编者按：这是今年爱思唯尔出版的一篇文章，重点如题。既然是机械通气的基本方式，想必相关专业应该到掌握的级别。作者是美国人，初衷为急诊医学医务人员阅读。编者认为适合阅读的人群：急诊科医护、麻醉科医护、ICU医护、呼吸内科医护及相关专业医护人员。学起来，学起来！！

关键词

机械通气，呼吸机模式，呼吸机管理

关键点

呼吸衰竭需要机械通气很常见；急诊医疗提供者必须有呼吸机管理方面的专业知识。

呼吸机克服了呼吸系统的阻力和顺应性来输送气流。每种方法的相对贡献都很容易衡量，并可以帮助指导管理。

目前还没有完美的机械通气方式。每一种都有其优缺点，可以适应大多数临床情况。最好的模式通常是使用者（医务人员）最熟悉的模式。

引言

急诊医学（EM）医务人员负责照顾广泛急性、不确定状态的危重患者。这些患者中有许多需要有创机械通气来提供呼吸支持，并且可能在急诊医疗医务人员的照顾下长期使用。

根据这一责任，急诊医务人员必须具备呼吸机管理方面的专业知识。然而，调查显示，对呼吸机管理的教育程度和掌握程度有限。当然，我们也有改进的机会。

本文旨在通过概述呼吸机管理，强调模式、患者-呼吸机交互和故障排除，来弥补这一差距。

机械通气的目标和一般原则

目标

机械通气的主要目标是提供生理支持，同时最小化伤害。为此目的，使用机械通气来保持足够的气体交换，同时最大限度地减少由于过度压力、体积和肺的循环变形造成的损害。像许多关键的干预措施一样，它是支持性的。

呼吸力学

机械通气通过在吸气时产生正压气体进入患者肺部提供呼吸支持，并允许被动呼气。在被动或麻醉的患者中，吸气将完全由呼吸机控制。在有呼吸驱动的患者中，吸气气流将是患者和呼吸机一起工作的结果。

为了进行呼吸，呼吸机对气体加压，克服气体流动（来自呼吸机管路、气管导管和气道）以及肺部和周围结构的弹性反冲阻力。更简单地说，给肺充气所需的压力是由呼吸系统的阻力和顺应性决定的。当阻力增加、顺应性恶化（呼吸系统变得更差，表明单位压力变化和体积变化较小），或两者都发生时，需要更高压力。

了解问题的所在——高阻力或依从性差——可以帮助确定呼吸衰竭或呼吸机突然失代偿的最初原因，并相应地指导管理。高阻力和顺应性差的常见原因如图1所示。

图1。高气道阻力和依从性差的常见原因。影响阻力的呼吸回路区域包括呼吸机管路、气管导管和通往细支气管水平的气道。影响顺应性的呼吸回路区域包括肺实质（肺泡）、胸膜腔、胸壁、腹部以及胸壁外任何对肺泡施加塌陷力的区域。

呼气是一个被动的过程，由肺泡内高压力和呼吸机内低压力之间的压力梯度引起。重要的是，呼吸机可以应用呼气末正压（PEEP）来降低这种压力梯度，防止过度的肺塌陷。

呼吸的定义

气体流量和时间是由对呼吸机的输入决定的。医务人员指定呼吸机呼吸何时发生，如何输送（例如一个施加的压力或流量)，以及何时通过触发、控制和循环变量结束。

触发器：触发器变量决定何时发生吸气。这指定为时间（从最后一次呼吸开始）或压力或流量，以检测病人何时进行吸气。压力或流量作为患者开始呼吸的触发器在临床不具有重要性。

控制（或限制）：控制变量决定呼吸机如何进行工作。要么是流量，要么是压力。通过流量，呼吸以特定的流量（例如，每分钟60升 (eg, 60 L per min)原文确实是60L/min）输送。在压力下，呼吸机在吸气时保持特定的压力，流量由于呼吸机和患者肺之间的压差而产生。

