机械通气是急性或紧急情况下维持生命的关键干预措施，特别是对于气道受损、通气障碍或低氧性呼吸衰竭的患者。该程序涉及施加正压呼吸，并依赖于气道系统的顺应性和阻力。重症监护病房的临床医生必须了解机械通气如何影响患者的生理和对各种疾病状态的反应，强调需要深入了解安全应用原则。对人体生理学和气道力学原理的透彻理解对于临床医生治疗插管患者至关重要，为安全有效的通气策略奠定基础。这些知识对于识别有创机械通气的关键指征以选择常见且合适的通气模式、初始设置和插管患者的支持性护理至关重要，这些将在下文中进行讨论
有创机械通气的指征
有创机械通气的主要适应症分为以下几类：
疾病导致的气道受损
呼吸困难或气道动态的患者需要气道保护，例如来自创伤或口咽感染的患者。
气道阻塞患者可能会出现近端问题（如血管性水肿）或远端问题（如哮喘性支气管痉挛或慢性阻塞性肺病或 COPD 的急性加重）。
通气不足可因驱动力受损、泵故障或气体交换困难而引起，从而导致高碳酸性呼吸衰竭。该病的病因可分为以下亚类：
中枢驱动受损（如药物过量）
呼吸肌无力（如肌营养不良症和肌炎）
周围神经系统缺陷（如格林-巴利综合征或重症肌无力危象）
限制性通气缺陷（如胸壁创伤或疾病或大量气胸或积液）
低氧性呼吸衰竭可能由于以下原因导致无法有效交换氧气或将氧气输送至外周组织而引起：
肺泡充盈缺损（如肺炎、急性呼吸窘迫综合征 (ARDS) 或肺水肿）
肺血管缺陷导致通气灌注不匹配（如大面积肺栓塞或气栓）
扩散缺陷（如晚期肺纤维化）
严重脓毒症、休克或严重代谢性酸中毒等情况可能会导致通气需求增加。
功能
机械通气通过施加正压呼吸来操作，依靠气道系统的顺应性和阻力。在自主吸气过程中，肺部扩张，因为跨肺压主要来自吸气肌产生的胸膜负压。相反，控制机械通气利用气道正压将气体驱入肺部，从而产生正压环境。潮气量 (V T ) 表示每个呼吸周期中交换的空气。 从生理上讲，V T受个人身高和性别的影响，通常在 8 到 10 mL/kg 理想体重之间。[2] 机械通气可以通过多种模式进行管理，包括强制模式或辅助模式。在辅助模式下，患者的吸气努力会触发机械通气来输送呼吸。同时，压力是胸膜负压和肺泡正压的乘积。
最常见的机械通气模式包括：
容量限制辅助控制 (VAC) 通气
压力限制辅助控制 (PAC) 通气
同步间歇指令通气 (SIMV) 与压力支持通气 (PSV)
PSV 通常不作为主要模式使用，而是常用于撤机机械通气过程。其他类型的机械通气模式包括可控机械通气（可以是容量限制或压力限制）以及间歇指令通气。此外，气道压力释放通气 (APRV) 或双水平机械通气较少用作初始设置。 机械通气中的呼吸输送通常可分为容量限制或压力限制。潮气量 (V T ) 和气道压力的变化取决于呼吸顺应性、气道阻力和所使用的具体机械通气模式。例如，在 VAC 模式下，VT 设置为固定量，静态气道压力（或吸气末期平台压）受肺顺应性影响。相反，在 PAC 模式下，驱动压力是设定好的且固定的，导致每次呼吸的 V T变化，这取决于肺顺应性（即，肺顺应性越高，V T越高，肺顺应性越低，V T越低）。
机械通气包括四个阶段：触发阶段、吸气阶段、循环阶段和呼气阶段。触发阶段启动吸气，吸气过程由患者的努力或机械通气机设置的预定义参数引起。吸气阶段涉及将空气吸入患者的肺部。吸气后，循环阶段表示吸气停止，但先于呼气开始。最后，呼气阶段表示空气从患者肺部被动呼出。
设置机械通气
以上机械通气模式均为初始通气模式，机械通气模式的选择应个体化，优化通气-血流灌注匹配、肺压力-容量关系，确保安全。 此外，人机同步性和舒适度也是模式选择的重要因素。
VAC 模式： 选择 VAC 模式时，必须在呼吸机上设置以下参数：
潮气量 (V T )：潮气量通常根据理想或预测体重 (PBW) 而不是实际体重来确定。在需要保护性肺策略的 ARDS 等情况下，V T设置为 4 至 8 mL/kg PBW 的低范围。
