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机械通气

Mechanical Ventilation

文献评审 2025-03-27·最新修订 2025-04-25
  • 董维刚审核专家
    呼吸科 天津市胸科医院
  • 张达成审核专家
    呼吸科 南方医科大学第三附属医院

基础知识

定义

当呼吸系统不能维持正常的气体交换，发生（或可能发生）呼吸衰竭时，以机械装置代替或辅助呼吸肌的工作，此过程称为机械通气（mechanical ventilation）。所用机械装置为呼吸机（ventilator）。机械通气涉及气体交换、呼吸做功、肺损伤、胸腔内器官压力及容积环境、循环功能等多方面的重要干预措施，并主要通过提高氧输送、保护肺脏、改善内环境等途径，成为治疗多器官功能障碍综合征（multiple organ dysfunction syndrome，MODS）的重要手段。
根据所用呼吸机的类型不同，机械通气可分为正压通气、负压通气和高频通气。正压通气是目前最普遍应用的通气技术。有创机械通气是指通过气管内导管或气管造口管向肺部输送正压。本文内容主要涉及有创机械通气，关于无创机械通气的内容详见「急性呼吸衰竭的无创通气」。

呼吸机

呼吸机设计原理

呼吸机的关键部件是气体输送系统，气体输送系统的重要组成部分包括正压呼吸控制器、感应传感器和模式控制器。呼吸机设计原理见图 1。
图 1 呼吸机设计原理1
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呼吸类型
根据由什么来启动（触发）呼吸、呼吸期间吸气流由什么来管理（限制）、呼吸由什么来终止（切换）这 3 项将呼吸机控制呼吸类型分为 4 大类（表 1）。
触发：一般是由设置的机器定时（控制呼吸）或由患者用力来启动（辅助、支持或自主呼吸）。
限制：一般是靠设置流量（压力可变）或设置压力（流量可变）来进行。
切换：一般是靠设置容量、时间（设置定时器）或流量来进行。
表 1 由机器和患者控制互相结合的呼吸类型1
通气方式触发限制切换
指令（控制）机器机器机器
辅助患者机器机器
支持患者机器患者
自主患者患者患者
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正压通气模式

常用的正压通气模式见图 2。
图 2 5 种基本正压通气模式的气道压力、流量、容量曲线1
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人工气道

人工气道是为了保持气道通畅而在生理气道与其他气源之间建立的连接。建立人工气道的目的是保持患者气道通畅，有助于清除呼吸道分泌物及进行机械通气。

分类

上人工气道和下人工气道：上人工气道包括口咽气道和鼻咽气道，下人工气道包括气管插管和气管切开等2。
无创气道和有创气道：无创气道包括经口 / 鼻气管插管、声门上技术（喉罩等），有创气道包括气管切开、环甲膜穿刺 / 切开等。其中气管插管是建立人工气道的主要方法。

