Drager呼吸機機械通氣中的曲線與環(huán)

1、Dräger機械通氣中的曲線與環(huán)Frank Rittner, Martin Döring目錄1.通氣曲線模式1.1壓力時間圖1.2流速時間圖1.3容量時間圖1.4曲線模式的詮釋2.環(huán)從各方面來說都是一個好東西2.1PV環(huán)靜態(tài)PV環(huán)動態(tài)PV環(huán)PV環(huán)的詮釋插管前后的PV環(huán)2.2其它的環(huán)流速容量環(huán)3.趨勢回顧3.1一個撤機過程的文檔記錄3.2基于峰壓和平臺壓的肺參數(shù)4.二氧化碳曲線圖定位問題區(qū)域4.1生理性的二氧化碳曲線4.2二氧化碳曲線的詮釋1.通氣曲線模式Evita系列呼吸機提供了通氣中壓力和呼吸氣體流速變化的直觀圖示，此外Evita4、EvitaScreen和PC軟件Evi

2、taView還顯示了呼吸容量的變化。呼吸機屏幕上能同時顯示兩到三個曲線，尤其是同時顯示壓力、流速和容量，更便于發(fā)現(xiàn)呼吸系統(tǒng)或肺導致的改變。壓力、流速和容量的漸進變化在同等程度上取決于呼吸機的性能與設(shè)置，以及肺的呼吸功能。一個呼吸周期由吸氣相和呼氣相組成，正常情況下它們各自都包括一個氣體流動階段與一個氣流暫停階段。在吸氣相的氣流暫停階段，沒有通氣容量傳遞到肺中。1.1壓力時間圖容量控制，恒定流速壓力時間圖顯示了氣道壓力的變化，壓力單位mbar（或者cmH2O），時間單位s。在預設(shè)容量及恒定流速的情況下，氣道壓力取決于肺泡壓力和所有的氣道阻力，并且能被呼吸機與肺的特定阻力及順應性值所影響。呼吸機的

3、這些值可認為是常量，因此壓力時間圖就能對肺的狀態(tài)及肺狀態(tài)的改變作出推論。阻力 = 氣道阻力；順應性 = 系統(tǒng)（肺、管路等）總的順應性從吸氣相A點開始，B點的壓力產(chǎn)生于系統(tǒng)的氣阻，其值等于阻力R和流速V的乘積，p=R×V，這個關(guān)系式以及后面的式子都是在沒有內(nèi)源性PEEP的情況下有效。B點后壓力呈線性增加，直到C點峰壓，BC段壓力曲線的斜率取決于吸氣流速V和總的順應性C，pt=VC。C點時呼吸機到達設(shè)定的潮氣量，此時V=0。然后壓力快速降至D點平臺壓，該壓力降值與吸氣初始由氣阻產(chǎn)生的壓力（B點）相等，線段AD與BC平行。接著D點到E點有輕微的壓力下降，這可能與肺的彈性回縮及系統(tǒng)泄漏有關(guān)。

4、平臺壓由順應性和潮氣量決定，E點平臺壓與F點呼氣末正壓（PEEP）的壓力差為p=Pplat-PEEP=VTC，由此也可以得到有效順應性的計算公式C=VT（Pplat-PEEP）=Vp。在平臺期間，吸氣流速為零，此時沒有容量傳輸?shù)椒沃?。呼氣從E點開始，它是一個胸廓彈性回縮的被動過程，該壓力變化可由呼吸機的呼氣阻力乘以呼氣流速得到p=R×Vexp。呼氣結(jié)束時壓力達到PEEP。壓力模式在壓力通氣模式（例如PCV/BIPAP）下，壓力曲線大為不同。其中，壓力從環(huán)境壓力或者PEEP開始快速增加，達到吸氣壓力Pinsp，然后在呼吸機設(shè)定的吸氣時間Tinsp內(nèi)保持恒定。呼氣相的壓力降與容量通氣模式