呼吸频率 (RR)：呼吸频率通常为每分钟 12 至 16 次。可选择更高的呼吸频率（最高可达每分钟 35 次）以实现足够的每分钟通气量，尤其是在 ARDS 的保护性肺策略期间，以防止严重的高碳酸血症或抵消严重的酸中毒。
吸气流量 (IFR)：吸气流量通常设定在 40 至 60 L/min 之间，以实现 1:2 或 1:3 的吸气与呼气比。在远端气道阻塞严重的情况下，例如急性 COPD 加重或严重哮喘加重，通常建议使用更高的吸气流量（最高 90 L/min）。这种更高的流量允许更长的呼气时间以排空肺部，目标是吸气与呼气比 (I:E) 大于 1:3。
吸入氧浓度 (FiO 2 )：应将 FiO 2 调整至维持脉搏血氧饱和度 (SpO 2 ) 读数为 90% 至 96% 所需的最低水平。避免高氧血症至关重要，因为研究表明，氧气水平过高的重症患者死亡率会增加。
呼气末正压 (PEEP)：PEEP 可增加功能残气量并防止肺泡塌陷，从而减少肺萎陷伤。PEEP 水平最初通常设定为 5 cm H 2 O，并根据患者的基础状况和氧合需求进行调整。在 ARDS 等情况下，PEEP 会根据呼吸系统力学或 ARDS 网络表等指南进行滴定。
触发灵敏度：触发可分为两种类型：流量触发和压力触发。压力触发通常设置为 -2 cm H 2 O，但如果怀疑存在内源性 PEEP，则应避免使用压力触发。在这种情况下，应使用流量触发，并将阈值设置为 2 L/min。
PAC 模式：使用 PAC 模式时，必须在呼吸机上调整以下参数：
吸气压力 (Pi)：如上所述，根据患者的基础状况，吸气压力水平通常设定在 10 至 20 cm H 2 O 之间，以达到足够的 V T。
吸气时间 (Ti)：吸气时间通常设置为 1 秒，并进行调整以实现 1:2 至 1:3 的 I:E 比率。
PEEP 和 FiO 2 设置的选择与 VAC 模式类似。但是，吸气压力会增加气道峰值压力，并可能进一步增加气压伤的风险。
SIMV/PSV 模式： 选择 SIMV/PSV 模式时，初始设置包括以下内容：
压力支持（PS）：对于患者以高于设定频率发起的自主呼吸， 压力支持通常为 5 至 15 cm H 2 O。可根据需要进行调整，以维持一定的每分钟通气量。
潮气量 (V T )：潮气量设置与 VAC 模式类似，以实现目标每分钟通气量，而不会对非自主呼吸造成呼吸机相关肺损伤（通常为 4 至 8 mL/kg PBW）。
气道压力释放通气模式
APRV 是一种持续气道正压通气 (CPAP)，其特点是定时释放压力，同时允许自主呼吸（见图。APRV压力循环与叠加自主呼吸）。APRV 提供持续压力以保持肺部开放，并定时释放以降低设定压力。这种持续压力阶段通过将压力传递到胸壁来促进近端和远端肺泡的复张。长时间的持续压力阶段以及短暂的释放阶段有助于防止在压力或容量控制通气环境中出现的连续复张-复张循环。这种机制有助于避免肺萎陷伤、气压伤和呼吸机引起的肺损伤。
APRV 中的定时释放有助于被动呼气并增强 CO 2 清除。由于 APRV 依赖于自主通气，因此与传统模式相比，APRV 需要的镇静较少，从而降低了镇静相关并发症的风险（见图表。APRV与传统通气期间的潮气量比较）。自主呼吸可以增加呼气末肺容量、减少肺不张并改善肺依赖区域的通气。APRV 中的自主呼吸可以增加呼气末肺容量、减少肺不张并增强肺依赖区域的通气。此外，自主呼吸通过降低胸内压力并增强前负荷和心输出量来改善血流动力学状况。
设置 APRV 涉及调整 4 个主要变量：P-high、P-low、T-high 和 T-low。 P-high 代表持续压力设定，而 P-low 表示周期的压力释放阶段。T-high 决定持续压力的持续时间，而 T-low 表示释放阶段的持续时间。起初，患者应在插管后立即接受辅助控制/容量控制 (AC/VC)，直至麻痹消退。随后，应进行吸气时屏气操作以确定平台压，该平台压成为 P-high，通常在 27 至 29 cm H2O 范围内。然而，肥胖患者可能需要更高的压力。考虑到在大多数情况下，内在 PEEP (iPEEP) 会阻止完全呼气，P-low 通常设置为 0。
