呼吸機(jī)參數(shù)物理特性和調(diào)節(jié)(講稿7)

機(jī)械通氣的生理概述

長峰醫(yī)療器械有限公司

醫(yī)學(xué)顧問柴振安

機(jī)械通氣的生理概述1.機(jī)械通氣基本概念；2.流量、容量、壓力波形；3.呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性和阻力；4.呼吸功；5.向量環(huán)；6.P0.1；7.偏流；8.PCV、PSV的上升斜率和呼氣觸發(fā)靈敏度；9.Peepi;10.機(jī)械通氣臨床舉例;1.1機(jī)械通氣基本概念通氣模式:CMV潮氣量:Vt750ml通氣頻率:f15beat/min吸氣峰流速:PIF30、60L/min;恒定流速：:吸入氧濃度:40%靜態(tài)順應(yīng)性:Cst50ml/cmH2O氣道阻力:Raw10cmH2O/(L/s)呼吸周期：Ttotal=60s/f=4s吸氣時(shí)間：TiTi=Vt/PIF=750ml/500ml/s（30L/min）=1.5s;Ti=Vt/PIF=750ml/1000ml/s（60L/min）=0.75s;呼氣時(shí)間：Te=4-0.75=3.25sor2.5s現(xiàn)代呼吸機(jī)呼吸力學(xué)檢測指標(biāo)1.1.2指數(shù)函數(shù)—指數(shù)增加函數(shù)機(jī)械通氣的呼吸力學(xué)許多參數(shù)呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系，指數(shù)函數(shù)可分為指數(shù)增長函數(shù)和指數(shù)減少函數(shù)，流量/時(shí)間、壓力/時(shí)間、容量/時(shí)間都符合指數(shù)增長函數(shù)；指數(shù)增長函數(shù)；y=yfinal(1-e-t/τ)隨著時(shí)間的延長,容積不斷增大，容積變化率在起始階段最大,越接近最大值yfinal變化率越??；y是個(gè)變量，yfinal是y最大值，e是自然常數(shù)，＝2.7182818,τ是時(shí)間常數(shù),t是時(shí)間.1.1.2指數(shù)減少函數(shù)和時(shí)間常數(shù)流量/時(shí)間、壓力/時(shí)間、容量/時(shí)間都符合指數(shù)減少函數(shù)；指數(shù)減少函數(shù)；y=y0-e-t/τ隨著時(shí)間的延長,容積不斷減少，容積變化率在起始階段最大,越接近最小值y0變化率越?。粂是個(gè)變量，y0是y最小值，趨于零．τ是時(shí)間常數(shù)：

τ是一個(gè)時(shí)間段值，是代表一段時(shí)間里的變化率；τ越小意味著變化率越大，而τ越大意味著變化率越小．經(jīng)過一個(gè)τ后,y從最大值減少至36.7%，二個(gè)τ后,y=13.5%,三個(gè)τ后,y=4.9%.1.2.1壓力/時(shí)間曲線中的時(shí)間常數(shù)恒定流速通氣時(shí)的壓力/時(shí)間曲線包括峰壓、平臺(tái)壓和呼氣肢遞減指數(shù)下降，時(shí)間常數(shù)τ=Cst*Raw;呼吸系統(tǒng)Cst正常值為0.1L/cmH2O；Raw正常值為約10cmH2O/L/s；τ=1；如果呼氣時(shí)間小于3τ,就終止呼氣而轉(zhuǎn)為吸氣,就會(huì)發(fā)生氣體陷閉,并產(chǎn)生內(nèi)源性PEEP.1.2.2流量時(shí)間波形中的時(shí)間常數(shù)和PEEPi

