呼吸機(jī)技術(shù)匯總分析

1、呼吸機(jī)技術(shù)匯總分析 - draeger篇draeger的呼吸機(jī)技術(shù)非常多， bipap、autoflow、atc、pps、smartcare、lpp、eit（排名以研發(fā)時(shí)間分先后），的確是讓人頭大。其實(shí)這些技術(shù)都是有聯(lián)系的， dreager將其統(tǒng)稱為room to breath，中文翻譯為“自由呼吸的空間”（官方翻譯，非本人杜撰），并且以一幅宮殿圖來說明（如下所示，竊以為之所以用宮殿圖，目的就是為了配合room一詞）。atc、bipap、autoflow、pps是基礎(chǔ)，已發(fā)展多年。smartcare、lpp、eit則是最新的技術(shù)。在后續(xù)的帖子中將一一介紹。先從地基開始介紹atc1（what）a

2、tc（automatic tube compensation）：翻譯為自動插管補(bǔ)償，。論壇中已有前輩對其進(jìn)行了講解（向hanson_lqy前輩致敬）本人在此以圖示的方式講解atc，并增加一些背景資料2（why）為什么要研發(fā)atc這種技術(shù)呢？-都是“氣道阻力”惹得禍?。ń?jīng)典大圖如下）我們知道氣道阻力就是“維持一定流量所耗壓力差（p）與該流量之比”,這個概念定義的有點(diǎn)拗口，而且潛在的要求氣流以恒定流速通過氣管（即流入端、流出端氣流流速相等）。其實(shí)可以這樣理解，氣流通過氣管，則必然在流過氣道的過程中要損失壓力（p，要想過此路，留下買路財(cái)?）,也就是說你機(jī)器上設(shè)置的是10cmh20的壓力，但到病人肺部

3、的時(shí)候其實(shí)壓力已經(jīng)沒有10cm水柱了。中間要損失一部分壓力用以克服氣道阻力。（阻力的計(jì)算公式）下面一張圖顯示的更清楚，正常成人的氣道阻力為12，但插管后迅速增至5。如果我們設(shè)置機(jī)器送氣壓力為10mbar，流速為2l/s，氣道阻力為1mbar/l/s，則不插管時(shí)，到達(dá)病人肺部的壓力為8mbar（ 根據(jù)阻力的計(jì)算公式可以推算出到達(dá)肺部的壓力）。如果插管呢？記住這時(shí)的氣道阻力已經(jīng)是5mbar/l/s了?？梢运愕幂斔偷讲∪朔尾繒r(shí)壓力從原來的8mbar下降到0mbar（ ）。壓力下降得如此迅速，插管后連氣都打不進(jìn)去了（0 mbar啊?。?，這怎么的了！3（how）怎么辦才好？也簡單，還是借用上面得例子。我

4、們把機(jī)器壓力設(shè)置為18mbar，則插管后，到達(dá)病人肺部的壓力仍舊是8mabar?。?），看來問題解決了（即針對插管進(jìn)行壓力補(bǔ)償）。真的嗎？其實(shí)麻煩才剛剛開始。最開始的時(shí)候呼吸機(jī)是使用恒定氣流送氣的，這還比較好辦，設(shè)置好流速后，算一算，把壓力補(bǔ)償加上去就可以了。突然有一天，大家都認(rèn)為恒定流速不符合正常的呼吸生理，吸氣應(yīng)當(dāng)是減速氣流。呵呵，麻煩來了，流速是變化的，看你怎么計(jì)算！這就是為什么要研發(fā)atc。下面一張圖能清楚表示流速與壓力差（壓力在插管的接頭和末段之間的差）的關(guān)系，可見隨著流速的增加，壓力差程指數(shù)變化（還不是線性變化，這下死心了吧，口算是不行地。得用積分的方法才能算）。 最開始的時(shí)候呼吸

5、機(jī)是使用恒定氣流送氣的，這還比較好辦，設(shè)置好流速后，算一算，把壓力補(bǔ)償加上去就可以了。突然有一天，大家都認(rèn)為恒定流速不符合正常的呼吸生理，吸氣應(yīng)當(dāng)是減速氣流。呵呵，麻煩來了，流速是變化的，看你怎么計(jì)算！這就是為什么要研發(fā)atc。下面一張圖能清楚表示流速與壓力差（壓力在插管的接頭和末段之間的差）的關(guān)系，可見隨著流速的增加，壓力差程指數(shù)變化（還不是線性變化，這下死心了吧，口算是不行地。得用積分的方法才能算）。通過大量的實(shí)驗(yàn)，科研人員描記了不同插管管徑下流速與壓力差的曲線圖，從而獲得了流速與壓力差之間的對應(yīng)關(guān)系（這個資料非常的重要）。atc工作時(shí)，呼吸機(jī)首先持續(xù)監(jiān)測插管中的氣流流速，根據(jù)之前從實(shí)驗(yàn)中

6、獲得的流速與壓力差之間的函數(shù)關(guān)系，推算出插管的接頭和末段之間的壓力差，從而獲得壓力補(bǔ)償?shù)木唧w數(shù)值。atc 按照即時(shí)的流量（每隔8ms測量一次流速），調(diào)整補(bǔ)償?shù)膲毫?，與傳統(tǒng)的壓力支持相比（psv方法）， atc避免了補(bǔ)償不足和過度，同時(shí)保證補(bǔ)償?shù)膲毫ν耆c病人呼吸同步（因流速測量時(shí)間間隔很短，所以才能保證與病人呼吸同步）。“有文獻(xiàn)比較了atc與傳統(tǒng)psv方法克服插管阻力的效果，并得出了有利于atc的結(jié)論。（hanson_lqy前輩也表達(dá)了相同的觀點(diǎn)）”4（setting）在draeger上設(shè)置atc非常簡單，見下圖。comp是指壓力補(bǔ)償?shù)陌俜直?。比如此時(shí)此刻計(jì)算出的補(bǔ)償壓力是10mbar，如果你

