呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义

呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义第1页/共154页第2页/共154页

吸气自主呼吸

呼气第3页/共154页O2

CO2CO2O2

呼吸氧气和二氧化碳在组织间与外界环境的交换第4页/共154页O2CO2呼吸通气机械运动压力差弥散分子运动浓度梯度灌注第5页/共154页呼吸道管道+气囊的模型气道

(管子)肺泡

(气囊)第6页/共154页胸膜腔压力三向弹簧第7页/共154页胸腔内压气管压近气道压胸膜压肺泡压第8页/共154页自主吸气容量变化

气流压力改变第9页/共154页机械通气

压力变化

容量改变气流第10页/共154页吸气机械通气自主呼吸PressureTime肺泡内压力变化第11页/共154页术语:FlowandVolume分钟通气量=潮气量x送气频率PressureFlowTime

潮气量第12页/共154页VolumeFlowRateTimeVolume=FlowXTime第13页/共154页切换vs.限制切换PressureTimeTime限制Pressure第14页/共154页PressureFlowTime容量控制通气（PCV）流量恒定恒定的潮气量不受肺阻力影响变化的压力第15页/共154页增加吸气压力顺应性VolumePressure容量控制通气（PCV）Guaranteedtidalvolume,notaffectedbythechangesinpulmonarymechanics第16页/共154页Whatismeasured?压力Pressure时间Time流速Flow(dV/dt)容量Volume(calculated)timeVolumeFlow第17页/共154页VolumePressureDVDPC=

DVDP顺应性第18页/共154页静态和动态顺应性VolumePressureTVPlateauPr.PeakPr.动态顺应性曲线静态顺应性曲线第19页/共154页动力学特性动力特点:Cdyn=dV/dPVolumePressuredPdVHysteresis第20页/共154页静态和动态压力timePressurePEEPPIPPplat肺泡膨胀(recoil)压力差(Pdis)流速阻抗压力差(Pres)第21页/共154页基本计算Cst=dV/(Pplat-PEEP)R=(PIP-Pplat)/FlowtimePressurePEEPPIPPplatdP=RxFlow+dV/Cst第22页/共154页慢速冲气法慢吸气流速S(5-10lpm)大Vt和ZEEP动态P-V环接近静态曲线由流速阻抗产生的压力减小容易做,省时和相对舒服Servillo:AJRCCM1997Lu:AJRCCM1999PressureVolumeLPIflexUPIflexinspirationStaticcurve第23页/共154页顺应性顺应性描述呼吸系统各个部分的弹性特征。顺应性为容量改变除以压力变化。顺应性（C）=容量变化（ΔV）/压力变化（ΔP）或顺应性=ml/cmH2O呼吸系统的顺应性包括胸壁顺应性和肺顺应性。总静态顺应性是在吸气末和呼气末均无主动的呼吸气流时测出。第24页/共154页总动态顺应性是在主动吸气时测出。它们反映容量—压力关系的两项指标，根据流速-时间曲线、压力-时间曲线和压力-容量环也可以评估病人的顺应性。第25页/共154页“管道特征”R=

DPDF气道阻力压力差=流速x管道阻力第26页/共154页压力差=流速x阻力dP=QxRR=8L(visc.)pr4气道阻力第27页/共154页C=

DVDPR=

DPDF顺应性和阻力第28页/共154页阻力和回缩力动态特性dP=dV/Cdyn阻力DPresistive

=RxFlow静态顺应性dPdistensive=dV/CstdP=dPresist.+dPdist.

dP=RxFlow+dV/Cst第29页/共154页3个水平的呼吸力学动态特性:dP=dV/Cdyn阻力:dP=RxFlow静态顺应性:dP=dV/Cst

气道阻力dP=RawxFlow增加阻力:dP=RimpxFlow胸廓顺应性dP=dV/Ccw

肺顺应性dP=dV/CL第30页/共154页VolumeFlowRateTime容量=流速X时间第31页/共154页机械通气时工作的目标保证和维持适当的气体交换尽可能减小肺损伤的危险减小病人的呼吸功尽可能使得病人的痛苦减少第32页/共154页理想的呼吸状态理想呼吸的界定:呼吸机与病人自主吸气和呼气同步尽可能在低气道压下维持适当及恒定的潮气量和分钟通气量对肺的力学变化和病人的需求迅速反应保证最低的呼吸作功第33页/共154页辅助机械通气时的WOB在高水平的机械通气支持下，相当的病人的呼吸功是高的在辅助通气下仍病人用力的吸气病人的WOB增加可以导致或加重呼吸肌疲劳和呼吸困难