觀察和測定PEEPi2.波形流量/時(shí)間壓力/時(shí)間容量/時(shí)間2.1測定流速在吸氣和呼氣相均測定患者的流速/容量2.2流量/時(shí)間曲線流量/時(shí)間曲線反映了吸氣流速和呼氣流速各自的變化形式，其中吸氣流速和通氣的模式有關(guān)，而呼氣流速和呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性和阻力有關(guān)．其中方波（Ｂ）和遞減波（Ａ）是臨床上最常用的波形．2.3.1自主呼吸流量/時(shí)間曲線自主呼吸流速大小和持續(xù)時(shí)間由患者自己決定，正常波形近似正弦波．2.4.1流量時(shí)間波形的意義鑒別呼吸方式GUANCHA2.4.2流量時(shí)間波形的意義壓力控制通氣時(shí)吸氣時(shí)間的設(shè)定及其影響2.4.3流量時(shí)間波形的意義觀察氣道阻塞情況2.4.4流量時(shí)間波形的意義觀察患者對(duì)支氣管擴(kuò)張藥物的反應(yīng)容量控制的容量/時(shí)間曲線（Ａ）Ａ.恒定流速波形，在吸氣相容量是線形增加的平臺(tái)期保持恒定，呼氣相容量是遞減指數(shù)下降；壓力控制的容量/時(shí)間曲線（Ｂ）Ｂ.遞減流速波形，在吸氣相容量是指數(shù)增加，呼氣相容量是線形下降；2.5.1測定壓力在Y型接頭處測定壓力2.5.2分析壓力時(shí)間波形的意義確定呼吸方式和通氣模式2.5.3輔助－控制通氣（Ａ／Ｃ）輔助－控制通氣Ａ／Ｃ時(shí)，患者既能通過自主吸氣觸發(fā)呼吸機(jī)從而確定呼吸頻率（ＡＶ）；如果患者自主呼吸頻率低于預(yù)設(shè)頻率或無力觸發(fā)時(shí)，呼吸機(jī)以預(yù)設(shè)頻率取代，提供不低于預(yù)設(shè)水平的通氣量（ＣＭＶ）．2.5.4分析壓力時(shí)間波形的意義確定呼吸方式和通氣模式2.5.5分析壓力時(shí)間波形的意義確定呼吸方式和通氣模式2.5.6同步間歇指令通氣(SIMV)

患者吸氣觸發(fā)同步間歇指令通氣SIMV和壓力支持通氣PSV,保證機(jī)械呼吸和自主呼吸相同步,又不影響自主呼吸.和左圖SIMV+自主呼吸比較，SIMV+PSV給病人提供更多的支持。2.5.7分析壓力時(shí)間波形的意義觸發(fā)水平是否恰當(dāng)；觸發(fā)功估計(jì)：倒三角A面積pressuretimeproduct(PTP)越大，病人做的呼吸功越大；P0.1就是測倒三角A的壓力值。

2.5.8分析壓力時(shí)間波形的意義評(píng)價(jià)吸氣時(shí)間和吸呼比設(shè)定2.5.9分析壓力時(shí)間波形的意義壓力型通氣的流量/壓力上升斜率/時(shí)間2.5.10分析壓力時(shí)間波形的意義定容型通氣的流量/壓力上升斜率/時(shí)間3.1.1呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性和阻力和胸腔壓力關(guān)系3.1.2呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性肺順應(yīng)性CL和胸壁順應(yīng)性CW均為0.2L/cmH2O，呼吸系統(tǒng)總順應(yīng)性CRs為0.1L/cmH2O：CL=Δv/Δp（ao-pl）（跨肺壓）；CW=Δv/Δp（pl-bs）（跨胸壁壓）；CRs=Δv/Δp（ao-bs）（跨胸壓）因CW是彈性阻力的倒數(shù)，CL是非彈性阻力的倒數(shù)，呼吸系統(tǒng)總阻力等于彈性阻力和非彈性阻力之和，所以：3.1.3呼吸系統(tǒng)阻力呼吸系統(tǒng)總阻力Rs=1/CRs=呼吸道阻力RL(包括氣道阻力Raw)(1/CL)+胸壁阻力Rw(1/CW)。或者：Raw=Δp（alv-ao）/Δv；RL=Δp（ao-pl）/Δv；Rw=Δp（pl-bs）/Δv；Rs=Δp（alv-bs）/Δv約10cmH2O/L/s；因此任何影響胸壁擴(kuò)張、肺組織彈性、肺表面活性物質(zhì)合成、分泌和破壞等都會(huì)影響CRs。（見上圖）3.1.4采用氣道閉合法來測定呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性示意圖3.1.5測定呼吸系統(tǒng)靜態(tài)和動(dòng)態(tài)順應(yīng)性根據(jù)下列公式計(jì)算：Cst=VT/Pplat-PEEP60-100ml/cmH2OCd=VT/PIP-PEEP50-80ml/cmH2O有內(nèi)源性PEEP（PEEPi）時(shí)，根據(jù)下列公式計(jì)算：Cst=VT/Pplat-PEEP-PEEPi因此在有PEEPi的COPD病人，如果忽視它的存在，可能會(huì)過低估計(jì)呼吸系統(tǒng)總順應(yīng)性。靜態(tài)順應(yīng)性計(jì)算方法動(dòng)態(tài)順應(yīng)性的計(jì)算方法3.2.1呼吸系統(tǒng)阻力增高和順應(yīng)性減退呼吸系統(tǒng)阻力增高時(shí)，平臺(tái)壓不變，而峰壓增加。順應(yīng)性減退時(shí)，平臺(tái)壓增高，引起峰壓增加。3.4.1VCV中吸氣阻力,呼氣阻力,