7、將comp設(shè)置為80（就是80的意思），則實(shí)際補(bǔ)償?shù)膲毫?mbar。下下張圖表明的更清楚。至于到底設(shè)置為多少比較合適，那就因人而異了，80是通常設(shè)置值。（該圖中藍(lán)色線是atc100補(bǔ)償時(shí)的曲線，綠色是atc按60補(bǔ)償時(shí)的曲線）本帖中的例子只是想說明，氣道阻力對壓力的影響，白話一點(diǎn)，如果不設(shè)置壓力補(bǔ)償呼吸機(jī)上設(shè)置的壓力與到達(dá)肺部的壓力是不同的，后者一定會小于前者。所舉例子的數(shù)字比較巧，正好計(jì)算出來壓力是零，我會換一個數(shù)字，以免使大家產(chǎn)生誤會。不一定非得是atc才算壓力補(bǔ)償，自己估算加一個壓力也可以算是一種diy式的壓力補(bǔ)償吧（如果愿意）。atc的好處在于“自動補(bǔ)償”，較人工估算而言，精確了很多

8、。其目的是補(bǔ)償因氣道阻力導(dǎo)致的壓力損失。（也就是讓你在呼吸機(jī)上設(shè)置的壓力與到肺部的壓力一致）！freshblueair原文如下：“但在呼吸急促的患者當(dāng)中，由于患者吸氣努力，初始吸氣流速較高，使用act時(shí)會出現(xiàn)很高的氣道壓啊，臨床實(shí)際情況就是這樣，甚至壓力達(dá)到50-60cmh2o（若壓力限制在此之上的話），盡管那只是瞬間的壓力（克服氣道阻力），不一定會導(dǎo)致氣壓傷，但總不能把壓力報(bào)警上限調(diào)至60以上吧。其實(shí)這種情況不用atc時(shí)，將psv調(diào)高，完成相同潮氣量，峰壓（有aotoflow時(shí)也相當(dāng)于平臺壓了）也不會超過30。這時(shí)是不是該使用diy式的atc了呢？"我們將freshblueair的

9、段落分拆一下：a患者病情：“但在呼吸急促的患者當(dāng)中，由于患者吸氣努力，初始吸氣流速較高，”，從初始?xì)饬髁魉俸芨吲?斷，吸氣努力應(yīng)該很強(qiáng)，總結(jié)為：吸氣努力強(qiáng)，呼吸急促；b出現(xiàn)的問題：“初始吸氣流速較高，使用act時(shí)會出現(xiàn)很高的氣道壓啊，臨床實(shí)際情況就是這樣，甚至壓力達(dá)到50-60cmh2o（若壓力限制在此之上的話），盡管那只是瞬間的壓力（克服氣道阻力），不一定會導(dǎo)致氣壓傷，但總不能把壓力報(bào)警上限調(diào)至60以上吧?！翱偨Y(jié)為：初始吸氣流速高atc補(bǔ)償后導(dǎo)致壓力增高可能發(fā)生氣壓傷。c解決方法：“其實(shí)這種情況不用atc時(shí)，將psv調(diào)高，完成相同潮氣量，峰壓（有aotoflow時(shí)也相當(dāng)于平臺壓了）也不會超過

10、30。這時(shí)是不是該使用diy式的atc了呢？” 總結(jié)為：改用psv通氣模式。1好了，先看患者病情：“吸氣努力強(qiáng)，呼吸急促”，應(yīng)該說這是件好事，畢竟自主呼吸是存在的，而且吸氣努力很強(qiáng)，證明患者的呼吸驅(qū)動力還不錯，呼吸肌肉還沒有疲勞。由于吸氣努力增強(qiáng)，在吸氣剛開始的時(shí)候，患者需要較高的吸氣流速。如果按照經(jīng)典的恒流送氣（定容通氣），這時(shí)應(yīng)該增加氣流流速，其波形如下圖。由于潮氣量及吸氣時(shí)間恒定，增加吸氣流速，導(dǎo)致峰壓升高，同時(shí)平臺壓時(shí)間延長。如果峰壓超過壓力報(bào)警上限，則會觸發(fā)高壓報(bào)警。（患者吸氣努力強(qiáng)時(shí)，流速如果跟不上，易造成“空氣饑餓”）。由此，我們得出這樣一個結(jié)論：潮氣量和吸氣時(shí)間不變時(shí)，流速的增

11、加必然導(dǎo)致壓力增加。2第二步， atc 會導(dǎo)致高壓報(bào)警嗎？atc會造成氣壓傷嗎？atc的原理前邊講過了，這里不再贅述。概括為一句話就是，atc讓“設(shè)置的壓力”（患者肺部的）“實(shí)際壓力”?，F(xiàn)在的問題是atc會導(dǎo)致高壓報(bào)警和氣壓傷嗎？我們先看下面的一張圖，為了更好的說明問題，我們將模式更換為bipap，以減速氣流供氣。剛開始吸氣時(shí)，氣流流速高，然后流速緩慢下降，這與freshblueair 提供的情況（初始吸氣流速較高）相一致。（其實(shí)，用這張圖也是沒辦法的事情，因?yàn)?，我只有bipapatc的圖片，沒有simvatc的圖片。） 圖上綠色的線表示氣管插管氣囊端的壓力（也就是氣管中隆突位置的壓力），黑色

12、的是呼吸管路中的壓力。本例中，atc的補(bǔ)償水平是80，當(dāng)atc設(shè)置為100時(shí)，綠線與黑線應(yīng)該吻合的。但理論畢竟只是理論，實(shí)際中還有很多影響因素，特別是自主呼吸的存在。（幾乎所有的成人呼吸機(jī)之壓力傳感器都是設(shè)置在機(jī)器內(nèi)部的，因此理論上只能測到呼吸管路中的壓力，近端壓力傳感器一般在新生兒呼吸機(jī)中有應(yīng)用。個人猜想，對于成人而言，呼吸管路粗，壓力在管路中的損失微乎其微。而新生兒就不同了，潮氣量要精確到小數(shù)點(diǎn)后一位，而且管路細(xì)，壓力在管路中的損失不能不管，故而使用近端傳感器）。再看看水平的幾條線（下圖），紅色的線就是呼吸機(jī)上設(shè)置的高壓相的壓力phigh（也就是吸氣相壓力），藍(lán)色的線就是低壓相壓力plow

