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技术文章
呼吸机的原理
点击次数：2272 发布时间：2025/5/21 9:27:07
在临床一线工作的我，深知呼吸机对于呼吸衰竭病人，特别是危重症病人来说，其重要性不言而喻。这种设备能够为病人提供必要的通气支持，是药物治疗无法替代的抢救措施。呼吸机的使用是否得当，直接关系到患者的预后。本文旨在解析呼吸机的原理、模式及参数，以帮助大家更深入地了解这一重要的医疗设备。
01
一、呼吸机概述
呼吸过程包括肺通气、气体分布和肺换气（弥散）三个环节。在自主呼吸时，吸气是主动的，胸腔内压力呈现负压状态，而呼气时则为正压，吸、呼气结束时压力均为零。在呼吸过程中，呼吸机通过压力差来控制气流，提供正压通气支持。呼吸机，作为一种气流控制装置，通过制造气道口和肺泡间的压力差，实现对气体流量的控制，从而完成辅助通气的功能。这种方式改变了自然呼吸状态，无需气管插管即可进行治疗。
呼吸机可分为负压通气和正压通气两种方式。负压通气更符合生理状况，类似于人体的自主呼吸，但在临床上的应用已较少。而正压通气则改变了机体的正常生理状况，通过提供高于大气压的通气压力来辅助呼吸。其中，正压通气（NPPV）是一种不经气管插管或气管切开即可提供正压通气支持的技术。
常见的呼吸机模式包括CPAP、S、T、S/T等，每种模式适用于不同临床需求，旨在更好地支持患者的自主呼吸或提供固定通气频率。呼吸机中有两种典型的呼吸方式：压力控制呼吸模式（PCV）和自主呼吸方式（PSV）。PCV可由患者或机器触发，并由时间切换来控制；而PSV则是完全由患者触发和切换。因此，呼吸机的常见模式包括CPAP、S、T、S/T等。其中，单水平CPAP与双水平（BiPAP）在模式上有所不同，具体区别如下表所示：
| 模式 | 特点 |
| --- | --- |
| CPAP | 持续气道正压通气，适用于轻中度睡眠呼吸暂停综合症患者 |
| S | 自主呼吸支持模式，患者触发并切换，适用于有自主呼吸能力的患者 |
| T | 时间控制通气模式，由机器触发并切换，适用于需要固定通气频率的患者 |
| S/T | 结合了S和T模式的优点，既允许患者自主触发又能在必要时由机器切换 |
在呼吸机中，S模式，即自主呼吸模式，是一种重要的工作模式。它允许患者自主触发呼吸机的切换，从而在需要时获得通气支持。这种模式特别适用于那些具有自主呼吸能力的患者，能够更好地满足他们的呼吸需求，提高舒适度。
在呼吸机的众多工作模式中，T模式，即时间控制模式，也占据着一席之地。这种模式的特点在于其固定的通气时间，无论患者是否触发呼吸机的切换，它都会在预设的时间内提供通气支持。这种模式对于那些需要稳定通气支持的患者尤为适用，能够确保他们获得持续且规律的呼吸治疗。
在呼吸机的各种工作模式中，S/T模式，即自主呼吸与时间控制自动切换模式，也备受关注。这种模式融合了自主呼吸与时间控制的特点，根据患者的实际需求，在两者之间灵活切换。当患者触发呼吸机的切换时，模式将自动切换至自主呼吸模式；若患者未触发，则模式将在预设时间后自动切换回时间控制模式。这种智能切换的特性，使得S/T模式能够更好地适应患者的呼吸节奏，提供更为人性化的治疗体验。
02
二、呼吸机的参数调节
通气涉及到一系列关键参数，它们对呼吸机的有效性和患者的舒适度至关重要。这些参数包括：IPAP（吸气相气道正压）、EPAP（呼气相气道正压）、Rise time（压力上升时间）、BPM（后备频率）、Ti（吸气时间）、Trigger（吸气触发）以及Cycle（呼气切换）。呼吸机的参数如IPAP和EPAP对治疗效果至关重要，需根据患者情况灵活调节以确保舒适度和治疗的有效性。与有创呼吸机相比，呼吸机的参数相对较少，但每一项都不可或缺。
IPAP是BiPAP通气模式中的一项关键参数，它与EPAP的差值代表了PS（压力支持）。在吸气过程中，IPAP能够提升气道开口处的气体压力，从而辅助患者进行呼吸做功，减轻呼吸肌的负担，并减少氧耗。同时，它与肺内压之间的压差会促进潮气量和分钟通气量的增加。那么，如何合理调节IPAP呢？一般来说，IPAP的调节范围在8~12cmH2O之间。
EPAP是所有通气模式中不可或缺的参数，若仅包含此参数，则模式即为CPAP。其作用在于抵消内源性PEEP，进而有助于改善肺顺应性、提升功能残气量、复张肺泡，并改善V/Q失调，缩小肺泡-动脉血氧分压差，优化氧合状况。此外，它还能减少回心血量，从而减轻心脏的前后负荷，并助力肺间质及肺泡水肿的消退。为了有效抵消内源性PEEP，EPAP的常用范围通常设定为4至6cmH2O，一般不超过8cmH2O。对于低氧性呼吸衰竭（I型呼衰）患者，EPAP的调整范围可达4至12cmH2O，甚至更高。
Rise Time指的是触发吸气后，压力逐渐上升至目标压力所需的时间。这一参数通常被设定在0.05至0.3秒之间，或者调整至2至3档的范围内。其调整目的在于提升患者的舒适度，同时降低呼吸做功。
在S/T模式中，需要设定后备频率和吸气时间。当患者情况稳定时，建议将BPM设定为比自主呼吸频率低2至3次/分。同时，在S/T模式下，成年人的Ti可设定在0.8至1.2秒范围内，尽量使其接近自主呼吸时的吸气时间。此外，部分呼吸机还提供了吸呼比设定功能，这也可以间接地调整Ti的值。
触发是控制「吸气」起始的关键环节，对确保人机同步至关重要。不希望出现的情况包括触发延迟、无效触发、自动触发以及双触发。触发的基本原则是在避免误触发的前提下，尽可能地提高灵敏度。临床上，常用的触发方式有两种：压力触发和流速触发。压力触发通常设置在-0.5至-2cmH2O的范围内，而流速触发则设定在2至5L/min之间。值得注意的是，大量或突然的漏气情况可能引发呼吸机的自动触发功能。
切换周期决定着吸气与呼气的转换时机，通常以流量作为切换标准，即当流量降至峰流量的某一百分比时，即进行切换。通过调节呼气切换灵敏度，可以实现对吸气时间的控制。在大量漏气的情况下，呼吸机可能无法及时切换，因此需要后备保障机制来应对这种情况。
原创作者：继圣（上海）医疗器械有限公司
