波形分析入门

1、 波形分析入门上海交通大学附属第一人民医院 呼吸科 汪均陶目 录1. 引言2. 流速-时间曲线2.1 吸气流速波形Fig12.1.1吸气流速波形的波型(分类)Fig22.1.2 AutoFlow(自动控制流速) Fig32.2 呼气流速波形Fig 42.3 临床应用2.3.1吸气流速波形的分析-鉴别呼吸类型Fig 52.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型Fig 62.3.3 判断指令通气在吸气过程中有自主呼吸Fig 72.3.4 吸气时间不足的曲线Fig 82.3.5 从吸气流速检查有无泄漏Fig 92.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens)Fig 102.4

2、呼气流速波形的临床意义2.4.1 初步判断支气管情况和主动或被动呼气Fig 112.4.2 判断有无Auto-PEEP存在Fig 122.4.3 评估支气管扩剂的疗效Fig 133. 压力-时间曲线3.1 VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve)Fig 143.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)Fig 153.2 PCV的压力-时间曲线Fig 163.2.1 压力上升时间(压力上升斜率或梯度Fig 173.3 临床意义3.3.1 识别呼吸类型3.3.1a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气的压力-时间曲线Fig 183.3.1b 自主呼吸(SPONT/CPAP)和压力支持通

3、气(PSV/ASB)Fig 193.3.1c 同步间歇指令通气(SIMV)Fig 203.3.1d 双水平正压通气(BIPAP)Fig 213.3.1e BIPAP和VCV在压力-时间曲线上差别图Fig 22,233.3.1f BIPAP衍生的其他形式BIPAPFig 24-273.3.2 评估吸气触发阈是否适当Fig 283.3.3 评估吸气时的作功大小Fig 293.3.4 在VCV中根据压力曲线调节峰流速Fig 303.3.5 评估整个呼吸时相Fig 313.3.6 评估平台压Fig 323.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作功Fig 334. 容积-时间曲线 容积-时间曲线的分析Fi

4、g 344.2 临床意义Fig 354.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线Fig 364.2.2 呼气时间不足导致气体阻滞Fig 375. 呼吸环5.1 压力-容积环(P-V loop)Fig 385.1.1气道阻力和插管内径对P-V环的影响Fig 395.1.2 吸气流速大小对P-V环的影响Fig 405.1.3 流速恒定(方波)VCV的P-V环Fig 415.1.4 递减流速波的P-V环(VCV或PCV)Fig 425.2 P-V环的临床应用5.2.1 测定第一、二拐点Fig 435.2.2区分呼吸类型5.2.2a自主呼吸Fig 445.2.2b 辅助呼吸(AMV)Fig 455.2.3

5、 顺应性降低的P-V环Fig 465.2.4 阻力改变时的P-V环Fig 475.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分Fig 485.2.6 插管内径对P-V环的影响Fig 495.2.7 自主呼吸用PS插管顶端、末端的作用Fig 505.2.8 根据P-V环的斜率可了解肺顺应性Fig 515.2.9 单肺插管引起P-V环偏向横轴Fig 525.2.10 呼吸机流速设置不够的P-V环Fig 535.2.11 肌肉松弘不足的P-V环Fig 545.2.12 Sigh呼吸所引起Paw增加的P-V环Fig 555.2.13 增加PEEP在P-V环上的效应Fig 565.2.14 严重肺气肿和慢性支气管

6、炎病人的P-V环Fig 575.2.15 中等气管痉挛的P-V环Fig 585.2.16 腹腔镜手术时P-V和F-V环Fig 595.2.17 左侧卧位所致左上叶肺的P-V环Fig 605.3 流速-容积曲线(F-V curve)Fig 61-625.3.1 考核支气管扩张剂的疗效Fig635.3.2 VCV/PCV的F-V环Fig645.3.3有助于鉴别诊断Fig655.3.3a 肥胖病人F-V环Fig665.3.4 F-V曲线反映有PEEPiFig675.3.5 F-V曲线呼气末未封闭Fig685.3.6 F-V曲线提示气管插管扭曲Fig695.4 压力-流速环(P-F环)Fig706.