自主呼吸功的關(guān)系（1）潮氣量（VT）=吸氣流速（Vi）×吸氣時(shí)間（Ti）（2）吸氣阻力（Ri）=峰壓（PIP）–平臺(tái)壓（Pplat）/吸氣流速(Vi)（3）呼氣阻力（Re）=峰壓（PIP)-呼吸末正壓(PEEP)/呼氣流速（Ve）（4）正常自主呼吸功=(氣道峰壓-1/2平臺(tái)壓)*潮氣量/10=0.56joules氣道(包括插管等)阻力：氣道阻力是非彈性阻力的主要內(nèi)容，氣道阻力與管道長度、內(nèi)徑、氣流速度、形態(tài)以及氣體物理?xiàng)l件都有關(guān)系。在平直管道里，層流條件下，符合Poiseuile定律：R=8nL/πr4其中R是氣道阻力；r是管道半徑；L是管道長度；n是氣體粘度；在湍流條件下，符合：R=V*摩擦因子*L/4π2r5氣道(包括插管等)阻力COPD急性發(fā)作的病人，氣道分泌物和呼吸頻率增加而阻力大大增加。吸入支氣管擴(kuò)張劑、一氧化氮(NO)、氦氧混合氣有助于降低氣道阻力.4.2呼吸功：每個(gè)呼吸動(dòng)作均需克服胸壁的彈性阻力和肺的非彈性阻力，即需做呼吸功?？偤粑?0%是克服彈性阻力和30%是克服非彈性阻力（主要是氣道阻力）。正?？偤粑χ徽伎傃鹾牡?%-3%。COPD病人克服氣道阻力需做呼吸功最高達(dá)到50%。因此在機(jī)械通氣同時(shí)，要加強(qiáng)氣道濕化、吸痰，減少病原體繁殖、控制炎癥、減少分泌物，降低氣道阻力，減少呼吸功。適當(dāng)?shù)念l率和潮氣量可使總呼吸功降低到最小適當(dāng)?shù)念l率和潮氣量可使總呼吸功降低到最小，在肺泡通氣量恒定時(shí)，呼吸頻率增加使得死腔量增加，呼吸功也相應(yīng)增加。4.3順應(yīng)性和呼吸功的關(guān)系氣道阻力和呼吸功的關(guān)系5.1向量環(huán)壓力容量環(huán)流速/容量環(huán)5.1.1壓力/容量環(huán)

時(shí)間觸發(fā)的指令呼吸呼氣02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O吸氣VT

反時(shí)針5.1.2壓力容量環(huán)

患者觸發(fā)自主呼吸吸氣呼氣02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2OVT順時(shí)針5.1.3壓力/容量環(huán)

患者觸發(fā)的自主呼吸0204060-20-40-600.20.40.6LITERSPawcmH2OVT測定附加呼吸功WOB–呼吸功克服氣道阻力和肺彈性，驅(qū)動(dòng)氣體進(jìn)入肺內(nèi)并呼氣所要作的功。5.1.4壓力/容量環(huán)

