呼吸生理与机械通气原理

呼吸生理呼吸系统的解剖生理肺通气：气体的吸入与呼出胸膜腔负压肺通气的阻力肺换气当前第1页\共有57页\编于星期三\1点呼吸系统解剖生理——上呼吸道结构上呼吸道：鼻和鼻腔咽喉当前第2页\共有57页\编于星期三\1点过滤湿化、加温粘液腺

－湿润毛细血管

－加温纤毛

－除尘自然呼吸机械通气呼吸系统解剖生理——上呼吸道功能过滤、湿化、加温当前第3页\共有57页\编于星期三\1点湿化的基本原理鼻腔：温度30-34℃，相对湿度80%-90%；隆突：温度37℃，相对湿度达95%以上；肺泡：温度37℃，相对湿度100%；在正常情况下，吸入气体在进入肺泡的时候就已经达到核心体温(37℃)和100%的相对湿度，这是气体交换和气道纤毛清理功能的最佳条件。当前第4页\共有57页\编于星期三\1点无论何种湿化方式，都要求近端气道内的气体温度达到37℃，相对湿度100%，以维持气道黏膜完整，纤毛正常运动及气道分泌物排出，以降低VAP/HAP的发生。——中华医学会重症医学分会（2006年）当前第5页\共有57页\编于星期三\1点气道湿化的作用保持气道湿润，保障纤毛的正常运动稀释痰液，使痰液及时排除并保持呼吸道通畅消炎抗菌，预防肺部感染当前第6页\共有57页\编于星期三\1点下呼吸道（传导）：气管支气管各级分支终末细支气管（16级）呼吸系统解剖生理——下呼吸道结构当前第7页\共有57页\编于星期三\1点呼吸系统解剖生理——下呼吸道结构下呼吸道（呼吸区）：肺单位：400个肺泡管和肺泡囊呼吸性细支气管肺泡管肺泡囊当前第8页\共有57页\编于星期三\1点呼吸道的生理功能分泌粘液：由粘膜腺分泌减少水分丢失形成一道物理屏障组成粘液毯，通过纤毛摆动将颗粒物质排除体外通过抗体或免疫因子起到抗感染作用当前第9页\共有57页\编于星期三\1点呼吸道的生理功能纤毛运动：下呼吸道纤毛运动向上，鼻粘膜纤毛运动向后。作用：能将纤毛顶部大约5μm厚的粘液连同附着在粘液中的小颗粒异物朝着一个方向推送，都朝向咽部，或被吞下，或被吐出。当前第10页\共有57页\编于星期三\1点肺的通气—气体的吸入与呼出驱动：呼吸中枢原动力：呼吸运动（吸气与呼气）直接动力：肺泡气与大气之间的压力差当前第11页\共有57页\编于星期三\1点主动吸气被动呼气自主呼吸——呼吸相与呼吸做功当前第12页\共有57页\编于星期三\1点隔肌和肋间肌收缩胸内容积增大胸膜内负压变大肺扩张肺内压变负外界空气流(压)入肺中胸膜内压肺内压肺内气量

自主吸气—主动吸气当前第13页\共有57页\编于星期三\1点胸膜和胸膜腔胸膜是薄而光滑的浆膜，覆盖于胸壁内面，膈上面，纵膈侧面和肺表面，胸膜分脏层胸膜和壁层胸膜两层。胸膜腔是由紧贴于肺表面的脏层胸膜和紧贴于胸廓内壁的壁层胸膜形成的一密闭的潜在腔隙。当前第14页\共有57页\编于星期三\1点胸内压的概念胸膜腔内压(intrapleuralpressure）是指胸膜腔内的压力,简称胸内压。胸膜腔内压都低于大气压，以大气压为零则胸膜腔内压为负压，故简称为胸内负压。正常人胸膜腔内压在平静呼气末约为-3~-5mmHg，平静吸气末约为-5~-10mmHg。当前第15页\共有57页\编于星期三\1点胸内负压的形成原理胸膜内层的压力有两个：其一是肺内压，使肺泡扩张，其二是肺的回缩力，使肺泡缩小。因此胸膜腔内的压力实际上是这两种方向相反的力的代数和，即：

