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1、呼吸力学与呼吸机波形及其临床意义,吸 气,自主呼吸,呼 气,O2,CO2,CO2,O2,呼吸,氧气和二氧化碳在组织间与外界环境的交换,O2,CO2,呼吸,通气机械运动压力差弥散分子运动浓度梯度灌注,呼吸道,管道 + 气囊的模型气道 (管子)肺泡 (气囊),三向弹簧,胸腔内压,自主吸气,容量变化,气流,压力改变,机械通气,压力变化,容量改变,气流,吸气,机械通气,自主呼吸,Pressure,Time,肺泡内压力变化,术语: Flow and Volume,分钟通气量 = 潮气量 x 送气频率,Pressure,Flow,Time,潮气量,Volume = Flow X Time,切换 vs. 限
2、制,Pressure,Flow,Time,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,增加吸气压力,顺应性 ,Volume,Pressure,容量控制通气（PCV）,Guaranteed tidal volume, not affected by the changes in pulmonary mechanics,What is measured?,压力Pressure时间Time 流速Flow (dV /dt )容量Volume(calculated),time,Volume,Flow,顺应性,静态和动态顺应性,动力学特性,动力特点:Cdyn = dV / dP,
3、Volume,Pressure,dP,dV,静态和动态压力,time,Pressure,PEEP,PIP,Pplat,肺泡膨胀 (recoil) 压力差 (Pdis),流速阻抗 压力差 (Pres),基本计算,Cst = dV / (Pplat-PEEP)R = (PIP-Pplat) / Flow,time,Pressure,PEEP,PIP,Pplat,dP = R x Flow + dV / C st,慢速冲气法,慢吸气流速S (5-10 lpm) 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: AJRCCM 1
4、997Lu: AJRCCM 1999,Pressure,Volume,LPIflex,UPIflex,inspiration,Static curve,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（V）/压力变化（P）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。,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。,“管道特征”,R =,D P,D F,气道阻力,压力差 = 流
5、速 x 管道阻力,压力差 = 流速 x 阻力,dP = Q x R,气道阻力,顺应性和阻力,阻力和回缩力,dP = dPresist. + dP dist. dP = R x Flow + dV / C st,3 个水平的呼吸力学,容量 = 流速 X 时间,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,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,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
6、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, et al.: Am Rev Resp Dis 134:61;1986Marini: Prob Crit Care 4:184;1990,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(peak flow)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, et al.: Anaesthesiology 69:29;1988Sassoon, et al.: Chest 93:571;1988,呼吸作功,什么功? 如何测量?,呼吸
7、作功,“WOB 在床边肺功能留下一个没解决的难题”From: Monitoring of Pulmonary Functionsin Goldschmidt: Assisted Ventilation of the Neonate 1996WOB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。,WOB 测量,P,A,B,C,D,E,V,WOB = 0 ti P x Vdt弹性功: ABCA阻力功吸气: ADCA呼气: ACEA,WOB的测量,WOB = 0 ti P x VdtPaw: 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
8、: 病人作功: 呼吸肌作功, 表现为肺的呼吸功 。PawPtr:克服支气管阻力的功。,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。,P-V 环和 WOB,P,V,P,V,P,V,Methods of Rrs Measurement,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
9、压 / 流速 法 (Suter),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,Volume,Pressure,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）。,正压通气,
10、Key-words,PressureFlowTimeVolume,术语: PIP & MAP,术语: PEEP, I:E Ratio,术语: Flow and Volume,Minute Ventilation = Tidal Volume x Breath Rate,Pressure,Flow,Time,Tidal Volume,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
11、。从而可以推测肺通气功能的状态。,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。,环,Pressure,Volume,Volume,Flow,Insp.,Expir.,Insp.,Expir.,压力-时间曲线,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,A,B,C,切换与限制,在吸气相所记录的测量值,图2. 在吸气相和呼气相中
