呼吸道生理與機(jī)械通氣課件

呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸系統(tǒng)的解剖上呼吸道：鼻、鼻竇、咽和喉加溫、濕化和過濾空氣下呼吸道：氣管以下部分傳道氣道鼻、咽、氣管、支氣管、段支氣管、細(xì)支氣管、終末細(xì)支氣管呼吸區(qū)呼吸性支氣管、肺泡管和肺泡囊組成。血?dú)馄琳虾粑郎砼c機(jī)械通氣肺泡萎陷Laplace定律P=2T/rP:肺泡回縮力T:表面張力肺泡表面活性物質(zhì)r:肺泡半徑正常情況下，大小肺泡共存病理情況下，小的肺泡萎陷呼吸道生理與機(jī)械通氣肺的氧合通氣-血流死腔通氣分流彌散呼吸道生理與機(jī)械通氣肺的通氣平靜呼吸時(shí)VT約500ml正常成年人解剖死腔約150ml淺快呼吸時(shí)VA下降VE=f×VT

（20次×500ml）VA=

f×(VT-VD)

20×(500-150)ml=7000ml30×(350-150)ml=6000ml病理狀況下生理死腔增加，肺泡死腔增加100-200mlVD/VT=(PaCO2-PECO2)/PaCO2

或VD/VT=(PETCO2-PECO2)/PETCO2呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸運(yùn)動(dòng)呼吸運(yùn)動(dòng)→胸內(nèi)壓變化→肺內(nèi)壓變化→肺泡通氣正常功能殘氣位的胸膜腔內(nèi)壓(Ppl)為5cmH20吸氣時(shí)負(fù)壓增加，呼氣時(shí)減少肺通氣-通過呼吸道內(nèi)壓力變化產(chǎn)生吸氣時(shí)，吸氣肌肉收縮的力量用于克服兩種阻力以使肺的容量擴(kuò)大胸廓壁和肺組織的彈性阻力以呼吸道氣流摩擦阻力為主的非彈性阻力呼吸道生理與機(jī)械通氣-30cmH2O+30cmH2O-2.94kPa+2.94kPa胸壁肺呼吸系統(tǒng)FRC容積%TLC2575100

0壓力呼吸系統(tǒng)壓力–容積曲線4067呼吸道生理與機(jī)械通氣胸壁肺泡內(nèi)壓氣道內(nèi)壓肺泡壁胸膜腔腔外大氣壓經(jīng)胸壁壓經(jīng)氣道壓跨肺壓經(jīng)胸壓毛細(xì)血管肺及氣道模擬圖PL=Pao–Pes，跨肺壓(PL)是氣流產(chǎn)生的動(dòng)力呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性

E=ΔP/ΔVE：肺的彈性P：氣道壓力V：肺容積C=1/E=ΔV/ΔPC：順應(yīng)性1/總順應(yīng)性=1/肺順應(yīng)性+1/胸廓順應(yīng)性呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性靜態(tài)順應(yīng)性氣體進(jìn)入肺內(nèi)后氣流暫時(shí)阻斷，即在流速為零的間歇內(nèi)，肺同部分壓力趨于相對(duì)平衡時(shí)測得的順應(yīng)性反映肺和胸廓的彈性動(dòng)態(tài)順應(yīng)性在應(yīng)用通氣機(jī)過程中測得的順應(yīng)性，由于測定不是在流速為零時(shí)進(jìn)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(dòng)態(tài)順應(yīng)性比靜態(tài)順應(yīng)性小10％-20％呼吸道生理與機(jī)械通氣ΔPΔVΔPΔV10203040255075100TLC容積（TLC%）RVFRC0.981.962.943.92kPacmH2O跨肺壓肺順應(yīng)性與肺容積關(guān)系呼吸道生理與機(jī)械通氣順應(yīng)性的影響因素生理因素肺容積、性別、年齡身高肺順應(yīng)性隨身高增長而增加體位肺順應(yīng)性在坐位最高，俯臥位次之，仰臥位最低運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)較平靜呼吸時(shí)肺順應(yīng)性有明顯的增加呼吸道生理與機(jī)械通氣順應(yīng)性的影響因素病理因素肺氣腫肺氣腫病人的靜態(tài)肺順應(yīng)性增加支氣管哮喘彌漫性肺間質(zhì)纖維化ARDS、肺水腫和肺炎肺外疾患心臟疾病呼吸道生理與機(jī)械通氣順應(yīng)性下降對(duì)患者的影響吸氣努力增加以維持有效的通氣量如果達(dá)到同樣的潮氣量跨肺壓↑呼吸肌做功↑肺組織不同的順應(yīng)性影響肺內(nèi)氣體分布V/Q比例失調(diào)低氧血癥呼吸道生理與機(jī)械通氣順應(yīng)性(compliance)通氣機(jī)自動(dòng)顯示的一般為肺和胸廓的靜態(tài)總順應(yīng)性(Cst)，其計(jì)算公式為：

