成人机械通气基础

成人机械通气基础

重症行者翻译组

摘要：机械通气（MV）是一个复杂、劳动密集型、常常是拯救生命的过程，需要一个博识的团队来管理。护士在护理接受MV的成人方面发挥着关键作用。因而他们需要了解机械通气支持的各个方面。本文回顾了MV的基础知识，描述了呼吸机的操作方式，并讨论了呼吸机的管理和护理需要MV的成人的实际问题。

在COVID-19大流行的高峰期，人员配备要求护士照顾MV患者。然而，许多护理人员并没有MV经验，因为他们在疫情大流行之前通常不从事这项工作。本文回顾了MV的基础知识，让大家更好地了解呼吸机的操作方式，并讨论了呼吸机的管理和护理需要MV的成人的实际问题。

MV的适应症

MV替代了自主呼吸的大部分工作，并为恢复提供了时间。当患者处于或即将进入呼吸衰竭时需要MV。例如，MV适用于影响心肺功能的创伤性事件的幸存者，如机动车碰撞、枪伤、房屋着火或建筑物倒塌；其他可能需要MV的有药物过量、术后恢复、COPD加重、肺部感染并发症、脓毒症或其他器官功能衰竭，如心衰、肾衰、心跳骤停和卒中。

MV提供额外氧气以增加组织氧合，并支持通气以去除二氧化碳（新陈代谢的废物）。此外，MV可帮助复张塌陷的肺泡并使它们保持开放，从而提高肺部气体交换的效率（特别是氧气和二氧化碳）。

患者接口和呼吸机回路

MV可以是无创或是有创的。前者通常包括一个用带子或头套固定的口鼻面罩。后者的特点是有一个气管内导管(ETT)或气管切开导管。

无创通气(NIV)通常用于只需要短时间呼吸支持的患者。如果成功的话，患者可以在脱机或撤机前通过面罩通气24至48小时。如果NIV由于不能耐受、无效或预期需要MV的时间更长而失败，则患者将采用ETT插管。如果患者需要长时间MV，ETT可用气管切开导管代替。这种变化的时间有所不同，但可能发生在5到10天后，因为预计还需要数天或更长时间的通气支持。患者通过呼吸机吸气端的一根软管从呼吸机获得空气。吸入气离开呼吸机并通过安装在侧面的加热加湿器或通过放置在气道连接处的热湿交换器。NIV仅使用加热加湿器。之后，吸入气被输送到接口并进入患者的气道。患者呼出气通过另一根软管返回呼吸机，并在气体进入呼吸机之前通过高效微粒吸收(HEPA)过滤器。这个过滤器可保护呼吸机不受内部污染，并保护环境不受可能的传染性病原体影响。

呼吸机回路（吸气/呼气软管）通常长约5或6英尺。呼吸机连接到带有应急电源、氧气和便携式或固定式压缩空气出口的电源插座。

呼吸机呼吸

接受MV的患者通过正压呼吸进行通气。即呼吸机在吸气时将空气推入患者体内，患者因胸壁和肺回缩而被动呼气。呼吸机呼吸有四个阶段或变量：触发、吸气、循环和呼气（见机械通气呼吸的四个阶段）。触发阶段与呼吸机呼吸的启动方式有关。触发可以基于患者的努力（由回路压力下降或通过呼吸机回路的恒定流量下降产生），也可以由时间触发而无需患者努力。呼吸机检测患者吸气努力产生的压力或流量下降必须达到一个阈值才能触发呼吸。该阈值由呼吸治疗师在患者呼吸机系统初始启动时设置的“灵敏度”确定。大多数需要MV的患者都采用流量触发（后台采用时间触发），因为它被认为可以减少呼吸作功(WOB)。

