呼吸机波形分析课件

呼吸机波形分析呼吸机波形分析机械通气支持或通气治疗的目的a.能维持动脉血气/血pH的基本要求(即PaCO2和pH正常,PaO2达到基本期望值如至少>50-60mmHg)b.无气压伤、容积伤或肺泡伤.c.患者呼吸不同步情况减低到最少,减少镇静剂、肌松弛剂的应用.d.患者呼吸肌得到适当的休息和康复.呼吸机波形分析呼吸机工作过程

呼吸机波形分析吸气控制参数a.

时间控制:通过预设的吸气时间使吸气终止,如PCV的设置Ti或I:E.b.

压力控制:上呼吸道达到设置压力时使吸气终止,现巳少用,如PCV的设置高压报警值.c.

流速控制:当吸气流速降至预设的峰流速%以下(即Esens),吸气终止.d.

容量控制:吸气达到预设潮气量时,吸气终止.呼吸机波形分析呼气控制参数a.

时间控制:通过设置时间长短引起呼气终止(控制通气)。b.

病人触发:呼吸机捡测到吸气流速到吸气终止标准时即切換呼气(Esens)。呼吸机波形分析流量-时间曲线(F-Tcurve)A.指数递减波B.方波C.线性递增波D.线性递减波E.正弦波F.50%递减波

G.50%递增波H.调整正弦波呼吸机波形分析吸气流量波形方波:是呼吸机在整个吸气时间内所输送的气体流量均按设置值恒定不变,故吸气开始即达到峰流速,且恒定不变持续到吸气结束才降为0.故形态呈方形递减波:是呼吸机在整个吸气时间内,起始时输送的气体流量立即达到峰流速(设置值),然后逐渐递减至0(吸气结束),以压力为目标的如定压型通气(PCV)和压力支持(PSV=ASB)均采用递减波.递增波:与递增波相反,目前基本不用.正弦波:是自主呼吸的波形.吸气时吸气流速逐渐达到峰流速而吸气末递减至0,(比方波稍缓慢而比递减波稍快).呼吸机波形分析

吸气流量波形

呼吸机波形分析AutoFlow(自动变流)

AutoFlow并非流速的波形,而是呼吸机在VCV中一种功能.呼吸机根据当前呼吸系统的顺应性和阻力及设置的潮气量,计算出下一次通气时所需的最低气道峰压,自动控制吸气流量,由起始方波改变为减速波,在预设的吸气时间内完成潮气量的输送.

呼吸机波形分析AutoFlow左侧为控制呼吸，由原方波改变为减速波形(非递减波),流速曲线下的面积=Vt.

右侧当阻力或顺应性发生改变时,每次供气时的最高气道压力变化幅度在+3--3cmH2O之间,不超过报警压力上限5cmH2O.在平台期内允许自主呼吸,适用于各种VCV所衍生的各种通气模式

呼吸机波形分析吸气流量波形(F-Tcurve)的临床应用吸气流速曲线分析--鉴别通气类型

左侧和右侧可为VCV的强制通气时,由操作者预选吸气流速的波形，方波或递减波.中图为自主呼吸的正弦波.吸气、呼气峰流速比机械通气的正弦波均小得多.呼吸机波形分析F-Tcurve的临床应用判断指令通气在吸气过程中有无自主呼吸

A为指令通气吸气流速波,B、C为在指令吸气过程中在吸气流速波出现切迹,提示有自主呼吸.人机不同步,在吸气流速前有微小呼气流速且在指令吸气近结束时又出现切迹,(自主呼吸)使呼气流速减少呼吸机波形分析F-Tcurve的临床应用评估吸气时间

上图是VCV采用递减波的吸气时间:A:是吸气末流速巳降至0说明吸气时间合适且稍长,在VCV中设置了”摒气时间”.(注意在PCV无吸气后摒气时间).B:的吸气末流速突然降至0说明吸气时间不足或是由于自主呼吸的呼气灵敏度(Esens)巳达标,切换为呼气.只有相应增加吸气时间才能不增加吸气压力情况下使潮气量增加.呼吸机波形分析F-Tcurve的临床应用从吸气流速检查有泄漏

