不同疾病状态下的呼吸机设置

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要了解不同疾病状态下对特殊呼吸机设置的需求，需要我们首先了解呼吸机如何支持呼吸功能的基础知识，以及通气参数如何损害肺部。

为什么病人需要呼吸机治疗？

麻醉期间或麻醉后，肺部相对正常的患者可能需要短期呼吸机支持。重症监护室机械通气的适应症可分为以下几大类:

未能保护呼吸道

由于神经、肌肉或机械因素(如连枷胸、气胸、支气管痉挛、胸腔积液、腹腔间隔室综合征等)导致无法通气

气道阻塞

因V/Q不匹配（分流、死腔通气）或扩散缺陷而氧合失败。

不能利用氧气:败血症、氰化物、一氧化碳中毒

该图显示了决定呼吸系统中空气流量的各种压力。每个肺泡的容积取决于充气压力(PALV)和胸膜压力(PPL)之间的平衡，后者受胸壁顺应性和腹压(PAB)的影响。吸气或呼气期间任何时刻的气流由PALV和PAO之间的压力梯度以及气道阻力决定。

机械通气的不利影响:

气压伤：与高肺泡压(> 35-40 cm H2O)相关的肺损伤，表现范围从无症状的肺间质性肺气肿到皮下气肿、纵隔气肿；张力性气胸。

容积创伤：这个术语指的是由于潮气量过大导致肺泡过度伸展而造成的肺部损伤，这导致了炎症介质的释放，对肺部和全身都有影响，增加了发病率和死亡率。当存在非同质性的肺部病变时，呼吸机提供的潮气量会优先输送到肺部顺应性较好、相对正常的区域。因此，正常的肺泡被过度拉伸，而剩余的正常肺被损坏，进一步增加了肺部的损伤和损害。肺泡反复关闭和重新开放（复张和塌陷）是剪切应力和表面活性物质损失导致损伤的另一个因素。炎症介质的释放可对肝、肾等远端器官造成损伤。

气压伤是由于高肺泡压所致，而容积伤与高跨肺泡压力梯度有关。

Auto-PEEP：呼气结束时，由于肺泡排空不完全（由于分泌物、支气管痉挛或气道闭合导致的气道阻塞），肺泡内形成正压；或者如果呼气时间过短。这在插管的呼吸机管道末端无法检测到，但如果不纠正，会导致呼吸功增加和肺部进行性过度膨胀。

氧毒性：高吸入氧浓度(FiO2 > 0.5)由于自由基形成引起细胞损伤。此外，高FiO2也与吸收性肺不张有关。因此，设定尽可能低的FiO2非常重要，目标是SaO2 > 90%

机械通气的心血管效应包括静脉回流减少、右心室功能障碍和左心室顺应性改变。

初始呼吸机设置:

通气模式

选择取决于患者是否有意识、是否镇静或是否接受过神经肌肉阻滞剂。SIMV或A/CMV模式适用于初始设置。呼吸驱动良好的患者可进入PSV模式。

潮气量

目前，推荐的潮气量较以往低，应设定理想体重5-8 mL/kg，调整数值使Pplat小于35 cm H2O。

呼吸频率

除非颅内病变或代谢性酸中毒需要过度通气，否则应将其设置为8-10次/分钟。较高的速率可能导致空气滞留和内源性PEEP。

吸入氧水平：

尽管通常推荐初始FiO2为1，但建议尽快降低FiO2，目标是血氧饱和度 > 90%和PaO2 > 60 mmHg。

吸气/呼气比：

通常I/E比设定为1:2，如果存在气道阻塞，呼气时间可增加，以避免空气滞留和内源性PEEP。在重度ARDS的情况下，可能需要延长吸气时间，以等于甚至超过呼气时间（反比通气）。

吸气流速：

使用容量控制通气(VCV)时，某些呼吸机可能需要设置吸气峰流速。应将其设置为所需分钟通气量的4倍，以满足患者的吸气流量要求。如果流量过低，患者需要额外努力，吸气流量过高导致峰值压力过高。开始时通常设定为60 L/min。

