机械通气的呼吸力学基础
空军总医院呼吸科 张 波
主要内容
• 临床重要的呼吸力学指标 • 呼吸力学指标测定的方法和意义 • 呼吸力学曲线的分析
呼吸力学应用进展
• 呼吸力学监护已成为呼吸监护的重要内容
– 压力、阻力、顺应性、 auto-PEEP
• 呼吸力学曲线监测应用日趋广泛 • 提倡呼吸力学指导下的个体化通气治疗 • 肺保护通气策略的实施需要呼吸力学指导
自主呼吸
Volume Change
Pressure Difference Gas Flow
机械通气
Pressure Difference
Gas Flow Time Volume Change
重要的呼吸力学指标
压力 峰压力 平台压力 平均气道压力 胸膜腔内压力 autoPEEP 阻力 吸气阻力 呼气阻力 弹性阻力 容量 吸气潮气量 呼气潮气量 可压缩气量 呼气末肺容积
T
500 20-5 = 33 ml / cmH20 500 15 - 5 = 50 ml / cmH20
动态过度充气对循环功能影响
Air Trapping
Inspiration
Flow (L/min)
Normal Patient
Time (sec)
}
Air Trapping Auto-PEEP
Expiration
auto PEEP监测
auto PEEP的处理
• 改变呼吸机参数
– 增加呼气时间， – 减少通气频率， – 减少潮气量
气道阻力的计算方法
Resistance = Resistance =
VTE 500 cc
PIP - Plateau Peak Flow 20 - 15 1 L / sec = 5 cmH20 / L / sec
Peak Flow = 60 L/min PIP 20 cm Plateau Pressure 15 cm
压力监测部位
流速监测部位
床旁监测气道压力的意义
• 峰压力增高而平台压无改变 —气道阻力增高（分泌物堵塞、气管痉挛） • 峰压力与平台压同时增高 —提示肺或胸壁扩张受限 – 明显腹胀 – 肺不张 – 气胸 – 肺水肿、ARDS、肺炎 – autoPEEP – 人-机对抗 • 气道峰压降低（管路漏气、气囊漏气）
压力组成
Pressure
PIP
Flow-Resistive Pressure difference (Pres)
Pplat Alveolar Distending (recoil) Pressure difference (Pdis)
PEEP
time
dP = R x Flow + dV / C st
• 降低病人的通气需要
– 减少碳水化合物的摄取，减少死腔通气，治疗焦虑、寒战、 疼痛、发热
• 减低呼吸道阻力（用大口径的气管插管，经常吸痰避 免分泌物潴留，应用支气管扩张剂） • 加用适当的外源性PEEP，一般为PEEPi的75%左右
外源性PEEP改善触发的机理
重症哮喘患者外源性PEEP的影响
死腔通气问题
10 cmH20
Plateau - PEEP
500 15-5
VTE 500 cc
Peak Flow = 60 L/min
= 50 ml/cmH20
Plateau Pressure 15 cm
PEEP 5 cm
区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义
• CRS=（CL×CW）/（CL+CW） • 胸壁顺应性相对稳定时，CRS的动态变化 可代表肺的顺应性改变 • 评价PEEP对血流动力 学的影响
Time (sec)
小结
• 压力升高或降低都应进一步查找原因
• 压力增高
– 肺或胸腔顺应性下降（变硬） – 气流阻力增高
• 顺应性降低和阻力增高处理原则不同
阻 力
气道阻力的计算公式和意义
RI=（PIP—Ppla）/吸气末流速 RE=（Ppla—PEEP）/最大呼气流速 气管插管阻力在总的呼吸阻力中占很大比例
顺应性
D V C=D P
Volume
DV
DP
Pressure
Volume Change = Pressure Difference x Compliance of the Balloon
静态顺应性与动态顺应性
• 顺应性—肺的“硬度”或弹性变性能力
• Static
—No flow
• dynamic
重要的呼吸力学指标
• 顺应性
—静态顺应性 —动态顺应性 —呼吸系统顺应性
– 肺顺应性（C=△V/ △P，正常肺0.2-0.3L/cmH2O） – 胸壁顺应性（C= △V/ △Ppl，正常0.2 L/cmH2O）
• • • •
流速 呼吸功 P-V曲线 P0.1
呼吸力学三要素
• • • • • • 压力（P）、阻力（R）、流速（V） Δ P= R×V 压力和流速为可控因素 流速对时间积分得到容量 控制压力时阻力改变可导致容量降低 控制流速时阻力增大可导致压力增高
