医药卫生呼吸力学监测在重症监护中的应用

1、呼吸力学监测的重要性 1疾病严重程度的评价 2病变的定位 3病理生理学机制的探讨 4判断治疗后的反应 5临床监测：ICU和麻醉（指导呼吸机应用） 6. 新的通气模式的研发 机械通气中呼吸力学监测的基本参数 基本参数：压力、流量、容量、肌电活动等 计算指标：顺应性、阻力、做功、中枢驱动、 中枢通气耦联等 机械通气：模式和参数的选择、人机同步、 呼吸努力评估等 内容提要内容提要 基本参数测定方法回顾 机械通气中的呼吸力学监测 呼吸动力学指导机械通气策略和新的通气 模式的研究 呼吸肌功能测定方法回顾呼吸肌功能测定方法回顾 l最大吸气压最大吸气压, 呼气压。呼气压。 l膈肌收缩功能膈肌收缩功能 跨膈压

2、 附加吸气阻力(跨膈压, 膈肌耐受时间) 运动膈肌功能 膈肌肌电图(EMG)频谱分析 膈神经电刺激法 l胸锁乳突肌胸锁乳突肌, 肋间肌功能测定。肋间肌功能测定。 避免主观努力， 更加适用于机械通气 或麻醉的病人， 更加客观准确 膈神经刺激法：非用力依赖的测定 临床上最客观准确的，可行的膈肌功能评价方法 电刺激膈神经 磁波刺激膈神经 表面电极和膈肌动作电位 9 24 -20 0 20 pga pes pdi Pressure Time 10 1 0 5 10 15 20 25 30 reduction rate:56.8 20.5% the change of Pdi(t) before and

3、 after the administration of muscle relaxant 22.9 7.6 8.7 3.1 21.4 5.0 recover after Pdi(t) (cmH2O) before 磁波刺激膈神经诱发的跨膈压监控肌松剂 的作用和恢复 膈肌力量的无创测定 传统的检测：食道、胃囊管 （昏迷和无法配合的病人放置有困难） 无创测定：膈神经刺激诱发的口腔/气道压 肌音图 （方便临床应用） 跨膈压胃内压食道压 食道压变化口腔压的变化 （气道阻断状态） 12 Watson AC et al, Crit Care Med 2001; 29:13251331 磁波刺激膈神经诱发气

4、道内压与跨膈压的关系 R=0.93 R=0.78 051015202530354045 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 Pdi(t)mag与 Ptra(t)mag的 回 归曲 线 Pdi(t)mag=1.423+0.886*Ptra(t)mag r=0.802 (cmH2O) (cmH2O) Pdi(t)mag Ptra(t)mag 磁波刺激诱发气道内压 磁 波 刺 激 诱 发 的 跨 膈 压 膈神经刺激诱发气道/口腔压测定 简单易用，无需病人的努力 总体来说，有一定的相关性，但存在 个体间的变异 在ICU平卧病人中的影响因素有待进 一步探讨 高高级级中中枢枢呼呼吸吸中

5、中枢枢O2CO2 外外周周神神经经肌肌腱腱及及肌肌梭梭 张张力力变变化化 神神经经肌肌肉肉接接头头 呼呼吸吸肌肌细细胞胞膜膜 通通过过血血气气变变化化 肌肌纤纤维维间间接接反反馈馈 收收缩缩 维维持持恒恒定定张张力力呼呼吸吸运运动动 胸胸膜膜腔腔压压力力变变化化 肺肺容容积积变变化化 呼呼吸吸肌肌肉肉功功能能在在呼呼吸吸环环链链中中的的地地位位 呼吸中枢调节和呼吸动力学在呼吸过程中的地位 常规肺功能 呼吸调节 呼吸动力学 评价呼吸中枢驱动的方法评价呼吸中枢驱动的方法 n间接指标： 通气量和呼吸方式 n压力和流量指标： 气道闭合压 平均吸气流速 n高层面的指标 膈肌肌电图 神经放电（人体内无法

6、实现） 17 A B C D E 近来新电极早期 食道电极记录膈肌肌电技术的进步 Luo et al, Eur. Respir. J.1999, 13: 385-390. Luo et al, Thorax; 1999; 54: 765-770. Luo et al , Am J Respir Crit Care Med 1999. 160; 1629-1634 EMG(uV) 分钟通气量 (L / Min) 0 20 40 60 80 100 120 0204060 R=0.97 Luo et al. J Appl Physiol. 2001;90:1691-1699 正常人CO 2 重呼吸

7、时膈肌肌电与分钟通气量的关系 U基本参数测定方法回顾 U机械通气中的呼吸力学监测 U呼吸动力学指导机械通气策略和新的通气 模式的研究 机械通气过程中的机械通气过程中的呼吸力学呼吸力学监测监测 通气参数：潮气量、流量、通气参数：潮气量、流量、 流量容积曲线等流量容积曲线等 气道压：峰压、吸气末压力、呼气末压气道压：峰压、吸气末压力、呼气末压 平均气道内压平均气道内压 气道阻力气道阻力 压力容积曲线和顺应性压力容积曲线和顺应性 肺动态过渡充气和内源性肺动态过渡充气和内源性PEEP(PEEPi) 病人的呼吸努力和呼吸做功与肌肉功能储备病人的呼吸努力和呼吸做功与肌肉功能储备 中枢驱动和中枢通气耦联中枢