5、相同，因為它們都是如前所述的胸廓彈性回縮被動過程，直到下次呼吸開始處的PEEP。通常來說，壓力曲線顯示只反映了呼吸機的測量壓力，肺的真實壓力只有在考慮了所有的影響因素后才能計算得到和評估。1.2流速時間圖流速時間圖分別顯示了吸氣流速Vinsp和呼氣流速Vexsp。流速單位L/min，時間單位s。傳輸容量由流速積分得到，也就是流速曲線下的面積。吸氣相的流速曲線取決于或者至少是被呼吸機設(shè)定的通氣模式所強烈影響。只有呼氣相的流速曲線可用來推導肺及系統(tǒng)的總的氣阻和順應性。常規(guī)臨床實踐中，恒定流速和減速流速已成為呼吸機控制的標準波形，直到現(xiàn)在為止也沒有證據(jù)建議使用其它流速波形能得到特定的治療成效。在恒定

6、流速情況下，吸氣開始時流速快速上升到呼吸機的設(shè)定值，然后保持恒定，直到傳送完呼吸機設(shè)定的潮氣量VT（曲線下的矩形面積），暫停時間（平臺時間）開始后流速快速回到零，暫停時間結(jié)束后呼氣流速開始，此時只取決于通氣系統(tǒng)的氣阻以及肺和氣道的參數(shù)。恒定流速是傳統(tǒng)容量控制通氣模式的典型特征。在減速流速情況下，流速在達到初始高值后持續(xù)下降，正常情況下流速在吸氣相降到零。減速流速是壓力控制通氣模式的典型特征。肺（肺泡）與呼吸系統(tǒng)之間的壓力差由呼吸機維持在一個恒定水平，以驅(qū)動產(chǎn)生氣體流速。隨著肺里的填充容量增加，肺里的壓力也升高。換句話說，吸氣時的壓力差持續(xù)下降，流速也持續(xù)減少。吸氣結(jié)束時肺里的壓力與呼吸系統(tǒng)的壓

7、力相等，此時流速為零。在吸氣結(jié)束及呼氣流速為零時，壓力控制通氣模式的順應性可用呼吸機測量的潮氣量計算C=VTP，其中P=Pinsp-PEEP。1.3容量時間圖容量時間圖顯示了吸氣和呼氣期間傳輸容量的變化，容量單位ml，時間單位s。吸氣時容量持續(xù)增加，流速暫停（平臺時間）時容量保持不變，這個最大容量值指出了傳輸?shù)某睔饬?，并不代表肺里的整個容量，此時未考慮功能殘氣量（FRC）。呼氣時因為是被動呼氣，傳輸容量下降。當壓力、流速和容量同時顯示時，它們之間的關(guān)系尤其明顯。1.4曲線模式的詮釋順應性改變當順應性改變時，平臺壓和峰壓隨之也改變相同的壓力差值p。順應性增加平臺壓和峰壓降低；順應性減少平臺壓和峰

8、壓上升。吸氣時氣道阻力改變當吸氣時氣道阻力改變，峰壓隨之改變，平臺壓維持不變。阻力增加峰壓上升；阻力減少峰壓降低。呼氣時的肺阻力不能從壓力曲線上得到，因為肺泡壓不可知，但是它可以從呼氣流速曲線上推導而來（請看呼氣阻力增加時的流速曲線）。自主呼吸在機械通氣時，如果患者有自主呼吸，那么將會發(fā)生人機對抗。此時減少吸氣時間，甚至是改變通氣模式為強制通氣期間允許患者自主呼吸，將是值得考慮的選擇。BIPAP和AutoFlow即是合適的通氣模式。流速曲線的適應變化在容量控制通氣模式中，AutoFlow使得流速自動變化，以盡可能最小的氣道壓力輸送設(shè)定的潮氣量。典型容量控制通氣模式的恒定流速（方波）變?yōu)闇p速流速

9、波形，同時即使患者肺順應性發(fā)生改變，輸送的潮氣量也保持不變。通過設(shè)置Pmax，Dräger呼吸機也能在輸送恒定潮氣量時限定壓力。如果患者順應性改變，那么這個設(shè)定值必須重新設(shè)置。吸氣時間不足情況下的流速曲線吸氣時流速不回零意味著吸氣時間短，不足以得到設(shè)定壓力下該獲得的容量。呼氣時間不足情況下的流速曲線如果呼氣時流速不回零，那么說明呼氣時間短，不足以完成呼氣過程，也指出存在內(nèi)源性PEEP。這將導致容量控制通氣時肺壓升高。Evita呼吸機有可能直接測量內(nèi)源性PEEP和陷閉潮氣量。內(nèi)源性PEEP對氣體交換和肺的血液循環(huán)影響很大。但是某些情況下可能有目的地嘗試建立內(nèi)源性PEEP（反比通氣IRV