与管腔内径关系最大 流速和气管插管长度
氦-氧混合气也可减低吸气阻力，减少呼吸功
气道阻力
• • • • • • 大气道以湍流为主，占总阻力的80% 小气道以层流为主，占总阻力的20% 正常人气道阻力为1cmH2O/L/S 哮喘和COPD患者气道阻力为5-10cmH2O/L/S 8号气管插管阻力为5 cmH2O/L/S 7号气管插管阻力为8 cmH2O/L/S 气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作
PLOT SETUP UNFREEZE
PCIRC
cmH2O
40 30
20
10 0
10 -20
0 2 4 6 8 10 12s
INSP
. V
L min
EXP
80 60 40 20 0 20 40 60 -80
Compliance Calculations
Compliance = Vte
VTE 500 cc
• The patient must be at rest during peak and plateau pressure measurements • Adding plateau should not restrict exhalation and create auto-PEEP • Plateau time must not be too short or too long
DECREASED COMPLIANCE
Normal
PIP PIP
Low Compliance
PPlat
Paw (cm H2O)
PPlat
PIP
Increased PPlat (Decreased Compliance) Normal PPlat (Normal Compliance)
Normal
P
End Exp Hold
T
痰液栓对呼吸力学评估的影响
auto PEEP临床迹象
• 不能解释的心动过速、低血压，特别是 机械通气治疗刚开始时（由人工通气过度
为机械通气时）
• 患者触发每次呼吸非常费力 • 患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸 • 下一次吸气开始时呼气（喘鸣音）仍在 进行 • 压力流速图形显示异常
—flow and resistance
肺顺应性监测的意义
静态顺应性（Cs）反映肺和胸壁的弹性 （弹性阻力）特征,排除了气道阻力成分
动态顺应性（Cd ）反映气道的阻力（非 弹性阻力）和呼吸系统弹性（弹性阻力） 特征，气道阻力可明显影响Cd的水平 顺应性的动态变化趋势更有意义
顺应性测定要求
• The gold standard for measuring compliance and resistance utilizes a volume breath delivered with a square wave flow and adequate plateau
• Press Exp Pause key to schedule automatic expiratory pause maneuver • During the next exhalation, the inspiratory and expiratory valves will close and pressure will equilibrate between the circuit and the patient
PEEP对血流动力学的影响
• Δ Ppl=Δ PEEP[CL/（CL+CW）] • 正常人CL≈CW，故Δ Ppl≈1/2×（Δ PEEP） • 相当于大约一半的胸腔内压（PEEP 或PEEPi）传递到 胸膜腔，引起胸内压增高。 • 当肺实变、肺顺应性减小时，传递比例减少。而胸壁 顺应性减小时，气道内压力向胸膜腔内传递增加。 • ARDSPEEP 水 平 在 15cmH2O 以 下 ， 可 不 必 考 虑 对 PCWP读数的影响。 • 肺顺应性增大（肺气肿）或胸壁顺应性减小时较低水 平的PEEP就可能干扰肺毛细血管楔压的判断，测定值 高于实际水平。
ARDS机械通气时气体主要进入非下垂区域
COPD和哮喘患者除存在肺内气体分布不匀外，还存
在较严重的小气道塌陷
气流波形（方波和Biblioteka 弦）对气体的分布无明显影响机械通气时肺内气体分布
P-V曲线的测定方法
• 大注射器法 • 吸气阻断法 • 持续气流法
– 准静态顺应性
• 测定注意事项
– 镇静、肌松 – 近口端压力和流速监测 – 注意干扰因素（如明显腹胀）
Crs = Ccw = CL = Vt / dPdist (aw) Vt / dPdist (pl) Vt / Pdist (aw - pl)