呼吸力學監(jiān)測

1、呼吸力學監(jiān)測 呼吸運動引起胸內壓的變化，胸內壓的變化引起肺內壓的變化，肺內壓變 化引起肺泡的通氣。 因此肺通氣是通過呼吸道內壓力的變化過程產生的。 從物理 力學觀點研究呼吸的運 動過程， 不但能更全面地了解呼吸生理， 而且也為呼吸 器官疾患病理生理的探索提供了新的 途徑。吸氣時， 吸氣肌肉收縮的力量用于克服兩種阻力以使肺的容量擴大： 第一是 胸廓壁和肺組織的彈性阻力， 第二是以呼吸道氣流摩擦阻力為主的非彈性阻力。如阻力增大，則實現一 定的肺泡通氣量所需要的肌肉收縮力量相應加大。 相反，如阻力減少， 則所需要的收縮力量 亦可減少。 呼吸系統(tǒng)疾病往往導致 彈性或非彈性阻力增加，加重呼吸肌肉的工作量

2、，成為呼 吸困難原因之一。平靜呼氣之末， 呼吸肌肉完全靜息時，肺并不完全萎縮，仍存有大約相當于 肺總量 40的功能殘氣量。此時肺組織的向內彈性力量與胸廓壁的向外彈性力 量相等， 兩種力量造 成胸膜腔負壓，保持肺的一定容量。 在此基礎上要吸人 空氣，就必須用吸氣肌肉的收縮力量 擴張胸廓，在胸膜腔內造成更大的負壓。 這是負壓吸氣式的呼吸。 在呼吸肌麻痹時則用口對 口人工呼吸方法或人工通 氣機將空氣壓人肺內，使肺擴張，吸入空氣。吸氣后除去壓力，借 胸廓和肺 臟彈性力量又使肺內空氣流出體外，造成呼氣。 這是間歇性正壓吸氣式呼吸。 正 壓 吸氣與負壓吸氣的原理是一致的， 都是增加肺內外的壓力差： 正壓吸

3、氣時 是肺內壓高于肺外 （胸廓外 ）大氣壓，負壓吸氣時是肺外 （胸膜腔 ）壓低于肺內壓。（一）呼吸器官的壓力容量曲線肺內壓力 （應當稱為跨肺壓，指肺內壓高于肺外壓的壓力差 ）的變化與肺的容 量變化之間有依從關系，壓力越高， 肺容量越大。 代表兩者之間的數量關系的曲 線稱為壓力容量曲線從呼吸器官 （肺+胸廓 ）的壓力容量曲線可以看到，在肺容量為功能殘氣量 （大約等于肺總量的 40）時，肺內壓為“零” ，即肺內壓與大氣壓相等。這時， 肺臟向內縮回的彈性力量數值與胸廓向外張開的彈性力量數值相等，方向相反， 互相抵消 （同時也造成此時的胸膜腔負壓 ）。在肺容量大約等于肺總量的 67時， 胸廓是在它的天

4、然位置上，不表現彈性力量 （此時的胸內負壓僅反映肺臟的回縮 力 ）在肺容量超過肺總量的 67以上時，胸廓與肺臟的彈性回縮力都向內，方向 相同，共同構成肺擴張的阻力。在功能殘氣量基礎上用力呼氣， 使肺容量小于肺 總量的大約 40以下時，呼氣肌肉的收縮力量完全用于克服胸廓向外張開的彈 性力量。（二）呼吸系統(tǒng)的壓力梯度 肺臟是一個“相對”被動運動的器官，當呼吸系統(tǒng)內有一定壓力梯度 （Pao Ppi）存在時，肺臟就擴張。胸膜腔負壓的存在，使氣體進入肺臟；正壓機械通氣 時氣道內壓高于大氣壓，能把氣體送人肺部， 故胸膜腔、 肺泡和呼吸道內所產生 的壓力變化，成為呼吸運動時影響和促進通氣的動力因素。1胸膜腔

5、內壓 （Ppi） 胸膜腔內壓直接受呼吸肌活動的影響，正常時功能殘氣位的胸膜腔內壓為一0. 49肋（一5cmH20），吸氣時負壓增加，呼氣時減少。胸 膜腔負壓作用于胸腔內大靜脈，有利于靜脈血液回流。因重力的作用， 直立位時 胸膜腔負壓從肺尖部到肺底部逐漸減少。2. 肺泡內壓（Pa）肺泡內壓決定于胸膜腔內壓與肺向內收縮壓力之差。吸氣時，因胸膜腔負壓的增加， 超過了肺彈性收縮壓的增加， 使肺泡內壓低于大氣壓， 氣體進入肺內，直至肺泡壓與大氣壓相平衡，氣流停止。呼氣時，吸氣肌松弛， 胸膜腔內負壓減少至低于肺彈性收縮壓， 肺泡壓上升超過大氣壓， 氣體流向肺外。 肺泡壓力也直接作用于肺泡周圍毛細血管，引起