10、），呼氣阻力增加情況下的流速曲線更平緩的呼氣流速曲線指出呼氣阻力增加，有可能是因為霧化治療使得呼氣過濾器潮濕或堵塞。這將導致呼氣時間增加，以及PEEP偏移設(shè)定值。2.環(huán)從各方面來說都是一個好東西2.1PV環(huán)2.1.1靜態(tài)PV環(huán)（傳統(tǒng)型）靜態(tài)PV環(huán)（壓力容量曲線）可通過大注射器方法得到，它的特點就是當呼吸氣體流速為零時測量并記錄各個壓力及容量點。使用大注射器，肺容量逐步增加，在每次容量增加幾秒后測量壓力。通過連接這些測量點就得到PV環(huán)。通過大注射器方法測量的PV環(huán)PV環(huán)的上、下拐點容量與壓力的關(guān)系反映了順應性（C=VP），因此PV環(huán)顯示了隨著容量增加，順應性如何改變。PV環(huán)有上、下兩個拐點。當使

11、用大注射器方法時，呼氣容量測量值不回零，目前原因尚不明確，但是測量時的誤差以及氧氣消耗應該占重要比重。在曲線低段（A）每次容量增加后壓力快速升高，一旦超過肺開放壓（下拐點）則曲線呈線性（B），如果達到了肺順應性的極限（上拐點），則每次容量增加后壓力再次升高（C）。通常，機械通氣應盡可能發(fā)生在線性順應性區(qū)域（B）?？赏ㄟ^設(shè)置PEEP來實現(xiàn)下拐點，然后必須選擇通氣容量（IPPV/CMV，SIMV）或者吸氣壓力（BIPAP，PCV）來保證不超過上拐點。2.1.2動態(tài)PV環(huán)機械通氣中產(chǎn)生的PV環(huán)不滿足記錄測量壓力時呼吸氣體流速為零的條件。呼吸氣流因為管路、氣道等固有的阻力產(chǎn)生一個額外的壓力梯度。因此P

12、V環(huán)不能精確指示順應性的變化。吸氣流速越大，額外的壓力梯度越大，誤差就越大。呼吸機在呼氣開始時打開呼氣閥至環(huán)境壓力或者設(shè)定的PEEP，因此PV環(huán)的壓力顯示也幾乎立即下降到這個值。然而，在靜態(tài)PV環(huán)中，這個壓力下降也是一個漸進過程。對控制通氣獲得的PV環(huán)來說，通常肺充盈得越慢，其上升曲線就越好的反映了順應性變化。一些研究表明，只要吸氣流速恒定，機械通氣時記錄的PV環(huán)與標準程序記錄的PV環(huán)對應關(guān)系良好。它們主要是基于這么一個假定，在恒定流速時吸氣阻力產(chǎn)生的壓力差保持不變，吸氣環(huán)的陡峭度將只反映胸廓和肺的彈性阻力。盡管呼吸機記錄的PV環(huán)發(fā)生偏移（上升支移位），它仍保持了原始形狀，由此可推導得出順應性

13、。這也說明在減速流速波形（BIPAP，PCV等）的通氣模式中，不可能從PV環(huán)得到肺順應性的任何結(jié)論。2.1.3PV環(huán)的詮釋恒定流速下的容量控制機械通氣吸氣時，肺被設(shè)定的氣體流速充盈，在這個過程中呼吸系統(tǒng)的壓力逐漸增加，肺壓也以相同程度增加，吸氣結(jié)束時二者達到相同的壓力值（平臺壓）。呼氣時，呼吸機充分打開呼氣閥以維持PEEP設(shè)定壓力水平。此時，肺壓與PEEP之間的壓力差導致呼吸氣流從肺中流出，肺容量慢慢下降。這就是為什么機械通氣時PV環(huán)為逆時針的緣故。即使在壓力控制通氣中PV環(huán)也是逆時針。吸氣開始時，呼吸機產(chǎn)生一個比肺壓高很多的壓力，并在整個吸氣相期間保持恒定。在此壓力差下，氣流快速進入肺中，肺

