醫(yī)學(xué)專題-呼吸力學(xué)

呼吸力學(xué)長治市中醫(yī)(zhōngyī)研究所肺病科第一頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸力學(xué)(lìxué)的概念

一門學(xué)科——研究對象：呼吸運動——研究方法：物理(wùlǐ)力學(xué)從力學(xué)的角度來描述和解釋呼吸運動現(xiàn)象呼吸力學(xué)三要素：壓力，流速，容積第二頁，共八十七頁。編輯ppt肺的解剖(jiěpōu)結(jié)構(gòu)第三頁，共八十七頁。編輯ppt力物體之間的相互作用使物體獲得加速度和發(fā)生變形功力使物體沿力的方向通過一段距離動力導(dǎo)致作功的力阻力(zǔlì)阻礙物體運動的力與呼吸相關(guān)(xiāngguān)的力學(xué)概念第四頁，共八十七頁。編輯ppt力、功的關(guān)系(guānxì)功=力×距離壓力=力/面積力=壓力×面積功=壓力×面積×距離呼吸功=壓力×容積正常(zhèngcháng)呼吸做功為2.5-3J/min；最高可達(dá)10-15J/min,超過該界限，則需要進(jìn)行機械通氣。第五頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸(hūxī)運動的機械動力膈肌、肋間內(nèi)外肌胸鎖乳突肌、斜角肌、腹壁肌肉(jīròu)、胸背部肌肉(jīròu)等第六頁，共八十七頁。編輯ppt胸內(nèi)壓、肺內(nèi)壓1.胸內(nèi)負(fù)壓

平均大約為-6.7cmH2O,隨呼吸周期變化。安靜吸氣時-10.6cmH2O，安靜呼氣末-2.7cmH2O.

臨床上用食管內(nèi)壓力代表胸內(nèi)壓。胸內(nèi)負(fù)壓來源：肺組織的彈性回縮力和肺泡壁表面張力。胸內(nèi)負(fù)壓也作用于胸腔內(nèi)的心臟和大靜脈，降低(jiàngdī)中心靜脈壓，有助于靜脈回流和右心充盈。第七頁，共八十七頁。編輯ppt胸內(nèi)壓、肺內(nèi)壓肺內(nèi)壓：即肺泡內(nèi)壓，正常人在呼吸暫停，聲帶開放，氣道通暢(tōngchàng)時，肺內(nèi)壓與大氣壓相等。吸氣時肺內(nèi)壓低于大氣壓，呼氣時高于大氣壓。肺內(nèi)壓正0負(fù)吸氣吸氣吸氣呼氣呼氣呼氣第八頁，共八十七頁。編輯ppt正常人呼吸器官的壓力、容量(róngliàng)關(guān)系1.肺容量在功能殘氣量（FRC）時（占肺總量40%），肺內(nèi)壓為0。2.肺容量大約等于肺總量的67%時，胸廓在天然位置，不表現(xiàn)彈性(tánxìng)力量。3.肺容量超過67%以上時，胸廓與肺的彈性回縮力方向相同，共同構(gòu)成擴張阻力。4.功能殘氣量時，用力呼氣，則呼吸肌的收縮力完全用于克服胸廓向外張開的彈性力量。第九頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸系統(tǒng)(hūxīxìtǒnɡ)的壓力梯度胸膜(xiōngmó)腔內(nèi)壓肺泡內(nèi)壓氣道內(nèi)壓經(jīng)胸壓經(jīng)肺壓經(jīng)胸壁壓經(jīng)氣道壓第十頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸系統(tǒng)(hūxīxìtǒnɡ)的壓力梯度1.胸膜腔內(nèi)壓