患者觸發(fā)呼吸機(jī)-輔助呼吸吸氣02040602040-600.2LITERS0.40.6PawcmH2O輔助開始VT

5.1.5壓力/容量環(huán)

患者觸發(fā)呼吸機(jī)-輔助呼吸吸氣呼氣02040602040-600.2Liters0.40.6PawcmH2OVT

從順時(shí)針倒反時(shí)針輔助開始患者觸發(fā)輔助呼吸的附加功5.2.1分析壓力/容量環(huán)的意義計(jì)算吸氣面積估測觸發(fā)呼吸功分5.2.2析壓力/容量環(huán)的意義監(jiān)測Bias-flow節(jié)約觸發(fā)功的作用5.2.3分析壓力/容量環(huán)的意義曲線形態(tài)不變，斜率移動(dòng)---反映順應(yīng)性改變5.2.4分析壓力/容量環(huán)的意義曲線改變，斜率移動(dòng)---反映阻力變化5.3.1正常和異常肺泡跨肺壓和切變力變化5.3.1肺泡跨肺壓和切變力的損傷：肺泡擴(kuò)張時(shí)受兩個(gè)力的作用，即向外法向力（在肺組織為跨肺壓，控制通氣時(shí)，近似平臺(tái)壓）和法向力垂直的切變力，切變力的大小和單位時(shí)間的運(yùn)動(dòng)速度變化（dv/dt）成正比。其大小與平臺(tái)壓形成的速度直接相關(guān)，與順應(yīng)性呈反向關(guān)系。低容積時(shí)，小氣道和肺泡的周期性陷閉可導(dǎo)致切變力的損傷，病變重和病變輕的區(qū)域，順應(yīng)性不同，在交界處也可產(chǎn)生變切力。。常規(guī)通氣和保護(hù)性通氣的比較ARDS伴PEEP作用原理5.3.2分析壓力/容量環(huán)的意義上拐點(diǎn)---PIP，VT下拐點(diǎn)---PEEP,Pbase5.3.3呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性和不同疾病peep的設(shè)置5.3.4機(jī)械通氣肺損傷引起的臨床表現(xiàn)1高容量損傷;2高壓力損傷;3變切力損傷;4生物損傷;在中、高容量的通氣過程會(huì)發(fā)生肺生物損傷,機(jī)械通氣通過炎性細(xì)胞和炎性介質(zhì)(白介素;腫瘤壞死因子等)途徑促進(jìn)肺損傷的發(fā)生和發(fā)展.肺損傷臨床表現(xiàn)為肺泡破裂;肺間質(zhì)、縱膈和皮下氣腫、心包和腹膜后積氣以及氣腹和氣胸。5.3.5肺泡通氣過度通氣的危害性但是近年來發(fā)現(xiàn)，肺泡通氣過度通氣也帶來較大的危害，包括引起ARDS病人因VT過大和較高的通氣壓力造成容量損傷；肺泡通氣過度通氣引起PaCO2過度降低，腦血管收縮，氧離曲線左移，呼吸性鹼中毒等，組織缺氧加重。COPD病人在此情況下難以撤機(jī).在PaCO2>75mmHg時(shí)，只要稍增加VA，即能明顯增加PaO2，降低PaCO2。5.3.6允許性高碳酸血癥（permissivehypercapniaventilation,PHC）是近年來機(jī)械通氣（MV）的一種策略，在發(fā)生肺損傷的高?；颊?，若維持PaCO2和pH的正常，必須有較高的通氣壓力或VT，而高通氣壓力或VT會(huì)顯著增加機(jī)械通氣相關(guān)性肺損傷(包括肺生物傷)的機(jī)會(huì)。為了保護(hù)肺組織免受損傷，必須容許VT或通氣壓力適當(dāng)下降和一定程度的PHC。在ALI大白兔機(jī)械通氣的試驗(yàn)中，高碳酸血癥組的氣道峰壓顯著低于對(duì)照組，超氧化物岐化酶SOD和丙二醛MDA活性高于對(duì)照組，肺濕質(zhì)量/干質(zhì)量比及肺通透指數(shù)明顯低于對(duì)照組，減輕脂質(zhì)過氧化。PHC宜在60-100mmHg,PH大于7.25