Cst=ΔV/ΔP=潮氣量（ml）/壓力改變（cmH2O）=呼氣潮氣量/（平臺(tái)壓-PEEP）正常值為50-100ml／cmH20

有助于設(shè)定PEEP：最大順應(yīng)性呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸系統(tǒng)的力學(xué)特性彈性(elastic)：彈性阻力（elastance）粘性(resistive)：粘性阻力（resistance）病理狀態(tài)下粘性阻力顯著增加慣性(inertial)：慣性阻力改變物體原有狀態(tài)時(shí)遇到的阻力與組織單位體積的重量和運(yùn)動(dòng)的加速度有關(guān)呼吸道生理與機(jī)械通氣

氣道阻力（Raw）

概念：氣體在氣道內(nèi)流動(dòng)所產(chǎn)生的磨擦力

Raw＝8ηl/(πr4)與氣道內(nèi)徑、長度、氣流速度及氣體的粘度和密度、氣流形式有關(guān)具有容積和流速依賴性吸氣阻力和呼氣阻力呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸力學(xué)監(jiān)測壓力（pressure，Ｐ）氣體，液體，電－機(jī)械壓力傳感器流速（flow，Ｆ）壓力式流速儀：Hagen-Poiseuille定律（層流）

F＝ΔP/R＝（ΔPπr4）/(8ηl)Venturi定律（湍流）：ΔP=flow2×Kpl/πr2

呼吸道生理與機(jī)械通氣氣道阻力氣道阻力(Raw)=壓力差／流速(L/S)呼吸機(jī)流速儀可測定氣體流量Raw=（峰壓力—平臺(tái)壓力)／氣體流量導(dǎo)致氣道阻力增加的因素支氣管平滑肌痙攣、粘膜水腫、充血分泌物阻塞管徑變窄呼吸道生理與機(jī)械通氣

呼氣阻力呼氣時(shí)肺和氣道的阻力(平臺(tái)壓一早期呼氣壓)／早期呼氣流量正常值：3-12cmH2O／L／s呼氣阻力明顯高于吸氣阻力為支氣管阻塞表現(xiàn)支氣管哮喘喘息型支氣管炎呼吸道生理與機(jī)械通氣