7、综合曲线的观察 6.1 定容型通气模式6.1.1 CMV(IPPV) 模式的波形(Fig72) 6.1.2 AMV(IPPVassist) 模式的波形(Fig73)6.1.3 VCV时流速在吸/呼比和充气峰压的波形(Fig74)6.1.4 气体陷闭(阻滞)的波形(Fig75)6.1.4a 气体陷闭导致基线压力的上升(Fig76)6.1.5间歇指令通气(IMV)通气波形(Fig77)6.1.6 同步间歇指令通气(SIMV)通气波形(Fig78)6.1.7压力限制通气(PLV)的波形(Fig79)6.1.8每分钟最小通气量(MMV)的通气波形(Fig 80)6.2定压型通气波形 6.2.1 PC-

8、CMV/AMV通气波形(Fig 81)6.2.2 PC-SIMV通气波形(Fig 82)6.2.3 反比通气(IRV):VCV与PCV的差别. (Fig 83)6.2.4 压力支持(PSV)(Fig 84, 85)6.2.4a CPAP+PS的通气波形(Fig 86)6.2.4b SIMV+PS的通气波形(Fig 87)6.2.4c PCV:压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (Fig 88)6.2.4d PS: 压力上升达标所需时间(即调节吸气流速大小) (Fig 89)6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波形(Fig 90)6.2.5 压力限定容量控制通气(PRVC)的波

9、形(Fig 90)6.3顺应性或阻力的改变的波形6.3.1 VCV时顺应性(CL)降低丶阻力(Paw)增高的波形(Fig 91) 6.3.2 PCV时顺应性降低丶阻力增高(Fig 92)6.4 常见呼吸机故障的波形 6.4.1呼吸回路泄漏的波形(Fig 93) 6.4.2 小泄漏致误触发及泄漏补偿(Fig 94) 6.4.3 呼吸回路部分阻塞(Fig 95) 6.4.4 呼吸管道内有液体的波形(iFig 96)1. 引 言近10年来因微理器和有关软件的发展, 现代呼吸机除提供各种有关监测参数外, 同时能提供机械通气时压力、流速和容积的变化曲线以及各种呼吸环. 目的是根据各种不同呼吸波形曲线特征

10、,来指导调节呼吸机的通气参数, 如通气模式是否合适、人机对抗、气道阻塞、呼吸回路有无漏气、呼吸机和患者在呼吸过程中所作之功、 评估机械通气时效果和使用支气管扩张剂的疗效等. 有效的机械通气支持/治疗是通气过程中的压力、流速和容积相互的作用而达到以下目的: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)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.1-1. 呼吸机工作过程:图.呼吸机的工作原理 图1.中气源部份是是呼吸机的驱动的机构力量, 通气调节高压空气和氧气流量大

11、小的阀门来供应混合气体. 在毫秒级时间内测定流量, 并调整阀的直径以控制流量. 气体流经流速仪测定在流速曲线的吸气流速面积下的积分, 计算出潮气量. Vt= 流速(升/秒)Ti(流速恒定).图中控制器是呼吸机用于控制吸气阀和呼气阀的切换, 有吸气控制器和呼气控制器,它受控于肺呼吸力学改变所引起的呼吸机动作.吸气控制器有 :a. 时间控制: 通过吸气时间的设置使吸气终止, 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: 当吸气流速降至设置流速以下(即Esens), 吸气终止.d. 容量控制: 吸气达到设置容量

12、时,吸气终止.呼气控制器有:-a. 时间控制: 通过设置时间长短引起呼气终止(控制通气) 代表呼气流速(吸气阀关闭, 呼气阀打开以便呼出气体), 呼气流速的波形均为同一形态.b. 病人触发: 呼吸机捡测到吸气力达到触发阈即终止呼气(辅助通气)图中气体流量定量阀(Dosing Flow-Valve)是控制呼吸机输送的气体流量, 由流速仪监测并控制, 如此气体经Y形管进入病人肺部. 通过打开和关闭呼气阀, 即控制了吸气相和呼气相. 在吸气时呼气阀是关闭的. 若压力,容量或吸气时间达设置值, 呼气阀巳打开排出呼出气体.(压力保持平台直至吸气时间结束). 呼气阀后的PEEP阀是为了维持呼气末压力为正压

13、(即0 cmH2O以上).根据Byole-Mariotte气体定律: 压力(P)容积(V)= K (常数)2. 流速-时间曲线(F-T curve)流速定义:呼吸机在单位时间内输送出的气体流量(或气体流动时变化之量) .流速-时间曲线的横轴代表时间(sec), 纵轴代表流速(Flow=V), 流速的单位通常是升/分(L/min或LPM). 在横轴上部代表吸气流速(呼吸机吸气阀打开, 呼气阀关闭, 气体输送至肺),目前仅使用方波和递减波. 横轴下部代表呼气(呼吸机吸气阀关闭, 呼气阀打开以便病人呼出气体), 呼气流速波形均同一形态, 只是呼气流速的振幅大小, 呼气流速回复到零的时间上差异, 而反

