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呼吸波形的臨床意義 上海市第一人民醫(yī)院 呼吸科 汪均陶 引言 機(jī)械通氣的目的： 1、有效的肺泡通氣：維持所需的PaCO2 及 PaO2 2、動(dòng)脈血的氧合作用：維持所需的PaO2 3、預(yù)防氣壓傷：減少肺泡容積（或）壓力傷 或使心血管受累的影響減少至最低程度。 4、病人舒適：人機(jī)對(duì)抗減低到最小程度，減 少鎮(zhèn)靜劑或肌松劑的用量。 5、呼吸肌獲得休息和康復(fù)-減少呼吸作 功。 一、流速-時(shí)間曲線 臨床應(yīng)用 1、鑒別呼吸類型 2、判斷Auto-PEEP是否存在 3、衡量病人對(duì)支氣管擴(kuò)張藥 物的反應(yīng) 4、評(píng)估PCV通氣時(shí)吸氣時(shí)間 5、檢查流速觸發(fā)時(shí)回路泄漏 速度 6、區(qū)分呼吸類型 二、壓力-時(shí)間曲線 臨床應(yīng)用 1、呼吸機(jī)觸發(fā)的指令通氣 VIM、病人觸發(fā)的指令通氣 PIM 2、自主呼吸，壓力支持通氣 PSV 3、壓力控制通氣PCV 4、估算平臺(tái)壓 5、評(píng)估吸氣觸發(fā)所做功 6、評(píng)價(jià)整個(gè)呼吸時(shí)相，調(diào)節(jié) 峰流速 7、測(cè)算靜態(tài)呼吸力學(xué)參數(shù) 三、容量-時(shí)間曲線 臨床應(yīng)用 判斷肺內(nèi)氣體的阻滯或泄 漏 四、壓力-容量環(huán) 1、呼吸類型：指令通氣、自 主呼吸、輔助通氣 2、臨床應(yīng)用 （1）吸氣相面積，估算 吸氣觸發(fā)所做功 （2）估算Flow-by的效果 五、流速-容量環(huán) 臨床應(yīng)用 衡量對(duì)支氣管擴(kuò)張藥物的 反應(yīng) （3）估算順應(yīng)性，估測(cè) 阻力 （4）判斷肺有無過度膨 脹 （5）衡量壓力支持的調(diào) 節(jié)水平 一、流速時(shí)間波形 流速通常在呼吸機(jī)的回路中測(cè)定。流速（量）傳感器測(cè)量 范圍從-300LPM+150LPM，要求防止機(jī)械偽差，潮濕 和呼吸分泌物。 流速時(shí)間曲線臨床應(yīng)用： 可檢測(cè)在定容型通氣時(shí)的呼吸流速的波型；判斷內(nèi)源性 PEEP（Auto-PEEP,PEEPi）;對(duì)支氣管擴(kuò)張劑的療效作出 評(píng)估,在定壓型通氣時(shí)（PCV）測(cè)算出吸氣時(shí)間;檢查流速 觸發(fā)時(shí)回路中的泄漏率和鑒別呼吸類型。 原理 流速時(shí)間曲線反映了吸氣相和呼氣相各自的流速變化， 流速的單位為升/分（縱軸），而時(shí)間單位為秒（橫軸） ，橫軸上的曲線為吸氣流速，橫軸下的曲線為呼氣流速， 呼吸機(jī)輸送的容量是流速在時(shí)間上積分計(jì)算而得且等于流 速曲線下面積。 流速 LPM 時(shí)間 1 4 5 32 圖1 流速曲線（方波）- 機(jī)械呼吸 吸氣相 呼氣相 在圖2呼氣流速中 由于呼吸回路的特性的固定，呼氣流速的形態(tài)一般是固定 的。在呼氣流速圖形上，其振幅，持續(xù)時(shí)間，和流速形態(tài) 是由肺順應(yīng)性，呼吸阻力和病人的體力等因素所決定。 