8、驱动和中枢通气耦联 呼吸流量容积曲线 （Flow -Volume Curve） 流量容积曲线的监测 了解肺功能的情况 判断肺功能损害的性质 判断呼气流量受限 判断治疗的效果 24 呼气相气道内负压技术判断呼气流量受限 完全肌肉松弛：经呼吸系统压力完全肌肉松弛：经呼吸系统压力 容量控制模式：反映气道阻容量控制模式：反映气道阻 力和呼吸系统顺应性，与气压力和呼吸系统顺应性，与气压 伤相关伤相关 受影响因素：受影响因素：通气模式，参数调通气模式，参数调 节、人机同步、自主呼吸努力节、人机同步、自主呼吸努力 等等 峰压 平台压 时间 气道压 容量控制通气 时间 时间 流量 气道压力 气道压力监测 压力

9、容积曲线的监测压力容积曲线的监测 完全镇静状态下：反映顺应性完全镇静状态下：反映顺应性 曲线的形状：反映曲线的形状：反映/指导参数设定指导参数设定 患者吸气努力、不同的通气模式对患者吸气努力、不同的通气模式对P-V曲曲 线有显著的影响线有显著的影响 呼气末呼吸系统压力与设定的呼气末呼吸系统压力与设定的PEEP的差值的差值 肺动态过渡充气（肺动态过渡充气（DHI)的表现的表现 多种因素影响多种因素影响PEEPi ：呼气时间常数、呼气时间、呼气时间常数、呼气时间、 潮气量、潮气量、PEEP等等 30 PEEPi的测定方法 呼气末气道阻断法：气流中断5秒以上 食道囊管法测定 Campbell 图 箭

10、头所示为气道开始阻断，阻断时间维持箭头所示为气道开始阻断，阻断时间维持5s以上，以上，Paw 显示一压力平台，该平台压即显示一压力平台，该平台压即PEEPi,stat 01 02 03 0 -1 0 -5 0 5 P e s Pressure(cmH2O) Flow(L/s) P E E P i,s ta t= 1 0 .1 2 c m H 2 O Pressure(cmH2O) T im e (s ) -2 -1 0 1 2 F lo w 0 1 0 2 0 3 0 P a w 面积面积ABCDFA代表代表PTP-PEEPi；面积面积FDEF代表代表 PTP-VT；面积面积ABFA代表代表P

11、TPtrig。 PEEPi,dyn 、 Ti-lag 、PTP 计算方法计算方法 WPEEPi 网 格 长 方 形 面 积 -30-20-1001020 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 Ccw CL Volume Peso 34 机械通气中病人吸气努力的评估 35 病人呼吸努力评估的方法病人呼吸努力评估的方法 l临床观察临床观察 l呼吸机气道压力等参数呼吸机气道压力等参数 l胸膜腔（食道）压力变化和呼吸做功胸膜腔（食道）压力变化和呼吸做功 l呼吸肌肉的肌电活动呼吸肌肉的肌电活动 FBY 033 John J. Marini, R. Mi

12、chael Rodriguez, and Virnita Lamb Am Rev Respir Dis 1986: 134: 902-909 Volume Airway Pressure Subject Work Control Assist Machine Work Machine Work InspirationExpiration Control Assist 呼吸努力变化时气道压力的变化呼吸努力变化时气道压力的变化 024681012 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 Peso(cmH2O) 024681012 0 5 10 15 20 25 P S V

13、20c m H 2O P S V 16C M H 2O S B Pao(cmH2O) 024681012 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 Flow(L/sec) 024681012 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 图容 量和量P S V 的 压 力 、流 T im e(second) Volume(L) -202468101214 -14 -12 -10 -8 -6 -4 -2 0 2 4 6 -202468101214 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 PS V 12cm H

14、 2O -202468101214 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 -202468101214 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 -202468101214 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16 024681012 0 5 10 15 20 25 024681012 -1.0 -0.5 0.0 0.5 1.0 1.5 024681012 -0.1 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 024681012 -4 -2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

15、024681012 0 5 10 15 20 25 024681012 -1 0 1 2 024681012 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 自主呼吸自主呼吸PSV12cmH2OPSV16cmH2O PSV20cmH2O PaoPesoFlowVolume 食道压评估吸气努力 - 1 5- 1 0- 5051 01 5 - 0 . 2 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 功 图呼吸 做 P S V R E S T P S V 1 2 c mH 2 O P S V 1 6 c mH 2 O P S V 2 0 c mH 2 O Volume(L) P