13、（其實(shí)就是peep）。注意，我特別多用一句話強(qiáng)調(diào)，這兩條線代表的是設(shè)置壓力，也就是呼吸機(jī)操作界面上，你設(shè)置的那個壓力。不是實(shí)際監(jiān)測到的壓力。實(shí)際呼吸管路中的壓力是黑色的線（似乎也不能叫線），綠色的線是氣管插管氣囊端的實(shí)際壓力?？梢钥吹剑_始吸氣時(shí)，由于流速快，因阻力導(dǎo)致的壓力下降較多，表現(xiàn)在波形上，就是綠線與黑線之間的差距非常大。為了讓綠線更接近于設(shè)定值（水平紅線），對吸氣壓力進(jìn)行補(bǔ)償，表現(xiàn)在波形上就是黑色部分超過了紅線（藍(lán)色圈圈）。本例中采用80補(bǔ)償，因而黑線與綠線并沒有完全重疊。呼氣時(shí)，為保證peep的穩(wěn)定，也就是綠線與水平藍(lán)線吻合，機(jī)器給予的實(shí)際支持壓力要小于設(shè)定值（紅色圈圈），這樣才能

14、保證呼吸時(shí)氣道內(nèi)的壓力與設(shè)定的peep值相同。（看懂了本段，問題就解決了；如果看不懂，請繼續(xù)再看兩遍，一定要對照圖看。）明白了上述兩幅圖，問題也就解決了：應(yīng)用題1：出現(xiàn)高壓報(bào)警一定出現(xiàn)氣壓傷嗎？答：不一定。高壓報(bào)警是以管路中的壓力為依據(jù)的。是否出現(xiàn)氣壓傷，還要看肺內(nèi)部的壓力。應(yīng)用題2：打開atc會造成氣壓傷嗎？答：不會?？磮D說話，肺內(nèi)的實(shí)際壓力是綠線，而設(shè)定值是紅色水平線。在吸氣相，綠線只能小于或等于紅線。也就是說肺內(nèi)壓力只可能小于或等于你的設(shè)定值。除非你設(shè)的吸氣壓力已經(jīng)造成氣壓傷，否則的話，atc不可能導(dǎo)致肺內(nèi)部壓力大于設(shè)定值。應(yīng)用題3：打開atc 會導(dǎo)致高壓報(bào)警嗎？答：有可能，但可能性較小

15、。看圖說話，黑線代表管路中實(shí)際的壓力，如果黑線超過上方的紅色虛線（高壓報(bào)警上限），則會觸發(fā)高壓報(bào)警。理論上，atc打開后，壓力有可能超過高壓報(bào)警上限（紅色虛線），但實(shí)際情況中發(fā)生的較少。揣測原因如下，首先atc一般不會設(shè)置為100補(bǔ)償；其次atc的補(bǔ)償是有一定限度的，從圖中可以看到在吸氣剛開始時(shí)，雖然紅線與綠線差距很大，但黑線上升的并不多，也就是說補(bǔ)償有個限度。如果真的發(fā)生高壓報(bào)警（多半有可能是容控模式同時(shí)打開atc時(shí)），哪倒是需要小心注意了，這說明設(shè)置的吸氣壓力已經(jīng)非常高，以至于稍一補(bǔ)償就超過了高壓報(bào)警線。這時(shí)應(yīng)該看看患者肺順應(yīng)性是不是真的很差，特別是容控模式時(shí)。atc在設(shè)計(jì)時(shí)可能也考慮到了

16、freshblueair說的這種情況，因此壓力上升有個限度，不會在第一次補(bǔ)償時(shí)就把壓力全部加上去，很可能是在每一次呼吸周期中逐步加壓力的（類似于autoflow，autoflow壓力調(diào)整以3mbar/次 上下浮動，不會一次調(diào)整到位）。在機(jī)器上試驗(yàn)時(shí)也發(fā)現(xiàn)，atc壓力補(bǔ)償不太會超過設(shè)置值很多。（本段敘述是基于實(shí)際情況的一種推論，沒有參考文獻(xiàn)。詳細(xì)的解釋應(yīng)該由廠家發(fā)布，廠家的研發(fā)人員應(yīng)該知道，可惜他沒告訴我。我也就只好按個人理解做如上的推斷，歡迎大家討論。）3解決方法：改用psv通氣模式。答：改用psv并沒有解決根本問題。psv比較適用于自主呼吸不錯，或是準(zhǔn)備脫機(jī)的病人。按照freshblueai

17、r的背景資料，患者呼吸急促，像是疾病的急性期，用psv風(fēng)險(xiǎn)很大（呼吸急促還好，萬一等會兒，出現(xiàn)呼吸暫停，又是夜班，值班醫(yī)生睡了，咋整？）。更重要的是，就算是用psv，也沒有解決壓力補(bǔ)償問題，從上面兩幅圖我們也能看到，在呼吸的整個階段，壓力補(bǔ)償不是線性的，有時(shí)候多，有時(shí)候少。更有甚者，吸氣相和呼吸相的壓力補(bǔ)償還是相反的，吸氣相是增加壓力支持，呼吸相是減少壓力支持。如果用psv，如何確定壓力的水平呢？自己估計(jì)一下，在原有壓力支持水平上增加一個壓力，又如何保證增加的壓力足夠補(bǔ)償插管阻力？患者呼吸急促，需要的流速很高，psv也沒解決流速的問題??！在psv模式下是不能設(shè)流速的吧，流速只能依據(jù)壓力支持的水

18、平來輸送。如果支持力度不夠，患者只能被迫延長吸氣時(shí)間，或主動增加吸氣努力呼吸功增加了。4對該病例的深入討論：拋開atc不說，我們看看這個機(jī)械通氣的實(shí)例，其問題在哪里（以下文字，純屬一家之言，歡迎大家討論。不足之處請大家指教）首先，患者呼吸急促，這時(shí)候最要緊的事有哪些呢?就機(jī)械通氣而言，1.為了防止出現(xiàn)“空氣饑餓“首先要看看吸氣流速是否設(shè)置的過低？ 表現(xiàn)在波形上就是在吸氣相時(shí)，是否有壓力的突然下降（見下圖）2. 患者是否出現(xiàn)人機(jī)對抗？對于呼吸急促而無規(guī)律的患者，人機(jī)對抗難以避免，同時(shí)人機(jī)對抗也能造成頻繁的高壓報(bào)警。這從波形上也能看出來。3. 更廣泛一點(diǎn)，患者呼吸急促是什么原因造成的？緊張？疼痛？

