急診醫學/機械通氣對生理功能的影響

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急診醫學

呼吸系統疾病急診
- 機械通氣和氧氣治療
  - 機械通氣治療的目的、適應證和禁忌證
  - 機械呼吸機的類型
  - 機械通氣對生理功能的影響
  - 機械通氣的模式
  - 完全通氣支持與部分通氣支持
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  - 機械通氣治療和呼吸機的調節
  - 機械通氣的併發症
  - 機械通氣的監護和呼吸機的停用
  - 氧氣治療

機械通氣是藉助呼吸機進行呼吸，與正常人的自主呼吸有顯著的差別。正常人自主呼吸時，胸廓擴張、膈肌下移使胸腔內產生負壓，從而氣管到肺之間形成一個壓力梯度，產生吸氣氣流。而機械通氣時，呼吸機產生正壓，吸氣過程中胸內壓從-0.49kPa（-5cm H₂O）增至+0.294kPa（+3cmH₂O），這種胸內壓和肺內壓力的增加，是呼吸機對人體正常生理過程產生影響的基本原因。

一、對呼吸生理的影響

（一）增加肺泡通氣量　機械通氣時可擴張氣道和肺泡，增加肺容量，使肺泡通氣量增加。肺泡通氣量不僅與潮氣量和呼吸頻率有關，而且與無效腔/潮氣量（V_D/V_T）比值相關。潮氣量增加則減小V_D/V_T的比值（最好維持在0.3～0.4），可改善肺泡通氣。但是如潮氣量太大，V_D/V_T則少於0.3,產生通氣過度並增加循環的負擔。

（二）肺內氣體分布機械通氣時進入氣體的分布取決於呼吸道內壓力、氣道阻力和局部組織的彈性。縱隔及中間部位的支氣管周圍肺組織充氣較多，邊緣肺組織充氣相對較小，相同壓力下，氣道阻力低和彈性好的肺泡量先充氣、充氣量也較多；而氣道阻力高，彈力差的肺泡充氣慢、充氣量也少。此外機械通氣時，氣流通過分支曲折的呼吸道，吸氣流速愈高，就愈容易形成渦流，可增加氣道阻力，加重氣體分布不均。如適當延長吸氣時間或吸氣末加壓，則可使吸入氣體分布均勻。

（三）對通氣/血流（/）比例的影響正常人在自主呼吸時，因重力影響可引起胸腔內壓力梯度的變化，有利於吸入氣體分布到肺下部。機械通氣時，這種壓力梯度被改變，全肺可發生通氣分布不均。由於重力影響，肺血流在肺下垂部位分布較多，所以機械通氣時可產生較大的/比例失調，表現為生理死腔增加和/不均增加。

（四）對呼吸動力的影響

1．增加肺順應性機械通氣後肺泡通氣增加，減輕肺臟充血及肺水腫，復張萎陷的肺泡，改善肺泡彈性，從而增加肺順應性。

2．降低氣道阻力　①擴張細支氣管；②增加肺泡充氣，提高肺泡壓力，增加咳嗽和排痰效能，保持氣道通暢；③缺氧緩解，呼吸性酸中毒的糾正，可使細支氣管舒張；④如應用較慢的呼吸頻率，較大潮氣量，控制吸氣流速，也可使氣道阻力相對下降。

3．減少呼吸功機械通氣應用適當，由於呼吸肌的工作被代替，呼吸功減少，氧耗量也降低，循環負擔可減少。但是如呼吸機應用不當，自主呼吸與呼吸機拮抗，呼吸功反可增加。

二、對循環系統的影響

正常情況下，心輸出量與靜脈迴流量有關。靜脈迴流量又與周圍靜脈與中心靜脈的壓力差有關。自主呼吸時，吸氣期間胸內負壓增大，中心靜脈壓下降，使周圍靜脈與中心靜脈之間的壓力差增大，促使靜脈迴流及心臟充盈。機械通氣時，胸膜腔及肺內成為正壓，導致靜脈回心血量減少，心輸出量下降，血壓降低。如加用PEEP，則靜脈血迴流減少和心輸出量降低的效應更為明顯。因為①右心室前負荷降低：PEEP使胸內壓增加，靜脈迴流的阻力也增加，回心血量下降，右心室前負荷降低；②右心室後負荷增加：PEEP使肺容量增加，膨脹的肺組織壓迫毛細血管前動脈，導致肺血管阻力增加，使右心室後負荷隨之增加；③左心室前負荷降低：PEEP治療後，有室間隔的左移及左室橫斷面活動的減弱。右室舒張末容量則擴大，而左室舒張末容量和左室舒張終末壓則降低，因左室順應性下降，左心室前負荷降低，使心輸出量減少。

機械通氣的方式也影響靜脈迴流及心輸出量的降低程度。控制通氣+PEEP，即連續正壓通氣（continuous positive pressureventilation,CPPV）對心輸出量影響較大。因CPPV在整個通氣周期內氣道中壓力始終為正壓。而間歇強制通氣（intermittent mandatory ventilation,IMV）+PEEP時，患者可間斷自主呼吸，平均氣道壓力較低，故對心輸出量的影響小於CPPV。如以連續氣道正壓（continuous positive airwaypressure,CPAP）的形式接受PEEP治療，其平均氣道壓力最低，所以對心輸出量的影響比IMV+PEEP還要小些。

由於機械通氣對循環系統的作用，故在調整呼氣與吸氣的比值時，應在保證肺泡通氣及氧合的前提下，儘可能縮短吸氣時間，減輕其對靜脈迴流和心輸出量的副作用，一般吸氣與呼氣的比值為1：1.5～1：2。

機械通氣對循環的影響，如患者心功能良好，血容量正常，則能通過交感神經反射和血管加壓受體使周圍靜脈收縮，恢復周圍靜脈與中心靜脈的壓力差，恢復足夠的靜脈迴流。

三、對中樞神經系統的影響

機械通氣時，如通氣過度，P_aCO₂低於2.67kPa(20mmHg)，腦血流量可減少到正常血流量的40%。這與呼吸性鹼中毒使腦血管收縮、腦循環阻力增加有關。過度通氣減少腦血流量的同時，腦脊液壓力也降低，故可降低顱內壓。因而臨床上可應用機械通氣，減少頭部創傷後的腦水腫及降低顱內壓。另一方面，如果機械通氣時應用PEEP，尤其是高水平PEEP時（>1.96kPa），胸內壓的增加，中心靜脈壓也增加，可影響大腦靜脈迴流，血液鬱積在頭部，使顱內壓升高。為減少這種影響，患者的床頭應抬高30度。此外當PEEP突然降低時，顱內壓也會增加，故如要停用PEEP，則應以0.196～0.490kPa的量逐漸降低。