胸内压=肺内压-肺回缩力在吸气末和呼气末，肺内压等于大气压。若以大气压力为零位标准：胸内压=-肺回缩力可见，胸内负压是由肺的回缩力造成的当前第16页\共有57页\编于星期三\1点胸内负压形成的自然因素人胸廓的生长发育比肺快，决定了肺的自然容积总是小于胸廓，因而使肺处于被动扩张的状态。当前第17页\共有57页\编于星期三\1点胸内负压的意义肺扩张抑制胸廓过度扩张减低气道阻力有利于静脉血、淋巴向心脏回流气胸正常当前第18页\共有57页\编于星期三\1点肺通气过程中的肺容量潮气量(TV)补气量(IRV)补呼气量(ERV)肺残气量(RC)功能残气量(FRC)肺活量(VC)肺总容量(TLC)吸气量(IC)当前第19页\共有57页\编于星期三\1点肺通气过程中的肺容量潮气量(TV)补气量(IRV)补呼气量(ERV)肺残气量(RC)功能残气量(FRC)肺活量(VC)肺总容量(TLC)吸气量(IC)功能残气量(FRC)：平静呼气后肺内残留的气量FRC=RC+ERV当前第20页\共有57页\编于星期三\1点肺通气过程中的肺容量功能残气量(FRC)的临床意义：如果没有FRC，呼气末期肺泡将完全塌陷，产生静-动脉血分流FRC增加提示肺泡扩张，FRC减少说明肺泡缩小或塌陷机械通气：PEEP增加功能残气量(FRC)当前第21页\共有57页\编于星期三\1点肺通气过程中的阻力弹性阻力(静态阻力)肺和胸廓的弹性阻力，占2/3非弹性阻力(动态阻力)粘性阻力和惯性阻力，占1/3，以气道粘性阻力为主。当前第22页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–弹性阻力当前第23页\共有57页\编于星期三\1点弹性阻力：肺泡和胸廓存在自然回缩的力，构成弹性阻力，也就是肺的顺应性(C)顺应性代表弹性物体的扩张性,定义为容量改变与压力改变的比值。

C=△V/△PC的倒数（1/C）则为弹性阻力。高顺应性低顺应性肺通气的阻力–肺的顺应性高顺应性/低弹性阻力低顺应性/高弹性阻力相同的压强当前第24页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–动态和静态顺应性静态（Cst）：每次吸气或呼气后，屏气，测定肺容积和跨肺压变化，即可测得。动态（Cdyn）：不阻断气流时测得。当前第25页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–动态和静态顺应性动态顺应性

Crs,dyn=静态顺应性

Crs,st=PB840可通过吸气暂停键测得静态顺应性当前第26页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–顺应性正常值新生儿 3-5 ml/cmH2O婴儿 10-20 ml/cmH2O儿童 20-40 ml/cmH2O成人 70-100 ml/cmH2O无肺部疾病的气管插管患者50-70ml/cmH2O当前第27页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–肺的顺应性发生变化当前第28页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–肺的顺应性发生变化当前第29页\共有57页\编于星期三\1点顺应性的影响因素生理因素：肺容积性别年龄身高体位当前第30页\共有57页\编于星期三\1点顺应性降低病理因素：弥漫性肺间质纤维化：顺应性降低心脏疾病：肺水肿，顺应性降低ARDS：肺水肿、肺泡塌陷，顺应性降低当前第31页\共有57页\编于星期三\1点肺顺应性降低的影响顺应性下降对病人的影响：为了维持原有的潮气量，吸气努力增加，呼吸肌做功增加，严重可导致呼吸衰竭V/Q失调，引起低氧血症肺水肿时，吸气使血管周围组织的压力变负，致使流体自血管流向外周组织肺泡扩张受限，呼吸表现为浅而快当前第32页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–非弹性阻力主要为气道阻力，即气体在气道中流动时所产生的阻力当前第33页\共有57页\编于星期三\1点肺通气的阻力–非弹性阻力当前第34页\共有57页\编于星期三\1点时间常数——肺充气、呼气所需时间时间常数的定义（体现病人个体差异）：TC＝ＲＣ理论上呼气时间为