19、對于icu的患者，鎮(zhèn)靜鎮(zhèn)痛是非常必要的。雖然鎮(zhèn)靜會影響自主呼吸，但在疾病急性期還是利大于弊。鎮(zhèn)痛則更是必要（一定要在明確疼痛原因的情況下才能鎮(zhèn)痛，不明原因的疼痛是不允許鎮(zhèn)痛的），疼痛不但能造成呼吸頻速，還有可能心率過快，由此導(dǎo)致的血流動力學(xué)不穩(wěn)定豈不是增加呼吸機(jī)使用的困難？第二，freshblueair認(rèn)為“將psv調(diào)高，完成相同潮氣量，峰壓（有aotoflow時(shí)也相當(dāng)于平臺壓了）也不會超過30?！袄ㄌ杻?nèi)部分是值得商榷的”（有aotoflow時(shí)也相當(dāng)于平臺壓了）“。對于容控模式，打開autoflow后，壓力水平可不一定是定容恒流模式下的平臺壓，而且有很大的幾率不是。autoflow的核心在于用

20、最小的壓力實(shí)現(xiàn)目標(biāo)潮氣量，其壓力水平是根據(jù)患者肺順應(yīng)性來自動調(diào)整的。autoflow的詳細(xì)介紹可以看看hanson_lqy前輩的文章。歇歇，喝口水。就分析這么多吧，值夜班太累，歡迎大家討論！1.?(what) pps or pav 是什么東東？ 還是按步驟來，首先看看縮寫的意思，pps: proportional pressure support; pav: proportional assist ventilation. 大家注意到否，兩者都包含核心關(guān)鍵詞proportional. 所以兩者其實(shí)表示的是同一概念。有人將pav翻譯為成比例輔助通氣，pps翻譯為成比例壓力支持通氣，其實(shí)都一樣，便

21、如money在中國叫rmb，到美國就成us dollar了。其實(shí)從家譜說起，它倆的父輩是psv（或者叫ps）：pressure support ventilation，draeger的機(jī)器上psv被稱為asb（assisted spontaneous breaths）。好了，把人家祖上輩份以及名字搞清楚才好開講嘛。2.?（why）為什么要創(chuàng)造一種新的通氣方式呢？“pav 是為尚有自主呼吸用力,但由于高阻力和低順應(yīng)性而呼吸功增加, 需要給予通氣輔助的病人提供的一種呼吸支持方式?！蹦澄墨I(xiàn)中摘抄?！霸趐ps 模式下,患者可舒適地獲得由自身任意支配的呼吸形式和通氣程度,呼吸機(jī)可更好地配合患者,且該通氣

22、模式下的壓力時(shí)間波形為更接近生理狀態(tài)的正弦波,患者感覺更舒適”某文獻(xiàn)中摘抄?！皃roportional pressure support (ppstm) is a form of breathing support for patients whose spontaneous breathing efforts still require assistance or whose work of breathing is increased as a result of higher resistance and/or lower compliance.”brochard l., aslania

23、n p., proportional assist ventilation, intensive care medicine ?in dialogue, 6th international workshop schloss wilhelminenberg vienna austria, dec. 1996.上面列舉了三段文獻(xiàn)，主要的目的其實(shí)是為某些需要寫文章的tx們準(zhǔn)備的，到時(shí)候可以直接的ctrlc, ctrl+v，提高寫作效率。某好友要求我不但要帖中文文獻(xiàn)，還要列上一篇英文文獻(xiàn)。怪哉，難道要發(fā)sci？，都畢業(yè)了，上班如此之累，居然還想著要搞學(xué)術(shù)，他那肥頭大耳的形象在我心中頓時(shí)光輝起來，不由得

24、肅然起敬。問：“為何？”答曰：“升職稱寫文章時(shí)把中文的寫（在這里似乎用“粘”這個字比較好，雖然他說的是“寫”）在正文里，然后在文獻(xiàn)中引用英文的文章，到時(shí)候參考文獻(xiàn)全是英文的，看起來比較唬人，讓編輯感嘆之余也能快點(diǎn)發(fā)文章?！?無語了，實(shí)在是高人??！想來不是每個人都如此，我們還是通過白話的方式來描述一下pps。為什么要研發(fā)pps呢？這還得從呼吸機(jī)的歷史說起（以下內(nèi)容非官方認(rèn)可，大家自己看著辦）。話說，早年間，呼吸機(jī)們都是機(jī)器控制的，采用時(shí)間切換方式，最典型的就是cmv（controlled mechanical ventilation控制機(jī)械通氣）通氣方式（draeger叫ippv intermi

25、ttent positive pressure ventilation, 翻譯作間歇正壓通氣，其實(shí)就是cmv）。那時(shí)候根本沒有什么人機(jī)對抗的概念，所有的通氣都由機(jī)器控制，說的難聽點(diǎn)，病人就是一個模肺?！氨瘧K”的cmv持續(xù)著，像萬惡的舊社會一樣“慘無人道”。然后，像所有的歷史一樣，“*”發(fā)生了，“人機(jī)同步“被提到了相當(dāng)?shù)母叨?，各種觸發(fā)技術(shù)隨之出現(xiàn)。機(jī)械通氣進(jìn)入了“自主呼吸時(shí)代”，患者再也不是模肺，而是被當(dāng)作“人”來看待。 “偉大”的psv（asb）誕生了，患者可以決定什么時(shí)候吸氣，什么時(shí)候呼氣。“想蘸紅糖蘸紅糖，想蘸白糖蘸白糖”那叫一個爽??！就這樣，psv使用了很多年。大家都知道對于psv通氣方

26、式，最關(guān)鍵的設(shè)置就是一個支持的壓力，那設(shè)多少呢合適呢？有這樣一種設(shè)法，首先按照公斤體重來計(jì)算目標(biāo)潮氣量，然后給病人一個較小的壓力，觀察在該壓力下患者能達(dá)到多大的潮氣量。如果未達(dá)到目標(biāo)潮氣量就加點(diǎn)壓力，直到與目標(biāo)值差不多為止。如果不放心，就稍后做個血?dú)猓鶕?jù)血?dú)獾慕Y(jié)果調(diào)整呼吸機(jī)參數(shù)。我剛工作時(shí)就是這么干的，我想一定有很多同學(xué)和我有相同的經(jīng)歷，都是這么設(shè)ps的。合理嗎？以公斤體重計(jì)算出的潮氣量是按照滿足患者生理需要量來估算的，當(dāng)患者出現(xiàn)自主呼吸時(shí)，是否每一次吸氣努力都需要相同的潮氣量呢（以公斤體重為依據(jù)計(jì)算）？其實(shí)不同的吸氣努力（patient effort），所需的潮氣量也是不同的（見下圖），相