14、映呼气状态. 吸气流速曾有八种波形(见图),GHFA.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. 2.1. 吸气流速波形(见图1) 图1 方波的吸气流速是由于呼吸机输送的流量(速)在整个吸气时间内是恒定不变, 故流速波形呈方形,( PCV时吸气流速均采用递减形), 横轴下虚线部分代表呼气流速(在下述呼气流速波形讨论)流 速6060时间(sec)呼气流速吸气流速 图1. 吸气流速曲线代表呼吸机输送气体流量的开始. :决定于a)预设呼吸周期的时间巳达到,呼气转换为吸气是时间切换即控制呼吸(CMV). b)患者开始吸气达到了

15、触发阀而呼吸机开始输送气体是辅助呼吸(AMV).吸气峰流速(PIF或PF): 在容量控制通气(VCV)时PIF是预设的, 直接决定了Ti或I:E. 在PCV和PSV时,PIF的大小决定了压力上升吸气时间快慢.代表吸气结束和呼吸机停止输送气体: 这种情况可由设置的的容量(VCV)或压力巳达标(PCV),输送的流速巳完成(流速切换),或吸气时间已达标(时间切换).= 为吸气时间: 在VCV中其长短由预设的潮气量,峰流速和流速波型所决定, 它尚包含了吸气后摒气时间(VCV中摒气时间内无气体流量输送到肺,PCV中无吸气后摒气时间).: 代表整个呼气时间:包括从呼气开始到下一次吸气开始前这一段时间.代表

16、一个呼吸周期的时间(TCT): TCT=60秒/频率.2.1.1 吸气流速的波型(类型)根据吸气流速的形态有方波, 递减波, 递增波, 和正弦波(自主呼吸的波形 ), 在定容型通气(VCV)中需预设频率, 潮气量和峰流速, 并选择不同形态的吸气流速波.!(见图2以方波作为对比) 正弦波的临床疗效无从证明, 巳少用. 雾化吸入或欲使吸气时间相对短时多数用方波.方波: 是呼吸机在整个吸气时间内所输送的气体流量均是恒定的(设置值), 故吸气开始即达到峰流速, 且恒定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, 开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

17、至0 (吸气结束), 定压型通气(PCV)和压力支持(PS=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: 是吸气时呼吸机缓和地达到峰流速而吸气结束也缓和降至0,(比方波稍缓慢而比递减波稍快) 是自主呼吸的波形. 在VCV中巳基本不使用这种波形.呼气流速波除流速振幅和流速回至0的时间有所不同外,在形态上无差别.图2. VCV吸气流速波形Square=方波Decelerating=递减波Accelerating=递增波Sine=正弦波流速 流速时间(sec)呼气吸气 图2中以方波作为对比(以虚线表示), 在流速,频率和潮气量均不变情况下, 方波由于流速恒定不变,故吸气时

18、间最短, 其他波形因流速的递增, 递减或正弦状, 它们的流速均非恒定, 故吸气时间均稍长.2.1.2 AutoFlow(自动控制吸气流速波)图3. AutoFlow吸气流速示意图AutoFlow吸气流速是VCV中吸气流速的一种新的功能, 根据当前的肺顺应性和系统阻力及设置的潮气量, 在达到预设的最高气道压力时,自动控制吸气流速(类似递减波形),在剩余的吸气时间内完成潮气量的输送, 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, 不超过报警压力高限 -5cmH2O, 并允许在平台期内可自主呼吸, 适用于各种VCV所衍生的各种通气模式.(见图3) 2.2

19、呼气流速波形呼气流速波形其形态基本是相似的,其差别在呼气波的振幅和呼气流速持续时间时的长短, 它决定于肺顺应性,气道阻力(由病变情况而定)和病人是主动或被动地呼气.(见图4)流 速O6060呼气流速吸气流速时间(sec)图4. 呼气流速波形示意图O 代表吸气时间 代表呼气开始. 为呼气峰流速:正压呼气峰流速比自主呼吸的稍大一点. 代表呼气流速的结束时间(即流速回复到0), 即整个呼气时间:包含有效呼气时间, 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2.3 流速波形(F-T curve)的临床应用2.3.1 吸气流速曲线分

20、析-鉴别呼吸类型(图5)呼气吸气自主呼吸压力支持通气强制通气(VCV方波)流 速图5. 流速波型鉴别呼吸类型 图5左侧为VCV的强制通气, 由操作者选择吸气流速的波形: 可为方波或递减波. AutoFlow为VCV时控制吸气流速的一种功能(类似递减波), 若AutoFlow动能关闭, 吸气流速即为恒定流速方形波.中图为自主呼吸的正弦波, 是由于吸、呼气峰流速比机械通气的正弦波均小得多, 且吸气流速波形态不完全似正规的正弦型.右侧图为压力支持流速波, 形态似递减波但吸气流速并未递减至0, 而是突然下降至0, 这是由于在吸气过程中吸气流速递减至呼气灵敏度的阈值, 而使吸气转换为呼气所致, 压力支持