正常時功能(gōngnéng)殘氣位的胸膜腔內(nèi)壓為-5cmH2O2.肺泡內(nèi)壓其大小決定于胸膜腔內(nèi)壓與肺向內(nèi)收縮的壓力之差機械通氣時，肺泡內(nèi)壓直接受吸氣壓力影響，故要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。第十一頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸系統(tǒng)(hūxīxìtǒnɡ)的壓力梯度3.氣道內(nèi)壓吸氣或呼氣末，氣流停止時，從肺泡到口鼻，氣道內(nèi)各處壓力相等，吸氣時，從口鼻到肺泡的壓力遞減，呼氣時則遞增。呼吸運動中，氣道內(nèi)任意二點間的壓力差，決定于其間氣道阻力的大小和氣流的速度(sùdù)。4.經(jīng)胸壓相當(dāng)于肺泡內(nèi)壓與胸廓外大氣壓之差，是擴張或壓縮胸廓、肺臟的總壓力。第十二頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸系統(tǒng)(hūxīxìtǒnɡ)的壓力梯度5.經(jīng)肺壓相當(dāng)于肺泡內(nèi)壓與胸膜腔內(nèi)壓之差，是擴張或收縮肺的壓力。6.經(jīng)胸壁壓相當(dāng)于胸膜腔內(nèi)壓與胸廓外大氣壓之差，是擴張或收縮胸壁的壓力。7.經(jīng)氣道壓相當(dāng)于氣道內(nèi)外(nèiwài)壓力之差，胸腔內(nèi)氣道的經(jīng)氣道壓，也是胸膜腔內(nèi)壓與氣道內(nèi)壓之差。第十三頁，共八十七頁。編輯ppt肺順應(yīng)性概念物理概念，指單位壓力改變時，所引起(yǐnqǐ)的肺容積的變化。是彈性物體的共同特性。肺的彈性E和壓力P、體積V的關(guān)系：E=ΔP?ΔV以“順應(yīng)性（C）”表示C=1/EC==潮氣量（L)/壓力差（kPa)反映呼吸系統(tǒng)的“軟”、“硬”彈性阻力正常時占總阻力的70%主要影響因素(yīnsù)肺膠原纖維肺泡表面活性物質(zhì)肺容量（P-V曲線）第十四頁，共八十七頁。編輯ppt肺順應(yīng)性呼吸器官總順應(yīng)性

正常(zhèngcháng)人體總順應(yīng)性約：0.1L/cmH2O1————肺和胸廓總順應(yīng)性=1——肺順應(yīng)性+1——胸廓(xiōngkuò)順應(yīng)性第十五頁，共八十七頁。編輯ppt肺順應(yīng)性臨床上，總順應(yīng)性有三種不同表示方法(fāngfǎ)：①靜態(tài)順應(yīng)性—反映肺與胸廓的彈性②動態(tài)順應(yīng)性—反映肺與胸廓的彈性外，還包括克服阻力成分③比順應(yīng)性—順應(yīng)性（C）/功能殘氣量（FRC）（此值在不同性別和年齡之間大致相同）第十六頁，共八十七頁。編輯ppt影響肺順應(yīng)性的主要(zhǔyào)因素生理因素：肺容積、性別、年齡、身高、體位、運動。病理因素：①肺彈性阻力減低(jiǎndī)時順應(yīng)性增加：如肺氣腫②肺彈性阻力增加時順應(yīng)性減?。喝绶嗡[、炎癥、肺不張，肺間質(zhì)纖維化。③肺外疾患：胸膜疾病、胸壁肌肉疾病、膈肌抬高、肥胖等。④心臟疾患：如二尖瓣狹窄、間隔缺損等。第十七頁，共八十七頁。編輯ppt順應(yīng)性下降對病人(bìngrén)的影響增加呼吸功造成通氣血流比失調(diào)，引起低氧血癥病人(bìngrén)的呼吸表現(xiàn)為淺而快第十八頁，共八十七頁。編輯ppt順應(yīng)性增加對病人(bìngrén)的影響病人在潮氣量呼吸時所需的跨肺壓較小，呼吸功也較小。但同時也可使小氣道狹窄閉鎖，增加氣道阻力導(dǎo)致肺內(nèi)氣體分布不均，嚴(yán)重限制(xiànzhì)呼氣流速。第十九頁，共八十七頁。編輯ppt氣道阻力(zǔlì)(Raw)呼吸道阻力通常以每秒內(nèi)1升通氣量所產(chǎn)生的壓力來表示R氣道=壓力差為口腔與肺泡的壓差正常時占總阻力的近30%鼻和聲門(shēngmén)占R氣道的75%小氣道占R氣道的10%機械通氣時R氣道=峰壓力-平臺壓————氣體流量第二十頁，共八十七頁。編輯ppt氣道阻力(zǔlì)(Raw)Hagen-Poiseuille(哈根-泊肅葉定律）