控制变量必须是流量或压力。不可能同时指定两者。

循环：循环变量决定吸气何时开始何时结束。要么是时间，体积，要么是流量，流量指定吸气结束时吸气峰值流量的百分比。

触发、控制和循环变量的组合，有助于定义特定的呼吸机模式。

机械通气方式

呼吸机模式是一套规则或算法，用于在整个呼吸周期中进行，在启动机械通气时做出的第一个选择。

呼吸机模式的名称和定义它们的特定算法可能在不同的呼吸机制造商之间有所不同，但通常以相同的方式工作。最常见的呼吸机模式是容积控制（VC），也称为容积辅助控制；压力控制（PC），也称为压力辅助控制和压力支持（PS）。对于大多数，如果不是全部的临床情况，这两种模式已足够。其他模式依赖于更复杂的算法，包括压力调节VC（PRVC）、同步间歇性强制通气（SIMV）和气道压力释放通气（APRV）。

每种模式所使用的触发器、控制器和循环变量如表1所示。

SIMV和APRV不包括在内，因为它们超出了本文的范围。

容量控制

在VC通气中，无论呼吸是时间还是患者触发的，每个吸气周期都提供相同的预定潮气量（图2）。

图2。容量控制波形。

关键的程序设置包括：

流率*

潮气量

呼吸频率

呼气末正压

吸入氧气分数（FiO2）

*根据呼吸机，用户将输入流量和潮气量或吸气时间和潮气量。

在VC通气中，压力不受控制。它是一个由气道阻力和肺顺应性决定的因变量。当阻力增加或顺应性恶化时，流量将保持不变，压力也将上升。

VC通气的优点包括保证潮气量、稳定的分钟通气和指定流量的能力，这可能有利于高气道阻力的设置。

缺点是，在肺顺应性恶化或高阻力恶化的情况下，可能会产生损伤性压力。

压力控制

在PC通气过程中，无论是呼吸机还是患者开始呼吸，整个吸气过程中都要施加恒定的吸气压力（图3）。

图3。压力控制波形。

关键程序设置包括：

吸气压力*

吸气时间

呼吸频率

PEEP

FiO2

*根据呼吸机的不同，用户将输入所需的总吸气压力或要施加在呼气末正压以上的吸气压力。

在这种模式下，流量和由此产生的潮气量是因变量，并随着气道阻力和肺顺应性的变化而变化。

PC的一个优点是，气道和肺动脉压力永远不会超过选定的吸气压力。因此，气压创伤的风险可以降到最低。另一个优点是，患者控制他们的吸气流量速率——空气流量将与他们的吸气成比例地增加，提高患者的舒适度，并最大限度地减少患者-呼吸机的不同步性。

缺点是，输送的潮气量可以变化。随着阻力的降低或顺应性的提高，同样的压力可能会导致过多的潮气量。另外，如果阻力增加或依从性恶化，同样的压力将产生更小的体积，并导致通气不良、二氧化碳潴留和通气失败。

压力调节容积控制

PRVC是一种机械通气模式，它使用自适应目标方案来自动调整吸气压力，以达到指定的潮气量（图4）。

图4。通过压力调节的容量控制波形。在本例中，呼吸机自动增加吸气压力以达到所需的潮气量。

关键的设置包括

目标潮气量

吸气时间

呼吸频率

PEEP

FiO2

这种模式的常用名称PRVC具有误导性。流量和容量不能控制。压力是控制变量，流量随着气道阻力、肺顺应性和患者呼吸的变化而变化。

为了达到一个目标潮气量，PRVC监测由施加的吸气压力产生的潮气量。如果潮气量高于目标，下一次呼吸的施加压力就会降低。如果小于目标，则为下一次呼吸增加所施加的压力。通过这种方式，PRVC允许逐个呼吸的压力调整，以在面对不断变化的阻力、依从性和患者的呼吸时达到所需的容量。PRVC在理论上提供了从PC获得的可变流量的好处，保证了VC的分钟通气量，而不需要用户调整吸气压力。

PRVC的缺点是，在高呼吸驱动的患者中，可能出现患者-呼吸机不同步。如果患者出现呼吸工作增加，并在给定的吸气压力下产生大量的潮气量，自适应靶向方案将在随后的每次呼吸中继续降低吸气压力。这导致来自呼吸机的支持减少，病人呼吸的工作增加。因此，PRVC应用于有稳定呼吸驱动的患者。

