與機(jī)械通氣相關(guān)的基礎(chǔ)理論

關(guān)于與機(jī)械通氣相關(guān)的基礎(chǔ)理論第1頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三一、呼吸生理（一）肺容量：靜態(tài)與動(dòng)態(tài)；（二）通氣：通氣量、氣體分布、通氣功能評(píng)價(jià)；（三）血流：（四）肺內(nèi)氣體交換；（五）肺的力學(xué)；（六）呼吸調(diào)節(jié)。第2頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（一）肺容量

1、靜態(tài)：平靜呼吸或不受時(shí)間限制時(shí)肺的容量變化；

2、動(dòng)態(tài)：受時(shí)間限制時(shí)呼吸容量變化（最大程度用力呼吸過程中肺的容量變化）。第3頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、靜態(tài)肺容量肺活量(vitalcapacity，VC)殘氣量(ResidualVolume，RV)肺總量(totallungcapacity，TLC)

TLC＝VC＋RV

4個(gè)容量(volume)：補(bǔ)吸氣量(IRV)

潮氣量（TV）補(bǔ)呼氣量(ERV)

殘氣量(RV)4個(gè)總量(capacity)：深吸氣量(IC)、

VC、FRC、TLC第4頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三2、動(dòng)態(tài)肺容量呼氣流速；動(dòng)態(tài)肺容量（略）時(shí)間肺活量(timevitalcapacity)、用力肺活量(forcedvitalcapacity，F(xiàn)VC)；200~1200mlVC水平的最大呼氣流速(maximalexpiratoryflowrate，MEFR200~1200)；最大呼氣中段流速(maximalmid-expiratoryflowrate，MMEF25~75%、MMEF50~75%)；流量-容積(flow-volume，F(xiàn)-V)曲線；最大吸氣流速(maximalinspiratoryflowrate，MIFR)；呼吸肌力量(Pmus)或強(qiáng)度；最大吸氣壓力(maximalinspiratorypressure，MIP)和最大呼氣壓力(maximalexpiratorypressure，MEP)；第5頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響呼氣流速的三個(gè)因素呼氣肌的力量(muscularpressure，Pmus)；肺的彈性回縮力(elasticrecoilpressure，Pel)；氣道阻力(AirwayResistance，Raw)。第6頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三用力與呼氣流速一般情況下

Pmus呼氣肌的力量與Pel肺的彈性回縮力與呼氣流速成正比：

呼氣用力愈大，彈性回縮力愈大，呼氣流速愈快；Raw氣道阻力與呼氣流速成反比：

Raw愈高，呼氣流速愈慢。第7頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三正常人呼氣流速受限在深吸氣末用力呼氣，以VC肺活量水平為橫軸，呼氣流速為縱軸，記錄流速-容量(F-V)曲線；25%VC以上：用力依賴(effortdependent)；75%VC以下：非用力依賴(effortindependent)；有肺和胸部疾患時(shí)，這種流速受限會(huì)更加明顯。第8頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三用力呼氣流速受限機(jī)制等壓點(diǎn)(equalpressurepoint，EPP)學(xué)說第9頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三等壓點(diǎn)(EPP)學(xué)說Ppl

肺泡壓Pin＞Pout

Ppl=PinPin＜Pout驅(qū)動(dòng)壓(drivingpressure)肺泡壓(alveolarpressurePal=Ppl+Pel上游段(upstreamsegment，US)下游段(downstreamsegment，DS)肺彈性阻力氣道內(nèi)壓氣道外壓肺泡壓第10頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三等壓點(diǎn)(EPP)學(xué)說趨使氣體呼出的驅(qū)動(dòng)壓(drivingpressure)=肺泡壓(alveolarpressure，Pal)=Ppl+Pel；用力呼氣時(shí)：Ppl正壓（20cmH2O），Pel（10cmH2O），