在较新的呼吸机中，峰值流量自动设置，取决于潮气量、I/E比、呼吸频率和吸气暂停（如果存在）。

在压力通气模式下，流量由吸气压力和呼吸系统的阻力和顺应性决定。

呼气末正压

即使在肺正常的患者中，在机械通气期间也应设定3-5 cm H2O的PEEP，以防止FRC降低和动态气道塌陷。肺疾病患者可能需要更高水平的PEEP，以便在较低的吸入氧浓度下达到可接受的氧合。

已经描述了选择最佳PEEP的几种方法，例如将PEEP设定在压力/容量环的下拐点上方1或2 cm H2O处。或者，可以最初设置高PEEP（例如20 cm H2O），然后逐渐降低，直至发生去饱和。此时，进行肺复张操作，并将PEEP设置为高出约2 cm H2O。

灵敏度：

如果使用压力触发，触发灵敏度最初设置为-2 cm H2O，记住如果未设置足够水平的外源性PEEP，内源性PEEP的存在会增加患者所需的努力。现代呼吸机提供了流量触发选项，需要患者更少的努力。

特定疾病状态

阻塞性呼吸道疾病

这些情况下的主要生理异常是气道阻力增加，尤其是在呼气期间。这在支气管哮喘中有很大的可逆成分，不像慢性阻塞性肺病(COPD)。在慢性阻塞性肺病中，对各种有害物质有异常和放大的炎症反应，影响气道、肺实质以及肺血管系统。气道阻塞只有很小的可逆成分，这是由以下因素造成的:

水肿、平滑肌肥大、支气管周围纤维化

粘液分泌过多，堵塞

肺泡和呼吸性细支气管破坏伴回缩减少。这容易导致传导气道塌陷。

高反应气道反射-支气管痉挛

气道阻力增加导致呼气气流受限（在自主呼吸期间，呼气期间胸内气道直径始终较小）。这种情况，加上呼吸急促导致的呼气时间不足，引起动态肺过度充气，导致呼吸窘迫、呼吸功增加和血流动力学受损。呼吸机支持的目标是尽量减少内源性PEEP，让呼吸肌休息并维持可接受的血气。

这些患者的初始设置包括低潮气量(6-8 mL/kg)、高吸气峰流量(80-100 mL/min)、低PEEP(0-5 cmH2O)、低呼吸率和I:E比1:4至1:5。传统上选择辅助/控制模式，但对于阻塞性气道疾病最初应设定哪种通气模式尚未达成共识。容量通气可确保输送设定的潮气量，但潮气量的分布可能是片状的，通过收缩气道的流量减少导致吸气压力增加，从而导致肺部其他部位非收缩气道扩张。已证明改为压力控制通气可改善儿科患者的气体交换。一项使用肺综合网络模型的模拟研究显示，PCV产生了更均匀分布的潮气量，但输送的潮气量对吸气压力设置的微小变化高度敏感。在这种情况下，双模式（如PCRV或autoflow）可能有帮助；这些基本上是PCV，持续调整吸气压力以输送设定的潮气量。

动态肺过度充气可通过测量FRC以上的吸气末容量来估计，方法是收集60 s呼吸暂停的总呼气量。动态肺过度充气的其他估计值是平台压和固有PEEP，可在呼气保持动作期间测量。呼吸机流量-时间描记图显示吸气开始时的持续呼气流量，显示肺尚未完全排空，即发生空气滞留。

这些呼吸机设置与低分钟通气导致高碳酸血症和呼吸性酸中毒。允许性高碳酸血症可耐受至pH 7.15，低于该值推荐输注碳酸氢钠或THAM。这些患者需要充分镇静，有时需要神经肌肉阻滞，以实现充分通气。

急性呼吸窘迫综合征/急性肺损伤

多种肺部和肺外原因导致的肺损伤表现为片状浸润，被纳入ARDS/ALI的标题下。肺内分流导致氧合缺陷，可通过PaO2/FiO2比值估计；比值 < 200 mmHg定为ARDS，比值200-300 mmHg定为ALI。根据严重程度，这些患者可能需要呼吸机支持，直至肺从引起肺泡损伤的主要损伤中恢复。重要的是确保这种通气支持本身不会通过损伤剩余的正常肺泡而产生进一步的肺损伤。