呼氣末肺內(nèi)壓

正常值：0加用呼氣末正壓(PEEP)時(shí)，呼氣末肺內(nèi)壓顯示的數(shù)值比預(yù)置值更可靠沒有預(yù)置PEEP而呼氣末肺內(nèi)壓顯示正值，表明患者有肺內(nèi)氣體陷閉和內(nèi)源性PEEP（PEEPi）PEEPi在肺的彈性回縮下導(dǎo)致呼氣末肺泡內(nèi)呈正壓表明呼氣末肺容積未能回到正常FRC狀態(tài)存在動(dòng)態(tài)肺過度充氣（DPH）呼吸道生理與機(jī)械通氣PEEPi產(chǎn)生的機(jī)制—等壓點(diǎn)學(xué)說呼吸道生理與機(jī)械通氣等壓點(diǎn)學(xué)說圖解肺泡與胸膜壓之差=20cmH2O肺泡壓=50cmH2O胸膜壓=30cmH2O壓力差相當(dāng)于肺的彈性回縮力，同時(shí)也是上游段的驅(qū)動(dòng)壓力一般認(rèn)為等壓點(diǎn)所產(chǎn)生的流量為最大流量呼吸道生理與機(jī)械通氣等壓點(diǎn)學(xué)說圖解在等壓點(diǎn)，就不在可能有氣體自肺泡外流，當(dāng)氣道內(nèi)壓再繼續(xù)減小時(shí)，視腔內(nèi)外壓差大小及管壁堅(jiān)固程度，氣道可被壓閉，在肺泡內(nèi)形成氣體閉陷（gastrapping）在80%-70%肺活量的肺容積水平時(shí)，等壓點(diǎn)處于肺葉支氣管小于40%肺活量的肺容積水平時(shí)，等壓點(diǎn)迅速向上游氣道移動(dòng)在20%肺活量的肺容積水平時(shí)，等壓點(diǎn)處于細(xì)支氣管水平呼吸道生理與機(jī)械通氣PEEPi的原因呼氣阻力增加呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性增高通氣量過大呼氣時(shí)間不足呼氣氣流受限呼氣肌的作用呼吸道生理與機(jī)械通氣PEEPi對(duì)氣道壓的影響呼吸道生理與機(jī)械通氣PEEPi的監(jiān)測呼吸道生理與機(jī)械通氣呼氣末阻斷法測定PEEPiPEEPi阻斷測定PEEPi時(shí)需按壓呼氣屏氣鈕呼吸道生理與機(jī)械通氣PEEPi的臨床意義增加呼吸功增加肺損傷的危險(xiǎn)性對(duì)循環(huán)系統(tǒng)的影響對(duì)肺通氣的影響呼吸肌疲勞肺泡通氣量降低對(duì)氣體交換的影響：通氣不均衡分布對(duì)臨床所測呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性的影響呼吸道生理與機(jī)械通氣運(yùn)動(dòng)方程

P＝F×R+VT/Crs＋I(xiàn)×dV/dt+PEEPi

——P為驅(qū)動(dòng)壓力；F為流速，R為粘滯阻力；VT為潮氣量，Crs為呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性，I為慣性阻力，dV/dt為加速度，PEEPi為內(nèi)源性呼氣末正壓運(yùn)動(dòng)方程是呼吸力學(xué)監(jiān)測的基礎(chǔ)！呼吸道生理與機(jī)械通氣時(shí)間常數(shù)（

）對(duì)任一呼吸系統(tǒng)，其容積變化(?V)與壓力變化(?P)呈指數(shù)函數(shù)關(guān)系函數(shù)特征可以用時(shí)間常數(shù)τ來表示：

τ＝RC或VT/F正常為0.4秒決定氣體在肺內(nèi)的分布和排空速度呼吸道生理與機(jī)械通氣時(shí)間常數(shù)()PA(t)=(Pplat-PEEP)e-kte=2.718k=1/=1/(R×C)V(t)=Vt×e-kte=2.718k=1/=1/(R×C)呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣

肺區(qū)的概念快肺區(qū)：氣道阻力小，肺彈性差氣體分布和排空快(

小)慢肺區(qū)：氣道阻力大，肺彈性好氣體分布和排空慢(

大)呼吸道生理與機(jī)械通氣時(shí)間常數(shù)()時(shí)間常數(shù)成人(正常值)2x0.10=0.20”術(shù)后氣管插管成人患者5x0.06=0.30”COPD成人患者15x0.06=0.90”ARDS成人患者8x0.03=0.24”ARDS患兒5x0.01=0.05”Tau呼出氣容積殘余容積00%100%163%37%395%5%599.9%0.1%呼吸道生理與機(jī)械通氣峰壓力(peakpressure)氣道峰壓是整個(gè)呼吸周期中氣道的最高壓力在吸氣末測定正常值：9-16cmH20機(jī)械通氣過程中限制峰壓<40-45cmH20氣壓傷測定時(shí)手按吸氣末屏氣(inspiratoryhold)鈕呼吸道生理與機(jī)械通氣氣道峰壓的影響因素吸氣流速氣道阻力潮氣量胸肺順應(yīng)性呼氣末正壓（PEEP）內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPi）呼吸道生理與機(jī)械通氣暫停壓(pausepressure)又稱吸氣平臺(tái)壓，是吸氣后屏氣時(shí)的壓力屏氣時(shí)間需足夠長(占呼吸周期的10％或以上)反映吸氣時(shí)肺泡壓正常值：5-13cmH20限制平臺(tái)壓<30cmH20避免氣壓傷呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣平臺(tái)壓的影響因素潮氣量胸肺順應(yīng)性PEEP內(nèi)源性呼氣末正壓（PEEPi）呼吸道生理與機(jī)械通氣流速或氣道阻力對(duì)氣道峰壓產(chǎn)生影響，但對(duì)平臺(tái)壓無影響順應(yīng)性的變化對(duì)氣道峰壓和平臺(tái)壓都產(chǎn)生相同影響呼吸道生理與機(jī)械通氣為何需要設(shè)置吸氣末暫停PressureFlowPeakPlateauPEEPinspirationexpirationCompliancelowhighNoPENDELLUFTbecauseofconstantflow呼吸道生理與機(jī)械通氣平均氣道壓(Pmean)數(shù)個(gè)周期中氣道壓的平均值與影響PD的因素及吸氣時(shí)間長短有關(guān)近似于平均肺泡壓其大小與對(duì)心血管系統(tǒng)的影響直接相關(guān)呼吸道生理與機(jī)械通氣虛點(diǎn)面積在特定的時(shí)間間隔上所計(jì)算的壓力相加求其均數(shù)即平均氣道壓呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣機(jī)械通氣時(shí)所需的Pao克服氣道、氣管內(nèi)插管及呼吸機(jī)回路的阻力（Pres）克服彈性阻力，擴(kuò)張肺和胸壁的壓力（Pel）呼氣末的彈性回縮力(Po)克服需要產(chǎn)生氣流的慣性壓力（Pinert）Pao=Pel+Pres+Po+Pinert

由于彈性阻力（E）等于△P/△V，而忽略慣性阻力時(shí)氣道阻力（R）等于△P/△V，故上面的公式可改寫為單室模型的運(yùn)動(dòng)方程：

Pao=ERSV+RRS△V+Po??呼吸道生理與機(jī)械通氣氣管插管對(duì)阻力的影響呼吸道生理與機(jī)械通氣容積控制通氣的呼吸力學(xué)曲線恒定吸氣流率時(shí)的定容控制通氣示意圖。呼氣前（吸氣末暫停）無吸氣氣流期間肺阻力隨氣道阻力（從Ppk降至P1）和組織阻力（從P1降至Pplat）而消散。呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸道生理與機(jī)械通氣流速吸氣峰流速（PIFR）呼氣峰流速（PEFR）平均吸氣流速（VT/TI）呼吸道生理與機(jī)械通氣流速波形

FH呼吸道生理與機(jī)械通氣VCV：潮氣量恒定-壓力變化；氣體分布存在問題；人機(jī)對(duì)抗。PCV：壓力恒定-潮氣量變化；吸氣流量符合生理，有利于氣體分布；改善氣體交換；可以代償一定程度的漏氣。呼吸道生理與機(jī)械通氣流速需求

因病人呼吸驅(qū)動(dòng)的不同，吸氣流速既可能滿足病人的吸氣需求，也可能超過或低于病人的吸氣需求如果病人在吸氣時(shí)腹肌緊張，說明吸氣流速太高，此時(shí)應(yīng)該將流速調(diào)低或延長吸氣時(shí)間呼吸道生理與機(jī)械通氣流速需求對(duì)于一個(gè)保持很強(qiáng)吸氣努力的病人，則應(yīng)給予一個(gè)較高的吸氣流速提高設(shè)置的吸氣流速改換為減速波，可在吸氣開始給予一個(gè)最高的流速；吸氣峰流速必須達(dá)到一定水平，以避免呼氣時(shí)間太短改換為壓力支持模式，通過改變壓力設(shè)置水平可以獲得較高的初始吸氣流速呼吸道生理與機(jī)械通氣控制通氣方式—CMV呼吸道生理與機(jī)械通氣輔助控制通氣方式—ACMV呼吸道生理與機(jī)械通氣輔助控制通氣方式—ACMV呼吸道生理與機(jī)械通氣同步間歇強(qiáng)制通氣方式—SIMVSIMV觸發(fā)窗的確定：設(shè)定的SIMV周期TIMV的后25%設(shè)定的TIMV=60/fSIMV