圖2 呼氣流速曲線 5 1 2 3 4 TCT 流速 LPM 吸氣相 呼氣相 TIME 2、流速波形在臨床上的應(yīng)用 （1）在定容型通氣中可檢測(cè)通氣時(shí)呼吸流速的波形，見 圖3 圖3 方形波，遞減波，遞增波，正弦波（VCV） 流速 LPM 流速 LPM 吸氣相 呼氣相 吸氣相 呼氣相 TIME TIME (2)可檢測(cè)出內(nèi)源性PEEP（Auto-PEEP, PEEP）嬰兒，嬰 童，45歲以上的成人，平臥位，在呼氣末一般均存在著 PEEP，正常值小于3cmH2O。在呼氣流速曲線中：當(dāng)呼 吸頻率過快，呼氣時(shí)間過短，僅比通氣（或小氣道存在病 變）時(shí)，呼氣流速均不能回復(fù)到零。見圖4 圖四.Auto-PEEP V V V LPMLPMLPM A CB TIMETIMETIME (3)對(duì)支氣管擴(kuò)張劑的療效作出評(píng)估使用支氣管擴(kuò)張劑后， 根據(jù)呼氣峰流速的大小和呼氣流速回復(fù)到零所需用的時(shí)間 長(zhǎng)短，可對(duì)支氣管擴(kuò)張劑的療效作出評(píng)估。見圖5 圖5.對(duì)支氣管擴(kuò)張藥物的反應(yīng) V LPM A B V LPM A B 吸氣相 呼氣相 吸氣相 呼氣相 TIMETIME （4）在PCV通氣時(shí)評(píng)估PCV的吸氣時(shí)間：PCV通氣時(shí)需 有足夠的吸氣時(shí)間才能保證潮氣量。見圖6 圖六.調(diào)節(jié)吸氣時(shí)間 V LPM A B TIMETIME 吸氣相 呼氣相 TIME （5）檢查流量觸發(fā)時(shí)回路中的泄漏率：在使用流量觸發(fā) 輔助通氣時(shí)，通氣吸氣流速曲線來判斷呼吸回路有無泄漏 。并可通過調(diào)整基礎(chǔ)流量加以補(bǔ)償，見圖7 圖七.泄漏速度 V LPM 吸氣相 呼氣相 TIME （6）鑒別呼吸類型：根據(jù)吸氣流速的形態(tài)和呼氣流速的 峰值大小，時(shí)間長(zhǎng)短來判斷呼吸類型，見圖8 圖八.F-T曲線鑒別呼吸類型 V LPM 吸氣相 呼氣相 TIME 二、壓力時(shí)間曲線 壓力通常在呼吸機(jī)回路（如丫形管處，吸氣端或呼 氣端）中測(cè)量。雖然氣管插管的管子在總氣管內(nèi)分隔出來 ，但壓力仍與氣道壓力有關(guān)，壓力傳感器可測(cè)至 150cmH2O，而且應(yīng)是抗?jié)窕?，抗液體或病人的分泌物。 壓力時(shí)間曲線的臨床應(yīng)用：區(qū)分呼吸類型，計(jì)算平 臺(tái)壓，評(píng)估吸氣觸發(fā)所作功，評(píng)估整個(gè)呼吸時(shí)相，調(diào)節(jié)峰 流速，計(jì)算靜態(tài)呼吸動(dòng)力學(xué)的參數(shù)。 1、原理 壓力的定義為一單位面積所受之力，壓力單位是 cmH2O(mbar)（縱軸）縮寫為Paw或Pcirc，時(shí)間單位為 秒（橫軸）見圖9 圖九.壓力-時(shí)間曲線（VCV流速恒定方波） 在圖9中在吸氣開始時(shí)，A至B點(diǎn)的壓力明顯增加是 由于從呼吸機(jī)至肺整個(gè)系統(tǒng)的阻力所致，此壓力即 為克服阻力的壓力。 