Raw=

（η為流體(liútǐ)黏度；r為管的半徑；l為管道長度）氣道直徑是影響阻力的重要因素。呼吸道阻力的正常值在成人：1-3cmH2O/L/S.發(fā)生于直徑2mm的細(xì)支氣管以上部位。

8ηl——πr4第二十一頁，共八十七頁。編輯ppt影響(yǐngxiǎng)氣道阻力升高的因素1.氣道分泌物增多(zēnɡduō)、積聚。2.氣道粘膜的腫脹。3.支氣管痙攣。4.肺氣腫。5.異物。6.腫瘤性狹窄。第二十二頁，共八十七頁。編輯ppt等壓點理論(lǐlùn)第二十三頁，共八十七頁。編輯ppt等壓點理論(lǐlùn)等壓點的位置對于正常人，等壓點的位置主要取決于肺容積。80-70%的肺活量的肺容積水平時，等壓點處于肺葉(fèiyè)支氣管；＜40%肺活量的肺容積水平后等壓點迅速向上游氣道移動。25%肺活量水平時，等壓點位于細(xì)支氣管水平。第二十四頁，共八十七頁。編輯ppt時間常數(shù)(shíjiānchánɡshù)（τ）任一呼吸系統(tǒng)，其容積變化(ΔV)與壓力變化(ΔP)呈指數(shù)函數(shù)的關(guān)系，其函數(shù)特征可以用時間常數(shù)(shíjiānchánɡshù)來表示：τ＝RC——即容積變化(ΔV)與壓力變化(ΔP)的相互關(guān)系取決于阻力和順應(yīng)性第二十五頁，共八十七頁。編輯ppt時間常數(shù)(shíjiānchánɡshù)（τ）正常肺的時間常數(shù)為0.2秒。時間常數(shù)決定氣體在肺內(nèi)的充盈和排空速度。假定潮氣量為1000ml,則在呼氣的0.2秒末，有630ml氣體呼出；在0.4秒末，共有(ɡònɡyǒu)865ml氣體呼出；0.6秒末，共有950ml氣體呼出，幾乎完成了呼氣相。順應(yīng)性和阻力發(fā)生變化，勢必影響到τ。100%37%正常(zhèngcháng)COPDVTτ=0.2τ=0.9正常肺和COPD患者呼氣相第二十六頁，共八十七頁。編輯ppt時間常數(shù)(shíjiānchánɡshù)（τ）由于肺部病變(bìngbiàn)的影響，使不同肺區(qū)的充盈和排空速度有所不同?？旆螀^(qū)---充盈和排空速度較快的區(qū)域慢肺區(qū)—充盈和排空速度較慢的區(qū)域第二十七頁，共八十七頁。編輯ppt第二十八頁，共八十七頁。編輯ppt機械通氣時的呼吸(hūxī)力學(xué)監(jiān)測監(jiān)測動力(dònglì)監(jiān)測阻力監(jiān)測功第二十九頁，共八十七頁。編輯ppt對動力(dònglì)的監(jiān)測呼吸機所提供的正壓既要保證正壓通氣(tōngqì)的療效，又要防止其負(fù)面影響第三十頁，共八十七頁。編輯ppt對阻力(zǔlì)的監(jiān)測C=R彈==平臺壓可以更好地反映(fǎnyìng)肺泡內(nèi)壓R氣道=ttPF氣道峰壓氣道平臺(píngtái)壓吸氣相呼氣相用以克服氣道阻力（P1）用以克服彈性阻力（P2）第三十一頁，共八十七頁。編輯ppt對功的監(jiān)測(jiāncè)W吸氣(xīqì)=P·△V壓力(yālì)容量壓力容量壓力容量正常R氣道↑C↓第三十二頁，共八十七頁。編輯ppt機械通氣時呼吸力學(xué)指標(biāo)的監(jiān)測(jiāncè)及臨床應(yīng)用呼吸力學(xué)監(jiān)測(jiāncè)的三要素①壓力（pressure，Ｐ）氣道開口壓，食道壓，隆突壓②流速（flow，Ｆ）③容積（volume）計算流量對時間的積分050100-50-100Flow(L/min)Time第三十三頁，共八十七頁。編輯ppt常用(chánɡyònɡ)壓力指標(biāo)氣道峰壓（PD）氣道平臺壓（Ps）氣道平均(píngjūn)壓（Pmean)