Pal=Ppl+Pel=30cmH2O。氣道外壓力為20cmH2O；呼氣后,氣流速度增加,氣道阻力增加，Ppl不斷被衰減；當(dāng)衰減至某一點(diǎn),此點(diǎn)氣道內(nèi)、外相等時(shí)就被稱為等壓點(diǎn)(EPP)；第11頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三等壓點(diǎn)(EPP)形成后等壓點(diǎn)上端靠近肺泡側(cè)，為上游段(upstreamsegment，US)，等壓點(diǎn)下端，靠近口腔側(cè)為下游段(downstreamsegment，DS)。上游段氣道內(nèi)壓(Pin)＞Pout，氣道不會(huì)被壓迫而變窄；下游段，驅(qū)動(dòng)壓(Pal)衰減，Pin＜Pout，氣道不同程度受壓縮；氣道被動(dòng)態(tài)壓縮，氣道阻力繼續(xù)增加，呼氣流速進(jìn)一步減慢。繼續(xù)用力，只能增加氣道外壓(Ppl=Pin)，使內(nèi)外壓力差更大，氣道受壓更加明顯，流速受限亦愈明顯，由此即形成了正常人在75%VC（2625-3000）（肺活量：男性3500-4000ml，女性2500-3500ml）以下水平的流速受限。第12頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三呼氣用力與等壓點(diǎn)(EPP)一旦氣道動(dòng)態(tài)壓縮形成，呼氣愈用力，氣道壓縮愈明顯：Pin＜Pout。第13頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三COPD與等壓點(diǎn)(EPP)氣道阻力增加患者：習(xí)慣于慢呼氣；（氣道阻力與氣流速度成正比，氣流速度愈快，阻力愈大，等壓點(diǎn)形成愈早，氣道動(dòng)態(tài)壓縮亦愈明顯，呼氣流速更加受限；減慢呼氣，能減慢氣流速度，有助于EPP向口腔方向移動(dòng)，使氣道動(dòng)態(tài)壓縮減少，呼氣流速受限可得減輕）肺氣腫病人：肺泡彈性回縮力下降，Pal下降，EPP更靠近肺泡側(cè)，氣道動(dòng)態(tài)壓縮同樣增加。COPD習(xí)慣噘嘴樣呼氣，原因在于通過口腔增加阻力，限制呼氣流速，減少氣道動(dòng)態(tài)壓縮，氣體容易呼出。第14頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（二）肺的通氣通氣量氣體分布通氣功能評(píng)價(jià)。第15頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、通氣量分鐘通氣量：靜息、最大分鐘通氣量；肺泡通氣量：有效通氣量；死腔通氣量：解剖與肺泡死腔通氣量。

VD/VT增加，肺泡通氣/血流比率失調(diào)，無效通氣量增加。第16頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三2、氣體分布生理性氣體分布不均：重力與體位；病理性氣體分布不均：肺不張；肺水腫；支氣管阻塞或痙攣第17頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三時(shí)間常數(shù)（TC）時(shí)間常數(shù)(TC)＝氣道阻力(R)×順應(yīng)性(C)第18頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三3、通氣功能評(píng)價(jià)(1)限制性通氣功能障礙；(2)阻塞性通氣功能障礙；第19頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三(1)限制性通氣功能障礙肺間質(zhì)性疾患：間質(zhì)性肺炎、肺纖維化、塵肺、肺水腫；肺占位性病變：肺腫瘤和肺囊腫；胸膜疾患：氣胸、血胸、胸腔積液、纖維胸；胸壁疾患：外傷、脊柱后側(cè)突、脊椎炎、神經(jīng)肌肉疾患；胸腔外疾患：腹膜炎、腹水、妊娠等。第20頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三(2)阻塞性通氣功能障礙上呼吸道阻塞疾患：如咽和喉部的腫瘤、水腫與感染，異物阻塞；氣管和周圍氣道阻塞疾患：氣管腫瘤、萎縮和狹窄，支氣管炎，支氣管擴(kuò)張、支氣管哮喘，阻塞性肺氣腫。第21頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三通氣功能評(píng)價(jià)限制性：肺擴(kuò)張受限-肺活量、深吸氣量和肺總量減少，殘氣量可正常或由于肺纖維性收縮而減少；