在C點(diǎn)處呼吸機(jī)提供預(yù)置潮氣量，呼吸機(jī)無進(jìn)一步的輸 送氣體流量。（V=0），此時(shí)的壓力為峰壓代表充氣壓 力，對(duì)抗氣流的壓力和肺擴(kuò)張的壓力。 平臺(tái)壓力的大小決定于肺順應(yīng)性和潮氣量大小而定 ，代表了需要擴(kuò)張肺泡的壓力，因肺泡處于氣通的下游 ，最大肺泡壓是平臺(tái)壓而非峰壓。 D點(diǎn)至E點(diǎn)壓力輕微下降可能是由于肺部充氣和系統(tǒng) 內(nèi)泄漏所致。 在平臺(tái)期無氣體供應(yīng)到肺，且吸氣流速是零。 呼氣開始于E點(diǎn)，呼氣是被動(dòng)過程，靠胸廓彈性回縮力 迫使空氣超過大氣壓而排出肺外。 呼氣結(jié)束，壓力再次回復(fù)到呼氣末水平 （F=PEEP） 。 呼氣末正壓（PEEP）除可以克服正常存在的內(nèi)源性 PEEP，打通小氣道以利肺泡通氣，尚可防止有病的肺泡 萎陷和增加功能殘氣（ERC）有利于擴(kuò)大氣體交換面積。 此外，平均氣道壓（mean Paw）代表在時(shí)間上的平均 壓力，在正壓通氣時(shí)表示肺泡通氣和心臟灌注這兩者相關(guān) 較好。它受Ppeak, PEEP和I/E比的影響，見圖10 圖十.平均氣道壓 平均氣道壓是通過曲線下區(qū)域面積計(jì)算而得 PAW cmH2O AB C PIP TIME 2、壓力時(shí)間曲線在臨床上應(yīng)用 （1）區(qū)分呼吸類型 通過壓力時(shí)間曲線可以鑒別出以下多種呼吸模 式： 圖十一.VIM 不采用流速觸發(fā)狀態(tài)下，壓力曲線上升前（A）無反方向 斜坡出現(xiàn)，說明該通氣為“呼吸機(jī)觸發(fā)的指令通氣”。 *注意：通常在呼吸機(jī)觸發(fā)的指令通氣壓力曲線圖中無法 觀察到有無Flow-by(流速觸發(fā)）出現(xiàn)。 PAW cmH2O A TIME 圖十二.PIM 可以觀察到在壓力曲線上升前即刻出現(xiàn)的壓力下降，這說 明由病人觸發(fā)的指令通氣中病人的吸氣能力大小。 *注意：若采用Flow-by功能，PIM的曲線中將無反方向的 壓力下降坡，因?yàn)榱魉儆|發(fā)的目的就是為了幫助病人觸發(fā) ，消除病人觸發(fā)呼吸時(shí)所作的功。 PAW cmH2O A TIME 圖十三.自主呼吸 壓力曲線中出現(xiàn)低幅的波動(dòng)顯示病人有自主呼吸，負(fù)向壓 （A）表示病人吸氣，而后的正向壓（B）代表呼氣。 PAW cmH2O A B TIME 圖十四.壓力支持 壓力上升到平臺(tái)狀態(tài)，并顯示不同吸氣時(shí)間的吸氣波型即 壓力支持通氣。（即有平臺(tái)波出現(xiàn)的吸氣相） PAW cmH2O 平臺(tái) TIME 圖十五.壓力控制通氣 壓力上升到平臺(tái)，且吸氣時(shí)間固定的呼吸為壓力控制通氣 。 圖十五顯示出壓力上升到平臺(tái)，且吸氣時(shí)間固定的呼吸為 壓力控制通氣曲線。 PAW cmH2O 平臺(tái) TIME （2）估算平臺(tái)壓力 在采用壓力控制通氣或壓力支持通氣時(shí)，若無法達(dá)到 平臺(tái)壓力（A），表明有漏氣或流速不夠。 圖十六.平臺(tái)壓力 PAW cmH2O A TIME （3）評(píng)估吸氣觸發(fā)所作的功 圖十七.