內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPi）呼氣末正壓（PEEP）tP氣道峰壓氣道平臺(píngtái)壓用以克服氣道阻力（P1）用以克服彈性阻力（P2）呼氣末正壓第三十四頁，共八十七頁。編輯ppt氣道峰壓（PIP）作用：用于克服胸肺粘滯阻力和彈性阻力氣道峰壓（PIP）的影響因素順應(yīng)性潮氣量PEEP氣道和氣管內(nèi)導(dǎo)管阻力吸氣(xīqì)流速第三十五頁，共八十七頁。編輯ppt第三十六頁，共八十七頁。編輯ppt第三十七頁，共八十七頁。編輯ppt第三十八頁，共八十七頁。編輯ppt氣道峰壓的臨床意義氣道峰壓是設(shè)置(shèzhì)壓力報警限的根據(jù)設(shè)置值約實際氣道峰壓之上5-10cmH2O以不高于45cmH2O為宜氣道峰壓與氣壓傷的關(guān)系第三十九頁，共八十七頁。編輯ppt氣道峰壓增加(zēngjiā)的臨床意義

不伴有平臺壓的增加(zēngjiā)氣道問題伴有平臺壓的增加肺實質(zhì)或間質(zhì)問題或肺含氣狀態(tài)變化第四十頁，共八十七頁。編輯ppt平臺(píngtái)壓（PS）作用:用于克服胸肺彈性阻力。平臺壓（PS）的影響(yǐngxiǎng)因素順應(yīng)性PEEP潮氣量第四十一頁，共八十七頁。編輯ppt第四十二頁，共八十七頁。編輯ppt第四十三頁，共八十七頁。編輯ppt平臺(píngtái)壓的臨床意義

計算靜態(tài)順應(yīng)性可近似代表肺泡壓的大小肺損傷的關(guān)系較氣道峰壓更為密切臨床嚴(yán)格限制平臺(píngtái)壓不超過35cmH2O第四十四頁，共八十七頁。編輯ppt第四十五頁，共八十七頁。編輯ppt平均(píngjūn)氣道壓(Pmean)

數(shù)個周期中氣道壓的平均值與影響PIP的因素及吸氣時間長短有關(guān)(yǒuguān)近似于平均肺泡壓其大小與對心血管系統(tǒng)的影響直接相關(guān)第四十六頁，共八十七頁。編輯ppt內(nèi)源性呼氣(hūqì)末正壓（PEEPi）在肺的彈性回縮下導(dǎo)致呼氣末肺泡內(nèi)呈正壓，稱為PEEPi。PEEPi的存在說明(shuōmíng)存在動態(tài)肺過度充氣（DPH）。第四十七頁，共八十七頁。編輯ppt第四十八頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的影響(yǐngxiǎng)因素

◆氣道阻力增加◆呼吸系統(tǒng)彈性下降◆氣道動態(tài)(dòngtài)塌陷◆通氣量過大◆呼氣時間不足◆呼氣肌的作用第四十九頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的類型(lèixíng)

伴有氣流(qìliú)受限的PEEPi不伴有氣流受限的PEEPi第五十頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的直接(zhíjiē)生理學(xué)作用