时间触发取决于呼吸机设置的呼吸频率。例如，如果将速率或频率(f)设置为10次呼吸/分钟(b/min)，如果患者没有自主努力触发呼吸机，呼吸机将通过时间触发每6秒呼吸一次。12b/min的速率将导致每5秒呼吸一次，15b/min的速率将导致每4秒呼吸一次，而20b/min将导致每3秒呼吸一次。这些是最小b/min，尽管患者可以在这个最小值之上触发更多的呼吸。

灵敏度必须设置，以便呼吸机能够感知到患者的吸气努力并启动呼吸。如果不够灵敏，患者必须更努力才能呼吸。另一方面，如果过于灵敏，呼吸机可能会自动触发，并在患者未触发呼吸时给予呼吸，从而导致过度通气。

吸气阶段即气流被推入肺部。吸气峰流速（呼吸机将空气通过回路推入患者体内的最快速度）和呼吸机的吸气流量模式（方波或恒定流量与减速或逐渐变小的流量模式）是呼吸机设置的一部分，并在初始设置时选择。最常见的是使用减速流量模式。对于成人，初始流量设置通常约为60L/min（范围为40至80L/min），吸气时间设为约1秒（一般为0.8至1.2秒）。

循环阶段与吸气结束和呼气开始的方式有关，并可通过某些呼吸机设置进行调整。例如，循环阶段通常基于预设（或期望的）潮气量(Vt)（循环容量），通过在一段时间内输送流量以达到设定容量（见术语定义）。另一种方法是基于预设吸气压力（压力循环），使用预设或目标压力。

呼气阶段与呼吸的被动呼气、呼吸之间的停顿和基线压力有关。基线压力可以是零（指大气压力，肺部没有增加压力），也可以通过增加呼气末正压（PEEP）或持续气道正压（CPAP）来调整。许多机构使用5cmH2O的PEEP作为标准的初始设置，如果氧合不好，则可将该设置滴定到更高水平（见触发和PEEP）。

呼吸机模式和设置

许多接受MV的成年患者使用容量控制（VC）模式或容量限制的辅助控制（A/C）进行呼吸，为每次强制呼吸提供预Vt（见机械通气呼吸模式）。其他将被设置为压力控制（PC）模式，为每次强制呼吸提供预设压力。这也称为压力限制的A/C。这些方法中的任何一种也可以设置为持续指令通气（CMV）或间歇指令通气（IMV）。这些设置相结合为同步IMV。基于这些组合建立了四个主要模式：VC-CMV，PC-CMV，VC-IMV和PC-IMV.NIV最常为PC-IMV。另外，请注意CMV通常称为辅助/控制或A/C。据作者经验，对于许多患者来说，最初的MV模式是VC-CMV。

持续指令通气

对于VC-CMV模式，由患者或时间间隔触发的呼吸将有一个设定的Vt。对于PC-CMV模式，无论是由患者还是时间触发的呼吸，都将有一个设定的压力。重要的是要注意，每次送出的呼吸在两种CMV模式下都具有相同的Vt或压力。

CMV模式允许最大的支持和缓解患者几乎所有的WOB。如果接受CMV模式的患者出现呼吸暂停，所有呼吸将根据设置频率或速率进行，并将由时间触发。

间歇性指令通气

在采用容控（VC-IMV）或压控（PC-IMV）的IMV模式中，患者将接受由速率或频率设置确定的最小呼吸，并可在强制呼吸之间进行额外的自主呼吸。在VC-IMV中，强制呼吸将达到设定的Vt，而中间的呼吸将由患者的努力来决定，输送的量与他们的努力相匹配。在PC-IMV中，强制呼吸将达到预设压力，中间的呼吸将与VC-IMV模式相同。

两种IMV模式都将更多的WOB放在患者身上，因为他们在强制呼吸之间进行了自主呼吸。一般来说，IMV中用于强制呼吸的速率或频率将低于CMV，因为允许患者在强制呼吸之间自主呼吸。如果接受IMV模式的患者出现呼吸暂停，所有呼吸将根据设置频率或速率进行，并且是由时间触发的。如果频率设置得很低，则呼吸暂停的患者可能通气不足。