Marini,etal.:AmRevRespDis134:61;1986 Marini:ProbCritCare4:184;1990第34页/共154页影响病人WOB的决定因素在辅助通气主要影响病人呼吸作功的因素是最大吸气流速(peakflow)在低流速时病人呼吸功达到总吸气作功的65%当送气流速增加时WOB减少

Ward,etal.:Anaesthesiology69:29;1988 Sassoon,etal.:Chest93:571;1988第35页/共154页呼吸作功什么功?如何测量?第36页/共154页呼吸作功“WOB在床边肺功能留下一个没解决的难题”From:MonitoringofPulmonaryFunctionsinGoldschmidt:AssistedVentilationoftheNeonate1996

WOB是热量和氧的消耗大约70%是消耗在克服弹力，30%对抗管道阻力。第37页/共154页WOB测量

PABCDEVWOB=

∫0

tiPxVdt弹性功:ABCA阻力功吸气:ADCA呼气:ACEA第38页/共154页WOB的测量WOB=

∫0

tiPxVdtPaw:

呼吸机作功:机械力推动气体进入肺，表现为呼吸系统作功总量。（病人+呼吸机）

Peso:

病人作功:呼吸肌作功,表现为肺的呼吸功。Paw—Ptr:克服支气管阻力的功。第39页/共154页WOB意义病人作功是呼吸机依赖最敏感的指标。比较呼吸机和病人的功在脱机过程中非常有用。顺应性和阻力变化、吸气努力、压力支持水平、PEEP、不适合的吸气时间、灵敏度的改变模式的变化WOB可以改变。WOB提高提示脱机过程有不当。第40页/共154页第41页/共154页第42页/共154页P-V环和WOB

PV

PV

PV顺应性和阻力正常顺应性正常阻力增加顺应性降低阻力正常第43页/共154页MethodsofRrsMeasurement同容量法(Krieger)弹性减小法(Neergard)被动呼气法(Comroe)峰呼气法(Jonson)呼气时间常数法(Bergman)加力振动法(Goldman)吸气压/流速法(Suter)第44页/共154页评价静态P-V曲线用一个大的注射器逐步膨胀肺，分次测定个容量时的压力.耗时操作麻烦难以标准化病人必须肌松，连接特殊设备冒低氧血症的风险VolumePressure第45页/共154页机械通气机械通气的基本原理遵循了流体力学的原则。通气支持的过程及目的是改变肺容量，包括气体的流量及压力输送到病人的气道增加肺容量。气体在一个特定环境中运动用流体力学的原则去研究可以用上述三个参数来描述，因为流量参数中包含了时间的概念，所以描述呼吸机送气、气体在呼吸管路中的运动、病人气道和肺组织对送入气体的反应涉及上述四个参数既压力（P）、容量（V）、流量（F）和时间（t）。第46页/共154页容量变化时间正压通气气流增加压力差第47页/共154页Key-wordsPressureFlowTimeVolume第48页/共154页术语:PIP&MAPA=A1+A2+…+AnPressure

Inspiration+ExhalationAMeanAirwayPressurePeakInspiratoryPressureTime第49页/共154页术语:PEEP,I:ERatioPressureTimePositiveEndExpiratoryPr.Tinsp.Texp.

I:E=1:2

I:E=4:1PEEPPIPPIPPEEPTinsp.第50页/共154页术语:FlowandVolumeMinuteVentilation=TidalVolumexBreathRatePressureFlowTime

TidalVolume第51页/共154页压力压力应该包括呼吸机的送气压力、呼吸回路内的压力、病人气道内的压力。上述管路的口径不同，即使在相同压力下流速也不同，在相同的时段经过的容量不同。目前还不能检测气道内的参数，只能检测近人工气道的参数。近气道的参数来反映病人气道对气流的反应以及肺泡对压力和容积的反应。从而可以推测肺通气功能的状态。第52页/共154页压力把不同时段压力变化的轨迹连接起来就形成一条压力曲线，通过它可以了解大气道不同时相和时段的压力。同样的方法可以得到流速曲线和容量曲线。把上述除时间参数以外的参数两两组合在二维坐标中，可以得到压力容积曲线、容积流速曲线、压力流速曲线。第53页/共154页环PressureVolumeVolumeFlowInsp.Expir.Insp.Expir.第54页/共154页压力-时间曲线第55页/共154页波形各段意义A/触发:病人(assisted)呼吸机(controlled)B/限制:流速压力C/切换:容量时间ABC第56页/共154页切换与限制CycledPressureTimeTimeLimitedPressure第57页/共154页在吸气相所记录的测量值

