呼吸停止
人工呼吸器による機械換気の目的は、呼吸ごとに一定の換気量、一定の圧力、またはその両方を組み合わせて呼吸ガス(英語版)を供給することである。圧力-容積曲線上では、任意の容積が特定の圧力に対応し、その逆もまた然りである。各機械式人工呼吸器における設定には、呼吸数、一回換気量、トリガー感度、流量、波形、吸気/呼気比が含まれる場合がある。容量サイクル式換気は、換気量を制御、すなわち設定された一回換気量を送気する。気道内圧は固定された数値ではなく、呼吸器系の抵抗や肺コンプライアンスによって変化する。容量サイクル式人工呼吸は、他の機械換気方法と比較して、患者の気道に換気を提供する上で最も単純な方法である。設定された感度閾値を超える各吸気努力に対して、固定量の一回換気量が供給される。患者の呼吸が十分でない場合、容量サイクル式人工呼吸は、設定された最小呼吸数まで呼吸数を上げるために、強制換気を継続する。同期式間欠強制換気(SIMV)も同様の機械換気法で、患者の呼吸に対応した一定の速度と量で呼吸を行う。従量式換気とは異なり、SIMVでは、設定換気回数以上の患者の吸気努力は補助されない。
このような呼吸需要の増加を補おうとする身体の働きのひとつに呼吸数の増加があるが、これは横隔膜の呼吸筋疲労を悪化させ、時宜を得た医療介入がなければ最終的に呼吸停止に至り死亡する可能性がある。
呼吸努力の低下:中枢神経系の障害は、呼吸努力の低下を招来する。脳の呼吸中枢は橋と延髄にあり、主に血中の二酸化炭素濃度の上昇(高炭酸ガス血症(英語版))により強く刺激され、酸素濃度の低下(低酸素血症)により、弱い刺激を受ける。つまり、「息苦しい」感覚は主として低酸素血症よりもむしろ高炭酸ガス血症による。脳卒中や脳腫瘍などの中枢神経系疾患は、低換気を引き起こす可能性がある。また、オピオイド、鎮静剤、アルコールなどの薬物も呼吸努力を低下させることがある。これらの薬物は、脳の呼吸中枢の高炭酸ガス血症に対する反応を鈍らせることにより、呼吸衝動を低下させる。代謝障害も呼吸努力を低下させる可能性がある。低血糖と低血圧は中枢神経系を抑制し、呼吸器系を損なう。
呼吸筋力低下:脊髄損傷、神経筋疾患(英語版)、神経筋遮断薬などによる神経筋障害は、呼吸筋力低下を引き起こす可能性がある。また、最大随意換気量の70%以上の呼吸が続くと、呼吸筋の疲労が呼吸筋力低下につながることがある。努力の限界に近い呼吸を長時間続けると、代謝性アシドーシスや低酸素血症を引き起こし、最終的に呼吸筋の衰弱につながることがある。