機械通氣（mechanicalventilation)是借助外在機械的輔助力量，替代或協助患者的呼吸，維持患者適當的肺泡通氣，改善氣體交換，進行肺內霧化吸入治療，減少患者的呼吸肌做功，達到改善通氣、糾正缺氧、治療疾病、挽救患者生命的目的。
第一節使用呼吸機的目的
1.替代或協助患者的呼吸，改善通氣功能，維持適當的肺泡通氣，糾正嚴重的呼吸性酸中毒。（注意監測pH、PaCO2和調節呼吸機參數）
2.改善和維持有效的氣體交換，糾正低氧血症，緩解組織缺氧。（通過提高吸氧濃度、調整吸氣與呼氣時間比值而達到目的，並要糾正貧血，防止氧中毒）
3.減少呼吸做功，逆轉呼吸肌疲勞，緩解呼吸窘迫。（通過完全或部分替代患者的呼吸運動，使患者呼吸肌得以休息）
4.改善通氣/血流比值，減少肺內分流。（注意調整呼吸頻率，防止氣道壓力過高，避免對靜脈回流的影響）
5.減少全身和心肌的氧耗。（通過改善患者的低氧血症狀況，綜合治療原發疾病而改善髒器功能狀況）
6.降低顱內高壓。（通過“控製性過度通氣”人為造成低碳酸血症而達目的）
7.維持胸壁的穩定性。（克服胸壁的矛盾運動）
8.借助呼吸機進行肺內霧化吸入治療。（使用呼吸機霧化裝置）
9.預防和治療疾病狀態下或術後呼吸衰竭和肺不張。（但氣道必須保持通暢）
10.保障麻醉劑、鎮靜劑或神經肌肉阻斷劑的安全使用。（但不能無限量使用）
第二節呼吸支持的適應證
呼吸衰竭可分為兩種類型：通氣功能衰竭和換氣功能衰竭。因而，呼吸支持的適應證是：當患者本身不能獲得或不能維持足夠的氣體交換時應使用通氣支持。
1.通氣功能衰竭
通氣的主要功能是呼出體內的二氧化碳（CO2)。急性通氣功能衰竭的診斷標準見表6-1。分鍾通氣量（MV)的定義是指每分鍾呼出的氣體總量，為潮氣量（VT)與呼吸頻率（RR)的乘積，即MV=VT×RR。MV的2/3用於肺泡的氣體交換（肺泡通氣量，VA)，MV的1/3存在於氣道內和未灌注的肺泡中並構成死腔通氣量（VD)。正常情況下，VD/VT的比值約為0.33。C02的排出直接與VA的量有關。通氣的調節發生在腦幹呼吸中樞，其傳入衝動來源有3個，即頸動脈體、主動脈弓處對Pa02壓力和pH值敏感的中樞化學感受器及肺實質中的牽張感受器。通常情況下，高碳酸血症是增加通氣的較強烈刺激；在某些慢性肺部疾病的情況下，由於Pa02升高緩慢，低氧則成為刺激呼吸的主要因素。通氣可通過呼氣末C02監測儀或Pa02血氣測定來監測。PaC02>50mmHg時，通常提示通氣功能障礙。然而，慢性通氣功能障礙的患者可通過腎髒的代償（如COPD)即重吸收HCO3－來調節pH值使之趨於正常。因此，pH絕對值往往比PaCO2更能準確反映出是否需要輔助通氣。pH迅速降低的呼吸性酸中毒或pH絕對值≤7.25可作為通氣支持的指征。
2.換氣功能衰竭
氧合過程發生在肺泡毛細血管膜。在肺泡毛細血管膜，氧分壓在充氣的肺泡與肺毛細血管血液之間趨於平衡。在肺泡（Pa02)與肺毛細血管(Pa02)之間存在的氧分壓差，有利於氧轉移至血液中，這可通過脈搏氧計或通過測量已知吸氧分數（Fi02)情況下的動脈血氧分壓（Pa02)來獲得。但是，氧合較少依賴於良好肺泡的通氣而更多地依賴於肺血流與通氣肺泡的適當匹配，即所謂“通氣/血流比例”。
總之，輔助通氣的主要適應證即是低氧血症。引起低氧血症的原因分為肺部和非肺部的原因兩大類：
1.引起低氧血症的肺部原因
可分為以下4種情況。
(1)絕對分流：血液直接從右心流向左心而不與肺泡氣氧合，吸氧濃度的增加對缺氧無改善。