RV/TLC可以正常、增加或減少；呼吸頻率常增加。阻塞性：用力呼氣量、最大通氣量減低；

RV、FRC和TLC增加；

VC早期變化不明顯。第22頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三通氣功能評(píng)價(jià)肺功能測(cè)定：肺容量、通氣功能、彌散、力學(xué)；輕、中、重度通氣功能障礙；活動(dòng)后氣喘程度：輕-上三樓氣喘；中-上二樓氣喘；重度-走平路氣喘。第23頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（三）肺的血流1、肺血管床解剖學(xué)特點(diǎn)；2、肺循環(huán)壓力；3、肺循環(huán)阻力；4、肺血容量；5、肺血流分布；6、影響肺循環(huán)因素；7、肺循環(huán)功能。第24頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、肺血管床解剖學(xué)特點(diǎn)（1）兩套供血系統(tǒng)：體循環(huán)：支氣管動(dòng)、靜脈；肺循環(huán)：供給肺泡進(jìn)行氣體交換。（2）高容量和可擴(kuò)張性：（3）肺循環(huán)壓力低：僅為體循環(huán)的1/10。第25頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三2、肺循環(huán)壓力肺動(dòng)脈壓（缺氧）肺靜脈壓（左心功能）肺毛細(xì)血管壓（左心功能）肺毛細(xì)血管嵌壓（左心功能）第26頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三3、肺血流分布低壓系統(tǒng)，血流分布受重力、體位、肺泡內(nèi)壓等多種因素的影響。Ⅰ區(qū)(上區(qū))-肺尖部：PA＞Pa＞PV，即肺血流的流入壓低于肺泡內(nèi)壓，血管被壓，肺血流量少。Ⅱ區(qū)(中區(qū))-相當(dāng)于心臟水平的肺組織：Pa＞PA＞PV。肺動(dòng)脈壓升高，大于肺泡內(nèi)壓和肺靜脈壓，肺血流逐漸增加。Ⅲ區(qū)(下區(qū))：Pa＞PV＞PA，肺血流壓力差決定肺血流量。第27頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三4、影響肺循環(huán)因素心臟的收縮和舒張呼吸：正壓呼吸時(shí)，肺血流量減少；負(fù)壓呼吸時(shí)，肺血容量增加。體位血管擴(kuò)張藥：其他：運(yùn)動(dòng)、發(fā)熱、甲狀腺機(jī)能亢進(jìn)、動(dòng)靜脈瘺等均可使肺血流量增高。肺靜脈壓升高：左心衰竭、二尖瓣狹窄、肺靜脈栓塞、低氧血癥、高碳酸血癥、酸中毒、肺氣腫、肺間質(zhì)纖維化、肺血管血栓栓塞、血液粘滯性增高以及使肺血管痙攣的物質(zhì)如組胺、血管緊張素等，均可使肺血管阻力增高，減少肺血流第28頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三5、肺循環(huán)功能呼吸功能與非呼吸功能呼吸功能：氣體交換；非呼吸功能：濾過、代謝、左心貯藏庫（肺循環(huán)壓力低、阻力小，肺毛細(xì)血管床可膨脹性大，左心房壓力稍微改變，即可使肺血容量改變）、細(xì)胞、體液免疫和肺的防御機(jī)制。第29頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（四）肺的換氣功能1、通氣／血流(VA/Q)2、彌散第30頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、通氣／血流(VA/Q)(1)正常VA/Q：VA/Q≈0.8