图2.在吸气相和呼气相中所评估的变量

第58页/共154页二、压力—时间曲线压力通常在呼吸机回路（如丫形管处，吸气端或呼气端）中测量。虽然气管插管的管子在总气管内分隔出来，但压力仍与气道压力有关，压力传感器可测至150cmH2O，而且应是抗湿化，抗液体或病人的分泌物。压力—时间曲线的临床应用：区分呼吸类型，计算平台压，评估吸气触发所作功，评估整个呼吸时相，调节峰流速，计算静态呼吸动力学的参数。第59页/共154页12345630-10PawcmH20Sec压力-时间曲线第60页/共154页PressureTimeCurveVolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolume压力-时间曲线V.Inspiration第61页/共154页PressureTimeCurveVolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolume压力-时间曲线V.Expiration第62页/共154页PressureTimeCurveVolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolumePressureInspiration压力-时间曲线V.第63页/共154页PressureTimeCurveVolumeExpiration12345630PawcmH20SecVolumePressure压力-时间曲线V.InspiratoryTime第64页/共154页PressureTimeCurveVolumeExpiration12345630-10PawcmH20SecVolumePressure

Expiration压力-时间曲线第65页/共154页压力曲线的临床应用第66页/共154页压力-时间曲线的临床意义区别各种通气模式和特殊通气方式估计触发的做功计算吸-呼时比，估计呼气时间是否充足。估计是否达到充分的平台压观察压力上升速度估计所用吸气流速是否适合测定静态呼吸力学参数显示压力波型形态第67页/共154页12345630-10PawcmH

20Sec病人呼吸机同步

第68页/共154页12345630-10PawcmH20SecAdequateFlow病人呼吸机同步Volumeventilationdeliveringapresetflowandvolume第69页/共154页12345630-10PawcmH20SecAirStarvationWhatoptionsdowehave?病人呼吸机同步Thepatientisoutbreathingthesetflow第70页/共154页控制通气VolumeVentilationPressureVentilationPressureFlowtimePressureFlowtime第71页/共154页Assist/Control第72页/共154页SIMV+PressureSupportPressuresupportedspontaneous+Patient,ormachine-initiatedmandatorybreaths

Paw第73页/共154页CPAP第74页/共154页SynchronizedIMV第75页/共154页A/C5bpmSIMV5bpm12secAssistWindowSIMVvs.Assist/Control第76页/共154页PressureTime如何影响MAP

A=áPIPC=á

BaseLineB=áRiseTimeD=

áFrequency第77页/共154页流速-时间曲线第78页/共154页123456SECV.LPM120120EXH流速-时间曲线INSP吸气第79页/共154页123456SECV.LPM120120EXHINSP呼气流速-时间曲线第80页/共154页123456SECV.LPM120120EXHINSP

Inspiration流速-时间曲线第81页/共154页123456SECV.LPM120120EXH流速-时间曲线Insp.PauseExpirationINSP第82页/共154页流速-时间曲线的临床意义吸气流速和呼气流速呼吸类型的鉴别判别是否存在内源性PEEP观察患者对支气管扩张剂的反应选择PCV时合适的吸气时间发现漏气及速度显示流速波形的形态第83页/共154页123456SECV.LPM120120