觸發(fā)所作的功 在圖十七中，低于基礎(chǔ)壓力的下降值（A）及下降所延續(xù) 時(shí)間顯示病人觸發(fā)呼吸機(jī)時(shí)吸氣能力的大小。 A PAW cmH2O TIME （4）評(píng)價(jià)整個(gè)呼吸時(shí)相 圖十八顯示不同的呼吸時(shí)間狀態(tài)。從AB是吸氣時(shí)間， 從BC是呼氣時(shí)間。假如下一個(gè)吸氣相（D）開始前壓力 仍沒有回復(fù)到基線壓力，說明該呼氣時(shí)間可能不足。 圖十八.計(jì)算呼吸時(shí)間 PAW cmH2O AB C D TIME （5）調(diào)節(jié)峰流速 圖十九.調(diào)節(jié)峰流速 在定容通氣時(shí)，壓力上升的速度（曲線斜率）受峰流速影 響，（A）壓力上升的“滯后”，說明設(shè)定流速不足，而（ B）壓力的迅速上升同樣也說明預(yù)設(shè)流速過高。 PAW cmH2O A B TIME （6）測(cè)算靜態(tài)呼吸動(dòng)力學(xué)參數(shù) 圖二十.測(cè)算靜態(tài)值 說明一個(gè)穩(wěn)定的靜態(tài)平臺(tái)壓的測(cè)量值可以反映肺區(qū)膨脹所 需的壓力值。PIP（吸氣峰壓A）與靜態(tài)平臺(tái)壓（B）間的 壓力差值反應(yīng)出因病人狀況和插管所引起的流速阻力大小 （壓力=A-B）。 PAW cmH2O A B TIME 三、容量時(shí)間曲線 容量的定義是氣體以升為單位的量，一般是由流速（量） 訊號(hào)的積分而測(cè)定的，容量單位為毫升或升（縱軸），時(shí) 間單位為秒（橫軸）。 圖二十一.容量時(shí)間曲線 VT LITERS AB 吸時(shí)間 呼時(shí)間 TIME 1、原理： 在圖21中在VCV圖形中上升肢代表了容量輸送到病人回路 中，即需預(yù)置的潮氣量，且回路的順應(yīng)性已自動(dòng)補(bǔ)償。在 PCV圖形，容量的大小決定于壓力，吸氣時(shí)間和肺阻抗的 互相間的影響。 圖形中的下降肢代表了總的呼出潮氣量。典型的呼出容量 等于吸入容量，除非存在著漏氣，回路脫開或病人有嚴(yán)重 的氣體滯留。 回路順應(yīng)性自動(dòng)補(bǔ)償。在容量切換方式中，新生代的呼吸 機(jī)對(duì)因呼吸回路擴(kuò)張而損失的輸送容量，在每次呼吸時(shí)均 能自動(dòng)補(bǔ)償此喪失之量。圖22證明當(dāng)自動(dòng)補(bǔ)償時(shí)，病人的 順應(yīng)性也發(fā)生變化的圖形，吸入氣容量圖形稍大預(yù)置的潮 氣量 圖二十二.容量自動(dòng)性補(bǔ)償（伴有流速，壓力同步波形） VT V PAW TIME TIME 2、容量時(shí)間曲線在臨床應(yīng)用 從容量時(shí)間曲線中我們可以判斷以下情況： （1）肺內(nèi)氣體阻滯 （2）病人回路（呼吸管道）的氣體泄漏 圖二十三.氣體的阻滯及泄漏 VT LITERS A TIME 四、壓力容量曲線（PV環(huán)） 容量與壓力的關(guān)系，反映了順應(yīng)性（CVP），在 圖23中，橫軸代表壓力，正壓代表機(jī)械正壓通氣，負(fù)壓代 表自發(fā)呼吸力。縱軸代表潮氣量， 圖二十四.