21、(PS) 只能在自主呼吸基础上才有作用, 这三种呼吸类型的呼气流速形态相似, 差别仅是呼气流速大小和持续时间长短不一.2.3.2 在定容型通气(VCV)中识别所选择的吸气流速波型(图6)流 速图6 以VCV为基础的指令通气所选择的三种波型(正弦波基本淘汰). 而呼气波形形状基本类同. 本图显示了吸气相的三种波形. 在定压型通气(PCV)中目前均采用递减波!呼气正弦波方波吸气递减波图6 识别所选择的流速波型2.3.3 判断指令通气在吸气过程中有无自主呼吸(图7)图7中A为指令通气吸气流速波, B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. C为人机不同步而使潮气量减少, 在吸气流速前

22、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.呼气吸气流 速图7 指令通气过程中有自主呼吸 2.3.4 吸气时间不足的曲线(图8)流 速呼气呼气吸气ExpInsp吸气流速突然降至0吸气流 速升/分呼气图8左侧在设置的吸气过程内吸气流速突然降至0, 说明吸气时间不足. 图内虚线的呼气流速开始说明吸气流速巳降至0吸气时间足够, 在降至0后持续一短时间在VCV中是吸气后摒气时间.右侧图是PCV(均采用递减波)的吸气时间: 图中(A)是吸气末流速巳降至0说明吸气时间合适且稍长, (在VCV中可能设置了”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

23、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巳达标(下述), 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.2.3.5 从吸气流速检查有泄漏(图9)图9 呼吸回路有泄漏当呼吸回路存在泄漏,(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(即图中虚形部分)为实际泄漏速度, 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(升/分) 吸气流速升/分时间呼气 图9 呼吸回路有泄漏 2.3.6 根据吸气流速调节呼气灵敏度(Esens) 见图10secsec流 速峰流速的25%呼气阀门打开图10 根据

24、吸气流速调节呼气灵敏度 自主呼吸时当吸气流速降至原峰流速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. 此流速的临界值即呼气灵敏度. 以往此临界值由厂方固定, 操作者不能调节(图10左侧), 现在有的呼吸机呼气灵敏度可供用户调节(图10右侧). 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, 导致吸气时间过长. 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需和压力上升时间的波形一起来调节. 2.4 呼气流速波形的临床意义2.4.1 初步判断支气管情况和主动或被动呼气(图1

25、1)流 速流 速正常呼气阻力主动被动图11 判断呼气阻力增加与否和呼气是主动或被动 图11左侧图虚线反映气道阻力正常, 呼气时间稍短, 实线反映呼气阻力增加, 呼气时延长. 右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, 单纯从本左右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. 2.4.2 判断有无Auto-PEEP的存在(图12)流 速流 速流 速呼气流速 图12 为三种不同的Auto-PEEP呼气流速波形 图12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, 使部分气体阻

26、滞在肺泡内而引起Auto-PEEP( PEEPi)存在. 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压力也高低不一. Auto-PEEP是由于平卧位(45岁以上正常人), 呼气时间设置不适当, 采用反比通气或因肺部疾病或肥胖者所引起, 是小气道在呼气过程中过早地陷闭, 以致吸入的潮气量未完全呼出, 使气体阻滞在肺泡内产生正压所致. 2.4.3 评估支气管扩张剂的疗效(图13)流 速图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估图13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

27、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.呼气吸气治疗后治疗前图13 呼气流速波形对支气扩大剂疗效评估3.压力-时间曲线 3.1 VCV的压力-时间曲线(P-Tcurve) 一个呼吸周期由吸气和呼气所组成, 这两时期均包含有流速相和无流速相. 在VCV中吸气期无流速相是无气体进入肺内(即吸气后摒气期), PCV的吸气期始终是有流速相期(无吸气后摒气). 在呼气时均有呼气流速. 在压力-时间曲线上吸气相和呼气相的基线压力为0或0以上. 压力-时间曲线反映了气道压力(Paw)的逐步变化(图14), 纵轴为气道压力,单位是cmH2O (1 cmH2O=0.981

28、mbar), 横轴是时间以秒(sec)为单位, 基线压力为0 cmH2O. 横轴上正压, 横轴下为负压. 基线压力=0气道压力图14 VCV的压力-时间曲线示意图 图14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. A至B点反映了吸气开始时所克服系统的所有阻力,A至B的压力差(P)等于阻力和流速之乘积(P=RV), 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(气道峰压=PIP是气体流量打