当呼吸回路存在较大泄漏,(如气管插管气囊泄漏,NIV面罩漏气,回路连接有泄漏)而流量触发值又小于泄漏速度,使吸气流速曲线基线(即0升/分)向上移位(即图中浅绿色部分)为实际泄漏速度,使下一次吸气间隔期延长,此时宜适当加大流量触发值以补偿泄漏量，在CMV或NIV中,因回路连接,面罩或插管气囊漏气可見及。呼吸机波形分析F-Tcurve的临床应用根据吸气流速调节呼气灵敏度

左图为自主呼吸时,当吸气流速降至原峰流速10→25%或实际吸气流速降至10升/分时,呼气阀门打开呼吸机切换为呼气.此时的吸气流速即为呼气灵敏度(即Esens).右侧图A因回路存在泄漏或预设的Esens过低,以致呼吸机持续送气,使吸气时间过长.B适当地将Esens调高及时切换为呼气,但过高的Esens使切换呼气过早,无法满足吸气的需要.故在PSV中Esens需和压力上升时间一起来调节,根据F-T,和P-T波形来调节更理想.呼吸机波形分析F-Tcurve的临床应用Esens的作用

图为自主呼吸+PS,原PS设置15cmH2O,Esens为10%.中图因呼吸频率过快、压力上升时间太短,而Esens设置太低,吸气峰流速过高以致PS过冲超过目标压,呼吸机持续送气,TI延长,人机易对抗.经将Esens调高至30%,减少TI,解决了压力过冲,此Esens符合病人实际情况.呼吸机波形分析呼气流速波形和临床意义呼气流速波形其形态基本是相似的,其差别在呼气波形的振幅和呼气流速持续时间时的长短,它取决于肺顺应性,气道阻力(由病变情况而定)和病人是主动或被动地呼气。呼吸机波形分析呼气流速波形1:代表呼气开始.2:为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸的稍大一点.3:代表呼气的结束时间(即流速回复到0),4:即1–3的呼气时间5:包含有效呼气时间4,至下一次吸气流速的开始即为整个呼气时间,结合吸气时间可算出I:E.TCT:代表一个呼吸周期=吸气时间+呼气时间呼吸机波形分析呼气流速波形初步判断支气管情况和主动或被动呼气

左侧图虚线反映是病人的自然被动呼气,而实线反映了是患者主动用力呼气,单纯从本图较难判断它们之间差别和性质.尚需结合压力-时间曲线一起判断即可了解其性质.右侧图虚线反映气道阻力正常,呼气峰流速大,呼气时间稍短,实线反映呼气阻力增加,呼气峰流速稍小,呼气时延长.呼吸机波形分析呼气流速波形判断有无内源性呼气末正压(Auto-PEEP/PEEPi)的存在

图中吸气流速选用方波,呼气流速波形在下一个吸气相开始之前呼气流速突然回到0,这是由于小气道在呼气时过早地关闭,以致吸入的潮气量未完全呼出,使部分气体阻滞在肺泡内产生正压而引起Auto-PEEP(PEEPi).注意图中的A,B和C,其突然降至0时呼气流速高低不一,B最高,依次为A,C.实测Auto-PEEP压力大小也与波形相符合.Auto-PEEP在新生儿,幼婴儿和45岁以上正常人平卧位时为3.0cmH2O.呼气时间设置不适当,反比通气，肺部疾病(COPD)或肥胖者均可引起PEEPi.临床上医源性PEEP=所测PEEPi×0.7or0.8.如此即打开过早关闭的小气道而又不增加肺容积.呼吸机波形分析呼气流速波形评估支气管扩张剂的疗效

图中支气管扩张剂治疗前后在呼气流速波上的变化,A:呼出气的峰流速,B:从峰流速逐渐降至0的时间.