強(qiáng)制通氣的P-V環(huán) PAW cmH2O A B VT LITERS 1、原理 （1）靜態(tài)的P-V環(huán)（經(jīng)典的） 靜態(tài)的P-V環(huán)（壓力-容積曲線）是由“精密定標(biāo)筒”的方法 所獲得已知的有關(guān)PV環(huán)大多數(shù)是根據(jù)此法所測(cè)。 圖二十五.由注氣桶法測(cè)出的P-V環(huán) PV環(huán)的上、下折返點(diǎn) 容量對(duì)壓力的關(guān)系反映了順應(yīng)性（C=V/P），如此， PV環(huán)即說明當(dāng)容積增加時(shí)，順應(yīng)性是如何發(fā)展的。從PV 環(huán)中可獲得下折返點(diǎn)和上折返點(diǎn)。 一般認(rèn)為通氣應(yīng)盡可能在順應(yīng)性線性區(qū)域內(nèi)發(fā)生（B）。 當(dāng)肺的個(gè)別區(qū)域復(fù)張且共同工作時(shí)其結(jié)果是發(fā)生危險(xiǎn)剪切 力，使肺泡發(fā)生撕裂傷。 圖二十六：靜態(tài)PV環(huán)上、下部折返點(diǎn)與壓力的關(guān)系 （2）、通氣中的動(dòng)態(tài)PV環(huán) 在通氣中所產(chǎn)生的PV環(huán)并非這種情況，呼吸氣體流速所 產(chǎn)生的附加壓力梯度是由于管子，氣道原有的阻力所致。 圖二十七：管道的阻力在PV環(huán)中對(duì)壓力的影響 吸氣阻力所導(dǎo)致的壓力的下降在流速恒定情況下也保持恒 定因吸氣環(huán)的陡直度只反映胸廓和肺的彈性阻力。所畫出 有關(guān)順應(yīng)性的結(jié)論，它仍保留其原來的形狀。 圖二十八：吸入氣流速與PV環(huán)中對(duì)壓力的影響 （3）、流速恒定的容量控制通氣 在吸氣時(shí)，肺被預(yù)設(shè)的恒定流速來充氣，在此過程中呼吸 系統(tǒng)的壓力是逐步增加，肺內(nèi)的壓力增至相等程度，在吸 氣末肺內(nèi)壓力達(dá)到和呼吸系統(tǒng)的壓力一樣的水平（平臺(tái)壓 力），見圖16。 圖二十九：定容型通氣的PV環(huán)（流速恒定） （4）、壓力控制通氣（遞減波） 在吸氣開始時(shí)，呼吸機(jī)產(chǎn)生比肺內(nèi)較大的壓力，并在整個(gè) 吸氣過程中由呼吸機(jī)保持恒定。這種壓力差的結(jié)果使空氣 進(jìn)入肺內(nèi)，而肺的容積緩慢地增加。當(dāng)容積增加，肺內(nèi)壓 力也增加。而肺內(nèi)壓力和呼吸機(jī)之間的壓力差異也就變小 。 圖三十：遞減波形成的原理 在整個(gè)吸氣過程中，由呼吸機(jī)保持呼吸系統(tǒng)的壓力在一個(gè) 恒定水平，在壓力控制通氣中，PV環(huán)多少有點(diǎn)似方盒形 狀， 圖三十一：定壓型通氣中方盒形PV環(huán) 在吸氣開始（A）到吸氣結(jié)束（B）之間所畫連接直線的 陡直度并不能代表動(dòng)態(tài)順應(yīng)性的測(cè)量 2、臨床應(yīng)用 觀察壓力-容量曲線可以得知以下信息： （1）吸氣相面積值 （2）觸發(fā)所作的功 （3）Flow-by效應(yīng) （4）順應(yīng)性及阻力的變化 （5）肺過度膨脹 （6）調(diào)節(jié)壓力支持水平 (1)CPAP中的自發(fā)呼吸 在自發(fā)呼吸中，PV環(huán)順時(shí)鐘方向進(jìn)行。