①毛細血管分流：ARDS，肺炎，肺不張，心源性肺水腫。
②解剖分流：先天性心髒病，動靜脈畸形。
(2)相對分流：V/Q比值失調，血液灌流多於通氣如COPD、使用硝酸鹽類或支氣管擴張劑。
(3)通氣不足：肺泡中02被C02取代。
(4)彌散障礙：在持續低氧血症的刺激下，肺泡毛細血管膜將明顯增厚，因而彌散功能減弱而導致低氧血症（如肺纖維化等）。但這並不多見，因為正常情況下休息時肺循環中的血紅蛋白分子以其1/3的量流經肺泡時就已完全飽和。在多數肺間質性疾病中（如肺結節病、間質性肺炎），低氧血症多是由於V/Q比值失調而不是彌散障礙所致。
2.引起低氧血症的非肺部原因可分為以下3種情況。
(1)心指數降低。
(2)攜氧能力降低（血紅蛋白/紅細胞）。
(3)氧耗增加（V02)。
3.氣管內插管
氣管內插管的指征要遵循4P規則，即：
(1)氣道損傷明顯(Impariedairwaypatency)
(2)氣道保護不恰當(Inadequateairwayprotection)
(3)肺廓清不充分(Inadequatepulmonarytoilet)
(4)需要正壓通氣(Requirmentforpositivepressureventilation)
多數情況下，最安全的氣管內插管方法是經口氣管插管。對疑有頸髓損
傷的患者，應在維護頸髓的情況下進行頭的牽引，使氣道成直線，以利插管順利。經鼻氣管插管則需患者具有自主呼吸，在緊急情況下通常不采用。在使用其他方法不能及時建立完全通暢的氣道時應行緊急氣管切開或環狀軟骨切開。若估計患者的呼吸障礙將持續數周時間則應采用選擇性氣管切開，一旦患者病情穩定，氣管切開應在臨床過程中盡早實施。
成功氣管插管的關鍵是在計劃實施插管前準備要充分。這包括建立靜脈輸液通路、心電和脈搏氧監測及將藥物、氧氣和呼吸機準備就緒。如有可能，旁邊應有助手幫助吸痰和按壓環狀軟骨並給藥。置管是否恰當可通過獲得足夠的脈搏氧飽和度、聽診雙肺呼吸音、觀察胸廓活動情況而腹上區無呼吸音和沒有呼氣末CO2[連接於氣管內管（ETT)和急救袋之間]的顏色變化來立即確認。通過便攜式胸部X線攝片和讀出ETT位於嘴唇邊處的刻度數（cm計）可以確認導管的位置，從而避免將氣管導管插入右主支氣管。
第三節呼吸機的類型
成人通氣裝置目前主要用於急診室、手術室、複蘇室、ICU、呼吸科和胸外科。各醫院使用的呼吸機大多非常相似，大多數成人型呼吸機是容量控製（定容型）呼吸機和壓力控製（定壓型）呼吸機。定容型呼吸機是操作者預先設定潮氣量、呼吸頻率和吸入氣流，呼吸機按照預設的潮氣量提供給患者一定吸氣量，而不管氣道壓力變化多大（除非已設定壓力限製），當達到預設的氣體容量值時，呼吸機釋氣停止而轉為呼氣，如西門子900C，BearlOOO，Sechrist，國產SC-Ⅱ型、Ⅳ型等。定壓型呼吸機則是操作者預先設定呼吸頻率、吸入氣流和氣道壓力峰值，呼吸機通過釋氣給患者提供吸入氣體，直到其氣道內壓力達到預置要求才停止釋氣，氣道內壓力隨即下降，轉為呼氣，當氣道內壓力下降到另一預設值時，觸發呼吸機產生下一次釋氣，而不管釋氣量多少的變化，如鳥牌、紐邦及國產鞍山氣動型呼吸機等。若在吸氣過程中一直維持設定的壓力，同時記錄VT，將會發現肺順應性不同時氣道內壓力將發生變化；與肺順應性好的正常肺相比，“硬”肺(順應性差的肺）在同樣壓力下隻獲得較少的VT。多數常規的和微機輔助的呼吸機也可依引起機械性吸氣相向呼氣相轉換（切換）的不同機製進行分類：