图右侧治疗后呼气峰流速A增加,B有效呼出时间缩短,说明用药后支气管情况改善.另尚可监测Auto-PEEP有无改善作为佐证.呼吸机波形分析呼吸相关的压力指标1.经肺压（PL）：PL是指气道开口压（Pao）与胸膜腔压（Ppl）之间的差值，即PL=Pao-Ppl。它反映在相应的肺容量时需要克服肺的阻力，也是产生相应的肺容量变化消耗于肺的驱动压力。通常采用食道囊管法检测食道中下三分之一交界处附近的压力（Peso）来反映Ppl，即PL=Pao-Peso。静态下PL反映肺的弹性回缩力，动态时也包括气道阻力(RAW)。所以，检测肺的弹性回缩力时，应该在呼吸气流为零时测定PL。2．经胸壁压（PW）：PW是指胸膜腔压（Ppl或Peso）与体表压力（Pb）的差值，即PW=Ppl-Pb，它反映在相应的容量时胸廓的阻力，也是产生相应的胸廓容量变化所消耗的驱动压力。Pb为大气压（参照零点），所以，PW=Ppl。呼吸机波形分析3．经呼吸系统压（Prs）：Prs是指呼吸运动过程中所需要克服的整个呼吸系统的总体压力，为经肺压（PL）和经胸壁压（PW）的总和

Prs=PL+PW

4.气道压（Paw）：气道内压是指气道开口处的压力，常用于正压通气过程中的监测，通常在呼吸机管道近病人端或口腔处测定。Paw在呼吸过程中动态变化，通常用气道峰压（Ppeak）、平均气道压（MPaw）和呼气末正压（PEEP）等指标来描述Paw的特征。Ppeak是指吸气过程Paw的最高值；MPaw是指呼吸周期中Paw的平均值。PEEP是指呼气相Paw。呼吸机波形分析5.内源性呼气末正压（PEEPI）：在病理情况下，呼气末肺容量位高于功能残气容量位，此时呼吸系统的静态弹性回缩压升高，肺泡压也升高，这种升高的肺泡压称为PEEPI。由于肺内病变的不均一性，不同区域的PEEPI是不一致的。PEEPI根据测定的方法分为静态内源性呼气末正压（PEEPIstst）和动态内源性呼气末正压(PEEPIdyn)。PEEPIstst通常在充分镇静麻醉的前提下采用吸呼气末气道阻断法测定；PEEPIdyn检测采用食道囊管法测定吸气流量始动前吸气肌肉产生的食道负压的变化值。理论上讲，PEEPIdyn比PEEPIstst低，PEEPIstst代表的PEEPI平均水平；而PEEPIdyn代表气体进入肺泡前所需克服的最低值PEEPIstst。呼吸机波形分析呼吸系统顺应性顺应性(compliance,C)是指单位压力改变(△P)所产生的容量变化(△V)，是反映弹性回缩力的大小指标（弹性回缩力=1/C）。呼吸系统的顺应性（Crs）包括肺的顺应性(CL)和胸廓顺应性(CL)。根据其检测方法的不同，顺应性又分为动态顺应性和静态顺应性。呼吸机波形分析呼吸系统顺应性1.肺顺应性(CL)：肺顺应性(CL)=肺容积改变（△V）/经肺压（△PL）

与肺弹性的因素有：肺弹性组织、表面张力和肺血容积等，其中主要是表面张力和肺弹性组织。2.胸壁顺应性(CW)：胸壁顺应性(CW)=肺容积改变（△V）/经胸壁压（△PW）

影响胸壁顺应性的因素有：胸壁呼吸肌张力和胸壁弹性回缩压(P(W)stat)。3.呼吸系统顺应性(CRS)：CRS是CL与CW的总和。由于肺与胸壁属于串联连接，呼吸系统的弹性回缩力(ERS)是肺弹性回缩力(EL)和胸廓弹性回缩力(ECW)的总和，CRS与CL和CW的关系可以通过下式表示：