建立人工气道

人工气道的应用指征取决于患者呼吸、循环和中枢神经系统功能状况，结合患者的病情及治疗需要选择适当的人工气道（详见表 2 和表 3）。我国机械通气应用指南对人工气道建立有以下推荐意见2：
机械通气患者建立人工气道可首选经口气管插管（推荐等级：D 级）。
短期内不能撤除人工气道的患者应尽早选择或更换为气管切开（推荐等级：C 级）。
表 2 人工气道分类2
人工气道类型适应证禁忌证/相对禁忌证优势和缺点
经口气管插管
-严重低氧血症或高碳酸血症，或其他原因需较长时间机械通气，又不考虑气管切开
-不能自主清除上呼吸道分泌物、胃内反流物或出血，有误吸危险
-下呼吸道分泌物过多或出血，且清除能力较差
-存在上呼吸道损伤、狭窄、阻塞、气管食管瘘等，严重影响正常呼吸
-患者突然出现呼吸停止，需紧急建立人工气道进行机械通气
-张口困难或口腔空间小，无法经口插管
-无法后仰（如疑有颈椎骨折）
-操作简单，插管的管径相对较大，便于气道内分泌物的清除
-影响会厌的功能，患者耐受性也较差；经口气管插管的关键在于暴露声门，在声门无法暴露的情况下，容易失败或出现并发症。
经鼻气管插管-除紧急抢救外，余适应证同经口气管插管
-紧急抢救，特别是院前急救
-严重鼻或颌面骨折
-凝血功能障碍
-鼻或鼻咽部梗阻，如鼻中隔偏曲、息肉、囊肿、脓肿、水肿、异物、血肿等
-颅底骨折
-较易固定，舒适度优于经口气管插管，患者较易耐受
-管径较小，导致呼吸功增加，不利于气道及鼻窦分泌物的引流
逆行气管插管因上呼吸道解剖因素或在病理条件下，无法看到声带甚至会厌，无法完成经口或经鼻气管插管
-甲状腺肿大，如甲状腺功能亢进（甲亢）或甲状腺癌等
-无法张口
-穿刺点肿瘤或感染
-严重凝血功能障碍
-不合作者
指先行环甲膜穿刺，送入引导钢丝（导丝），将导丝经喉至口咽部，由口腔或鼻腔引出，再将气管导管沿导丝插入气管
气管切开
-预期或需要较长时间机械通气治疗
-上呼吸道梗阻所致呼吸困难，如双侧声带麻痹、有颈部手术史、颈部放疗史
-反复误吸或下呼吸道分泌物较多，患者气道清除能力差
-减少通气死腔，利于机械通气支持
-因喉部疾病致狭窄或阻塞无法气管插管
-头颈部大手术或严重创伤需行预防性气管切开，以保证呼吸道通畅
-高位颈椎损伤
以下情况行气管切开应慎重：
-切开部位感染或化脓
-切开部位肿物，如巨大甲状腺肿、气管肿瘤等
-严重凝血功能障碍，如弥散性血管内凝血、特发性血小板减少症等
气管切开创伤较大，可发生切口出血或感染
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表 3 不同年龄选择气管导管直径及插入深度1
年龄导管内径 /mm气管导管从门齿至气管中段深度 /cm
早产儿
2.5
10
足月儿
3
11
0-6 个月
3.5
11
1 岁前
4
12
2 岁
4.5
13
4 岁
5
12
6 岁
5.5
15~16
8 岁
6
15~17
10 岁
6.5
17~18
12 岁
7
18~20
>14 岁
7.5~9.0
20~24
男：22~24，女：20~22
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注：鼻腔插管深度加 2~3 cm

管理人工气道

机械通气患者应通过各种指标及时评估气道内是否有分泌物，包括听诊呼吸音，在容量控制机械通气时气道峰压（Ppeak）是否增加，在压力控制机械通气（PCV）时潮气量（VT）是否减少，患者是否不能进行有效咳嗽，气道内可否见到分泌物等，应通过气道吸引确保分泌物的充分引流。
气囊压监测：高容低压套囊压力在 25~30 cmH₂O（1 cm H2O=0.098kPa））时可预防多种并发症，应常规监测人工气道的气囊压力。
持续声门下吸引：可清除分泌物，延缓早发型呼吸机相关性肺炎发生。有条件的情况下，建立人工气道的患者应进行持续声门下吸引。
气道湿化：包括主动和被动湿化，要求近端气道内气体达到特定温度和湿度，以维持气道功能。机械通气时应实施气道湿化。
呼吸机管路更换：不必频繁更换，一旦污染则应及时更换。还需避免管路中冷凝水积聚。

机械通气的应用场景

机械通气通过提供一定水平的分钟通气量以改善肺泡通气；改善氧合；提供吸气末压（平台压）和呼气末正压（PEEP）以增加吸气末肺容积（EILV）和呼气末肺容积（EELV）；对气道阻力较高和肺顺应性较低者，机械通气可降低呼吸功消耗，缓解呼吸肌疲劳。