压力支持

PS通气是一种控制吸气压力的机械通气方式，但所有的呼吸、流量和吸气时间均由患者决定（图5）。

图5。压力支持波形，显示固定的吸气压力，但根据患者的呼吸而改变吸气时间、呼吸频率和潮气量。

提供程序设置包括：

吸气压力

吸气峰值流量终止吸气的百分比

PEEP

FiO2

在PS中，没有设定呼吸频率和吸气时间。所有的呼吸都由患者触发，吸气持续直到吸气流量衰减低于选定的值（例如，峰值流量的30%）。

PS常用于使患者脱离机械通气，因为患者控制吸气流量、吸气持续时间和呼吸频率而脱离机械通气。呼吸驱动抑制、高耗氧量或气道阻力升高的患者不适合进行PS，这通常不适宜在急诊科使用。

呼吸力学评价

评价不同模式下的呼吸力学

不同的机械通气方式对阻力和顺应性的变化有不同的表现。

容量控制

在VC通气中，阻力的增加或依从性的恶化，或两者都会导致压力的增加。可以通过比较吸气时的最大压力或峰值压力，以及在吸气流量停止或平台压力时保持肺充气所需的压力来区分这两种情况。

峰值压力是在呼吸机上显示的压力与时间上观察到的最高压力。平台压力是通过执行吸气保持动作来测量的，即呼吸机在吸气结束时停止气流，并测量呼吸回路中的压力。因为肺完全充气，呼气还没有发生，这代表了肺的总压力，包括呼气末正压。

当气体输送的限制因素是对气流的阻力（如气道阻塞和正常肺）时，将观察到峰值压力和平台压力之间有很大的差异。当限制因素是呼吸系统的顺应性（如广泛气道未闭、弥漫性肺泡疾病）时，就会出现一个小的差异。这如图6中的压力与时间曲线所示。

图6。(A)容积控制通气系统中的正常压力与时间曲线。(B)气道压力峰值升高，而无由阻力升高引起的平台压力升高。(C)由于顺应性差，导致峰值和平台压力升高。(D)由于空气捕获产生的自动呼气末正压导致的峰值和平台压力升高。

压力控制或压力支撑

在PC和PS通气中，吸气压力固定在操作者设定的值。因此，更高的阻力或更差的依从性都会导致观察到的潮气量减少，而无法可靠地区分这两种情况。

调压容积控制

PRVC作为一种自适应模式，它根据呼吸系统的力学机制来改变吸气压力。较高的阻力或较差的顺应性导致呼吸机增加吸气压力以达到目标潮气量。峰值压力和平台压力之间的差异可以通过吸气保持来测量，就像在VC中一样。

自动呼气末正压

当患者在开始下一次呼吸前没有完全呼气时，这是导致呼吸顺应性恶化的一个特殊原因。空气被困在肺部，使压力保持超过所施加的呼气末正压或自动呼气末正压。

随着自动呼气末正压的建立，需要更高的吸气压力来提供所需的潮气量。如果不加以检查，这可能导致气胸或静脉回流受损和心血管衰竭。

使用自动呼气末正压时。呼气末保持动作在呼气结束时停止气流，并评估此时的压力。该压力表示保留压力（自动呼气末正压）和施加压力（PEEP）之和，称为总呼气末正压。通常情况下，总呼气末正压将等于应用的呼气末正压。当空气捕获发生时，由于自动呼气末正压，总的呼气末正压测量值将高于应用的呼气末正压。

当呼气结束时没有回到零基线，流量与时间的显示通常可以提供空气捕获（代表不完全呼气）线索。然而，依赖于这种方法可能会错过显著的自动呼气末正压，因此应该进行呼气末保持手法。

