急诊医学/机械通气对生理功能的影响

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机械通气是借助呼吸机进行呼吸,与正常人的自主呼吸有显着的差别。正常人自主呼吸时,胸廓扩张、膈肌下移使胸腔内产生负压,从而气管到肺之间形成一个压力梯度,产生吸气气流。而机械通气时,呼吸机产生正压,吸气过程中胸内压从-0.49kPa(-5cm H2O)增至+0.294kPa(+3cmH2O),这种胸内压和肺内压力的增加,是呼吸机对人体正常生理过程产生影响的基本原因。

一、对呼吸生理的影响

(一)增加肺泡通气量 机械通气时可扩张气道和肺泡,增加肺容量,使肺泡通气量增加。肺泡通气量不仅与潮气量和呼吸频率有关,而且与无效腔/潮气量(VD/VT)比值相关。潮气量增加则减小VD/VT的比值(最好维持在0.3~0.4),可改善肺泡通气。但是如潮气量太大,VD/VT则少于0.3,产生通气过度并增加循环的负担。

(二)肺内气体分布 机械通气时进入气体的分布取决于呼吸道内压力、气道阻力和局部组织的弹性。纵隔及中间部位的支气管周围肺组织充气较多,边缘肺组织充气相对较小,相同压力下,气道阻力低和弹性好的肺泡量先充气、充气量也较多;而气道阻力高,弹力差的肺泡充气慢、充气量也少。此外机械通气时,气流通过分支曲折的呼吸道,吸气流速愈高,就愈容易形成涡流,可增加气道阻力,加重气体分布不均。如适当延长吸气时间或吸气末加压,则可使吸入气体分布均匀。

(三)对通气/血流(Gl0gw451.jpg/Gl0gw4xd.jpg)比例的影响 正常人在自主呼吸时,因重力影响可引起胸腔内压力梯度的变化,有利于吸入气体分布到肺下部。机械通气时,这种压力梯度被改变,全肺可发生通气分布不均。由于重力影响,肺血流在肺下垂部位分布较多,所以机械通气时可产生较大的Gl0gw451.jpg/Gl0gw4xd.jpg比例失调,表现为生理死腔增加和Gl0gw451.jpg/Gl0gw4xd.jpg不均增加。

(四)对呼吸动力的影响

1.增加肺顺应性 机械通气后肺泡通气增加,减轻肺脏充血肺水肿,复张萎陷的肺泡,改善肺泡弹性,从而增加肺顺应性。

2.降低气道阻力 ①扩张细支气管;②增加肺泡充气,提高肺泡压力,增加咳嗽和排痰效能,保持气道通畅;③缺氧缓解,呼吸性酸中毒的纠正,可使细支气管舒张;④如应用较慢的呼吸频率,较大潮气量,控制吸气流速,也可使气道阻力相对下降。

3.减少呼吸功 机械通气应用适当,由于呼吸肌的工作被代替,呼吸功减少,氧耗量也降低,循环负担可减少。但是如呼吸机应用不当,自主呼吸与呼吸机拮抗,呼吸功反可增加。

二、对循环系统的影响

正常情况下,心输出量静脉回流量有关。静脉回流量又与周围静脉与中心静脉的压力差有关。自主呼吸时,吸气期间胸内负压增大,中心静脉压下降,使周围静脉与中心静脉之间的压力差增大,促使静脉回流及心脏充盈。机械通气时,胸膜腔及肺内成为正压,导致静脉回心血量减少,心输出量下降,血压降低。如加用PEEP,则静脉血回流减少和心输出量降低的效应更为明显。因为①右心室前负荷降低:PEEP使胸内压增加,静脉回流的阻力也增加,回心血量下降,右心室前负荷降低;②右心室后负荷增加:PEEP使肺容量增加,膨胀的肺组织压迫毛细血管动脉,导致肺血管阻力增加,使右心室后负荷随之增加;③左心室前负荷降低:PEEP治疗后,有室间隔的左移及左室横断面活动的减弱。右室舒张末容量则扩大,而左室舒张末容量和左室舒张终末压则降低,因左室顺应性下降,左心室前负荷降低,使心输出量减少。

机械通气的方式也影响静脉回流及心输出量的降低程度。控制通气+PEEP,即连续正压通气(continuous positive pressureventilation,CPPV)对心输出量影响较大。因CPPV在整个通气周期内气道中压力始终为正压。而间歇强制通气(intermittent mandatory ventilation,IMV)+PEEP时,患者可间断自主呼吸,平均气道压力较低,故对心输出量的影响小于CPPV。如以连续气道正压(continuous positive airwaypressure,CPAP)的形式接受PEEP治疗,其平均气道压力最低,所以对心输出量的影响比IMV+PEEP还要小些。

由于机械通气对循环系统的作用,故在调整呼气与吸气的比值时,应在保证肺泡通气及氧合的前提下,尽可能缩短吸气时间,减轻其对静脉回流和心输出量的副作用,一般吸气与呼气的比值为1:1.5~1:2。

机械通气对循环的影响,如患者心功能良好,血容量正常,则能通过交感神经反射血管加压受体使周围静脉收缩,恢复周围静脉与中心静脉的压力差,恢复足够的静脉回流。

三、对中枢神经系统的影响

机械通气时,如通气过度,PaCO2低于2.67kPa(20mmHg),脑血流量可减少到正常血流量的40%。这与呼吸性碱中毒使脑血管收缩、脑循环阻力增加有关。过度通气减少脑血流量的同时,脑脊液压力也降低,故可降低颅内压。因而临床上可应用机械通气,减少头部创伤后的脑水肿及降低颅内压。另一方面,如果机械通气时应用PEEP,尤其是高水平PEEP时(>1.96kPa),胸内压的增加,中心静脉压也增加,可影响大脑静脉回流,血液郁积在头部,使颅内压升高。为减少这种影响,患者的床头应抬高30度。此外当PEEP突然降低时,颅内压也会增加,故如要停用PEEP,则应以0.196~0.490kPa的量逐渐降低。

四、对肾功能的影响

机械通气可使肾血流量肾小球滤过率尿量减少,尤其加用PEEP时更为明显。其原因与机械通气时心输出量减少和血压降低、肾血流灌注下降有关。另外也与肾脏神经功能的改变与激素水平的变化有关。机械通气可影响肾交感神经活动,血中抗利尿激素肾素醛固酮水平是升高的,这些均能减少尿液生成和排出。

32 机械呼吸机的类型 | 机械通气的模式 32
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