29、开肺泡时的压力不大于35 cmH2O), 在C点时呼吸机完成输送的潮气量. A至C点为有流速相期, C至E点为无流速相期(吸气后摒气). B至C点压力曲线的斜率在单位时间内决定于吸气流速和系统的静态顺应性(P =VT/Cstat). 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点的压差主要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不大于30 cmH2O, 决定于顺应性和潮气量的大小, , D-E的压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系统有泄漏. 通过静态平台压测定, 即可计算出气道阻力(

30、R)和顺应性, 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、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不大于15 cmH2O. 3.1.1平均气道压(mean Paw 或Pmean)( 图15)时间基 线气道压力 图15 平均气道压 平均气道压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), 是一定的时间间隔内由计算压力曲线下的区域面积而得, 直接受吸气时间影响. 图14中虚点面积即平均气道压. 气道峰压, PEEP, 吸/呼比和 肺含水量均影响它的升降.

31、 图中A-B为吸气时间, B-C为呼气时间, PIP=吸气峰压, Baseline=呼吸基线(=0或PEEP). 一般平均气道压=10-15cmH2O, 不大于30cmH2O. 3.2 PCV的压力-时间曲线时间PEEP气道压力图16 PCV的压力-时间曲线 与VCV压力-时间曲线不同, 气道压力在吸气开始时从基线压力(0或PEEP), 受压力上升时间控制气道压力增至设置的水平呈平台样, 并在设定的吸气时间内保持恒定. 在呼气相, 压力下降和VCV一样回复至基线压力水平, 本图基线压力为5 cmH2O是医源性PEEP. 呼吸回路有泄漏时气道压无法达到预置水平. 3.2.1 压力上升时间(压力上

32、升斜率或梯度)以压力为目标的通气(如PCV, PSV), 压力上升时间是在吸气时间内使设定的气道压力达到目标所需的时间, 事实上是调节呼吸机吸气流速大小, 使达到目标时间缩短或延长.见图17.气道压力设定的压力Paw0时间(s)时间(s)图17 PCV和PSV压力上升时间与吸气流速的关系 图17是PCV或PSV(ASB)压力上升时间, 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, 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). 反之亦然. 3.3 临床意义 3.3.1 识别呼吸类型 通过

33、压力-时间曲线可识别各种呼吸模式, 如CMV/AMV, SIMV, SPONT(CPAP), BIPAP等. 3.3.1.a 控制机械通气(CMV)和辅助机械通气(AMV)的压力-时间曲线, 图18.气道压力气道压力AMVCMV图18 CMV(左侧)和AMV(右侧)的压力-时间曲线 图18的基线压力未回复到0, 均使用了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, 这是患者触发了呼吸机且达到触发阈使呼吸机进行了一次辅助通气, 为AMV模式. 若使用了流量触发, 则不论是

34、CMV或AMV, 在基线压力均无向下折返小波(A点处)! 3.3.1.b 自主呼吸(SPONT/CPAP)和压力支持通气(PSV/ASB) 图19.SpontPSV气道压力气道压力 图19 自主呼吸和压力支持通气的压力-时间曲线 图19均为自主呼吸使用了PEEP, 在A处曲线在基线处向下折返代表负压吸气, 而B处曲线向上折返代表正压呼气, 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, 此非辅助呼吸(AMV)而是压力支持通气, 原因是两个压力波的吸气时间有差别, 出现平台(Plateau)是吸气时间长 (并非是PCV的AMV), 而最右

35、侧压力波无平台是由于吸气时间短. 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尚需调节压力上升时间和呼气灵敏度. 3.3.1c 同步间歇指令通气(SIMV) 图20.气道压力同步指令指令通气自主呼吸同步指令图20 同步间歇指令通气(SIMV) 图20中黑影部分是SIMV每个呼吸周期起始段的触发窗, 它的持续时间各呼吸机设计不一, 通常占每个呼吸周期时间的25-60%. 在触发窗期间内自主呼吸达到触发灵敏度, 呼吸机即输送一次同步指令通气(即设置的潮气量或吸气峰压), 若无自主呼吸或自主呼吸较弱不能触发时, 在触发窗结