T-high 通常设置为 4 至 6 秒，而 T-low 在限制性肺病中调整为 0.2 至 0.8 秒，在阻塞性肺病病例中调整为 0.8 至 1.5 秒。检查呼吸机上的流量时间波形对于准确设置 T-low 至关重要。为获得最佳通气效果，T-low 理想情况下应为峰值呼气流量 (PEFR) 的 75% 左右（见图 。 峰值呼气流量曲线图）。随着肺复张的进展，需要持续监测和重新调整 T-low 以保持该目标。在 APRV 期间， 应根据患者的舒适度和氧合情况逐渐向下滴定 FiO 2水平。
在 APRV 中，自主呼吸至关重要，应提供少量压力支持或自动管补偿以抵消气管插管的固有阻力。APRV 中的低氧血症可以通过增加 P-high 和 T-high 设置来解决。 或者，缩短 T-low 也有助于纠正低氧血症。APRV 允许允许性高碳酸血症；但是，可以通过减少镇静或增加 P-high 和 T-high 设置来控制过度高碳酸血症。增加 T-low 也可以缓解高碳酸血症，但这种方法是有限的，因为 APRV 依靠 P-low 期间的 iPEEP 来维持肺复张。增加 T-low 可能会降低 iPEEP，从而有肺泡退缩的风险。
关注的问题
呼吸机相关肺损伤
呼吸机相关肺损伤通常发生在呼吸机设置未根据 PBW 进行调整的情况下，尤其是在 ARDS 等肺部僵硬的情况下。在这些情况下，采用包括低潮气量和目标气道压力的肺保护策略对于预防肺损伤至关重要。
呼吸机相关事件
呼吸机相关事件是指在使用呼吸机一段时间后，呼吸状况稳定或好转，但随后出现呼吸道感染或炎症征兆，并经实验室确诊为呼吸道感染。呼吸机相关事件的危险因素包括镇静（如使用苯二氮卓类或丙泊酚）、液体超负荷、高潮气量通气和高吸气驱动压。缓解呼吸机相关事件的策略包括实施呼吸机束以减少镇静、每天进行自主觉醒和呼吸试验、促进早期活动、采用保守的液体和输血策略以及采用肺保护性通气策略。最近的研究探讨了这些干预措施对患者结果的影响，包括呼吸机束的有效性。
血流动力学变化
将患者转为机械通气会从自然负压通气转变为正压通气，影响心肺生理并改变血流动力学状态。正压通气会升高胸内压力，导致右心室前负荷和左心室前负荷和后负荷降低。此外，压力增加会增加右心室后负荷。虽然这些影响对健康人的血流动力学影响可能微乎其微，但它们会导致危重患者发生重大变化。例如，患有急性肺水肿的患者可能受益于降低前负荷，而这种变化可能对脓毒症休克患者无益。
临床意义
呼吸机管理的临床策略可能包括肺保护性策略、阻塞性策略和中间策略。
肺保护策略
对于有发生急性肺损伤或进展为 ARDS 风险的患者，建议采用肺保护策略。这种方法涉及使用低潮气量通气，这一点在具有里程碑意义的试验中得到了证实，例如 ARMA 研究，该研究表明，使用低潮气量通气可改善 ARDS 患者的死亡率。这种方法用于预防气压伤、容量创伤和肺不张创伤。患有肺炎、严重吸入、胰腺炎和脓毒症等疾病的患者属于高风险患者，应使用肺保护策略进行治疗。建议根据理想体重将潮气量 (V T ) 设定为 6 mL/kg。对于进展为 ARDS 的急性肺损伤患者，肺复张减少，分流形成，从而减少功能性肺容量。低潮气量策略可抵消功能性肺容量的下降。不应根据每分钟通气量目标调整潮气量；应根据每分钟通气量目标和患者的酸碱状态调整呼吸频率。对于大多数患者来说，起始呼吸频率为每分钟 16 次通常适合维持正常碳酸血症。
开始机械通气后约 30 分钟应进行血气分析，根据患者的酸碱状态和 PaCO 2 水平调整呼吸频率。 如果 PaCO 2明显超过 40 mm Hg，则应增加呼吸频率；相反，如果 PaCO 2明显低于 40 mm Hg，则应降低呼吸频率。呼气末二氧化碳 (EtCO 2 ) 不是 PaCO 2 的可靠指标，因为生理分流、死腔和心输出量减少会影响 EtCO 2水平。吸气流速通常设定为 60 L/min，但如果患者在吸气开始时表现出吸气努力增加，则可以调高。 插管后，建议立即将 FiO2 降低至 40% 以防止高氧血症。[13] 肺保护策略包括同时控制 FiO 2 和 PEEP 的调整。急性肺损伤时氧合不良是由肺泡退化和生理性分流引起的。因此，应逐步增加 FiO2 和 PEEP 以解决此问题。氧合目标应与 ARDSnet 协议保持一致，目标是 88% 至 95% 的范围。