27、應(yīng)的每次的壓力支持也應(yīng)該是不同的。如果只給予單一壓力支持，只能出現(xiàn)下面的兩種情況。（在下面的模型中我們假設(shè)對于該患者5cmh20壓力可以產(chǎn)生500ml的潮氣量，模型沒有考慮更復(fù)雜的情況，只是為說明問題，請大家不要較真）1.?本次吸氣(上圖a點(diǎn))，患者吸氣努力較低（也就是膈肌、肋間肌的收縮較弱），所產(chǎn)生的胸腔負(fù)壓也較低，他靠自己只能產(chǎn)生100ml的潮氣量。但健康時(shí)，這樣的吸氣努力可以產(chǎn)生300ml的潮氣量（也可以理解為本次吸氣患者的生理需要量為300ml），所以他希望呼吸機(jī)給予其額外200ml的氣體，這樣加起來，正好滿足其正常需要量。但實(shí)際情況是，呼吸機(jī)給予患者的是5cmh20的壓力支持，對于該

28、患者，這樣大的壓力能產(chǎn)生500ml的潮氣量，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于200ml。其結(jié)果就是患者 “被給予”了500ml的潮氣量，總潮氣量達(dá)600ml。這就好比你今天在食堂吃了份盒飯，感覺沒吃飽，于是回宿舍后自己又泡了包方便面。吃完后，覺得剛好飽。突然手機(jī)響了，“領(lǐng)導(dǎo)“打電話給你，說讓你來陪”飯局“。又不能不去，最終的結(jié)果就是吃撐了。2.?患者非常非常努力的吸氣（注意是非常非常努力，而不是努力，類似于文學(xué)作品中常說的“倒吸一口冷氣“上圖 b點(diǎn)），希望能得到800ml的潮氣量，這次比上次強(qiáng)，他自己能產(chǎn)生200ml的潮氣量，需要呼吸機(jī)給予600ml就可以了?？?cmh20的壓力，只能產(chǎn)生500ml的氣體量，這樣加起

29、來只有700ml，還缺100ml哪！怎么辦？只好被迫延長吸氣時(shí)間。本來患者希望在正常的吸氣時(shí)間內(nèi)，通過提高流速而獲得更多的潮氣量?？蓧毫κ呛愣ǖ模荒茏詣影l(fā)現(xiàn)患者的需求，仍然給予原來的流速，結(jié)果只能是患者產(chǎn)生“空氣饑餓”，并被迫延長吸氣時(shí)間。長此下去，呼吸肌疲勞，呼吸功增加（這點(diǎn)非常重要），病情自然不會好轉(zhuǎn)。紅色陰影部分是患者自己努力產(chǎn)生的流速，而藍(lán)色陰影部分是呼吸機(jī)給予的流速。右側(cè)最下面可以明顯的看到當(dāng)患者吸氣努力增加時(shí)，吸氣時(shí)間被迫延長。每次呼吸努力，與之相適應(yīng)的潮氣量，都是不同的。而設(shè)置單一壓力，不是導(dǎo)致供氣過度，就是供氣不足。再考慮吸氣過程中，患者需要的支持壓力也不是恒定的（是隨阻力

30、順應(yīng)性變化的而變化）。這些就是pps需要解決的問題。3.?（how）pps的工作原理史蒂芬.霍金在時(shí)間簡史中說，他只引用1個公式，因?yàn)閯e人告訴他，如果你在你的書中每多引用一個數(shù)學(xué)公式，那么書的銷量就將減少一半。汗??！我接下來的工作就是用數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)pps的原理。本著“我不入地獄，誰入地獄“的精神，我花了數(shù)周的時(shí)間來研究這些公式（這也是連載推遲的原因），下面的講解將非常的白話，相信各位能看的懂。名詞解釋paw: airway pressurepvent: pressure provide by ventilatorpmus: muscle effort for spontaneous breat

31、hingr: resistance(呼吸系統(tǒng)的阻力)c: compliance（呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性）f or insp.flow: patient insp. flow (原文中的符號打不出來，用 f代替)v: volume1?公式1 pvent+pmus = r x f + 1/c x vpmus是患者的吸氣努力所產(chǎn)生的吸氣壓力，pvent是呼吸機(jī)給予的壓力支持，兩者共同克服呼吸系統(tǒng)總的粘性阻力（r,包括由氣管插管、氣道、肺組織、胸廓所產(chǎn)生的呼吸系統(tǒng)阻力，與流速有關(guān)）和呼吸系統(tǒng)總的彈性阻力（順應(yīng)性的倒數(shù)，1/c，包括肺組織及胸廓所產(chǎn)生的阻力，與容量有關(guān)），最終將氣體送達(dá)肺部。粘性阻力與流速相關(guān)

32、（按照經(jīng)典的理論，克服氣道阻力所需要的壓力與流速成線性關(guān)系,即 rp/f）。 彈性阻力的大小與與容量有關(guān)（v，同樣根據(jù)經(jīng)典的理論，cv/p）。所以肺部所需的總壓力其實(shí)是流速和容量的函數(shù)）2?公式2 pmus = r x f + 1/c x v - pvent.將公式轉(zhuǎn)換一下，將pvent.移到公式右邊，可以看到當(dāng)呼吸機(jī)提供的壓力（pvent）越接近于患者肺部所需的壓力（r x f + 1/c x v）時(shí)，患者自身做的功越小（pmus）。實(shí)際上pps的原理也在于此，通過提供機(jī)體呼吸所需的壓力（這一壓力在吸氣的整個過程中是有變換的，如下圖），盡量減少患者的呼吸功。pmus是變化的，每次不一樣，同一

33、呼吸的不同時(shí)刻也不一樣，而在psv下，pvent卻總是一樣的。我們希望pvent能隨病人的需要而動態(tài)變化。3?公式3 pvent = k1 x f + k2 x v, （很關(guān)鍵的一步）問題的解決方法出來了，就是讓pvent = r x f + 1/c x v，理想情況下，pmus的做功就會變?yōu)榱?。如何知道pvent的具體值呢？其實(shí)pvent同樣是流速f和流量v的函數(shù)，所以只要知道肺的順應(yīng)性和肺阻力（包括氣道阻力和肺組織阻力）就可以計(jì)算出pvent。r總（呼吸系統(tǒng)總阻力）氣管插管阻力氣道阻力肺組織阻力胸廓阻力（本等式所指阻力為粘性阻力）。經(jīng)典的計(jì)算公式是：r=(ppeak - pplat)/ f