36、束时呼吸机自动给一次指令通气. 此后在呼吸周期的剩余时间内允许患者自主呼吸, 即使自主呼吸力达到触发阈,呼吸机也不给指令通气, 但可给予一次PS(需预设). 图中笫二、五个周期说明触发窗期巳消逝, 图中虽有向下折返的自主呼吸负压, 但呼吸机给的是指令通气并非同步指令通气. 第一、三、四、六均为在触发窗期内自主呼吸力达到触发阈呼吸机给予一次同步指令通气. 3.3.1d 双水平正压通气(BIPAP) 图21时间气道压力图21 PCV和BIPAP在压力-时间曲线上的差别 BIPAP属于PCV所衍生的模式, 即在两个不同压力水平上患者进行自主呼吸. 图21左侧是PCV吸气峰压呈平台状无自主呼吸, 而右

37、侧不论在高压或低压水平上均可有自主呼吸, 在自主呼吸基础上尚可进行压力支持. 高压(Phigh)相当于VCV中的平台压, 低压(Plow)相当于PEEP, Thigh相当于呼吸机的吸气时间(Ti), Tlow相当于呼吸机的呼气时间(Te), 呼吸机的频率=60/Thigh+Tlow. 3.3.1e BIPAP和VCV在压力-时间曲线上差别图22 VCV可选用不同流速波, 在压力曲线上有峰压, 而BIPAP采用递减波流速, 无峰压只有平台样压力波, 且压升上升呈直线状(其差别见图22). BIPAP的高, 低压力等于VCV的平台压和PEEP, BIPAP的高低压的差数大小即反映了潮气量的大小.

38、在呼吸机由高,低压互相转换时为了和患者的自主呼吸同步, 也存在着一个短暂触发窗见图23.VCVBIPAP气 道 压 力 图22 BIPAP与VCV在压力曲线的差别和设置 图23 高,低压互相转换时与自主呼吸的同步 3.3.1f BIPAP衍生的其他形式BIPAP通过调节BIPAP四个参数可衍生出多种形式BIPAP:(1)PhighPlow且ThighTlow, 即是CMV/AMV-BIPAP(也称IPPV-BIPAP)或SIMV-BIPAP见图24 和25. (2)PhighPlow,且ThighTlow时, 即是IRV-BIPAP或APRV见图26. (3)Phigh=Plow时即为CPAP

39、见图27. 图24 CMV/AMV-BIPAP压力-时间曲线 图25 SIMV-BIPAP压力-时间曲线IRV-BIPAP=APRV图26 APRV压力-时间曲线 图27 CPAP压力-时间曲线除IPPV-BIPAP病人无自主呼吸外, 其他所衍生的BIPAP病人均有自主呼吸.3.3.2 评估吸气触发阈是否适当(见图28)压力触发阈=PEEPTrig.(Sens.)cmH2O, 图28中PEEP=0 压力触发值为负值, 在本图中压力触发虽为负值但未达到触发阈(虚线), 故和均为自主呼吸, 吸气负压未触发呼吸机进行辅助正压呼吸, 但是患者未触发呼吸机是一次强制呼吸.触发阈 压 力图28 吸气触发阈

40、设置不当吸气负压大,持续时间长触发阈大作功亦大 吸气负压大,持续时间长触发阈大作功亦大3.3.3 评估吸气时的作功大小(图29)气道压力吸气负压小,持续时间短.触发阈小作功亦小图29 评估吸气作功大小3.3.4 在VCV中根据压力曲线调节峰流速(即调整吸/呼比) (图30)气道压力图30中是VCV通气时,在A处因吸气流速设置太低, 压力上升速度缓慢, 吸气时间稍长, 而B处因设置的吸气流速太大以致在压力曲线出现压力过冲, 吸气时间也短. 结合流速曲线适当调节峰流速即可.图30 调节峰流速 3.3.5 评估整个呼吸时相(图31)气道压力图31 显示不同的呼吸时间, A-B为吸气时间; B-C是呼

41、气时间. 此处呼气时间足够, 不会引起气体阻滞在肺泡内导致内源性PEEP. 但在D点因呼气时间不足, 压力下降未达到基钱处, 说明有内源性PEEP存在. 这种情况多见于反比通气或人机对抗. 图31 评估呼吸时相 3.3.6 评估平台压(图32)气道压力在PCV或PSV时, 若压力曲线显示无法达到平台压力, 如图32 A处显示PCV的吸气时间巳消逝, 但压力曲线始终未出现平台(排除压力上升时间设置太长), 说明呼吸回路有漏气或吸气流速不足(需同时检查流速曲线查明原因). 有的呼吸机因原设计的最大吸气峰流速不够大, 有时也会出现这种情况.图32 评估平台压 3.3.7 呼吸机持续气流减少患者呼吸作