这些疾病的病理生理学涉及肺泡通透性增加伴片状肺不张区域以及更多充满空气的正常肺泡。在宏观尺度上，肺表现为低顺应性的僵硬，但不同肺泡具有一定范围的顺应性值和时间常数，因而存在相当大的异质性。就好像有一个不扩张的肺和一个正常的肺并联在一起。因此，相对正常的潮气量被迫进入正常的肺泡，其加起来远小于正常的肺-更小或所谓的“婴儿肺”，使肺泡过度膨胀并引起容积创伤。

因此，ARDS的呼吸机设置包括低潮气量(6 mL/IBW)，保持Pplat < 30 cmH2O；根据ARDS网络协议，FiO2–PEEP组合，目标是PaO2为55-80 mmHg，SaO2为88-95%。与容量目标模式相比，压力目标通气模式提供了更好的潮气量分布，但没有确凿的证据表明只要潮气量和高原压力保持较低，这些模式就能提供更好的结果。开始时，I:E比保持在1:2至1:3，但严重氧合缺陷可能从I:E比1:1甚至更高-反比通气中获益。

已证明允许自主呼吸的呼吸机模式（如APRV和Bilevel PAP）可改善氧合和血流动力学，帮助肺复张，还可减少镇静需求。复张操作，包括应用40-50 cm H2O的持续正压，随后再进行PEEP，已被证明可改善氧合。这种方法被称为“打开肺并保持开放！”

腹腔间室综合征

腹内压升高和膈肌向头侧移位可降低FRC。呼吸系统的顺应性大大降低，尽管肺顺应性可能正常。肺泡容积由跨壁压而非绝对肺泡压决定。这些因素影响这些患者的呼吸机设置。

腹腔内压力会提高胸膜压力，但由于胸膜压力没有常规测量，跨越肺泡壁的跨壁压力可通过以下公式估算。

Ptm = Pplat – IAP/2

容积创伤主要与肺泡过度膨胀有关，因此，只要跨壁压保持在35 cm H2O以下，吸气压力可以安全地增加。已证明中度PEEP(10 cm H2O)可增加IAH产生的左室后负荷。这些患者的复张操作需要更高的充气压力(40 + IAP/2 cm H2O)。

血流动力学方面，IAH的充盈压（CVP和PCWP）升高，因此应使用其他技术进行前负荷评估，如食管多普勒、超声心动图和脉搏轮廓分析。用PiCCO等技术监测血管外肺水也有帮助。

心力衰竭/肺水肿

许多充血性心力衰竭患者对无创通气（简单CPAP或BiPAP）有反应。这些模式有助于增加FRC并打开肺泡。液体被移出肺泡，通气/灌注平衡得到改善。通过将病人移到顺应性曲线上一个更有利的位置，以及通过减轻呼吸肌的负担，呼吸的氧气成本得以降低。PEEP传递到左心室，降低跨壁压和后负荷，从而提高性能。

对于需要插管的患者，呼吸机设置与ARDS使用的呼吸机设置相似，即低潮气量(6 mL/IBW)保持Pplat < 30 cmH2O；FiO2–PEEP组合旨在PaO2为55-80 mmHg，SaO2为88-95%，呼吸频率相对较高。低血压通常发生在插管和通气之后；这应该通过液体疗法和控制心脏收缩力和外周阻力相结合来控制。

颅内病理学

机械通气在许多方面影响颅内动力学。由于静脉回流和心输出量下降，胸内压升高可通过直接传输和降低CPP（脑灌注压）升高ICP。但这种作用相对适度，大多数颅内病理患者对IPPV和PEEP耐受良好。在ARDS以及颅内高压患者中，由于气体交换和CO2消除改善，预期可升高ICP的复张操作实际上产生了相反的效应。

CO2具有增加脑血流量的强大作用，但作用是短暂的，并在数小时内消失。目前建议在急性颅内高压的情况下进行过度通气，只是为了在其他措施有效时暂时降低ICP。在其他时间，应维持血碳酸正常，因为过度的低碳酸血症由于血管收缩易导致脑缺血。

传统上，颅内病变情况下的通气策略侧重于气道保护、优化向大脑输送氧气、小心控制CO2和保持尽可能低的胸腔内压力。这种方法使用大潮气量、高FiO2、低或零呼气末正压、液体和升压药来维持CPP。

