机后。 持续气道正压通气（CPAP） 中山大学附属第六医院新生儿科 呼气末正压通气(PEEP)  在IPPV的基础下，于呼吸末借助装在呼吸端的限制气流 活瓣，使气道压力大于大气压，此压力称为PEEP。  在自主呼吸时，若患儿的气道压力在吸气相、呼气相都 是正压，就称为CPAP。  PEEP压力一般在0.19-0.78kPa（2-8cmH2O）左右，其 作用与CPAP相同。  最佳PEEP：指达到最佳的氧运输、最佳的组织氧合和 最少呼吸功，而副作用最小的PEEP水平。  判断标准：最佳动脉血气、最大氧运输、压力－容量曲 线上的下转折点、影像学提示肺膨胀最佳。 中山大学附属第六医院新生儿科 呼气末正压通气(PEEP)  主要用于低氧血症、肺炎、肺水肿等引起的肺不张治 疗。  PEEP增加胸腔内压，压迫心脏，可对血液动力学产 生影响。  禁用于严重循环功能衰竭、低血容量、肺气肿、气胸 和支气管胸膜瘘的患儿。 中山大学附属第六医院新生儿科 辅助/控制通气（A/C）  A/C将辅助通气与控制通气结合在一起的一种通气模式；  无论是A/C的A或C时，其通气均可称为IPPV，定压通气 或定容通气模式均可有A/C模式。  既可提供与自主呼吸基本同步的通气，又能保证自主呼 吸不稳定患儿提供不低于预设水平的通气频率和通气量。 中山大学附属第六医院新生儿科 5 压力支持通气（PS或PSV）  一种减少患儿呼吸功的呼吸支持方式。  在自主呼吸基础上，通过自主吸气触发呼吸器送 气，使气道内压力有所增加，其通气量包括自主吸 气的量和呼吸器压力支持的通气量。  作用：协助患儿克服呼吸阻力，减少自主呼吸时所 耗的功。 中山大学附属第六医院新生儿科 双水平气道正压通气（BiPAP） 谢 谢呼吸机基本波形分析呼吸机基本波形分析 机械通气的基本参数、波形及呼吸环  参 数：压力、容量、流速、时间  波 形：压力时间波 容量时间波 流速时间波  呼吸环：压力容量环（顺应性环） 流速容量环（阻力环） 流速压力环（时间常数环）  三条曲线 压力-时间曲线（P/t） 流速-时间曲线（f/t） 容量-时间曲线（V/t）  三个环（LOOP环） 压力-容量环（P/V） 流速-容量环（f/V） 流速-压力环（f/P） 呼吸机肺力学监测 呼吸力学监测的意义  监测机械通气的参数是否合适  动态了解患儿肺功能的状态  观察患儿自主呼吸运动的程度  评价某些药物的治疗效果 6 Time (sec) Pa w ( cm H 2O ) 正常顺应性,阻力 的正常平台压力 阻力增大,或 顺应性下降 峰压力和平 台压都上升 观察呼吸机波形的要点  一看高（纵坐标）  二看宽（横坐标） PIP Volume (Volume (mLmL)) 呼吸波形的6个时段分析 呼吸波形的6个时段分析 容量-时间曲线容量-时间曲线 InspirationInspiration Expiration 时间时间 (sec)(sec) Vo lu m e (m l) Vo lu m e (m l) Inspiratory Tidal Volume TTII 漏气 1 2 3 4 5 6 SEC 1.2 -0.4 VT Liters A A = exhalation that does not return to zero 特点：V/t在呼气相不回到零点(横座标)。 提示：气管插管漏气、肺气漏或呼气不畅等。 新生儿医疗中心 压力-时间曲线压力-时间曲线  气道压（Paw ）=（容量Vt/顺应性C）+（流量 Flow/阻力Raw）  可见：  气道压（Paw）与容量（Vt）、流量（Flow）成 正比关系。  与病人胸肺顺应性（C）、气道阻力（Raw）有密 切相关关系。 7 压力-时间曲线压力-时间曲线 P a w (c m H 2O ) Inspiration 时间 (sec) Expiration }} TI PIP PEEPPEEP TE 新生儿医疗中心 患者触发 1 2 3 4 5 6 30 Sec Paw cmH2O -10 压力-时间曲线压力-时间曲线 1 2 3 4 5 6 20 Sec Paw cmH2O 压力通气容量通气 压力-时间曲线压力-时间曲线 不同通气方式下的P/t曲线 PCV和VCV的P/t曲线 1 2 3 4 5 6 30 Sec Paw cmH2O A -10 C 压力-时间曲线 A/C模式下的P/t曲线 Constant flow volume control ventilation PEEP PIP pr es su re time Slow rise time Patient trigger Fast rise time 压力-时间曲线 不同的压力上升斜率 8 Time (sec) Pa w ( cm H 2O ) 阻力降低或顺应性变 好，平台压力下降 阻力增大，或 顺应性下降， 峰压平台上升 压力-时间曲线 不同的气道阻力和顺应性的P/t曲线 压力-时间曲线 从平台压评估流速 压力-时间曲线 新生儿医疗中心 评估吸气做功大小 压力-时间曲线 新生儿医疗中心 流速-时间曲线 1 2 3 4 5 6 SEC 120 120 呼气 吸气 V . LPM Inspiration Expiration 流速-时间曲线 新生儿医疗中心 9 流速-时间曲线 PCV和VCV的f/t曲线 自主呼吸的流量曲线 不同通气方式的波形 不适当的吸气流量不适当的吸气流量 Flow (L/min) Time (sec) Normal Abnormal 吸气不同步吸气不同步 Patient’s effort 新生儿医疗中心 观察自主呼吸与呼吸机的协调性 10 对支气管扩张剂的反应对支气管扩张剂的反应 Before Time (sec) Fl ow (L /m in ) PEFR After Long TE Higher PEFR Shorter TE AUTO-PEEP