呼气末正压

PEEP可以添加到四种主要模式（VC-CMV，PC-CMV，VC-IMV，PC-IMV）中的任何一种。PEEP允许患者被动呼气，但会停止完全呼气，从而产生一个正的基线压力。这种额外的压力增加了肺的功能残气量，目的是保持肺泡开放，防止肺泡塌陷，并复张那些因受到外力影响而塌陷的肺泡，例如气胸、减少或阻止空气进入肺泡的气道阻塞，或因感染、肺水肿或炎症而充满液体的肺泡。

添加PEEP的预期效果是支持和增强功能性肺泡并改善氧合。PEEP的设置与氧气设置（FIO2）保持平衡。添加PEEP有助于降低FIO2，从而避免氧中毒。然而，如果添加过高的PEEP，基线时肺中会残留过高的压力或容量，这会降低每搏量、心输出量和血压。心输出量和每搏量的减少是由于胸腔内压力增加，这往往会阻碍静脉回流到右心。由于使用正压通气，即使没有添加PEEP也可能出现这些对心血管系统的负面影响。

压力支持

压力支持(PS)可添加到两种IMV模式，但不能添加到两种CMV模式。PS仅在自主呼吸时发生（那些发生在强制呼吸之间的呼吸）。在PS中，将预设压力添加到患者的自主呼吸中，并提供吸气流量以使呼吸达到预设吸气压力。增加的流量增加了自主呼吸的容量，并减少了自主呼吸期间的WOB。人工气道（ETT或气管切开导管）的直径会影响患者的WOB（例如，气流阻力随着气道直径的减小而增加，从而增加WOB）；PS有助于减少这种额外的功。此外，建议使用可接受的最大尺寸的人工气道以减少阻力。

增加PS将增加自主Vt和分钟通气量。分钟通气量是指在1分钟内提供给患者的空气量（升/分钟）。计算分钟通气量的方法是将频率乘以设定的Vt。为克服人工气道阻力，可添加低水平PS。该模式可能是VC-IMV+PS或PC-IMV+PS。请注意，PEEP也可以添加到所有可能的模式，但PS仅用于IMV模式。（见MV的基本模式）。

许多呼吸机通过软件实现闭环管理，常用于CCU。这些模式监测一个或多个测量值，例如分钟通气量、呼出二氧化碳(CO2)和SpO2，然后自动调整某些设置，例如频率、Vt、PS、PEEP和FIO2，以达到设置目标。闭环方法允许呼吸机软件在不依赖人为操作的情况下更改呼吸机设置。

压力调节容量控制(PRVC)是闭环通气模式的一个示例。PRVC是一种压力控制模式，可监测呼出Vt并调整吸气压力以使Vt保持在目标水平。随着患者肺顺应性的改善（达到给定Vt所需的压力较小），呼吸机会降低吸气压力以维持目标Vt。相反，随着患者肺顺应性降低，需要更多压力才能达到目标Vt，因此呼吸机会向上调节吸气压力。

闭环模式是有帮助的，但在某些特定患者可能存在问题。例如，对于具有高通气需求的患者，如合并代谢性和呼吸性酸中毒、有无法控制的疼痛或焦虑、或有导致过度通气的脑损伤，患者的Vt和频率通常会很高。如果使用PRVC，则设置的Vt会向呼吸机提供反馈以设置吸气压力大小。这就给了呼吸机降低吸气压力的信号，尽管患者需要更高的支持，然而却降低了患者所接受的支持压。如果这些患者最初开始使用PRVC，则必须更改模式以避免过量WOB。医疗团队需要充分了解所有呼吸机模式的工作原理、某些模式可能产生的变化以及原因，并严密监测患者-呼吸机系统可能出现的情况，根据呼吸机的警报提示作出模式或参数设置的调整。