14、容量慢慢增加，然后肺壓升高，壓力差減少，氣流減緩，這就產(chǎn)生了一個減速氣流波形。呼吸機在吸氣期間產(chǎn)生恒定的呼吸系統(tǒng)壓力水平，導致壓力控制通氣的PV環(huán)或多或少呈箱子形狀。由此環(huán)圖不能得出肺順應性的任何推論。但是，當吸氣末呼吸氣流為零時，A、B點之間連線的陡峭度確實代表了動態(tài)順應性的測量。需要注意的是，這是以吸氣末和呼氣末氣體流速為零為前提條件才成立。CPAP自主呼吸自主呼吸時PV環(huán)是順時針的?；颊叩奈鼩馀υ诜卫锂a(chǎn)生一個負壓，該負壓然后被呼吸機系統(tǒng)測量。呼吸機總是盡力為患者提供足夠的呼吸氣體來保證設(shè)定的CPAP壓力維持在恒定水平，盡管有難免的輕微負壓力偏差。A區(qū)域面積就是患者對抗呼吸機吸氣阻力所做

15、的功。CPAP（ASB/P.supp.）的PV環(huán)同步患者吸氣努力的呼吸支持（ASB/P.supp.，SIMV等）的一個典型特征就是在零點上面有一個小的扭曲?；颊呤紫仍诜卫锂a(chǎn)生負壓，一旦達到觸發(fā)門限，呼吸機在呼吸系統(tǒng)里產(chǎn)生一個正壓。A區(qū)域面積是患者觸發(fā)呼吸機需要做的功，B區(qū)域面積代表了患者觸發(fā)后呼吸機支持患者呼吸所做的功。順應性變化情況下的PV環(huán)當順應性降低時，即肺的彈性減少，并且呼吸機設(shè)置保持不變，容量控制通氣的PV環(huán)的變得更平坦。PV環(huán)吸氣支的陡峭度變化與肺順應性變化成一定比例。阻力變化情況下的PV環(huán)在恒定流速通氣中如果阻力改變，則PV環(huán)的右支陡峭度不變，位置移動。反映肺過度膨脹的PV環(huán)段在

16、恒定流速通氣時，如果PV環(huán)吸氣支的上部開始變得更平坦，那么這指出肺的某些區(qū)域可能發(fā)生過度膨脹。ASB/P.supp.的PV環(huán)在ASB/P.supp.期間，如果患者僅僅只是觸發(fā)呼吸，那么就只能達到與當前肺順應性一致的支持壓力所對應的容量。但是如果患者在整個呼吸支持階段都有吸氣努力，那么他將在支持壓力不變的情況下吸入更多容量。PV環(huán)高度的變化就代表了患者吸氣努力的強度測量。如果設(shè)定的壓力支持呼吸得到的潮氣量（無患者自己的呼吸）小于患者需求，則患者會被提示進行一次吸氣努力。另一方面，支持壓力應該至少能夠補償人工氣道阻力（管路）。插管前后的PV環(huán)正如前面動態(tài)PV環(huán)所述，呼吸機測量壓力的Y型口之后有更進

17、一步的壓力降，例如管路末端和生理氣道處。插管前后CPAP的PV環(huán)在CPAP下的純自主呼吸顯示為一個窄的PV環(huán)。縱軸左邊的面積越窄，說明對抗呼吸機吸氣阻力所做的功越小。另一方面，縱軸右邊的面積只取決于呼吸機的呼氣阻力。因此整個PV環(huán)面積可作為呼吸機質(zhì)量的評估比較，前提是使用同一套呼吸管路及測量系統(tǒng)，另外需要注意的是某些呼吸機即使沒有設(shè)定支持壓力，也會額外提供一個小的支持壓力（3mbar）。窄的PV環(huán)就意味著患者呼吸作功少，這并不是在所有情況下都正確。呼吸管路直徑越小，患者對抗管路阻力所做的功越多，PV環(huán)的面積越大。同時，病變的氣道阻力更進一步增大了PV環(huán)面積。來自壓力支持的幫助（ASB）病理改變

18、或者插管所致的氣道阻力增加，導致患者呼吸做功增加。輔助自主呼吸就是用來補償這些氣道阻力。如果環(huán)路的吸氣支正好在CPAP設(shè)定值的垂直線上，則只補償了管路阻力。如果吸氣支在CPAP線右側(cè)，則補償了管路阻力及氣道下端的病理阻力。如果支持壓力不適當，患者被強制吸氣，那么管路末端可能產(chǎn)生負壓。不幸的是，管路末端的PV環(huán)通常得不到。在管路末端的測量因為黏液和分泌物同樣也容易產(chǎn)生錯誤。錯誤的測量將導致錯誤的解釋。目前我們必須估計最優(yōu)支持壓力來補償氣道阻力。2.2其它的環(huán)除了壓力-容量環(huán)（PV環(huán)）外，還有其它的參數(shù)組合。流速容量環(huán)流速容量環(huán)偶爾用來獲得關(guān)于吸引術(shù)時的氣道阻力和支氣管治療時患者反應的信息。痰液等