34、(在最大肺容積時(shí)，氣管導(dǎo)管、氣道、肺組織、胸廓所產(chǎn)生的粘性阻力，只能在恒定流速下方能測量)。1/c總(呼吸系統(tǒng)總彈性阻力)肺組織彈性阻力胸廓彈性阻力。經(jīng)典計(jì)算公式c= vt/(pplat peep),這里的c其實(shí)表示的是系統(tǒng)的靜態(tài)順應(yīng)性，在低流速的情況下，近似可以反映肺組織和胸廓的彈性阻力，同樣需要在恒定流速下測量。大家可以看到，想精確的得到肺阻力和肺順應(yīng)性是非常不容易的，只能采用近似的方法。所以我們用k1來代替r，k2來代替1/c。pvent = k1 x f + k2 x v。pps里k1被稱為流量輔助（fa flow assist），k2被稱為容量輔助（va volume assist）

35、。其實(shí)說白了，fa就是阻力，va就是順應(yīng)性的倒數(shù)。4?機(jī)器的硬件過程是這樣的。呼吸的流速傳感器每8ms測量一次吸氣流速（draeger呼吸機(jī)是這樣的），這樣就得到了流速f，流速×時(shí)間容量（這里其實(shí)是流速對時(shí)間進(jìn)行積分），這樣就得到了容量v。 pventfa×fva×v，fa和va需要手工設(shè)置，然后就可以計(jì)算出吸氣過程中每一個點(diǎn)時(shí)刻，需要給予的壓力pvent。5?更多的公式（讓人暈菜的一步，涉及到一些數(shù)學(xué)問題，很多是本人自己的理解，沒有文獻(xiàn)支持，希望能和大家討論，歡迎拍磚哦?。┻@里還需要說明三個問題：1.?理想情況下pvent = r x f + 1/c x v;這

36、時(shí)pmus是零。不過這個公式只在對相是肺和氣管組成的系統(tǒng)時(shí)才近似成立（不包括管路、插管、胸廓等組成部分）。為什么這么說呢？書上告訴我們，rp/f，也就是說p與f的關(guān)系應(yīng)該是一條直線。但在atc中我們曾提到過一張圖片（如下），可以看到圖中是曲線，也就是說斜率是變化的，而p/fr,斜率表示的其實(shí)就是氣管插管的阻力r，可以看到隨著流速的提高，阻力也會增加，他們間的真實(shí)關(guān)系是pk x f2（k是一個系數(shù)，f是流速,f2表示的是f的平方）。對于簡單的氣管插管，r都做不到恒定，那么對于由氣管、肺組織、胸廓組成的復(fù)雜系統(tǒng)，pvent,與r和c能呈線性關(guān)系嗎？我表示深度的懷疑。其實(shí)rp/f這個公式，只有在模型

37、是各向同性且均一的情況下才能使用。簡單說就是對象為直管子時(shí)（大家想想肯德基喝飲料的吸管吧）才能成立，對于氣管插管這種彎曲的管子，壓力和流速已經(jīng)不是線性關(guān)系了。因此，我們有理由相信，在實(shí)際情況中pvent與r,c 也不是線性關(guān)系。但使用這個公式，實(shí)在是沒辦法的辦法，因?yàn)檎l也不知道，對于同時(shí)擁有插管、氣管、肺組織、胸廓等多重元素的系統(tǒng)，pvent與r和c的關(guān)系到底是怎樣（呼吸機(jī)廠家也許做過這方面的實(shí)驗(yàn)，可能有一個近似的數(shù)學(xué)公式，但這應(yīng)該是機(jī)密，如果地球人都知道，那豈不別的廠家也可以發(fā)展pps模式？）。這其實(shí)是一個基礎(chǔ)的數(shù)學(xué)建模問題（比較適合申報(bào)國家自然科學(xué)基金）。實(shí)際情況中pvent還要克服插管阻

38、力、胸廓阻力、管路阻力等。以r和c為基礎(chǔ)計(jì)算出的pvent只能近似反映實(shí)際的pvent。2.?由于atc的存在，對由氣管插管導(dǎo)致的壓力下降進(jìn)行了補(bǔ)償，所以在pps與atc聯(lián)合應(yīng)用時(shí)。公式修改如下。其實(shí)就是將atc補(bǔ)償?shù)膲毫p去。 不要小看這個公式的變化，相對于原來的公式，已經(jīng)算是進(jìn)步了。畢竟氣管插管部分的壓力補(bǔ)償是精確的。下述公式考慮的是氣管插管前端至肺泡的壓力差，至少去掉了插管導(dǎo)致的粘性阻力增加。atc與pps的聯(lián)合應(yīng)用，壓力輸送應(yīng)該更精確一些。3.?自主呼吸的存在對r和c的測量有很大的影響，因此在psv或pps模式下很難自動測量r和c，只能在恒定流速的情況下才能測量。下面的操作步驟中有一種

39、設(shè)置方法，就是先在恒定流速下測量r和c，然后以此為依據(jù)設(shè)置fa和va。四.?(summary) a)pps的優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)?患者舒適，人機(jī)協(xié)調(diào)最好?病人的需求幾乎完全得到滿足?不會過度通氣?可減少和避免鎮(zhèn)靜劑使用?氣道壓較低?除了peep和fio2，僅需設(shè)定流量輔助和容量輔助不足?患者必須有自主呼吸?無最小的通氣支持保證（雖然有后備通氣）?設(shè)置參數(shù)需要了解阻力和順應(yīng)性?如果設(shè)置不當(dāng)，可能不穩(wěn)定（脫逸）?插管泄漏可能影響pps功能b)?pps 與asb（psv）的比較pps?壓力支持隨病人吸入努力而變化?無最小的通氣支持保證（雖然有后備通氣）?優(yōu)化調(diào)節(jié)適應(yīng)病人的自主呼吸ps/asb?壓力支持持續(xù)不變