肺泡內(nèi)正壓增加(zēngjiā)肺容積第五十一頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的臨床意義

增加呼吸功,導(dǎo)致呼吸肌疲勞，肺泡通氣量降低對循環(huán)系統(tǒng)(xúnhuánxìtǒng)的影響增加肺損傷的危險性對臨床所測呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的影響第五十二頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的監(jiān)測方法:間接(jiànjiē)觀察

胸圍增大(zēnɡdà)患者呼吸費力心血管功能惡化呼氣末有持續(xù)呼氣氣流壓力控制通氣時潮氣量或每分通氣量下降容量控制通氣時氣道壓力升高胸片顯示局部肺過度充氣第五十三頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的監(jiān)測(jiāncè)方法:直接測量

呼氣(hūqì)末氣道阻斷法同步記錄食道壓力與流速法第五十四頁，共八十七頁。編輯pptPEEPi的臨床(línchuánɡ)應(yīng)用

降低PEEPi：COPD，哮喘降低氣道阻力減少分鐘通氣量延長呼氣(hūqì)時間消除呼氣肌的作用增加PEEPi：ARDS，間質(zhì)性肺病延長吸氣時間第五十五頁，共八十七頁。編輯ppt呼氣(hūqì)末正壓（PEEP）PEEP與CPAP的概念在呼氣末期將氣道壓力維持(wéichí)在高于大氣壓的水平，稱為呼氣末正壓（positiveendexpiratorypressure,PEEP)

機械通氣時的呼氣末正壓稱為PEEP自主呼吸時應(yīng)用呼氣末正壓稱為CPAP第五十六頁，共八十七頁。編輯ppt呼氣(hūqì)末正壓（PEEP）PEEP的生理學(xué)效應(yīng)1.COPD：減少呼吸功，防止氣道動態(tài)塌陷2.哮喘：有爭議(zhēngyì)3.ARDS：使萎陷肺泡復(fù)張/防止肺泡再萎陷,減少分流，改善V/Q比值和順應(yīng)性第五十七頁，共八十七頁。編輯ppt呼氣(hūqì)末正壓（PEEP）PEEP=0PEEP=12第五十八頁，共八十七頁。編輯ppt低位拐點(ɡuǎidiǎn)、高位拐點(ɡuǎidiǎn)PEEP高于低位拐點2-3cmH2OPIP不超過(chāoguò)高位拐點傳統(tǒng)(chuántǒng)通氣保護性通氣第五十九頁，共八十七頁。編輯ppt胸內(nèi)壓（Ppl）/食道(shídào)壓（Pes）胸內(nèi)壓與食道壓的關(guān)系食道內(nèi)壓能較好地反映胸內(nèi)壓絕對值有一定的差別兩者的變化幅度和趨勢(qūshì)一致測量方法：食道球囊法第六十頁，共八十七頁。編輯ppt食道壓測定的臨床(línchuánɡ)應(yīng)用反映胸內(nèi)壓反映自主呼吸努力(nǔlì)計算跨膈壓第六十一頁，共八十七頁。編輯ppt阻力和順應(yīng)性的測定方法：阻斷(zǔduàn)法吸氣末阻斷(zǔduàn)法呼氣末阻斷法第六十二頁，共八十七頁。編輯ppt氣道阻力(zǔlì)計算公式

Raw=(PIP-Ps)/F第六十三頁，共八十七頁。編輯ppt氣道阻力(zǔlì)增加的原因與氣管內(nèi)導(dǎo)管有關(guān)管腔狹小，扭曲，牙齒咬合，痰痂形成(xíngchéng)與氣道有關(guān)氣道痙攣，分泌物增加第六十四頁，共八十七頁。編輯ppt順應(yīng)性計算公式總靜態(tài)(jìngtài)順應(yīng)性（Cst）=VT/(Ps-PEEP-PEEPi)總動態(tài)順應(yīng)性（Cdyn)=VT/(PD-PEEP-PEEPi)肺靜態(tài)順應(yīng)性（Clst）=VT/(Ps-Ppl-PEEP-PEEPi)胸壁順應(yīng)性＝總順應(yīng)性－肺順應(yīng)性第六十五頁，共八十七頁。編輯ppt順應(yīng)性改變(gǎibiàn)原因