體位與重力引起差異；（2）VA/Q失調(diào)：靜脈血摻雜，VA/Q＜0.8

無效通氣，VA/Q＞0.8第31頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三2、彌散氧和二氧化碳在肺泡內(nèi)通過呼吸膜進(jìn)行氣體交換的過程?？亢粑蓚?cè)氣體分壓差造成，是生理?xiàng)l件下的物理現(xiàn)象。第32頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響彌散的因素氧和二氧化碳的物理特性：彌散屏障的厚度和面積；氣體與血液接觸時(shí)間；VA/Q。第33頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（五）肺的力學(xué)呼吸動(dòng)力胸和肺順應(yīng)性氣道阻力呼吸功第34頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、呼吸動(dòng)力呼吸中樞支配下的胸腔體積變化和肺組織的彈性回縮，構(gòu)成肺泡與大氣壓之間的壓力差，使氣體在吸氣時(shí)進(jìn)入肺內(nèi)，呼氣時(shí)排出。第35頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響呼吸動(dòng)力因素呼吸中樞；胸腔的完整性；肺組織彈性回縮。第36頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三2、胸和肺順應(yīng)性

（動(dòng)態(tài)與靜態(tài)）

容量改變(△V)順應(yīng)性(C)＝────────L/cmH2O

壓力改變(△P)第37頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響胸和肺順應(yīng)性因素肺容量；呼、吸氣相；

肺泡表面張力與表面活性物質(zhì)；肺組織彈性。第38頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三肺泡表面張力與表面活性物質(zhì)Laplace公式：

2T

P＝───

rP=肺泡內(nèi)縮力，T=表面張力，r=肺泡半徑。第39頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三3、氣道阻力

（cmH2O/L/sec）定義：?jiǎn)挝涣魉偎枰膲毫Σ?。一般以每秒鐘?nèi)通氣量為1L時(shí)的壓力差表示：

氣道通口壓(Pao)－肺泡壓(Palv)氣道阻力(R)＝────────────────cmH2O/L/sec

流速第40頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三氣道阻力分布大部分位于上呼吸道：鼻、口腔、咽喉和氣管。周圍呼吸道（直徑＜2mm），阻力僅占總阻力20%左右。第41頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響氣道阻力因素（1）氣流形式和速度；層流或線流：P＝K1V

湍流或渦流：P＝K2V2混合型：P＝K1V＋K2V2(K1、K2常數(shù)同上)（2）氣道管徑和長(zhǎng)度：

8nl阻力＝───(n為氣體粘滯度，l為氣道長(zhǎng)度，Υ為管道半徑)

πr4（3）氣體物理性質(zhì)：第42頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三4、呼吸功指空氣進(jìn)出呼吸道時(shí)，用以克服肺、胸壁和腹腔內(nèi)臟器的阻力而消耗的能量。平靜呼吸時(shí)，呼吸肌收縮所做的功基本均用于吸氣時(shí)，而肺的彈性回縮力足以克服呼氣時(shí)空氣與組織的非彈性阻力。第43頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三4、呼吸功（WOB）

（kg.m/min)物理定律：功＝力×距離；呼吸功＝胸腔壓力差×肺容量的改變。第44頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三增加呼吸功因素缺氧后過度通氣；煩躁、抽搐、高熱等。第45頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（六）呼吸調(diào)節(jié)呼吸中樞大腦皮層神經(jīng)反射化學(xué)調(diào)節(jié)第46頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三二、呼吸病理生理氧、二氧化碳運(yùn)輸組織呼吸缺氧與二氧化碳潴留病理生理。第47頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（一）氧、二氧化碳運(yùn)輸PO2與PCO2：氧輸送(DO2)、CO2運(yùn)輸方式：氧-物理溶解與Hb結(jié)合；二氧化碳-物理溶解①與碳酸氫鹽(HCO3－)結(jié)合;②與Hb結(jié)合。第48頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響氧、二氧化碳運(yùn)輸因素1、空氣含量2、肺功能：通氣、換氣（包括彌散）3、血液灌注（循環(huán)狀況）4、物理溶解度5、Hb量、性質(zhì)6、離解曲線特點(diǎn)第49頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（二）組織呼吸呼吸功能重要組成部分。場(chǎng)所：組織與細(xì)胞水平。功能：攝入O2與排除CO2。O2是機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的基本必備條件，CO2是機(jī)體營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)代謝的產(chǎn)物。在組織與細(xì)胞水平攝取O2與排除CO2，是組織呼吸的重要內(nèi)容。第50頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三影響組織呼吸因素