1.容積切換機械通氣
由呼吸機提供一個預設的VT後釋氣終止，而不管PIP、吸入時間或吸入氣量的大小如何（如Puritan-BennettMA-1型呼吸機）。當順應性降低時，則PIP增加，這取決於預設的VT。在高PIP情況下，VT常發生改變，因為VT分布於整個呼吸機管道中和患者的肺內，管道順應性越好、患者肺順應性越差則VT在回路中被壓縮的比例越大，因此不利於氣體交換。這樣應在呼吸循環的Y型管和ETT之間測量呼出的VT以確認患者實際獲得的VT。HamiltonVeolar型呼吸機可測量在患者的Y型管上所釋出的VT，因為壓縮量的損失，釋出的容積常少於預設的量，Puritan-Bennett7200型呼吸機可測量呼吸機提供的氣量。這樣，釋出的氣量與預設的氣量相當接近，在管腔中損失的氣體容積不是測得的而是計算出來的，然後再加到預設的VT上，隨PIP升高以及壓縮氣體量的增加而患者的肺順應性下降在Puri-tan-Bennett7200型呼吸機上並不能覺察。
2.壓力限製、時間切換機械通氣
選定一個特定的壓力限製值。呼吸機釋氣時，一旦氣道內壓達到這個壓力限製值，則保持該氣道壓力水平直到呼吸機釋氣達一定時間而停止。在這個壓力平台期，呼吸機提供活潑的氣流。一些內科醫師認為這種機製通過限製氣道峰壓從而能減少肺的機械性損傷。在吸氣相通過延長肺泡的充盈時間，還可使氧合和氣體分布得到改善。
3.時間切換機械通氣
呼吸機釋氣達到事前預設的吸氣時間後停止。這種定時機製是電控的(如普通使用的HamiltonVeolar型呼吸機）或氣控的（如Bird呼吸機），所提供的VT(mL)與吸氣時間（s)和吸氣流速（mL/s)的乘積有關。它由操作者控製，不受吸氣峰壓（PIP)影響，也不受患者肺和胸壁順應性的影響。當順應性降低時，PIP增加（因為它們成反比），吸氣時間是不變的(已設定），但吸氣流率由於反壓增加而降低，這樣VT就減少。為了恢複正常，必須增加吸氣時間或吸入氣流率。
4.流量切換機械通氣
在流量切換通氣中，通氣的吸入相持續直到吸入氣的流量低落到初始高峰值的某個百分數（－25％)。然後氣流停止，呼吸機切換停止，呼氣閥開放開始被動呼氣，而不考慮釋放的VT和吸氣時間。微機控製的呼吸機可運用這種機製於壓力支持通氣（PSV)模式：當呼吸機被患者的吸氣動作觸發而啟動時，回路將感受到一個0.196～0.294kPa(2～3cmH20)的壓力變化值（來自患者的吸氣動作即吸氣做功），氣道壓迅速增高，從而釋放一高吸氣流率，產生一更大的負壓使呼吸機切換而啟動，該負壓提供在供需之間的反應時間內或延後約50毫秒。這樣，加給患者觸發呼吸的做功隨現代微電腦控製的觸發係統的進展得到有效改善，這使患者啟動呼吸的呼吸做功大大減少。采用旁流功能甚至使反應時間降低更多，壓力敏感度甚至減低到0.196kPa(2cmH20)以下。
第四節通氣模式
1.控製通氣(controlventilation，CV)模式
此模式指患者的呼吸完全由呼吸機控製，由呼吸機提供呼吸做功。對於控製機械通氣模式，呼吸機是時間觸發的，既可容積限製又可壓力限製。它的功能由初始控製的設置決定（參見下文），而不管患者的反應如何，患者作自主呼氣用力時不產生氣流。這種模式適用於深度鎮靜、肌鬆或有嚴重腦幹損傷的患者，使用場合較少。
2.輔助通氣(assistventilation，AV)模式