6、局部血流的改變。機械通氣時， 肺泡內壓直接受吸氣壓力的影響， 應注意避免通氣壓力過高而造成的肺損傷及對 循環(huán)功能的影響3氣道內壓 （Pao） 當吸氣或呼氣末，氣流停止時，從肺泡到鼻、口腔，氣 道各處的壓力相等。吸氣時從口、鼻腔到肺泡的壓力遞減，呼氣時則遞增。在呼 吸運動中， 氣道內任意二點間的壓力差， 決定于其間氣道阻力的大小及氣流的速 度。4 經胸壓（Prs）相當于肺泡與胸廓外大氣壓之差（Pa Pbs），是擴張或壓縮 胸廓、肺臟的總壓力。機械通氣時的經胸壓為通氣機驅動呼吸的壓力。5經肺壓（PI）相當于肺泡內壓與胸膜腔內壓之差（PA-Ppl），是擴張或收縮 肺的壓力。經肺壓的大小，主要與肺順應

7、性有關，肺順應性減低時經肺壓增大。6. 經胸壁壓（Pw）相當于胸膜腔內壓與胸廓外大氣壓之差（Ppi Pbs）,是擴 張或壓縮胸壁的壓力，其大小決定于胸壁的順應性。7. 經氣道壓 相當于氣道內外壓力之差，胸腔內氣道的經氣道壓，也是胸 膜腔內壓與氣道內壓之差。 機械通氣時， 有時可通過增加呼氣阻力或呼氣末壓力 的方法，來增加呼氣時或呼氣末的氣道內壓，減少經氣道壓以防止氣道陷閉。（三）順應性1 .順應性的基本概念 順應性（complia nee）是一個物理學概念，是彈性物體 的共同特性， 指單位壓力改變時所引起的肺容積的變化。 呼吸系統(tǒng)順應性的研究 是呼吸力學中的一個重要問題。 肺臟是一個具有彈性的

8、器官， 肺順應性與肺臟的 物理學特性密切相關。肺彈性除與肺的彈性組織有關外，還受表面張力的影響。 此外，肺血容積等因素也影響肺組織的彈性。在呼吸生理中表達肺的彈性（E）和壓力（P）、體積（V）的關系時，則肺的彈性可 用下列方程式來表示：E=A P/A V呼吸器官的彈性阻力在呼吸功能測定中以順應性（C）表示，順應性為彈性阻力的倒數，二者的關系是：C=1E順應性通常以單位壓力改變所產生的體積改變來表示：肺順應性（CL）=潮氣量（L） /壓力差kPa（cmH20）順應性必須在靜力條件下，即無氣流條件下測定，以排除氣道阻力的影響。 壓力差系指胸腔與呼吸道口壓差， 通常以食管壓力代替。 正常時肺的順應性

9、甚好， 就是說較小的壓力可引起較大的體積改變。呼吸器官的總順應性約1. 1L/kPa（0. 11L/cmH20）,它包括胸廓的順應性 與肺組織的順應性，三者的關系是：1/總順應性 =1/肺順應性 +1/胸廓順應性胸廓順應性與肋骨骨架、 肋間肌和胸壁組織有關, 肺順應性部分與表面張力 有關 （低肺容量時 ）,部分與肺組織 （肺泡、呼吸道、血管、肺間質等 ）有關?？傢槕允苄乩秃粑〉挠绊? 只能在一定程度上反映肺病變情況, 但由 于測定方法比較簡單 （壓力差為作用于胸廓的壓力改變,應用通氣機的病人可用 氣道壓代替 ）,便于在應用通氣機的病人測量,在呼吸衰竭監(jiān)測中有一定實用價 值。臨床上,總順應

10、性有三種不同表示方法：1、靜態(tài)順應性：指氣體進入肺內后氣流暫時阻斷,即在流速為零的間歇內, 肺同部分壓力趨于相對平衡時測得的順應性,它反映肺和 胸廓的彈性。2、效動態(tài)順應性：在應用通氣機過程中測得的順應性,由于測定不是在流 速 為零時進行的, 除了反映肺和胸廓彈性外,還包括克服氣道阻力成分,通常 有效動態(tài)順應性 比靜態(tài)順應性小 10-20。3、順應性 （specific compliance）：Marshall 首先提出肺的順應 性與肺容量大 小有關,在肺容量不變時,同樣壓力改變引起肺體積變化較小,即肺順應性較 差。同樣的壓力改變對成人肺引起的體積變化要比嬰兒為大, 這顯然是嬰兒肺臟 較小所致