1/CRS=1/CL+1/CW呼吸机波形分析呼吸系统顺应性4.静态顺应性（Cstat）：Cstat是指在呼吸周期中，气道阻断使气流量为零时测得的顺应性。5.动态顺应性（Cdyn）：Cdyn是指在呼吸周期中，不阻断气流的条件下，通过寻找吸气末与呼气末的零流量点而测得的顺应性。在测定Cdyn时，由于没有足够的时间让呼吸系统内的压力达到平衡，其结果不仅与呼吸系统的弹性有关，而且受气道阻力的影响，使Cdyn<Cstat。当气道阻塞严重（肺排空的时间常数延长）或呼吸频率增快（呼气时间缩短）时，这种影响尤为明显。呼吸机波形分析呼吸系统顺应性6.频率依赖性顺应性：肺Cdyn受呼吸频率的影响，在潮气量相同的情况下分别测定Cdyn与Cstat，两者的比值(Cdyn／Cstat)就是频率依赖性顺应性。正常人即使呼吸频率超过60次／分，Cdyn／Cstat能保持在0.8以上。7.比顺应性：CL受肺容积的影响，为了可比性，将CL/FRC作为评价肺组织弹性的指标。8.呼吸系统的有效静态顺应性(effectiveCRSstat)：EffectiveCRSstat就是呼吸机给予的潮气量(∆V)与经呼吸系统压变化（气道平台压(PRSplat)与PEEP的差值）的比值，即：EffectiveCRSstat=∆V/(PRsplat-PEEP)

9.呼吸系统的有效动态顺应性(effectiveCRSdyn)：EffectiveCRSdyn就是呼吸机给予的潮气量(∆V)与气道峰压(Ppeak)与PEEP的差值的比值，即：

EffectiveCRSdyn=∆V/(Ppeak-PEEP)

由于气道峰压包括克服气道阻力，EffectiveCRSdyn同时受到呼吸系统顺应性和气道阻力的影响。呼吸机波形分析呼吸系统顺应性呼吸系统的压力-容量曲线是S形。在正常人，呼吸肌肉完全松弛的平衡容量位，即FRC，肺和胸廓的弹性回缩力完全平衡，即肺和胸廓的顺应性相等。正常呼吸发生的压力和容量变化处于S形曲线的中段容量区域内，其顺应性最大，呼吸克服肺弹性所做的功是最小的。在高肺容量区域，呼吸系统的顺应性减少的。呼吸机波形分析呼吸阻力指标呼吸系统的阻力分弹性和非弹性阻力。弹性阻力：通过肺和胸壁的顺应性的检测来反映。非弹性阻力：包括气道阻力(RAW)﹑惯性阻力(Rin)﹑重力(Rgr)和肺组织与胸廓的变形阻力(Rdis)。在多数情况下，气道阻力是非弹性阻力的最主要的组成部分。呼吸机波形分析呼吸阻力指标1.气道阻力(RAW)：RAW是指气流通过气道进出肺泡所消耗的压力，用单位流量所需要的压力差来表示。即：

RAW=（Pao-Palv）/F

Pao为气道开口压，Palv为肺泡内压。阻力常用的表示单位为每秒1升的气流所消耗的压力（cmH2O/升/秒）。2.机械通气的总阻力(Rtot)：在机械通气过程中，气管插管的阻力(Rtube)通常与呼吸系统的阻力(RRS)一样大甚至比后者大。气管插管和呼吸系统的阻力呈串联和相加的关系。因此机械通气时的总阻力(Rtot)为：

Rtot=RRS+Rtube

呼吸机波形分析有关呼吸做功指标1.呼吸做功（WOB）：WOB是指呼吸运动时气体进出呼吸道和肺的过程中，用以克服气道的阻力﹑肺和胸壁的弹性阻力等所消耗的能量。其动力来源有呼吸肌肉（自主呼吸时）和/或呼吸机（机械通气时）。WOB＝压力×容量的改变。由于压力和容量的变化呈非线性，所以WOB的计算需要用压力和容量变化的积分。即：WOB=∫P*dV