自动呼气末正压可能发生严重的支气管痉挛或不适当的呼吸机设置或两者都有。减少自动呼气末正压的策略包括降低呼吸频率和缩短吸气时间以延长呼气时间（图7）。

图7。指示自动呼气末正压的流动时间图。

驱动压

驱动压力定义为平台压力与总呼气末正压之间的差值。从概念上讲，它代表了在呼气末正压以上的压力保持肺充气到一个选定的潮气量。肺的静态顺应性等于潮气量除以驱动压力。

因此，驱动压力与肺顺应性成反比。顺应性较差，或“更硬”的肺将需要更高的驱动压力来达到相同的潮气量。

驱动压力与ARDS患者的死亡率密切相关，< 15 cm水被认为具有保护作用。

何时测量呼吸力学

吸气和呼气的保持动作是了解患者呼吸力学的关键。然而，只有当病人被动且符合呼吸机时，才应该测量。否则，患者的负性吸气努力可能会导致低估平台压力和高估肺顺应性。重要的是，麻醉不应该仅仅为了获得准确的测量。

初始设置

潮气量

大多数患者的初始潮气量应为6-8ml/kg，并根据需要进行调整，以确保平台压力≤30cmH2O。

没有ARDS的患者可以耐受10 ml/kg预测体重的更高潮气量，而没有不良影响。然而，ARDS往往没有得到充分的认识，因此建议大多数患者的预测体重为6-8ml/kg，而ARDS患者的预测体重肯定低于6ml/kg。

如果使用PC，应设置吸气压力以实现这些目标，并持续进行患者重新评估，以避免过多的潮气量。

呼气末正压通气

所有患者都应设置呼气末正压，以减少创伤性肺泡的开放和闭合，即肺不张损伤。

在ARDS设置时，应选择较高的呼气末正压值（≥5mmHg），以减少肺不张损伤、肺内分流和肺水肿，减少静脉回流和减少后负荷。

呼气末正压优化是一个没有共识的复杂课题。一种简单的方法是根据ARDS使用的PEEP/FiO2表来设置呼气末正压网络研究人员显示，ARDS的低潮气量通气可降低死亡率。另一种策略是通过将呼气末正压设置在最低驱动压力的水平，以最大限度地提高顺应性。

呼吸频率

初始呼吸频率应为患者提供足够的通气能力和舒适性。每分钟14到18次呼吸对大多数患者来说是合理的。然而，对于代谢性酸中毒（如水杨酸盐过量）的患者，应增加呼吸频率，以匹配或超过他们插管前的分钟通气。如果不这样做，可能会加重酸中毒，并可能导致并发症，如心脏骤停。

吸入氧气分数

在缺氧条件下，FiO2应初始设置为100%，并迅速脱机，使PaO2为60至100mmHg或SpO2 92%至96%（图8）。

图8。机械通气的启动算法。BPM，每分钟呼吸；H2O，水；IBW，理想体重；RR，呼吸频率。

常见的故障排除方案

空气道峰值压力升高

平台压力应采用吸气保持动作测量，以区分高阻力（大峰平台压差）和顺应性差（小差）情况（图9）。

图9。处理气道峰值压力升高的管理算法。

不同步性

患者-呼吸机不同步产生于机械通气模拟，但不匹配，患者的自发呼吸力学。这常见，增加呼吸做功，患者不适，降低通气支持的有效性（图10）。

图10。处理常见的呼吸机不同步化形式的算法。

不同步性重要的是识别，可以很容易地识别在呼吸机波形。患者有三种主要类型：呼吸机不同步化：流量、触发器和循环。

当流量不满足患者的需求时，VC通气就会发生血流不同步，或血流不足。在压力与时间的曲线上，正常的凸形变为凹形，观察到的气道压力下降。流量不足可以通过增加流量或改为PC通风来固定流量不足（图11)。

触发非同步是指过多或太少的病人触发的呼吸。最常见的触发非同步类型是无效触发、自动触发或双重触发，并且可以发生在前面讨论的任何模式中。

当呼吸机在病人吸气后不呼吸时，触发无效。它最常见的原因是不适当的流量或压力触发设置。临床医生观察到流量或压力与时间曲线的负偏转（表明患者存在自主呼吸），而不是立即进行呼吸机呼吸。相反，当呼吸机呼吸在没有患者自主呼吸的情况下进行时，就会发生自动触发。这通常是由于呼吸机管中的冷凝、剧烈的心脏活动，或当流量或压力触发过于敏感时的回路泄漏。调整触发灵敏度通常可以解决无效和自动触发的问题。这两种情况都如图12所示。