11、。 同理，肺葉切除后肺順應性亦減小。為確切了解肺的彈性特點，順 應性的改變要以單位肺容 量表示。測量時潮氣量的水平亦應控制。 為校正肺容 量大小對順應性影響，用單位功能殘氣 量來表示順應性稱比順應性：即： CL /FRC。此值在不同性別與不同年齡之間基本相同。2順應性的影響因素(1) 生理因素：肺容積：肺順應性與肺容積相關。性別：肺順應性的測 定顯示男性比女性高 40，但男性的肺總量、功能殘氣量等也較女性高 30 40%。因此，實質上不同性別之間肺組織的彈性無內在的差異。年齡：自兒童 至成人期，肺順應性逐漸增加，這與肺彈性纖維網的增加有關；另外，胸廓與肺 臟生長不平行，胸廓增長較肺臟快，因此對

12、肺組織的牽拉作用也增加。身高： 動態(tài)、靜態(tài)肺順應性與身高呈明顯的正相關關系。肺順應性隨身高增長而增加。體位：肺順應性在坐位最高，俯臥位次之，仰臥位最低。運動：運動時較平 靜呼吸時，肺順應性有明顯的增加。(2) 病理因素：肺彈性阻力減低時順應性增加，如肺氣腫；肺彈性阻力增加時 順應性減 小，如肺水腫、炎癥、肺不張及間質纖維化等。1 肺氣腫： 肺氣腫病人的靜態(tài)肺順應性增加，這與肺彈性阻力下降有關。 肺 彈性阻力的異常是由于肺膠原纖維和彈力纖維排列和結構的變化； 另與肺泡氣腔 體積的增大相關。2 支氣管哮喘：支氣管哮喘病人也可發(fā)生上述類似改變。3 肢端肥大癥：因有肺容積的增加，靜態(tài)肺順應性成比例的增

13、加，而肺彈性 阻力正常。 4 彌漫性肺間質纖維化：動態(tài)和靜態(tài)肺順應性均減低，最大靜態(tài) 肺彈性阻力通常是增加 的。這與肺容積的減少和肺泡的“硬化”有關。5 肺外疾患：肺外的許多疾病，如脊髓灰質炎、胸廓成形術、胸膜疾病、膈 肌抬高、肥胖和胸壁肌肉疾病等，肺和胸壁的順應性均可降低。6 心臟疾病：許多心臟疾病如二尖瓣狹窄、間隔缺損等，均有肺順應性的下 降。這與心臟擴大、 胸腔積液和肝臟腫大所致的功能肺單元的數量減少有關， 間 質性肺水腫可影響肺組 織的彈性，肺動脈高壓也參與了作用。7 急性呼吸窘迫綜合征 (ARDS) 、肺水腫和肺炎等： 正常肺泡氣腔的減少， 使 肺順應性下降。3順應性下降對病人的影響

14、 肺順應性下降后， 為了維持原有的潮氣量， 就必須增 加跨肺壓， 因而使吸氣力增加，呼吸肌作功也增加，嚴重時可導致呼 吸衰竭。 肺部疾病所 致的順應性下降，在肺內各部分的變化并不一致。 不同 的順應性可影響肺內氣體分布，造成 V/Q比例失調，引起低氧血癥。肺水腫 時，肺順應性下降， 吸氣時血管周圍組織的壓力變負， 致使流體自血管內流向血 管周圍組織。順應性下降后，肺泡擴張受限，為了維持每分鐘通氣量，病人的 呼吸表現為淺而快。4順應性增加對病人的影響順應性增加后，病人在潮氣量呼吸時所需的跨肺壓較小， 呼吸功也較小。由于跨肺壓對維持小氣道的通暢具有重要作用， 跨肺壓的下降可使小氣道狹 窄閉鎖， 增

15、加氣道阻力導致肺內氣體分布不均， 嚴 重限制呼氣流速。如肺氣腫病人的肺順應性增加，功能殘氣量也增加，病人在肺 過度充氣的情況下進行呼吸。 殘氣量和肺總量之比為正常的 2 倍，嚴重影響肺功 能，最后可導致呼吸衰竭。5順應性在機械通氣和呼吸監(jiān)護中的應用確定最佳 PEEP 水平：產生最大順應性 的PEEP為最佳PEEP,并與心肺功能相一致，也就是產生最大的 氧運輸和最小的死腔。肺順應性可作為選擇產生最佳氣體交換的 PEEP水平的指 標。判斷PEEP的治療反應和ARDS 的時期。輔助診斷機械通氣的并發(fā)癥， 肺順應性的變化可發(fā)現機械通氣的病人臨床情況的 突然惡化，并提供某些支持 性依據?？陀^評價胸部物理