病人的吸氣力在 肺內(nèi)產(chǎn)生負(fù)壓，在呼吸的系統(tǒng)的作用是在此處呼吸機(jī)可測(cè) 定其壓力， 圖三十二：CPAP中的自發(fā)呼吸 在設(shè)置的CPAP壓力縱軸（A）左側(cè)的面積是測(cè)定病人吸 氣力，用以克服呼吸機(jī)的吸氣阻力。 (2)在CPAP中伴有輔助呼吸/壓力支持 縱軸左側(cè)（A）的小圈的面積是測(cè)量病人觸發(fā)呼吸機(jī)作了 多少功，縱軸的右側(cè)（B）代表呼吸機(jī)支持病人所作的功 ，只要病人觸發(fā)了呼吸機(jī)而且不再真正地呼吸即可 圖三十三：在CPAP中伴有ASB/P.supp的PV環(huán) (3)順應(yīng)性改變的PV環(huán)：陡直度的改變 當(dāng)順應(yīng)性降低時(shí)，換言之肺變成缺少?gòu)椥远粑鼨C(jī)的設(shè)置 仍維持不變，在容量控制通氣中的PV環(huán)即增加了平坦部 分。 PV環(huán)吸氣肢的陡直度的變化與肺順應(yīng)性變化成比例關(guān)系 。 圖三十四：PV環(huán)的平坦部分和陡直度與順應(yīng)性關(guān)系 (4)阻力改變的PV環(huán)：吸氣肢的移位 在流速恒定的通氣中，若阻力發(fā)生改變，PV環(huán)的右側(cè)肢 的陡直度可保持不變，但有左或右的移位即反映阻力之改 變 圖三十五：PV環(huán)的右側(cè)肢的左、右移位 （5）PV環(huán)反映肺過度膨脹部分 若在流速恒定的通氣中，PV環(huán)的吸氣肢在上部開始變成 越來越平坦，此可能是肺某些區(qū)域過度膨脹的提示。 圖三十六：肺過度膨脹的PV環(huán) （6）在輔助呼吸/壓力支持中的PV環(huán)（PSV） 若在ASB/P.supp中病人能控制觸發(fā)而不能繼續(xù)呼吸,那么 根據(jù)當(dāng)時(shí)的肺順應(yīng)性,相等于壓力支持的容積將進(jìn)入肺部 。PV高度的變化即是測(cè)量病人吸氣力大的強(qiáng)度。 圖三十七：PV高度的變化反映吸氣力大小 （7）在CPAP中管子前后的PV環(huán) 在CPAP的水平上，由呼吸機(jī)所顯示的病人自發(fā)呼吸PV環(huán) 是一個(gè)狹窄的環(huán)。縱軸左側(cè)的面積越是狹小，呼吸對(duì)為克 服呼吸機(jī)吸氣的阻力所作的額外功也越少?？v軸的右側(cè)面 積僅是由呼吸機(jī)的呼氣阻力所決定 圖三十八：CPAP上的PV環(huán) 認(rèn)為狹窄的PV環(huán)是病人呼吸作功減少，并不是均正確的 。比較了在管子后端直接記錄的環(huán)顯示此環(huán)有較大的面積 ，因?yàn)閮?nèi)徑相對(duì)小的管子，病人必須作更多的呼吸功。 圖三十九：管子前后的壓力差的PV環(huán) 管子內(nèi)徑越小病人需要克服管子阻力所作的功也越多。事 實(shí)上已證明在內(nèi)徑不同的管子后端所記錄的PV環(huán)包含了 不同的面積。因病理性氣道阻力增加下游所作的PV環(huán)由 此也將包含較大面積。 圖四十：不同內(nèi)徑的管子所形成的PV環(huán) （8）壓力支持的幫助 輔助自發(fā)呼吸（壓力支持）的理由通常是試圖補(bǔ)償這些