（組織灌注、代謝、內(nèi)環(huán)境穩(wěn)定）組織呼吸機(jī)制復(fù)雜、涉及內(nèi)容與環(huán)節(jié)多：細(xì)胞形態(tài)與結(jié)構(gòu)物質(zhì)代謝與生物氧化各種代謝酶類活性組織呼吸涉及內(nèi)容均發(fā)生在細(xì)胞水平，人們對(duì)組織呼吸的許多機(jī)制和環(huán)節(jié)了解得十分有限。第51頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三氧代謝氧需求(VO2)：

Fick原則,氧耗量(VO2)可表示為血流量(Q)和流入動(dòng)脈與流出靜脈間的氧含量之差,VO2=(a-v)CaO2×Q。氧供給：?jiǎn)挝粫r(shí)間血流提供給組織氧的量DO2=CaO2×Q。氧利用率（攝取率）：ERO2=

VO2與DO2之比第52頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三氧供依賴與非依賴cDO2:CriticalDO2,臨界點(diǎn)：有氧與無氧代謝的分界點(diǎn)。生理性氧供依賴：VO2隨DO2下降線性降低；正常狀態(tài)，當(dāng)DO2在一定范圍內(nèi)降低時(shí)，組織通過提高ERO2以滿足氧需要，使VO2不依賴于DO2而保持相對(duì)不變，此現(xiàn)象稱非氧供依賴;當(dāng)DO2降低到某一cDO2時(shí)，增高的氧攝取功能不能滿足組織需求，出現(xiàn)無氧酵解和產(chǎn)生乳酸，VO2則隨DO2的下降而呈線性降低，這種關(guān)系稱生理性氧供依賴;病理性氧供依賴:“氧債”-缺氧休克、ARDS、呼吸衰竭、肺動(dòng)脈高壓、急性肝衰等,cDO2明顯高于生理時(shí)的cDO2，此時(shí)ERO2卻低于生理時(shí)，這種氧供依賴關(guān)系稱病理性氧供依賴。第53頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三機(jī)械通氣糾正缺氧能否糾正組織缺氧？第54頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三1、缺氧病理生理（1）中樞（2）循環(huán)（3）呼吸（4）血液（5）代謝第55頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（1）對(duì)中樞系統(tǒng)影響中樞神經(jīng)系統(tǒng)功能紊亂：初期興奮、判斷力降低，以后轉(zhuǎn)為抑制，反應(yīng)遲鈍、表情淡漠、嗜睡，甚至意識(shí)喪失，昏迷、驚厥等，最后因呼吸，循環(huán)中樞的麻痹而死亡；EEGα波振幅降低、頻率加快，少數(shù)可出現(xiàn)β波，以后隨缺氧的加重，慢波占優(yōu)勢(shì)，并可出現(xiàn)高振幅的δ和θ波。腦水腫-腦疝。第56頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（2）對(duì)循環(huán)系統(tǒng)影響心臟早期-心率和心律改變；晚期-組織結(jié)構(gòu)改變（心腔擴(kuò)大或心肌肥厚）；血管腦、肺、體、冠狀動(dòng)脈、微循環(huán)等；第57頁，講稿共69頁，2023年5月2日，星期三（3）對(duì)呼吸系統(tǒng)影響呼吸頻率增加肺通氣量增加第58頁，講稿共69頁，2023年5月2日