此模式指由患者吸氣用力來觸發，觸發後呼吸機按預定條件提供通氣輔助，壓力切換型提供壓力輔助，容量切換型提供容指數輔助。多用於有自主呼吸、但通氣量不足的患者。其正確應用的關鍵是選擇好觸發靈敏度和預設通氣條件。
3.輔助-控製通氣（A-C)模式
此模式是將AV和CV的特點結合應用，可提供與自主呼吸基本同步的通氣，又能保證通氣量。其通氣一般靠患者的自主呼吸觸發，但以CV的預置頻率作為備用，當吸氣用力不能觸發或觸發頻率低於備用頻率時，呼吸機以備用頻率取代。在這種模式中，“輔助”和“控製”的唯一區別在於觸發的方式不同，而VT是相同的。故觸發時為輔助通氣，沒有觸發時為控製通氣。對於A-C模式，呼氣機是由時間或患者吸氣觸發的，既可容量控製又可壓力控製。將完全支持模式（“控製”）用於深度麻醉患者時，呼吸頻率被設定足夠高以提供期望的由初始控製決定的MV。用做輔助模式時（“輔助”），呼吸頻率設定為自發呼吸頻率的一半。這使患者有時間產生吸氣負壓以觸發呼吸機，然後每次釋放一個充足的VT(設定值）時能感受到一次自主呼吸觸發。如果患者在一段適當的時期內沒產生自主呼吸，呼吸機將按照預置的VT自動釋氣。
4.同步間歇指令通氣（SIMV)模式
呼吸機按照預設指令，間歇對患者提供正壓通氣，間歇期讓患者自主呼吸，這稱為間歇指令通氣（IMV)。當指令通氣與自主呼吸完全同步時，稱為SIMV。該模式也是時間觸發的，在初始控製決定的呼吸頻率和VT下既可容量控製又可壓力控製。若患者產生了一個自發的吸氣負壓，則可增加額外的氣體供給。該模式提供的氣體容量與患者的呼吸用力成正比，而且常常較小，除非被“壓力支持”（PS)所加強。當呼吸頻率設定足夠高以能提供完全的MV時，SIMV能被用做完全支持模式。當設定的呼吸頻率低於自發呼吸頻率的一半時，SIMV可被用作部分支持通氣模式。當能感受到患者所產生的吸氣負壓時，可提供額外量的氣體支持，自主呼吸也可通過PS加強達到（或大於）預設的VT。
與AC模式不同的是，在SIMV模式中自主呼吸的VT因患者的吸氣用力和PS所增加的氣量成比例變化，而在AC模式中，在初始控製中預設的VT氣量不管是否感受到患者的呼吸用力都會釋放。在兩種模式中，對患者的呼吸做功是由觸發敏感度、呼吸機反應時間和提供的氣體的吸入氣流速決定的。在SIMV模式，通過與患者產生的吸氣用力正確定時、同步、指令性呼吸來避免呼吸“堆合”，這在AC中不可能實現。通過保留呼吸肌和呼吸模式的協調，減少患者與呼吸機的對抗，使患者在機器送氣時感舒適，這是SIMV模式的優越性所在。它也使患者感到更舒適，並避免呼吸性堿中毒及其帶來的相關的負麵效應。在自主呼吸期，因為自主呼吸傾向於分布到肺多依賴區域，改善V/Q比值，通氣分布得以改善。然而，機械通氣分布到依賴性小的區域，而這些區域常常順應性較大。提倡使用AC模式的人認為AC模式好在減少了呼吸做功而“使患者得到休息”，因此減少了氧耗。在AC模式中，隻需要作一個小小的吸氣用力，然後呼吸機工作占據吸氣相的所有其他時間。然而在臨床實踐中，如果觸發敏感度減低使患者吸氣負壓減少－0.490kPa(－5cmH20)壓力，或當患者需要一個高的呼吸流率時而吸氣流率降低，或在觸發呼吸機後氣流的形式與患者的吸氣用力不協調，AC模式就沒有什麼大的優勢。相反，消耗的能量可能會增加30%～50%。在觸發呼吸機前，患者並不會停止吸氣用力，因為患者仍處於感覺對空氣有“饑渴”的情況。
5.壓力支持通氣(pressuresupportventilation，PSV)模式