40、?只要有病人觸發(fā)，便有最小的壓力支持pps的設(shè)置界面：pps的設(shè)置方法（摘抄自某文獻(xiàn)）：設(shè)置va 和fa 的方法有三種:最可靠的方法是在容量控制通氣病人沒有自主呼吸的情況下測出肺的阻力和彈性(保證測定時(shí)沒有內(nèi)源性p eep也很重要) 。推薦設(shè)置的va 和fa 為所測阻力和順應(yīng)性的80 % 。在應(yīng)用pav 之前,必須設(shè)置足夠水平的容量限制和流量限制以避免過度補(bǔ)償?shù)牟焕绊?。va 過大, 會導(dǎo)致“脫逸”發(fā)生,呼吸機(jī)的“容量高限”連續(xù)報(bào)警,患者呼吸困難;流量曲線快速升高到高水平,然后突然降低。處理方法:減低va 值直至“脫逸”消失。fa 過大,會表現(xiàn)為“自動觸發(fā)”,改變設(shè)置流量觸發(fā)不能糾正。顯著的過

41、度fa 也可引起“脫逸”。處理方法:減低fa 值。采用“脫逸”法設(shè)置參數(shù)。先將fa 設(shè)為最小,逐漸增加va 直至“發(fā)生脫逸”, 此時(shí)的閥值應(yīng)等于肺胸的實(shí)際彈性, 然后將設(shè)置的va 減低至此閥值的80 % 。反之, 將va 設(shè)為最小,調(diào)節(jié)fa 直至出現(xiàn)“自動觸發(fā)”,改變流量觸發(fā)不能糾正,或出現(xiàn)壓力“脫逸”,然后將fa 調(diào)低至閥值的80 % 。虛線表示脫逸（runaway）根據(jù)病人的舒適程度和自身感覺來設(shè)置和調(diào)節(jié)va 和fa 。pps其實(shí)解決了從氣管插管氣囊端至肺泡的壓力補(bǔ)償，而atc則解決了呼吸管路端至氣管插管氣囊端的壓力補(bǔ)償。因此兩者的配合使用，可以最有效的增加患者的舒適性。同時(shí)有研究顯示與p

42、sv相比使用pps可有效降低壓力對血流動力學(xué)的影響。bipap和autoflow最核心的技術(shù)是什么？（開放性問題，沒有參考答案）。雙水平正壓通氣？壓力控制容量保證？還是“萬能模式”的光環(huán)？（bipap有時(shí)被稱為萬能模式，下面的文章會涉及產(chǎn)生這一名稱的原因）?！耙磺€讀者心中就有一千個哈姆雷特！”大家一定有自己的見解，這里只談?wù)劰P者自己的感受。其實(shí)，各廠商都有自己的“雙水平正壓通氣模式”（泛濫的很），名稱稍有不同；也都有自己的“壓力控制容量保證”。原理都大差不差，但要說到最核心的東西，我覺得是“全程支持自主呼吸，并保證氣道壓力穩(wěn)定！”注意是“全程”，也就是說不但在低壓相支持自主呼吸，高壓相也要支

43、持自主呼吸。這樣才是真正的“全程支持自主呼吸”。同時(shí)，不能因?yàn)樽灾骱粑鼘?dǎo)致氣道壓力頻繁變化，要保證氣道壓力的穩(wěn)定。（這一條也是判斷呼吸機(jī)性能很重要的一個指標(biāo)）為什么要支持“自主呼吸”嘞？這真是一個非常smart的問題。之前我只聽大腕們說要“保留自主呼吸”，在文獻(xiàn)中看到“在機(jī)械通氣的任何階段都應(yīng)盡可能的支持自主呼吸”，甚至在今年icu年會上，“機(jī)械通氣中的自主呼吸”仍然有專題講座。上學(xué)時(shí)的我：為什么要保留自主呼吸呢？（以下簡稱jsf39）我的“二師兄”：鍛煉呼吸肌肉，促進(jìn)脫機(jī)。（以下簡稱為“師兄”）。jsf39：那為什么還要全程呢？自主呼吸在simv下的呼氣相也可以鍛煉啊。、師兄：孺子可教也！來

44、，給你上一課。（師兄顯現(xiàn)出了主任查房時(shí)的神情）。師兄：呼吸衰竭很重要的一個病理生理學(xué)改變，就是肺部出現(xiàn)通氣血流比例失調(diào)。（如下圖）簡單理解就是肺部血流灌注好的區(qū)域，肺泡通氣少（解剖分流）；或者是血流灌注差的地方那個，肺泡通氣反而多（死腔樣通氣）。順口溜就是：血多氣少（解剖分流）；血少氣多（死腔樣通氣）。jsf39：恩（滿臉的崇敬之情）師兄：（得意之情難以掩飾，仿佛已經(jīng)當(dāng)上了科主任）正常情況下，重力依賴區(qū)（肺下部、背部等區(qū)域）的血流較多，而肺尖部血流較少。正常呼吸時(shí)，膈肌首先收縮（膈肌最靠近肺下部、背部等區(qū)域），重力依賴區(qū)（肺下部、背部區(qū)域）內(nèi)首先產(chǎn)生負(fù)壓，因而氣體會首先進(jìn)入這些血流較多的區(qū)域。

45、也就是說正常呼吸時(shí)氣體在肺內(nèi)的填充順序是先重力依賴區(qū)，后非重力依賴區(qū)?？梢韵胂?，重力依賴區(qū)將獲得更多的氣體交換時(shí)間，更多的氣體。血流灌注量與氣體量、氣體交換時(shí)間是想匹配的。jsf39：然后呢？（一臉的茫然）師兄：講到這兒了，你還不懂？（一副恨鐵不成鋼的表情）jsf39：哦（極度尷尬，恨不得鉆地縫）師兄：控制通氣與自主呼吸最大的不同是什么？jsf39：哦，正壓通氣？觸發(fā)？指令通氣？師兄：還給我一個三選一的選擇題啊?。◣熜旨傺b憤憤中，唉，又有機(jī)會炫耀了）jsf39：（無語中, 表醬紫，每次看到師兄這幅嘴臉只能裝傻）師兄：控制通氣（也稱為指令通氣）與自主呼吸最大的區(qū)別就在于，控制通氣是時(shí)間切換，而自