42、功 (图33)持续气流潮气量气道压力图33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(因呼气时的阻力增加). 有效地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, 在本例20升/分持续气流时, 在吸气作功最小, 呼气压力稍有增加, 故最为理想.持续气流增至30LPM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.4 容积-时间曲线 4.1 容积-时间曲线的分析(图34)时间潮气量图34 容积-时间曲线 容积是单位时间内积分而测定的, 是气体以升为单位的量,

43、A上升肢为吸入潮气量, B下降肢为呼出潮气量. I- Time=吸气时间为吸气开始到呼气开始这段时间, E-Time=呼气时间是从呼气开始到下一个吸气开始时这段时间. 一般说容积-时间曲线需与其他曲线结合一起分析才有意义. 在VCV时, 吸气期的有流速相是容积持续增加, 而在平台期无流速相期故无气体进入肺内, 但吸入气体在肺内重新分布(即吸气后摒气), 故容积保持恒定. 在PCV时整个吸气期均为有流速相期, 潮气量大小决定于吸入气峰压和吸气时间这两个因素. 4.2 临床意义 在恒定流速(方波)的容积是呈线性增加, 而以递减流速的容积则呈指数增长. 两者的呼气时容积均呈指数下降至基线,见图35.

44、 递减波方波PCVVCV图35 因方波,递减波而在容积、压力曲线上的差别 4.2.1气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线(图36)图36所示呼气末曲线不能回复到基线0, (A)处顿挫是上一次呼气未呼完, 稍仃顿继续呼出(较少见), 然后是下一次吸气的潮气量. 若是气体阻滞同时在流速或压力曲线和测定Auto-PEEP即可知悉. 图36所示为呼气阻滞. 若吸、呼气均有泄漏则整个潮气量均减少.潮气量图36 气体阻滞或泄漏的容积-时间曲线增加平台时间未相应增加TE,引起气体阻滞,在IRV更多见 4.2.2呼气时间不足导致气阻滞(图37)图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现呼气时间不足在容积曲线上表现为

45、呼气结束紧跟着为下一次吸气. 见图右侧.潮气量足够的呼气时间,无气体阻滞图37 呼气时间不足在容积-时间曲线上表现 5. 呼吸环 5.1 压力-容积环(P-V loop)CMV压力 容积 压力 +AB 图38 P-V环(指令通气) 图38 横轴为压力有正压(机械通气)、负压(自主呼吸)之分, 纵轴是容积(潮气量Vt),单位为 升/次. A=上升肢代表吸气过程从0(或PEEP) 起始上升至预设的吸气峰压(PCV)或预设的潮气量(VCV) 后即切换为呼气. B=下降肢代表呼气过程, 呼气结束理论上应回复至起始点0(或PEEP), 但实际上偏离0点, 可能是氧耗量或测量误差所致. 若使用PEEP如5

46、 cmH2O则以正压5 cmH2O为起始和回复点(即纵轴右移至5cmH2O). 此环说明压力与容积的关系. =PEEP, =气道峰压, =平台压, =潮气量. 通常在机械通气时所获得的P-V环要求(1)要求通气时各参数具有同一性以便对照. (2)肺充气越快速则A的吸气肢反映顺应性越好. 5.1.1 气道阻力和插管内径对P-V环的影响(图39) 呼吸机端的压力因插管内径大小而增加/减少, 而在插管末端(近隆突)压力因插管内径小,阻力大反而使隆突压相对地减少, 若气道病变而阻力增加则隆突压也增加. 见图39.图39 气道阻力和插管内径对P-V吸气肢的影响呼吸机端的压力(通常以Paw表示)增加有三种

47、因素 (1) 因插管内径小于总气管内径 阻力必然增加如图38中表示隆突压的增减与插管内径有关. (2)由于气道本身病变阻力增加(虚点部分)故隆突压增加, 以致呼吸机端压力也增加, (3) 吸气流速的大小(另见图40). P-V环的上升肢的水平左丶右移位反映气道阻力减少或增加. 5.1.2 吸气流速大小对P-V环的影响(图40)图40吸气流速对P-V环的影响同一容积由于气道阻力增加, 要求吸气流速增加, 以致气道压力也增加, 吸气上升肢右移. 反之亦然. 故上升肢的左右移位反映了气道阻力大小.图40吸气流速对P-V环的影响 5.1.3 流速恒定(方波)VCV的P-V环 图41吸气呼气压力 容积图