16、治療的效果，胸部物理治療后肺順應性的增加， 這與小氣道分泌物的清除與功能肺單元的增加有關。(四) 氣道阻力氣道阻力 rway resista nee Raw)是非彈性阻力的主要成分，占呼吸功的 30，次要成分為組織阻力，占 5。在胸廓畸形、肺內腫物、胸膜炎、大量腹 水等情況下組織阻力增加。 呼吸道阻力是氣體在流動過程中與呼吸道內壁之間發(fā) 生摩擦所造成。流速愈快，管徑愈細，阻力愈大。呼吸道阻力通常以每秒 (see) 內 1L 通氣量所產生的壓力差來表示：氣道阻力(Raw)=壓力差(kPa) / 流速(L/S)(注：壓力差為口腔與肺泡的壓差 )在機械通氣機的流速儀上，可測定氣體流量，從而計算出Ra

17、w：(峰壓力一平臺壓力 )氣體流量。由上述可知， 當呼吸道阻力增大時， 為了維持流速不變， 需要更大的壓力差， 在自主呼 吸病人需增加吸氣力量， 應用通氣機時要加大驅動壓力。 呼吸道阻力 的正常值在成人吸氣時為0. 17kPa/L/s(1. 7cmH20/ L/s),呼氣時為019kPaLs(19emH20L/S)， 支氣管阻塞時可增至 1kPaL s(10cmH2O/L/S),支氣管平滑肌痙攣、粘膜水腫、充血和分泌物的阻塞，導致管 徑變窄，產生紊流，均可使氣道阻力明顯增加。肺容量對呼吸道阻力有重要影響， 肺容量減少時，由于氣道內徑偏小，阻力 增大，在很 低肺容量時，特別是在肺底，由于肺擴張不

18、夠，呼氣時小氣道可完 全閉合，使部分氣體滯留 于肺泡內， 影響氣體交換。 高肺容量時， 由于肺擴張， 支氣管內徑增加，阻力減小，故 COPD 病人，殘氣量增加，在較高肺容量進行 呼吸，以節(jié)省體力。下列情況時氣道阻力可增加：(1) 支氣管哮喘： 哮喘發(fā)作時氣道阻力增加， 而且在緩解期氣道阻力也可 較正常人高 2 -3 倍。呼氣時氣道阻力較吸氣時為高。 支氣管哮喘時的阻力增加可 被支氣管擴張劑所緩 解。(2) 肺氣腫：氣道阻力常常增加，但受支氣管擴張劑的影響并不明顯。肺氣 腫時氣道阻 力的增加主要是呼氣時氣道萎陷所致。 其次，用力呼氣時胸腔內形 成正壓，增加了對支氣管 的壓迫。第三，由于肺氣腫時肺

19、泡排空并不一致，增 大的肺泡可壓迫周圍肺泡管，引起肺泡 管阻塞。(3) 其他阻塞性通氣障礙：由于慢性支氣管炎、腫瘤、瘢痕組織等原因引起 的阻塞性通 氣障礙，均可引起氣道阻力的增加。(4) 醫(yī)源性氣道阻力的增加：氣管插管或氣管切開管的過長或過細，或管道 內有阻塞 時，均可引起氣道阻力的增加。機械通氣時機械力學監(jiān)測在通氣機吸氣及呼氣管道內分別安置流量傳感器和壓力傳感器，并接受吸、 呼氣時間信息，經電子計算器自動計算并將肺機械力學各參數迅速顯示于視屏。 利用肺機械力學的各項指標， 可更好判斷機械通氣的療效， 及時發(fā)現各種問題以 避免嚴重并發(fā)癥的發(fā)生。(1)峰壓力 (peak pressure：) 即

20、氣道峰壓，是整個呼吸周期中氣道的最高壓力， 在吸氣末測得。正常值0. 91. 6kPa(916cmH20)。機械通氣過程中應努力保 持峰壓3. 9kPa (40cmH20),若高于此值，氣壓傷的發(fā)生率即顯著增加。測定時 手按吸氣末屏氣(inspiratory hold)鈕，才能使測出值準確。(2)暫停壓(pause pressure)又稱吸氣平臺壓，是吸氣后屏氣時的壓力，如屏 氣時間足 夠長(占呼吸周期的 1 0或以上) ，平臺壓可反映吸氣時肺泡壓，正常 值 0. 491. 27kPa(5 13cmH20)。 機械通氣期間應努力保持平臺壓 3. 43kPa(35cmH20),若高于此值，氣壓傷 的發(fā)生率顯著增高。近年認為：監(jiān) 測平臺壓比氣道峰壓更能反映氣壓傷的危險性。 過高的平臺壓和過長的吸氣時間 也增加肺內血循環(huán)的負荷。吸氣阻力(in spiratory resista nee)表示吸氣末肺和氣道對吸人氣流的阻力。 吸氣阻力的計算為：(峰壓一平臺壓)/吸氣末流量。正常值為0. 51. 5kPa/L /s(5-1