应用目的

应用机械通气可达到以下临床目的：
纠正急性呼吸性酸中毒
通过改善肺泡通气使动脉血二氧化碳分压（PaCO2）和 pH 得以改善。通常应使 PaCO2 和 pH 维持在正常水平；对于慢性呼衰急性加重者（如慢性阻塞性肺疾病）应达到缓解期水平；对存在气压伤较高风险的患者，应适当控制气道压水平。
纠正低氧血症
通过改善肺泡通气、提高吸入氧浓度（FiO2）、增加肺容积和减少呼吸功消耗等手段以纠正低氧血症。机械通气改善氧合的基本目标是动脉血氧分压（PaO2）>60 mmHg（1 mmHg=0.133kPa）或动脉血氧饱和度（SaO2）>0.90。动脉氧含量（CaO2）与 PaO2和血红蛋白（Hb）有关，而氧输送（DO2）不但与 CaO2有关，还与心排血量（CO）有关，因此，为了改善组织缺氧应考虑上述因素对 DO2 的影响。
降低呼吸功消耗，缓解呼吸肌疲劳
由于气道阻力增加、呼吸系统顺应性降低和内源性呼气末正压（PEEPi）的出现，呼吸功消耗显著增加，严重者出现呼吸肌疲劳。对这类患者适时地使用机械通气可以减少呼吸肌做功，达到缓解呼吸肌疲劳的目的。
防止肺不张
对于可能出现肺膨胀不全的患者（如术后胸腹活动受限、神经肌肉疾病等），机械通气可通过增加肺容积而预防和治疗肺不张。
为安全使用镇静剂和肌松剂提供通气保障
对于需要抑制或完全消除自主呼吸的患者，如接受手术或某些特殊操作者，呼吸机可为使用镇静剂和肌松剂提供通气保障。
稳定胸壁
在某些情况下（如肺叶切除、连枷胸等），由于胸壁完整性受到破坏，通气功能严重受损，此时机械通气可通过机械性扩张使胸壁稳定，以保证充分的通气。

应用指征

在出现较为严重的呼吸功能障碍时，应使用机械通气。如果延迟实施机械通气，患者因严重缺氧和二氧化碳（CO2）潴留而出现多器官功能受损，机械通气的疗效显著降低。因此，机械通气宜早实施。
符合下述条件应实施机械通气：
经积极治疗后病情仍继续恶化；
意识障碍；
呼吸形式严重异常，如呼吸频率>35~40 次/min 或<6~8 次/min，节律异常，自主呼吸微弱或消失；
血气分析提示严重通气和氧合障碍：PaO2<50 mm Hg，尤其是充分氧疗后仍<50 mmHg；PaCO2 进行性升高，pH 动态下降。
下述情况行机械通气时可能使病情加重：
如气胸及纵隔气肿未行引流，肺大疱和肺囊肿，低血容量性休克未补充血容量，严重肺出血，气管食管瘘等。但在出现致命性通气和氧合障碍时，应积极处理原发病（如尽快行胸腔闭式引流，积极补充血容量等），同时不失时机地应用机械通气。

治疗

治疗要点：1.通气模式选择：①定容型通气（VPV）：预设潮气量（VT）管理通气，适用于需精确控制潮气量的场景。②定压型通气（PPV）：预设气道压力管理通气，VT受肺顺应性影响。③控制与辅助模式：控制通气（CV）用于无自主呼吸者（如麻醉、中枢抑制）；辅助通气（AV）保留患者触发，减少镇静需求。2.参数设置核心：①潮气量（VT）：无基础肺病：12 mL/kg；COPD患者：10 mL/kg；ARDS患
  • 诊断
    临床表现 | 辅助检查 | 诊断路径
  • 鉴别诊断
    同类疾病的相似点和鉴别点
  • 治疗
    治疗原则 | 治疗方案 | 药物治疗
  • 其他
    控制目标 | 预后 | 预防等

参考文献

文献评审日期：2025-03-27

1. 陈荣昌，钟南山，刘又宁。呼吸病学（第 3 版）[M]. 北京：人民卫生出版社，2022.
2. 中华医学会重症医学分会.2006 中国机械通气临床应用指南[J].中华危重病急救医学,2007,19(2)
3. Grasselli G, Calfee CS, Camporota L, Poole D, Amato MBP, Antonelli M, et al. European Society of Intensive Care Medicine Taskforce on ARDS ESICM guidelines on acute respiratory distress syndrome: definition, phenotyping and respiratory support strategies. Intensive Care Med . 2023;49:727–759. doi: 10.1007/s00134-023-07050-7.
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感谢以下医疗从业者参与贡献

排序不分先后

姚亚男、宋仁杰 （遵义医科大学附属医院 ）

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