The transition from expiratory to inspiratory occurs without the expiratory flow returning to zero 1 2 3 4 5 6 SEC 120 120 V . LPM 压力-容量环(P-V环) Expiration 0 20 40 602040-60 0.2 LITERS 0.4 0.6 Paw cmH2O Inspiration VT Counterclockwise 环从曲线演变来 压力-容量环(顺应性环) 呼气相 Expiration 0 20 40 602040-60 0.2 LITERS 0.4 0.6 Paw cmH2O 吸气相 Inspiration VT Counterclockwise 新生儿医疗中心 有PEEP的压力容量环有PEEP的压力容量环 Volume (mL) VT PIPPIPPaw (cm H2O) PEEP PEEP PCV模式的P/V环PCV模式的P/V环 Volume (mL)Volume (mL) Preset PIP 容 量 变 化 PPawaw (cm H(cm H22O)O) COMPLIANCE Increased Normal Decreased COMPLIANCE Increased Normal Decreased 吸 气 压 力 不 变 11 容控模式的压力容量环容控模式的压力容量环 Volume (Volume (mLmL)) 压力可变 预置的 VT PPawaw (cm H(cm H22O)O) COMPLIANCE Increased Normal Decreased COMPLIANCE Increased Normal Decreased 容量不变 设置PEEP后的PV环 ARDS和肺气肿的PV环 肺水肿治疗前后的PV环变化 新生儿医疗中心 不同Raw的P/V环不同Raw的P/V环 No rm al Slo pe No rm al Slo pe VolVol (mL)(mL) Pressure (cm HPressure (cm H22O)O) Higher PTA Lo we r S lop e Lo we r S lop e 新生儿医疗中心 肺过度扩张 B A 0 20 40 60-20-40-60 0.2 0.4 0.6 LITERS Paw cmH2O C A = inspiratory pressure B = upper inflection point C = lower inflection point VT 新生儿医疗中心 12 肺过度扩张肺过度扩张 Vo lu m e (m l) Pressure (cm HPressure (cm H22O)O) VT变化很小VT变化很小 Paw risesPaw rises Normal Abnormal 新生儿医疗中心 肺损伤区 气漏气漏 Volume (ml) Pressure (cm HPressure (cm H22O)O) Air Leak 新生儿医疗中心 人机对抗 插管堵塞 自主呼吸触发引起的辅助作功自主呼吸触发引起的辅助作功 Volume Volume (mL)(mL) PPawaw (cm H(cm H22O)O)Increased WOB 新生儿医疗中心 13 没有加PEEP的自主呼吸P/V曲线 加PEEP的自主呼吸P/V曲线 机控和自控的压力/容量环变化 新生儿医疗中心 流速-容量环（F-V环）流速-容量环（F-V环） Volume (ml)Volume (ml) PEFR FRC Inspiration Expiration Fl o w ( L/ m in ) Fl o w ( L/ m in ) PIFR VT Air LeakAir Leak Inspiration Expiration Volume (ml) Flow Flow (L/min)(L/min) Air Leak in mL Normal Abnormal Air TrappingAir Trapping Inspiration Expiration Volume (ml)Volume (ml) Flow (L/min) Does not returnDoes not return to baselineto baseline Normal Abnormal 14 气道阻力增加气道阻力增加 Inspiration Expiration VolumeVolume (ml)(ml) Flow (L/min) Decreased PEFR NormalNormal Abnormal “Scooped out” pattern 呼气管路有水呼气管路有水 Inspiration Expiration Volume (ml)Volume (ml) Flow (L/min) Normal Abnormal 呼气阻力大 气道的痰液影响 不同呼气流量的环 气管插管漏气影响F/V环 15 压力-流速环 谢 谢 医学信息医学信息 小儿小儿遗传代谢病的遗传代谢病的生化基因生化基因诊断诊断 中山大学附属六医院中山大学附属六医院新生儿新生儿科科 中山中山大学大学遗传代谢病检测中心遗传代谢病检测中心 中山六院遗传代谢病检测中心  广东省重点实验室、MILS INTERNATINAL JAPAN合作 实验室、欧洲IDM/IEM诊疗协作组认证实验室  遗传代谢病的生化诊断（126种/GC-MS,52种/MS-MS）  遗传代谢病酶学和基因分析（24种）  遗传代谢病的治疗指导  小儿营养代谢的评估 实验室人员及其设备 GC-MS检测报告 GC-MS检测报告 1.36h内E-mail 发送报告,48h内 送达纸质报告； 2.负责解释报告 结果和提出治疗 建议; 3.中日双方实验 室审核分析结果。