图12。压力-时间图显示无效触发，由于不适当的触发敏感性设置，尽管患者进行了负压自主吸气，呼吸机仍不能呼吸。

循环不同步发生在吸气气体流量过早停止或持续进入患者的自然呼气阶段。图13显示了患者在呼吸机输送呼吸结束前开始的呼气阶段。在PC、VC和PRVC中，这可以分别通过缩短或延长吸气时间来固定。在PS中，可以通过减少或增加从吸气到呼气的循环时峰值流量的百分比来解决（图14）。

图13。流量-时间图显示双触发。

图14。容积控制中的压力与时间曲线显示，当患者用力吸气，然后在呼吸机呼吸时尝试呼气。

双重触发发生在第一次呼吸后立即触发，通常被称为“堆叠呼吸”。这种情况最常发生在VC、PC或PRVC中，这是由于一种被称为过早循环的周期不同步形式，即患者的呼吸驱动超过了呼吸机提供的容量或吸气时间。增加镇静作用、潮气量或流量、吸气压力或吸气时间可以固定这种形式的双重触发。

泄露

如果测量的呼出量不等于吸气量，或者体积与时间的曲线在下一次呼吸前没有回到基线，则应怀疑有泄漏。

易犯的错误

模拟不足

在没有充分分析镇静的情况下，试图排除呼吸力学或不同步性，将导致不准确的测量和误导性的波形。因此，在测量平台压力、检查自动呼气末正压、显著改变设置或切换模式之前，应确保足够的镇痛镇静。

假设一个呼吸机模式将修复较差的呼吸力学

如前所述，呼吸机设置应针对平台压力小于30cmH2O，驱动压力小于15 cmH2O。然而，当肺顺应性极差时，这些目标可能就不可能实现了。切换模式不会改变情况，可能会有害。例如，从VC切换到PC以实现较低的吸气压力会导致更小的容积和可能的通气不足。

未重新评估

与任何干预措施一样，重新评估都是关键。应经常监测气道压力、潮气量、氧合和同步性，特别是当病人的病情发生变化时。

讨论

机械通气的患者在ED中很常见。不幸的是，这些患者有时在ED中停留的时间较长，导致机械通气时间延长，ICU住院时间延长，死亡率更高。

早期的呼吸机管理是一个改善的机会。事实上，在一项观察性研究中，只有不到一半的已确诊为ARDS的ED患者接受了低潮气量通气。这一点尤其令人担忧，因为呼吸机引起的肺损伤可以在短短20分钟内发生。没有ARDS的患者也可能存在风险，因为在护理的前48小时内的大潮气量与随后的ARDS发展相关。幸运的是，在ED中可以成功地实施最佳实践策略，以降低死亡率、通气时间和住院时间。

教育是另一个改进的机会。通常，机械通气患者由未经亚专科培训的医生进行管理，有证据表明这一组的机械通气教育和管理不足。此外，一项对急诊主治医生的调查显示，许多人在过去一年中接受了3小时或更少的呼吸机培训，许多人确定有一名呼吸治疗师主要负责呼吸机管理。较高的呼吸机管理评分与医生住院医师培训中强调机械通气相关；然而，先前一项急诊住院医师的研究报告很少接触机械通气和少量教育。

所有这些数据突出了几个重要的发现。对于急诊医疗服务提供者来说，了解各种机械通气模式，尽早启动最佳实践的呼吸机设置，并在出现呼吸机并发症时识别和治疗这些并发症越来越重要。理解为什么阻力和依从性会发生变化，它们如何用图形表示，以及它们在解剖学上的相关性，对故障排除至关重要。

总结

急性呼吸衰竭需要有创机械通气在急诊科常见。急诊医疗提供者可以通过了解机械通气的常见模式，识别呼吸力学的变化，并相应地调整呼吸机设置和治疗方法，进一步改善对这些患者的护理。

临床护理要点

需要机械通气的呼吸衰竭很常见；急诊医疗提供者必须有呼吸机管理方面的专业知识。

呼吸机克服了呼吸系统的阻力和顺应性来输送气体流量。每种方法的相对贡献都很容易衡量，并可以帮助指导管理。

没有完美的机械通风方式。每一种都有其优缺点，可以适应大多数临床情况。最好的模式通常是医务人员最熟悉的模式。