(11)WOB通常用焦耳/每升通气量(WiJ/L)来表示。正常人平静呼吸的做功约为0.3-0.5J/L，在呼吸衰竭的病人中可以成数倍的增加。呼吸机波形分析有关呼吸做功指标2.吸气做功（Wi）和呼气做功(Wex)：呼吸做功分为吸气做功（Wi）和呼气做功(Wex)，在平静呼吸时，呼吸功全部由吸气肌肉完成。吸气肌肉所做的功中，大约50%用于克服气流阻力转换为热量散发，另50%储存于肺组织和胸壁中，并用于呼气做功。但在通气要求增加或呼气阻力增加时，呼气肌肉需参与完成呼气做功。3.呼吸机做功：机械通气时，呼吸机参与呼吸做功。当控制通气时，呼吸机完成所有的呼吸做功；当辅助通气时，呼吸肌肉和呼吸机共同完成呼吸做功。呼吸机波形分析压力-时间曲线

VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve)

图为VCV,流速恒定(方波)时气道压力-时间曲线,气道压力等于肺泡压和所有气道阻力的总和,并受呼吸机和肺的阻力及顺应性的影响.当呼吸机阻力和顺应性恒定不变时,压力-时间曲线却反映了肺部情况的变化.呼吸机波形分析压力-时间曲线A至B点反映了吸气起始时所需克服通气机和呼吸系统的所有阻力,A至B的压力差(△P)等于气道粘性阻力和流速之乘积(△P=R×F),阻力越高或选择的流速越大,则从A上升至B点的压力也越大,反之亦然.B点后呈直线状增加至C点为气道峰压(PIP),是气体流量打开肺泡时的压力,

在C点时通气机输送预设潮气量的气道峰压.A至C点的吸气时间(Ti)是有流速期,D至E点为吸气相内”吸气后摒气”为无流速期.与B至C点压力曲线的平行的斜率线(即A-D),其∆P=VtｘErs(肺弹性阻力),Ers=1/C即静态顺应性的倒数,Ers=VT/Cstat).呼吸机波形分析压力-时间曲线C点后压力快速下降至D点,其下降速度与从A上升至B点速度相等.C至D点的压力差主要是由气管插管的内径所决定,内径越小C-D压差越大.D至E点即平台压是肺泡扩张进行气体交换时的压力,取决于顺应性和潮气量的大小.D-E的压力若轻微下降可能是吸入气体在不同时间常数的肺泡区再分佈过程,或整个系统(指通气机和呼吸系统)有泄漏.通过静态平台压测定,即可计算出气道阻力(R)和顺应性(C),PCV时只能计算顺应性而无阻力计算.E点开始是呼气开始,依靠胸廓、肺弹性回缩力使肺内气体排出体外(被动呼气),呼气结束气道压力回复到基线压力的水平(0或PEEP).PEEP是呼气结束维持肺泡开放避免萎陷的压力.呼吸机波形分析压力-时间曲线平均气道压(meanPaw或Pmean)

平均气道压(MAP)在正压通气时与肺泡充盈效果和心脏灌注效果相关(即气体交换),在一定的时间间隔内计算N个压力曲线下的区域面积而得,直接受吸气时间影响.气道峰压,PEEP,吸/呼比和肺含水量均影响它的升降.图中A-B为吸气时间,B-C为呼气时间,PIP=吸气峰压,呼吸基线=0或PEEP.一般平均气道压=10-15cmH2O,不大于30cmH2O.呼吸机波形分析压力-时间曲线在VCV中根据压力曲线调节峰流速(即调整吸/呼比)

VCV通气时,调节吸气峰流速即调正吸气时间(Ti)或I/E比.图中A处因吸气流速设置太低,吸气时间稍长,故吸气峰压也稍低.在B处设置的吸气流速较大,吸气时间也短,以致压力也稍高,故在VCV时调节峰流速既要考虑Ti,I/E比和Vt,也要考虑压力上限.结合流速,压力曲线调节峰流速即可达到预置的目的.呼吸机波形分析压力-时间曲线PCV的压力-时间曲线

虚线为VCV,实线为PCV的压力曲线.与VCV压力-时间曲线不同,PCV的气道压力在吸气开始时从基线压力(0或PEEP)增至预设水平呈平台样並保持恒定,是受预设压力上升时间控制.PCV的气体流量在预设吸气时间内均呈递减形.在呼气相,压力下降和VCV一样回复至基线压力水平,本图提示了在相同频率、吸气时间、和潮气量情况下PCV的平台样压力比VCV吸气末平台压稍低.呼吸回路有泄漏时气道压将无法达到预置水平.呼吸机波形分析压力-时间曲线