递减流速有更多的气体向前第84页/共154页123456SECV.LPM120120峰流速相同递减流速延长吸气时间第85页/共154页123456SECV.LPM120120减少呼气时间引起Auto-PEEP第86页/共154页123456SECV.LPM120120发现Auto-PEEPZeroflowatendexhalationindicatesequilibrationoflungandcircuitpressureNote:Therecanstillbepressureinthelungbehindairwaysthatarecompletelyobstructed第87页/共154页123456SECV.LPM120120Thetransitionfromexp.toinsp.occurswithouttheexp.flowreturningtozero发现Auto-PEEP第88页/共154页1245Whatdoyousupposeishappeninghere?120LPMSEC120LPMV.LPM第89页/共154页123456SECV.LPM120120Expiratoryflowtracingofmissedinsp.effortsduetoAuto-PEEPmissedeffortmissedeffort第90页/共154页12345630-10PawcmH20SecDenotesAuto-PEEPManeuverandequilibriumpointAssessinganEquilibriumPointbetweenlungsandcircuitTotalPEEPSetPEEPminimumadequatetimeformaneuverAuto-PEEP检测第91页/共154页123456SECV.LPM120120改变流速对吸气时间的影响第92页/共154页120123456SECV.LPM120INSP改变流速对吸气时间的影响returnyoutoashortinsptime第93页/共154页123456SEC123456VT600cc-20120120SECV.LPM0450cc第94页/共154页123456SEC123456VT-20120120SECV.LPM0500cc450ccLostVT600cc第95页/共154页PressureFlow流速不足第96页/共154页12345630-10PawcmH20SecWhatifyourpressurecurveinPCVstartslookinglikethis.Whatdoyousupposeishappening?Pressurehigherthanset第97页/共154页12345630-10PawcmH20Sec评估PCV正确的吸气时间TooLongOptimalAnswer-吸气时间太长Patientisstartingtoexhaleprematurely.第98页/共154页123456SEC123456PawcmH2060-20120120SECV.LPM异常波形纠正Howdoyouknowthattheproblemiswiththepatient?第99页/共154页120123456SEC123456PawcmH2060-20120SECV.LPMNoflowaspressurerises异常波形纠正Howdoyouknowthattheproblemiswiththepatient?这种情况时压力支持可以选择第100页/共154页PTPatientallowedtobreathspontaneouslyduringinspiratorytimeinPCV主动呼气阀第101页/共154页PTimeV.Time

Anyideaswhat'srepresentedhere?第102页/共154页Whatisthis?Whatisthis?

FAP=1FAP=50FAP=100流速加速率第103页/共154页压力释放压力过冲

FAP=1FAP=50FAP=100流速加速率第104页/共154页压力通气恒定的压力.递减,可变的流量时间切换:(A)PressureControl流速切换:(B)PressureSupportPressureFlowABTimeCycled

FlowCycled第105页/共154页压力通气波形FlowPressureTinsp.PIPPeakFlow25%PressureControlPressureSupport第106页/共154页12345660PawcmH20SecWhatisthis?第107页/共154页12345660PawcmH20Sec压力过冲伴反冲第108页/共154页123456SECV.LPM120120发生了什么？压力支持第109页/共154页123456SECV.LPM120120Expirationstartsbeforeinspiratoryflowreturnstozero呼气灵敏度设置15%压力支持第110页/共154页123456SECV.LPM120120ESENSsettingis20%压力支持第111页/共154页呼气灵敏度FlowPeakFlow(100%)TimeTS5%LeakSet(max)Tinsp.Tinsp.(eff.)第112页/共154页123456SECV.LPM120120通过评估呼气流速变化来评估呼气阻力

第113页/共154页123456SECV.LPM120120注意低呼气流速与长呼气时间的关系第114页/共154页123456SECV.LPM120120INSP高呼气流速和呼气时间减小显示小呼气阻力第115页/共154页容积-时间曲线第116页/共154页23456SECVT800ml1容量-时间曲线第117页/共154页23456SECVT800ml1Inspiration容量-时间曲线第118页/共154页23456SECVT800ml1Expiration容量-时间曲线第119页/共154页容量-时间曲线的临床意义肺内气体陷闭呼吸回路漏气第120页/共154页压力-容积环水平轴描述压力，纵轴描述容量第121页/共154页02040602040600.2PawcmH20VTLITERS

0.40.6压力-容积环第122页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS指令呼吸

Inspiration第123页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS

InspirationExpiration指令呼吸第124页/共154页压力-容量环VolumePressureVolumePressure第125页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS自主呼吸

InspirationExpiration第126页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS

InspirationExpiration辅助呼吸第127页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS这是？

第128页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERS切换时的减压

第129页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSWhatwouldcausethistogetworse?

第130页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSHigherpressure=moredecompression

第131页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSDottedloopchangestosolidloop-anyideas?

第132页/共154页02040602040600.20.40.6PawcmH20VTLITERSIndicatesadropinCompliance(higher

pressureforthesamevolume)

Didyousaychangingcompliance?第133页/共154页0204060204060.2.4PawcmH20VTLITERS.6CDABWhatdoesthisrepresent?WhatisA?WhatisB?WhatisC?AndhowaboutD?第134页/共154页0204060204060PawcmH20VTLITERS“D”=LowerInflectionPointAB“A”representsPEEP“B”RepresentsInspiratoryPressure

过度膨胀.6.2.4“C”=Upper

Inflectionpoint第135页/共154页最佳PEEPVPPEEP:3cmH2OVPPEEP:8cmH2O第136页/共154页ChangingLungVolumeinCV:Paw=LungVolume第