呼吸机管理

启动MV的决定取决于患者的临床状态或严重心肺功能恶化的可能性，并基于几个因素。例如，动脉血气（ABG）结果中的低SpO2和/或低SaO2与低PaO2可能反映氧合不良。通气不足是使用MV的另一个原因，反映在ABG结果中是高PaCO2而pH值低。

患者的痛苦常常伴随着氧合和通气问题。患者痛苦和即将发生的呼吸衰竭症状包括喘息、呼吸困难、使用辅助呼吸肌、甲床或嘴唇发绀、心动过速、呼吸急促以及惊恐或绝望的表情。慢性或急性情况可能导致急性呼吸衰竭，需要NIV或配合人工气道支持的MV。患者-呼吸机系统的管理根据ABG、患者的临床状态（包括生命体征、SpO2、影像和实验室结果）以及监测数据（如呼吸机压力和容量）来指导。

在启动NIV或MV之前，获得基线ABG以帮助指导初始设置。一般来说，大多数患者初始会采用VC-CMV。为了解决氧合问题，将考虑结合FIO2和PEEP。如果患者在基线ABG上有足够的氧合（PaO2 60-80mmHg，SaO2 >88%），则在MV开始时，将使用近似的FIO2作为呼吸机设置（见呼吸机设置指令示例）。

例如，如果患者使用40%的含气面罩（也称为文丘里面罩）有足够的氧合，则呼吸机将设置0.40 FIO2，通常最低PEEP为5cmH2O。相反，如果最初的ABG显示氧合不佳，FIO2可以设置为1.0（100%氧气），PEEP为5cmH2O或更高。启动MV后，根据患者临床状态允许的情况逐渐降低氧气的设置，具体取决于启动MV后约30分钟获得的后续ABG结果以及后续监测（通常是SpO2）。如果脉搏血氧仪读数正确且与ABG结果相当，则可使用令人满意的SpO2来滴定FIO2。在后续的ABG中，如果氧饱和度没有反应，通常需要更高的FIO2（如果有可能的话），和/或提高PEEP。

初始ABG的PaCO2和pH值指导容量控制模式中的频率和Vt的设置，以及压力控制模式中的频率和吸气压力峰值（PIP）的设置，以解决通气问题。如果可接受的PaCO2介于30和50mmHg之间，成人的频率将被设置在10-14次/分之间，Vt设置在6-8mL/kg理想体重之间。如果初始或后续ABG提示呼吸性酸中毒（高PaCO2和低pH值），将增加频率以排出更多的CO2。通常不增加Vt设置（VC模式）或PIP设置（PC模式）以避免吸气压力过高和肺部过度膨胀，这可能会因高压而导致气压伤或因过度膨胀而导致容积伤。

撤机

撤机可以在对MV的需求下降时开始，如创伤愈合或手术恢复时。通过改善的ABG结果、胸片和反映器官功能的实验室结果，以及改善的患者外观和生命体征来支持撤机的决定。当目标达到设定的FIO2为40%（0.40）或更低，或PaO2/FIO2大于150，PEEP小于5cmH2O，pH值大于7.25，可以开始准备成人撤机并停止MV。COPD患者的pH值和PaCO2应接近其平时、最近的基线。

自主呼吸试验（SBT）是一种有效的撤机方法（见撤机准备的评估）。在进行SBT时，患者要么通过T管完全自主呼吸，或者更常见的是在呼吸机上改为CPAP模式，不设频率，予5-8cmH2O低水平PEEP以及可能的5cmH2O低水平PS。如果SBT的结果可接受，应迅速拔管。然而，如果SBT的结果不可接受，患者将在CMV的充分支持下重新进行MV，并充分休息。第二天应再次进行SBT。除非团队出于包括血流动力学不稳定等问题在内的担忧而决定患者不应接受SBT，否则这个过程应每天进行。