压力上升时间(压力上升斜率或梯度)

图为PCV或PSV(ASB)压力上升时间在压力,流速曲线上的表现.a,b,c分别代表三种不同的压力上升时间,快慢不一.调节上升时间即是调节呼吸机吸气流速的增加或减少,a,b,c流速高低不一,导致压力上升时间快慢也不一.吸气流速越大,压力达标时间越短(上图)，相应的潮气量亦增加.反之亦然.流速图a有短小的呼气流速波是由于达到目标压有压力过冲,主动呼气阀释放压力过冲所致,压力上升时间的名称和所用单位各厂设置不一.如Evita设定的是时间0.05-2.0s(4),PB-840是流速加速%FAP50-100%,而Servo-i为占吸气时间的%.呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义

评估吸气触发阈和吸气作功大小

图为CPAP模式,根据吸气负压高低和吸气相内负压触发面积(PTP=压力时间乘积),可初步對患者吸气用力是否达到预置触发阈和作功大小作定性判断.负压幅度越大,引起触发时间越长,PTP越大,病人吸气作功越大.图中a.吸气负压小,吸气时间短,吸气相面积小,吸气作功也小.b.c.吸气负压大,吸气时间长,吸气相面积大,吸气作功也大.是否达到触发阈在压力曲线上,可見及触发是否引起吸气同步.呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义

评估平台压

在PCV或PSV时,若压力曲线显示无平台样压力,如图A所示,PCV的吸气时间巳消逝,但压力曲线始终未出现平台样压力.应先排除压力上升时间是否设置太长,呼吸回路有无漏气.如为VCV时,设置的吸气流速是否符合病人需要或未设置吸气后摒气(需同时检查流速曲线和呼出潮气量是否达标以查明原因).此外有的呼吸机因吸气流速不稳定,也会出现这种情况。呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义呼吸机持续气流对呼吸作功的影响

图中,呼吸机提供的持续气流增加时,Paw在自主呼吸中基线压力下是降低的,同时呼气压力增加(因呼气时持续气流使阻力增加).正确使用持续流速使吸气作功最小,而在呼气压力并无过份增加,在本病例中,当持续气流为10-20L/min时,在吸气作功最小,呼气压力稍有增加.

但持续气流增至30L/min则呼气作功明显增加.本图是患者自主呼吸(CPAP=5cmH2O),流速波形为正弦波,图中的病人呼吸流速和潮气量均无变化.呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义识别通气模式

自主呼吸和压力支持通气的压力-时间曲线图中均为自主呼吸使用了PEEP,左侧图在A处曲线在基线处向下折返代表吸气,而B处曲线向上折返代表呼气,此即是自主呼吸,若基线压力大于0的自主呼吸称之为CPAP.右侧图吸气开始时有向下折返波以后压力上升,第一个为PCV-AMV,第二个为自主呼吸+PSV,PS一般无平台样波形出现(除非呼吸频率较慢且压力上升较快),注意压力支持通气是必需在患者自主呼吸基础上才可有压力支持,而自主呼吸的吸气时间并非恒定不变,因此根据吸气时间和肺部情况同时需调节压力上升时间和呼气灵敏度.呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义控制机械通气(CMV)和辅助机械通气(AMV)的压力-时间曲线

CMV(左侧)和AMV(右侧)的压力-时间曲线图中基线压力未回复到0,是由于使用了PEEP.且患者触发呼吸机是使用了压力触发左侧图在基线压力均无向下折返小波(A),呼吸机完全控制患者呼吸,为CMV模式.右侧在吸气开始均有向下折返的压力小波,这是患者吸气努力达到触发阈使呼吸机进行了一次辅助通气,为AMV模式.若使用了流速触发,则不论是CMV或AMV,在基线压力可能无向下折返小波,这需视设置的流量触发值而定.呼吸机波形分析压力-时间曲线临床意义

同步间歇指令通气(SIMV)