第三节 机械通气对生理功能的影响
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著的差别。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（
/
）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/比例失调，表现为生理死腔增加和/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，减轻肺脏充血及肺水肿，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，心输出量与静脉回流量有关。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前动脉，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 pressure ventilation,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 airway pressure,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和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、肾小球滤过率和尿量减少，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、肾素和醛固酮水平是升高的，这些均能减少尿液生成和排出。