5个TC，气体方能

排出，临床实践中

呼气时间为3-5个时

间常数即可21November2020|Confidential35当前第35页\共有57页\编于星期三\1点时间常数当前第36页\共有57页\编于星期三\1点肺换气—气体交换弥散膜当前第37页\共有57页\编于星期三\1点氧合高原缺氧环境当前第38页\共有57页\编于星期三\1点CO2的排出PaCO2与通气量相关PaCO2=0.86VCO2/[VE(1-VD/VT)]VCO2为二氧化碳产量，VD为死腔量，VE为分钟通气量当前第39页\共有57页\编于星期三\1点死腔呼吸时从鼻到肺泡以上的气道对气体交换来说是无用的空间，称为死腔。成人一般为150ml。肺泡通气量

＝分钟通气量－死腔通气量

＝（潮气量VT－死腔量VD）×Rf350ml150ml当前第40页\共有57页\编于星期三\1点V/Q比值（通气血流比失调）立位肺各部通气血流比

VAQCVA/QC上肺野0.6：0.23.0中肺野1.0：1.01.0下肺野2.4：3.80.6全体4.0：5.00.8VA/QCPaO2肺炎、阻塞性肺疾患等当前第41页\共有57页\编于星期三\1点V/Q比值（肺通气量与血流量之比）正常肺通气量和血流量分别为4L/min和5Lmin，两者比值为0.8机体能够有效调节V/Q比值，当体位改变或者肺部病变时，局部通气量减小，可产生低氧性肺血管收缩，减少局部血流量，使其他通气好的部位血流量增加当肺部病变超过机体调节范围，就会出现V/Q比例失调当前第42页\共有57页\编于星期三\1点V/Q比例失调减小（<0.8）：通气量不足，常见于气道阻塞、肺泡萎陷或受压而发生不张，此时静脉血未能进行充分氧合，PO2↓增大（>0.8）：肺血流量不足，常见于肺血管痉挛或栓塞造成的局部灌注减少，此时只有部分静脉血进行氧合，动脉血含量减少，亦可造成低氧血症当前第43页\共有57页\编于星期三\1点机械通气基本原理呼吸机的基本概念呼吸机的基本结构呼吸机的分类机械通气的四个过程当前第44页\共有57页\编于星期三\1点呼吸机的基本概念什么是呼吸机？呼吸机—电子打气筒！开环控制系统(送气,无反馈)Vs.闭环控制系统(监测->反馈控制)=>安全、准确当前第45页\共有57页\编于星期三\1点吸气相控制逻辑：吸气阀开放、呼气阀关闭；一定量的混合后气体（高压氧气O2和干压缩空气 AIR按所设定的FiO2混合），经吸入端过滤器、加温湿化器；经由人工气道 吸入支路；通过Ｙ形连接管；经由延长管及气管插管进入病人肺内；呼气相控制逻辑：呼气阀开放、吸气阀关闭；病人完成肺换气后的气体（含ＣＯ２），经气管 插管及延长管；通过Ｙ形连接管进入人工气道呼出支路；再经过呼出端过滤 器排放到大气中。呼吸机基本概念——系统构成；吸气相与呼气相的控制当前第46页\共有57页\编于星期三\1点吸气模块呼气模块控制模块气体混合模块呼吸机基本概念——呼吸机内部结构当前第47页\共有57页\编于星期三\1点呼吸机的分类按使用对象成人型、婴幼儿型、通用型多功能呼吸机按工作原理气控气动、电控气动、电控电动呼吸机按人机接口方式有创或无创正压通气呼吸机按机器的功能急救、治疗、家用、高频振荡当前第48页\共有57页\编于星期三\1点呼吸机的分类1928负压呼吸机现代正压呼吸机当前第49页\共有57页\编于星期三\1点呼吸机的分类有创无创当前第50页\共有57页\编于星期三\1点自主呼吸

vs.正压通气Pressure压力Volume容量

IEIE

自主呼吸

正压通气当前第51页\共有57页\编于星期三\1点机械通气的四个过程当前第52页\共有57页