19、導致的氣道阻力增加可識別為鋸齒狀的環(huán)。一個更平滑的環(huán)可以確認吸引等操作已成功改善了氣道阻力。對于阻塞性疾病患者，只有當設(shè)定PEEP大于內(nèi)源性PEEP時，環(huán)的呼氣支才改變形狀。但是，環(huán)的形狀不變并不意味著一定就和限定的流速相關(guān)。3.趨勢回顧趨勢圖連續(xù)顯示通氣波形的測量值，它可用來作為通氣過程的后期評估。多種情況下都可應用趨勢圖，而且每種情況會要求不同的觀察周期。例如評估撤機過程，則需要在一個圖里顯示幾天或幾周的波形，這樣對于突發(fā)事件就可以查看盡可能詳細的信息。因為通氣參數(shù)的多種組合使得趨勢圖應用多種多樣，下面只是其中一些設(shè)計示例，便于讀者對進一步的可能應用作出思考。3.1一個撤機過程的文檔記錄從

20、上面的趨勢圖中可以看到SIMV的呼吸頻率是如何降低的。每次呼吸頻率降低，則分鐘通氣量有降低，盡管患者的自主呼吸補償了該降低的分鐘通氣量。第二個趨勢圖更進一步顯示了撤機過程及其效果。在一個特定的保持恒定的IMV頻率上，只有支持壓力減少。開始時患者補償該減少的支持壓力，盡管后面可以看到持續(xù)的分鐘通氣量降低，在那之后呼吸機支持再次增加。3.2基于峰壓和平臺壓的肺參數(shù)正如前面曲線那一節(jié)所描述的，從峰壓和平臺壓的變化可對氣道阻力和肺順應性作出推論，因此這些參數(shù)的趨勢圖與R、C趨勢圖等效。容量控制通氣期間，如果峰壓增加，同時平臺壓不變，則說明氣道阻力增加，這有可能是因為吸引不充分引起氣道分泌物堵塞。如果峰

21、壓和平臺壓都增加，則說明順應性下降。4.二氧化碳曲線圖定位問題區(qū)域現(xiàn)代患者監(jiān)護允許記錄、顯示和處理各種參數(shù)數(shù)據(jù)。依賴于選擇的參數(shù)及觀察者的經(jīng)驗，各種通氣變量及這些變量的實時曲線顯示，可對患者狀態(tài)和治療效果得出結(jié)論。二氧化碳曲線，一個特定呼吸周期期間的CO2分壓直觀圖示，或者更長一段時間內(nèi)的潮氣末CO2分壓趨勢圖，通常都可用來定位問題區(qū)域。沿著CO2在人體內(nèi)的路徑，很多點都可以產(chǎn)生非生理性的二氧化碳曲線，并且通氣中由于機械介入還有其它一些影響因素。新陳代謝中CO2濃度復雜的依賴性，循環(huán)參數(shù)，氣體交換和肺通氣，以及呼吸機設(shè)置使得可在早期同時監(jiān)測這些功能并發(fā)現(xiàn)問題。CO2監(jiān)測極大改善及保障了患者安全。另一方面，非生理性的二氧化碳曲線過于復雜，很難解釋。CO2監(jiān)測通常允許早期發(fā)現(xiàn)問題，但是這些問題需要使用其它方式進一步檢驗。Evita系列呼吸機使用一個近患者端的市場上主流的傳感器在吸氣相和呼氣相測量CO2分壓，然后以實時曲線顯示測量值，由此可推斷組織解剖學上的死區(qū)及CO2量。上圖顯示了呼吸機測量的潮氣末CO2分壓，并且其長時間的發(fā)展進程可從趨勢圖得到。下面是一個生理性的二氧化碳曲線，一個異常形狀的CO2曲線，帶有一段簡短解釋的趨勢圖，以及可能原因的示例。4.1生理性的二氧化碳曲線A-B：排空氣道的上部死區(qū)曲線上這部分的CO2濃度為零，因為它分