46、主呼吸是需要觸發(fā)的。簡單理解就是：控制通氣是呼吸機(jī)作主，而自主呼吸是病人自己當(dāng)家作主。（宏觀角度來看）正壓通氣時(shí)，氣體首先進(jìn)入的是肺尖部，其次才會是重力依賴區(qū)。也就是說肺部通氣較好的區(qū)域血流反而很少（肺尖部區(qū)域），而肺血流灌注好的區(qū)域通氣又很少（重力依賴區(qū)）。這樣反而加重了通氣血流比例失調(diào)。這也是為什么有時(shí)候ards病人會采取俯臥位通氣。剛俯臥位時(shí)，背部變到了上面，原來這部分是重力依賴區(qū)，血液灌注比較好（血液也還沒那么快流走），俯臥位后，背部的通氣得以改善，v/q 匹配，氧合就改善了。jsf39：原來如此（恍然大悟中?。熜郑鹤灾骱粑灿蓄愃频男Ч跫∈湛s，在重力依賴區(qū)首先產(chǎn)生負(fù)壓，從而使氣

47、體能首先進(jìn)入這些通氣不好的區(qū)域。進(jìn)而改善肺部整體的通氣血流比例。jsf39：恩(崇敬的眼神)。這個我懂了，不過純自主呼吸才能產(chǎn)生這個效果吧，psv不也是正壓通氣嗎？能改善通氣血流比嗎？師兄：恩，小子有前途！（雙手背在身后，把啤酒肚挺了起來）。psv的確是正壓通氣，但與控制通氣相比，不知好了多少倍。psv時(shí)，患者做出了吸氣努力，膈肌肋間肌收縮，因而肺下部靠近膈肌處至少是產(chǎn)生了些許的負(fù)壓。不說它能在多大程度上改善vq比，但至少鍛煉了呼吸肌。況且psv是在患者有需要的情況下才送氣的，可以減少人機(jī)對抗。你的這個問題這也牽扯出了“全程支持自主呼吸”的第三個優(yōu)勢減少人機(jī)對抗。相較于前兩個優(yōu)點(diǎn)，這個優(yōu)點(diǎn)更為

48、重要。jsf39：明說吧，別繞彎子了。（爆汗中）師兄：哦，急什么，一下都告訴你，你能接受的了嗎？（極度欠扁的表情）。你先把pcv（也稱為pc-cmv）壓力-時(shí)間波形畫一下。我們知道pcv是不允許出現(xiàn)自主呼吸的。但人是活的，機(jī)器是死的，如果在高壓相時(shí)，患者突然想咳嗽，會怎么樣？（如上圖第二道波形）病人：我想咳嗽！快讓我吐口氣??！呼吸機(jī)：別急，現(xiàn)在是吸氣相，你等等啊，等到了呼氣相，我一定讓你吐氣。病人：我受不了了，現(xiàn)在好憋啊，快讓我呼一口。呼吸機(jī)：不行，我不允許你在吸氣相呼氣。病人：管不了那么多了，我現(xiàn)在就吐氣?？茨隳茉趺礃?。呼吸機(jī)：好啊，跟你說了不能呼氣，你還敢呼。敬酒不吃吃罰酒，我把呼氣閥關(guān)死

49、，看你怎么吐氣。病人：好難受，憋死我了?。獾缐毫χ本€上升中）呼吸機(jī)：哦，對了，如果你的氣道壓力超過壓力報(bào)警高線，我可以考慮強(qiáng)制打開呼氣閥。你再加把勁，把氣道壓力弄高點(diǎn)，我也好開閥啊。你知道，我也只能照章辦事。最終的結(jié)果，要么患者妥協(xié)，不咳了；要么氣道壓力超過高壓報(bào)警高線，呼氣閥強(qiáng)制打開。這兩個結(jié)果都不是我們想要的，因?yàn)樗鼈兌籍a(chǎn)生了人機(jī)對抗，都增加了呼吸功。jsf39：那允許病人隨意呼吸不就可以了嗎？師兄：疾病要求氣道壓力保持恒定。例如ards，在機(jī)械通氣中要求給予適當(dāng)?shù)奈鼩鈮毫σ员ＷC患者肺泡打開，如果這時(shí)候允許患者呼氣（呼氣閥在吸氣相打開），你想想，密閉系統(tǒng)，氣體量減少，必然導(dǎo)致壓力的下降，

50、壓力下降的結(jié)果有可能就是肺泡塌陷，只有等下次送氣才能再次復(fù)張。氣道壓力都不能保證恒定，那治療的基礎(chǔ)又何在？jsf39：貌似很有道理??！師兄：（一臉的鄙夷，心想，什么叫“貌似“啊，本來就是嘛）我們引入自主呼吸，至少有三個方面的優(yōu)點(diǎn)（排名分先后）：1. 減少人機(jī)對抗；2. 改善vq比，改善氧合; 3. 鍛煉呼吸肌, 為脫機(jī)做準(zhǔn)備。但如果氣道壓力因?yàn)樽灾骱粑拇嬖诙偸欠磸?fù)上升下降（如下圖），那就沒什么意思了。pcv高壓相出現(xiàn)自主呼吸，壓力都維持不住了。jsf39：曉得，曉得（小雞啄米般點(diǎn)頭，一臉謙卑的表情。得罪師兄以后就沒得混了，文章啊，實(shí)驗(yàn)啊，哪個不得靠他指導(dǎo)，老板反正是神龍見首不見尾的）。師兄：目前呼吸機(jī)通過硬件改良，成功實(shí)現(xiàn)了在支持自主呼吸的同時(shí)保證氣道壓力穩(wěn)定。這都是上世紀(jì)八十年代的技術(shù)。就dreager而言，就是兩個閥門：紅寶石閥和比例閥門。下面是呼吸機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖 在圖上我們可以發(fā)現(xiàn)兩個5bar的進(jìn)氣口（1bar=1000mbar，1mbar=1.019716212977cmh2o）。壓縮氣體通過這兩個接口進(jìn)入呼吸機(jī)。高壓氣體進(jìn)入呼吸機(jī)后需要減壓，然后進(jìn)行空氧混合。進(jìn)氣接口部分有一個閥門，叫做紅寶石閥（如下圖）。氣體首先通過管道進(jìn)入處的腔室，該腔體內(nèi)有一顆紅寶石（表示），其后有一根鋼制的頂桿（圖中黑色長桿），與一電機(jī)相連。號處就是減壓后的氣