肺僵硬：肺水腫，實變，纖維化，肺不張胸壁僵硬：脊柱側(cè)彎或其他胸壁畸形，肥胖，腹水或腹脹肺受壓：氣胸、胸腔積液動態(tài)(dòngtài)肺充氣第六十六頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸(hūxī)力學(xué)曲線（環(huán)）推算指標(biāo)：順應(yīng)性、呼吸功氣流受限和肺過度充氣的判斷確定潮氣量和最佳PEEP判斷觸發(fā)靈敏度是否合適人－機協(xié)調(diào)的監(jiān)測氣道分泌物過多的判斷支擴藥物效果的判斷呼吸機管道(guǎndào)系統(tǒng)密閉性的判斷第六十七頁，共八十七頁。編輯ppt壓力(yālì)－容積環(huán)（P-V環(huán)）靜態(tài)P－V環(huán)壓力導(dǎo)致(dǎozhì)的容積變化只與彈性阻力有關(guān)動態(tài)P－V環(huán)壓力導(dǎo)致的容積變化與彈性及氣道阻力有關(guān)第六十八頁，共八十七頁。編輯ppt臨床(línchuánɡ)應(yīng)用調(diào)節(jié)PEEP：LIP+2～3cmH2O計算呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性（Crs）調(diào)節(jié)潮氣量：使氣道壓低于UIP判斷(pànduàn)肺泡復(fù)張的潛在可能性測定肺泡復(fù)張容積第六十九頁，共八十七頁。編輯ppt第七十頁，共八十七頁。編輯ppt呼吸功能不全或衰竭(shuāijié)的病理生理改變呼吸力學(xué)改變模式參數(shù)通氣策略有創(chuàng)通氣(tōngqì)無創(chuàng)通氣(tōngqì)以呼吸力學(xué)為核心的機械通氣第七十一頁，共八十七頁。編輯ppt第七十二頁，共八十七頁。編輯ppt以呼吸力學(xué)為核心的機械通氣

—COPD急性(jíxìng)加重合并呼吸衰竭第七十三頁，共八十七頁。編輯pptCOPD的病理(bìnglǐ)改變（1）內(nèi)徑＞2mm的中央氣道內(nèi)徑＜2mm的外周氣道氣道纖維化和膠原沉積氣道狹窄、氣流受限肺實質(zhì)（呼吸性細(xì)支氣管、肺泡和毛細(xì)血管）結(jié)構(gòu)破壞、含氣量↑肺氣腫、肺彈性(tánxìng)回縮力↓肺血管第七十四頁，共八十七頁。編輯pptCOPD的病理(bìnglǐ)改變（2）第七十五頁，共八十七頁。編輯pptCOPD的病理生理(shēnglǐ)改變氣道分泌物↑，纖毛(xiānmáo)功能↓氣流受限，肺過度充盈（hyperinflation）內(nèi)徑＜2mm的外周氣道狹窄肺實質(zhì)改變氣體交換障礙V/Q失調(diào)肺動脈高壓導(dǎo)致(dǎozhì)肺心病全身影響第七十六頁，共八十七頁。編輯pptCOPD病理(bìnglǐ)生理改變的臨床表現(xiàn)第七十七頁，共八十七頁。編輯ppt幾個(jǐɡè)相關(guān)概念肺過度充盈（pulmonaryhyperinflation）FRC較預(yù)計值升高松弛容量（Vr，relaxationvolume）呼氣末，肺的彈性回縮力與胸廓的彈性牽拉力相等時的肺容量有時，規(guī)定(guīdìng)FRC=Vr肺動態(tài)過度充盈（pulmonarydynamichyperinflation）呼氣末肺容量高于Vr“動態(tài)過度充盈”與“過度充盈”的關(guān)系第七十八頁，共八十七頁。編輯ppt從呼吸力