16、e s o ( c mH 2 O ) - 1 5- 1 0- 5051 01 5 - 0 . 2 0 . 0 0 . 2 0 . 4 0 . 6 0 . 8 1 . 0 P A V R E S T P A V 4 0 % P A V 5 0 % P A V 6 0 % Pao(t)+PmusPao(t)+Pmus=PE+Ers=PE+ErsV(t)V(t)+Rrs+RrsV V(t) vErsErs：弹性（顺应性的倒数）弹性（顺应性的倒数） vRrsRrs：阻力阻力 vPaoPao：气道开口压气道开口压 Pmus:Pmus:吸气肌肉产生的压力吸气肌肉产生的压力 vPEPE： 呼气末压力呼气末压

17、力 vV V： 容积容积 vV V： 流量流量 充分麻醉镇静充分麻醉镇静(肌松肌松)时时: Pmus=0 完全自主呼吸时完全自主呼吸时: Pao=0 PSVPSV水平分别为水平分别为5 5和和2020cmH2OcmH2O时的气道压力（时的气道压力（PawPaw）、）、流量流量 ( (flow)flow)、容积容积( (volume)volume)、食道压力食道压力( (Peso)Peso)和和PmusePmuse波形波形 中枢通气耦联的评价 实现单位通气量所相应的中枢驱动 通常用：VE/RMS(EMGdi) 43 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 8

18、0 85 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 con copd Vt(L) R M S /R M S m ax 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 con copd VE(L) R M S /R M S m ax 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 -0.2 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8 2.0 con copd

19、Vt/Ti(L/s) R M S /R M S m ax 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 75 80 85 -3 -2 -1 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 con copd P0.1(mmHg) R M S /R M S m ax RMS/RMSmax与与Vt、VE、P0.1及及Vt/Ti的回归直线的回归直线 COPD的中枢驱动异常增加 VE/RMS 020406080100120140160180200 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 *# VE / RMS-eso ( L/min/ v) Tim

20、e (s) base placebo salbutamol 020406080100 120 140 160 180 200 0.18 0.21 0.24 0.27 0.30 0.33 0.36 0.39 0.42 *# *# Time (s) base placebo ipratropium ipratropium+slabutamol VE / RMS-eso ( L/min/ v) 020406080100 120 140 160 180 200 0.15 0.20 0.25 0.30 0.35 0.40 0.45 0.50 *# *# VE / RMS-eso ( L/min/ v)

21、Time (s) base placebo salbutamol salbutamol+ipratropium 注：注： *与基础比较，与基础比较，P0.05； #与吸入安慰剂比较，与吸入安慰剂比较， P0.05； 与吸入单一支气管舒与吸入单一支气管舒 张剂比较，张剂比较，P0.05 （三）自动化的动力学检测 实现生理学检测指导临床工作的工具 呼吸机配备的检测和专用的呼吸监护系 统（Bicore, Ventrack等） 方便临床使用，但在修正肺容量变化、 流量偏移、病人自主努力影响等存在缺 陷 内容提要内容提要 基本参数测定方法回顾 机械通气中的呼吸力学监测 呼吸动力学指导机械通气策略和新的通

22、气 模式的研究 47 呼吸力学指导机械通气 1基础疾病的生理学异常和严重程度监测 2通气的策略(选择控制通气vs辅助通气等) 3指导通气模式选择和参数的设定 4. 指导撤机 5探索新的通气模式 COPD辅助机械通气时辅助机械通气时PEEP水平水平 对呼气末肺容量的影响对呼气末肺容量的影响 秦朝辉秦朝辉 陈荣昌陈荣昌 钟南山钟南山 广州呼研所广州呼研所 -0.50.00.51.01.52.02.53.03.5 -5 0 5 10 15 20 25 30 35 40 B A EELV/IC（%） PEEP / PEEPi,stat SLogistic3 fit of A_eelv D F H ee

23、lv COPD机械通气时机械通气时PEEP水平对呼吸动力学参数的影响水平对呼吸动力学参数的影响 呼吸力学导向的新的通气模式 1比例辅助通气（PAV） 2. 呼吸中枢驱动匹配的同步通气和闭环通气 53 一种新型人机同步模式 膈肌肌电图？ 体表压 控制中枢驱动水平的闭环压力支持通气 Spahija J, et al, Am J Respir Crit Care Med Vol 171. pp 10091014, 2005 55 呼吸肌电图（呼吸中枢驱动）监测 可能的应用价值 1呼吸困难的量化评估 2呼吸努力的量化和调控 3人机同步的信号 4新型呼吸机或通气策略的研究 56 总结：呼吸动力学在重症监护中的应用 1检测方法已经建立 2临床应用研究相对滞后 3合理应用有助于： 基础疾病的诊断和严重程度的评价 指导呼吸机的应用 科学的监测和评估 新型呼吸机和通气策略的研究 膈肌力量的无创测定 传统的检测：食道、胃囊管 （昏迷和无法配合的病人放置有困难） 无创测定：膈神经刺激诱发的口腔/气道压 肌音图 （方便临床应用） 跨膈压胃内压食道压 食