ARDSnet PEEP/FiO 2 方案： 开始机械通气后，必须定期重新评估其对患者的影响，尤其是对肺泡的影响。评估包括监测平台压和驱动压。平台压反映了施加在小气道和肺泡上的压力，理想情况下应保持在 30 以下，以避免肺泡过度扩张导致容量创伤和肺损伤。必须开始吸气暂停以测量平台压。
驱动压表示潮气量相对于肺顺应性，表示仍可复张且未分流的“功能性”肺容量。计算驱动压需要从平台压中减去 PEEP 水平。如果驱动压超过 14，当平台压和驱动压超过这些阈值时，将潮气量 (V T ) 降低至 4 mL/kg 至关重要。增加呼吸频率有助于抵消每分钟通气量的减少，尽管可能不可避免地会出现允许性高碳酸血症。允许性高碳酸血症是一种容忍 PCO 2 水平升高以促进低潮气量肺保护性通气的策略。 然而，复张策略与中度至重度 ARDS 死亡率增加有关，不应常规使用。
阻塞性肺疾病通气策略
患有哮喘和 COPD 等阻塞性肺病的患者通常最初接受无创通气治疗。但是，在某些情况下，他们可能需要插管和机械通气。阻塞性肺病的特点是呼气时气道变窄和小气道塌陷，导致气流阻力增加和呼气流量降低。这种情况会延长呼气时间，使得在下一次吸气之前难以完全呼出潮气量。因此，在吸气开始时，残留空气可能仍留在胸腔中。随着空气被困在肺泡中，胸腔内压力会增加，导致一种称为内源性 PEEP 的现象。吸气时必须克服这种升高的压力。随着越来越多的空气被困在胸腔中，横膈膜变平和肺部扩张会降低顺应性，导致动态肺气肿。随着内源性 PEEP 和动态肺气肿的进展，呼吸功增加，吸气效率降低，并且由于胸腔内压力升高而存在血流动力学不稳定的风险。鉴于这些挑战，呼吸机策略必须抵消这些病理性压力升高。此外，为了有效解决阻塞过程，呼吸机管理应与最大限度的药物治疗相结合，包括在线雾化器。
延长呼气相以完全呼气可减少阻塞性患者使用呼吸机时的内源性PEEP和动态肺气肿。 大多数患者需要深度镇静，以避免过度呼吸呼吸机和吸气过度。潮气量 (V T ) 应设置为 8 mL/kg，而初始呼吸频率 (RR) 应设置为每分钟 10 次。 这些设置提供了足够的时间进行完全呼气，从而减少内源性PEEP。这种方法通常与允许性高碳酸血症策略相一致，注重较低的潮气量和充足的氧合而不是 PaCO 2 水平。吸气流速应为 60 L/min，而开始通气后 FiO 2 应维持在 40%。在阻塞性肺病中，主要问题是通气而不是氧合，因此通常无需增加 FiO 2 。建议使用最小 PEEP，一些研究表明 PEEP 为 0，而另一些研究则建议使用少量 PEEP 来抵消自身 PEEP。
应仔细评估呼吸机波形。如果波形在下一次呼吸开始时没有恢复到基线（0），则必须降低呼吸频率以防止肺气肿和内源性 PEEP 增加。如果患者突然脱氧或血压下降，应断开呼吸机以完全呼气。临床医生可以通过向患者胸部施加压力来协助呼气。需要进行全面评估，包括排除因容量创伤导致的气胸。如果平台压长期居高不下，排除气胸的可能性也至关重要。
中级策略
PReVENT 试验发现，对于无 ARDS 的患者，中等潮气量策略（10 mL/kg）和低潮气量策略（6 mL/kg）之间没有显著差异。对于没有阻塞性生理或急性肺损伤风险的患者，中等潮气量策略（8-10 mL/kg）可能是合适的。通常，这些患者不会遇到严重的氧合或通气挑战，因此最小呼吸机设置通常就足够了。从潮气量 (V T ) 8 mL/kg、呼吸频率 (RR) 16、吸气流速 (IFR) 60 L/min、FiO 2 40% 和 PEEP 5 cm H 2 O 开始，并根据需要进行滴定，是一个合理的起点。