48、41 流速恒定VCV的P-V环VCV时, P-V环呈逆时钟方向描绘,在吸气中肺被恒定的流速耒充气, 呼吸系统的压力逐步增加至预设潮气量(即气道峰压), 至吸气末肺内压力达到与呼吸系统压力一样水平即平台压. 然后开始呼气回复至基线压力(0或PEEP).平台压图41 流速恒定VCV的P-V环 5.1.4 递减流速波的P-V环(VCV或PCV) 图42图42 递减流速波的P-V环(VCV或PCV) PCV时吸气开始压力迅速增至气道峰压水平并在吸气相保持恒定, 呼气起始压力快速下降至起始点, 环的形态似方盒状. P-V环受吸，呼气流速, Vt, 频率和患者肌松状态, 系统弹性与粘性阻力变化的影响, 可

49、从吸气肢和呼气肢耒观察. P-V环斜率代表系统动态顺应性. (A至B的虚线即斜率) 5.2 P-V环的临床应用 5.2.1 测定第一拐点(LIP)、二拐点(UIP(图43)BA气道压力潮气量 图43 VCV时静态测定第一、二拐点 VCV时静态测定第一、二拐点, 以便设置最佳PEEP和设定避免气压伤或高容积伤的通气参数. 方法a)使用肌松剂, b)频率 6-8次/分, 吸/比=1:2, c)潮气量为0.8升/次. 发现A点(即笫一拐点LIP) 似呈平坦状, 即压力增加但潮气量增加甚少或基本未增加, 此为内源性PEEP(PEEPi), 在A点处压力再加上2-4 cmH2O为最佳PEEP值. 然后观

50、察B点(即笫二拐点UIP), 在此点压力再增加但潮气量增加甚少, 即为肺过度扩张点, 故各通气参数应选择低于B点(UIP)时的理想气道压力和潮气量等参数. 5.2.2区分呼吸类型 上述的P-V环均为机械控制呼吸(CMV)以下不再叙述. 5.2.2a自主呼吸(图44)气道压力图44为自主呼吸, 吸气时是负压达到吸入潮气量时即转换为呼气, 呼气时为正压直至呼气完毕压力回复至0. P-V环呈顺时钟方向.潮气量图44 自主呼吸的P-V环图45显示的是自主呼吸负压触发(纵轴左侧为负压), 然后呼吸机给予一次正压通气达到目标后(压力或潮气量), 即转换为呼气回复至0. 纵轴左侧的吸气启动这部分面积相当触发

51、吸气所作之功, 左小三角区及上升肢上内区为吸气相, 吸气相面积代表克服气道阻力之功, 图中大三角形区为呼气相, 呼气相面积代表克服顺应性所作之功. 5.2.2b 辅助呼吸(AMV)的P-V环(图45)潮气量 5.2.3 顺应性改变的P-V环 (图46)压力 容积图46 顺应性变化上升肢的改变上升肢向横轴或纵轴倾斜说明顺应性的变化, 图中实线的P-V环向横轴倾斜说明顺应性降低(呼吸机设置不变), 虚线部分向纵轴偏斜说明顺应性增加, 因为容积未变但压力有所减少. 在VCV中有平坦部分.图46 顺应性变化上升肢的改变 5.2.4 阻力改变时的P-V环 (图47)图47 阻力改变的P-V环流速恒定的通

52、气在设置不变情况下, 若阻力改变, P-V环的上升肢(吸气肢)徒直度不变, 呈水平移位, 向右移位即阻力增加, 向左移位即阻力降低.容积压力图47 阻力改变的P-V环5.2.5 P-V环反映肺过复膨张部分(图48)第一拐点第二拐点容积压力图48 肺过度膨张的P-V环流速恒定的通气, P-V环右侧肢在上部变为平坦, 即压力之增加潮气量未引起相应的增加(此转折点即第二拐点), 此即提示肺某些区域有过度膨张.5.2.6 插管内径对P-V环的影响 (图49)图49 插管内经8mm的P-V环小于内径6.5mm是由于阻力减低作功小所致, 图中实线的P-V环是由于使用了呼吸机(CMV)克服阻力故P-V环无变

53、化. 插管内径大小仅是在自主呼吸时会引起阻力改变, 使自主呼吸作功增加或减少.容积压力图49 不同内径的插管所形成的P-V环 5.2.7 自主呼吸用PS插管顶端、末端的作用(图50) 在自主呼吸基础上(CPAP)使用PS即是克服插管阻力减少作功, 假如CPAP的P-V环其吸气肢位于设置的CPAP纵轴处, 说明管子的阻力巳完全补偿, 若在CPAP虚线的右侧, 说明压力支持(PS)的补偿超过了插管内径所引起的阻力. 提示气管有病理性阻力, 补偿的是下呼吸道的阻力. 若压力支持不恰当而病人用力吸气, 则在插管管子的末端仍将发生负压, 增加了病人吸气作功. (见图50)压力容积图50 CPAP用PS在插管顶端、末端的作用 5.2.8 根据P-V环的斜率