目标是成功的SBT和及时拔管，以减少接受 MV 的时间。循证医学(EBM)用于指导MV的新方法，也是使用SBT来确定拔管准备的原因。美国重症医学会、重症医学协会和美国卫生系统药剂师协会制定了一个非常有用的EBM 临床实践指南，涉及ICU成年患者的管理。该指南提出了ABCDEF集束化策略：(A)评估，预防和管理疼痛；(B)自主唤醒试验和SBT；(C)镇痛镇静选择；(D)谵妄：评估、预防和管理；(E)早期活动和锻炼；(F)家庭参与和授权。ABCDEF集束化策略在患者预后方面取得了显著且具有临床意义的改善，包括生存率、MV使用、昏迷和谵妄、无约束护理、ICU再入院率和ICU出院后处置。随着优质循证医学的发展，患者-呼吸机系统管理将不断变化和演变。

呼吸机波形

重症监护中的大多数呼吸机将通过标量图和环图提供病人-呼吸机系统的图形视图。标量图根据压力、流速或容量随时间的变化提供每次呼吸的信息。这三者通常同时显示在一个屏幕上。可以调整 "扫描速度"（图像在屏幕上移动的速度）以显示不同的时间范围。例如，可以快速扫描查看一或两次呼吸，或以慢速扫描查看较长时间内的多次呼吸。环图提供每一次呼吸关于流量与容量或压力与容量的相互作用信息。理解和解读标量图和环图对排除患者-呼吸机系统故障非常重要。

呼吸机报警

MV报警提醒医疗团队患者呼吸机系统出现问题。目前，报警系统还没有标准化，因此报警包和特性可能因制造商而异。MV中使用的主要报警是高/低压、高/低容量（和分钟通气量）、高/低呼吸频率、呼吸暂停和呼吸机故障。患者临床状态的变化可能会发出多个报警。例如，部分断开的回路或严重泄漏可能会引起低压、低PEEP、低分钟通气量或呼吸暂停的报警。

警报有视觉报警和声音报警，许多报警有不同的优先级（低、中、高），它们有不同的声音、增加的频率和/或颜色。如果情况自行解决，许多报警会自动重置。报警是根据普遍接受的参数而设置，这些参数可能因机构而异。

患者护理

接受MV的患者往往需要密切监测、加强护理和呼吸道护理。护理工作要求维持有效的呼吸模式，充分和适当的气体交换、营养支持，避免肺部感染及与不动有关的并发症。对患者和家属的教育和支持也是必不可少的组成部分。

部分患者由于分泌物过多而需要经常吸痰；大多数患者需要接受抗焦虑及镇痛治疗。应至少每2小时为患者翻身和更换体位，以避免因不活动而造成的压力性损伤。为避免唇部、面部及脸颊因压力引起的溃疡，ETT应该从嘴的一侧换到另一侧。积极主动可以减少医疗相关感染，尤其是呼吸机相关性肺炎。

与需要MV患者的沟通受到影响，可能非常困难或根本不可能，这对患者和护理人员来说都是令人沮丧的。与家属的沟通和教育也是必要的，以帮助他们理解和应对亲人的处境。正如本文前面提到的，ABCDEF呼吸机集束化策略解决了许多这些问题，并对患者的预后产生了积极的影响。

除了与MV相关的问题外，一些患者可能有胸管、正从手术中恢复、有外伤或烧伤、有心脏或其他器官功能障碍，或正与感染作斗争。每种合并症都需要额外的护理和监测，这使得提供优质、安全的护理变得更加困难。

结论

MV涉及许多变量以向患者提供复杂的支持系统。理解MV的基础知识是确保安全有效支持的基础。随着技术的进步，呼吸机可能更能够在设置中进行某些调整，以最舒适、最有效的方式为患者通气。无论如何，医疗团队必须保持高度警惕，监测患者临床状态和呼吸机设置的变化，以帮助患者康复。患者-呼吸机系统的更多经验有助于解决问题，并增加处理需要最高护理级别时的信心。