然而，现在已经认识到，这种类型的环境引起的容积创伤和肺不张创伤易诱发ALI/ARDS以及对肾脏、肝脏、肠道和其他器官的肺外不良反应；尤其是在初始脑损伤“致敏”的情况下。使用肺保护通气的担忧是可能导致高碳酸血症，这在存在颅内高压的情况下是有害的。但有可能在不引起高碳酸血症的情况下应用肺保护策略，在这些患者中应使用低潮气量(6 mL/IBW)、中等PEEP和相对较高的呼吸频率。

神经肌肉呼吸衰竭

神经肌肉疾病需要呼吸机支持的患者开始时肺部相对正常。最初可给予8-10 mL的潮气量，PEEP为3-5 cm H2O，保持Pplat低于30 cm H2O。可以使用容量或压力目标模式，但是压力目标模式可能对患者更舒适。双重模式，如PRVC或autoflow有助于确保充分通气，即使在压力目标模式下也是如此。

无创通气

该术语是指通过鼻罩、全脸面罩或头盔在无插管的情况下提供通气支持。需要有气道保护反射的警觉、合作患者。其他禁忌症为胃肠道出血、重度血流动力学不稳定和气道阻塞（阻塞性睡眠呼吸暂停除外）。

提供NIV有几种方法。简单的CPAP或持续气道正压通气可以在没有呼吸机的情况下，使用高流量的氧气、合适的面罩和PEEP阀。提供专用的NIV呼吸机，可提供CPAP或BiPAP（双水平气道正压通气）。BiPAP本质上是压力支持通气，其中EPAP代表PEEP，IPAP代表压力支持水平。这些专业呼吸机的选择较少，但对回路泄漏的耐受性更强。

目前大多数重症监护呼吸机都有NIV选项，因此可以用于NIV。最常用的模式是带压力支持的CPAP。其中一些呼吸机还可以提供比例辅助通气或PAV。尽管容量模式可用于NIV，但患者对压力支持和PAV的耐受性更好，并且比容量模式更耐泄漏。

初始呼吸机设置为5 cm H2O PEEP或EPAP和10 cm H2O压力支持或IPAP。目标是达到潮气量5-7 mL/kg、呼吸频率低于25/min和SaO2高于90%。连续血气分析和密切的临床监测对于NIV的成功至关重要。如果病人情况恶化，转为有创通气的门槛应该很低。

COPD加重和心源性肺水肿是非常适合NIV的两种疾病，可在开始治疗后1-2小时内观察到改善。在这两种情况下均观察到NIV的插管率和死亡率降低。NIV也可作为早期拔管后的桥接支持，因为拔管失败率可高达10-20%。基础COPD患者尤其如此。

NIV有益的其他情况包括：

免疫缺陷患者-实体器官移植，发热性中性粒细胞减少

哮喘

术后病人

肋骨骨折，肺挫伤

晚期恶性肿瘤（不插管状态）

ARDS–病情较轻的患者

SARS-70%的患者可以避免插管。适用于APACHEⅡ评分低的低氧血症患者

脱离通气支持

将患者与呼吸机分离的计划应该从机械通气开始。为此，使用的模式通常应保持自发的呼吸活动，以及优化其他因素，如液体平衡、营养、电解质和代谢状态。两种主要的撤机策略是使用所谓的撤机模式和逐步减少呼吸机支持，或者每天评估撤机的可能性。循证工作组建议采用后一种方法。

每天评估患者是否准备进行自主呼吸试验。这也涉及每日中断镇静。通气的主要适应症应已解决，患者应保持警觉。肺气体交换应充分，PaO2/FiO2比值＞200，FiO2＜0.5，PEEP＜5-7 cm H2O。血流动力学应稳定，无高水平正性肌力药物支持。患者应能够启动自主呼吸。
进行自主呼吸试验（使用T型管、CPAP或5 cm H2O的压力支持）30-120 min，监测呼吸机模式、气体交换、血流动力学、主观舒适度。
通过本试验的患者可拔管。试验失败的患者应恢复稳定的非疲劳模式，直至下一次SBT。部分支持模式应通过使用敏感和响应性触发系统以及满足患者需求的无限制流量模式提供足够的肌肉去负荷。

通气设置对结局有深远影响；应记住每种情况与不同通气模式影响的相互作用，以避免对肺和其他器官的进一步医源性损伤。

END

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