12、所评估的变量,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。,1,2,3,4,5,6,30,-10,P,aw,cmH,2,0,Sec,压力-时间曲线,Pressure Time Curve,Volume,Expiration,1,2,3,4,5,6,30,P,aw,cmH,2,0,Sec,Volume,压力
13、-时间曲线,V,.,Expiration,Pressure Time Curve,Volume,Expiration,1,2,3,4,5,6,30,P,aw,cmH,2,0,Sec,Volume,Pressure,Inspiration,压力-时间曲线,V,.,Pressure Time Curve,Expiration,1,2,3,4,5,6,30,P,aw,cmH,2,0,Sec,Volume,Pressure,压力-时间曲线,V,.,Inspiratory Time,Pressure Time Curve,Expiration,1,2,3,4,5,6,30,-10,P,aw,cmH,2,
14、0,Sec,Volume,Pressure,Expiration,压力-时间曲线,压力曲线的临床应用,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,控制通气,Volume Ventilation,Pressure Ventilation,Pressure,Flow,time,Pressure,Flow,time,Assist/Control,SIMV + Pressure Support,Pressure supported spo
15、ntaneous + Patient, or machine-initiated mandatory breaths,Paw,CPAP,Synchronized IMV,A/C 5 bpm,SIMV 5 bpm,12 sec,SIMV vs. Assist/Control,Pressure,Time,如何影响 MAP,A = PIP,C = BaseLine,B = Rise Time,D = Frequency,流速-时间曲线,1,2,3,4,5,6,SEC,V,.,LPM,120,120,EXH,流速-时间曲线,INSP,吸气,1,2,3,4,5,6,SEC,V,.,LPM,120,120
16、,EXH,INSP,Inspiration,流速-时间曲线,1,2,3,4,5,6,SEC,V,.,LPM,120,120,EXH,流速-时间曲线,Insp. Pause,Expiration,INSP,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,1,2,3,4,5,6,SEC,V,.,LPM,120,120,峰流速相同递减流速延长吸气时间,1,2,3,4,5,6,SEC,1,2,3,4,5,6,VT,600 cc,-20,120,120,SEC,0,450cc,Pr
17、essure,Flow,流速不足,压力通气,恒定的压力 .递减, 可变的流量时间切换: (A)Pressure Control流速切换: (B)Pressure Support,Pressure,Flow,A,B,Flow Cycled,压力通气波形,Flow,Pressure,Tinsp.,Pressure Control,Pressure Support,1,2,3,4,5,6,60,P,aw,cmH,2,0,Sec,What is this?,1,2,3,4,5,6,60,P,aw,cmH,2,0,Sec,压力过冲伴反冲,1,2,3,4,5,6,SEC,V,.,LPM,120,120,E
18、xpiration starts before inspiratory flow returns to zero,呼气灵敏度设置15 %,压力支持,呼气灵敏度,Flow,Peak Flow (100%),Time,TS 5%,Leak,Set (max) Tinsp.,Tinsp. (eff.),容积-时间曲线,2,3,4,5,6,SEC,VT,800 ml,1,容量-时间曲线,2,3,4,5,6,SEC,VT,800 ml,1,Inspiration,容量-时间曲线,2,3,4,5,6,SEC,VT,800 ml,1,Expiration,容量-时间曲线,容量-时间曲线的临床意义,肺内气体陷
19、闭呼吸回路漏气,压力-容积环,水平轴描述压力，纵轴描述容量,压力-容量环,Volume,Pressure,Volume,Pressure,最佳PEEP,V,P,V,P,Changing Lung Volume in CV:,Paw = Lung Volume,临床应用：,计算吸气面积计算顺应性计算阻力评估肺泡过度膨胀衡量压力支持水平及其做功,典型的P-V环,Volume,Pressure,Volume,Pressure,Volume,Pressure,Controlled Assisted Spontaneous,评估吸气流速,Volume,Volume,Pressure,Pressure,N
20、ormal,Insufficient Flow,Pressure Volume Loops,Cusping,过度膨胀,Overdistension occurs when the volume limit of some components of the lung has been exceededAbrupt decrease in compliance at the termination of inspirationResults in a terminal “Beaking” of the P/V Loop,Volume,Pressure,Volume,Pressure,Zone o
21、fOverdistention,“Safe”Window,Zone ofDerecruitmentand Atelectasis,Injury,Injury,最佳肺容量（安全窗）,膨胀过度肺泡痿陷,Mean Airway pressure 25 cm H2O,CT Scan :ARDS pig model 30 kg,Optimized Lung Volume Strategy:,Mean Airway Pressure 40 cm H2O,CT Scan :ARDS pig model 30 kg,Optimized Lung Volume Strategy:,CDP= FRC,CT 1,CT 2,CT 3,Paw = CDP,ContinuousDistendingPressure,急性呼衰时V-P曲线拐点的意义,上拐点提示：压力导致局部肺泡过度膨胀下拐点代表：使肺泡开始打开的最小压力,Volume,Pressure,LPIflex,UPIflex,容积-流速环,流速-容量环,Volume,Flow,Volume,Flow,临床应用,评价支气管扩张剂的疗效评估是否漏气评估吸气阻力和呼气流速受阻,F,V,V,F,气道阻塞,重度阻塞,漏气,Volume,Pressure,Volume,Flow,Volume,Time,谢谢！,