（觸發(fā)窗=60/fCMV）呼吸道生理與機(jī)械通氣

ACMVSIMVPSV吸氣觸發(fā)病人病人病人吸氣流速設(shè)置設(shè)置病人吸氣潮氣量設(shè)置設(shè)置設(shè)置與病人呼氣觸發(fā)設(shè)置設(shè)置病人呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力支持通氣PSV的主要目的是降低呼吸肌用力和改善患者呼吸做功的有效性PSV是一種正壓呼吸模式在吸氣期間呼吸機(jī)維持升高的靶壓力值呼吸由患者開始和結(jié)束呼吸機(jī)升高吸氣流量以滿足患者的需要，直到達(dá)到靶壓力值達(dá)到峰值流率的靶百分比進(jìn)行切換呼吸機(jī)傳送流量終止，允許患者呼氣呼吸開始和結(jié)束之間的間隔為吸氣時(shí)間呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力支持通氣通常當(dāng)流率降至峰值流率的25%時(shí)，PS呼吸結(jié)束，AFTS（adjustableflowterminationsenitivity）可以調(diào)節(jié)結(jié)束點(diǎn)AFTS可以增加或降低吸氣時(shí)間，進(jìn)而增加或降低呼吸機(jī)傳送給患者的容量RisetimefactororRamp調(diào)節(jié)壓力上升時(shí)間，以滿足患者對(duì)峰值流速的需要人機(jī)協(xié)調(diào)：“呼吸肌”用力與“呼吸機(jī)”氣流發(fā)生一致呼吸道生理與機(jī)械通氣VentilatorPresetpressureMeasuredpressure02020Pressuresupportventilation10101552020Esens=exptriggerVtdependsofTins,Pins,R,CandPmus(effort)呼吸道生理與機(jī)械通氣Esens=expiratorytrigger:PressureFlowEsens 5% 45%呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力支持通氣（PSV）呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力支持通氣改善患者和呼吸機(jī)的同步性，提高氧合，降低呼吸做功與CPAP比較，PS達(dá)到15cmH2O能降低呼吸氧耗和隔肌張力時(shí)間指數(shù)對(duì)血液動(dòng)力學(xué)幾乎沒有影響PS支持水平增高，Vt隨之增加很少需要鎮(zhèn)靜，患者舒適要求病人具有一定的自主呼吸能力潮氣量由PS、呼吸力學(xué)狀況和吸氣努力決定呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力支持通氣

監(jiān)測Vt、RR

目標(biāo):RR=25–30/min;VT=7–9ml/kg

壓力上升時(shí)間:迅速

設(shè)置呼氣切換25%監(jiān)測Paw和Flowtime曲線

監(jiān)測人機(jī)同步性呼吸道生理與機(jī)械通氣機(jī)械通氣的目標(biāo)糾正低氧血癥改善通氣功能降低呼吸做功避免VILI限制人機(jī)不同步避免脫機(jī)延遲呼吸道生理與機(jī)械通氣呼吸中樞驅(qū)動(dòng)力

——與呼吸前負(fù)荷、后負(fù)荷和呼吸肌狀態(tài)有關(guān)吸氣0.1秒末閉合氣道壓（P0.1）測定方法：呼氣末阻斷法臨床應(yīng)用監(jiān)測呼吸中樞的化學(xué)感受反應(yīng)調(diào)節(jié)PSV的壓力支持水平指導(dǎo)撤機(jī)呼吸道生理與機(jī)械通氣壓力－容積環(huán)（P-V曲線）大注射器法呼吸機(jī)法低流速法呼吸道生理與機(jī)械通氣大注射器法描記P-V曲線呼吸道生理與機(jī)械通氣低流速法描記P-V曲線呼吸道生理與機(jī)械通氣臨床應(yīng)用確定最佳PEEP（BestPEEP）

低位拐點(diǎn)+2～3cmH2O計(jì)算呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性（Crs）調(diào)節(jié)潮氣量（VT）

呼吸道生理與機(jī)械通氣應(yīng)用P－V曲線注意問題在肌松狀態(tài)下進(jìn)行測量動(dòng)態(tài)監(jiān)測低位拐點(diǎn)的判斷：肉眼法和計(jì)算法，部分病人找不到低位拐點(diǎn)，或范圍較大最佳PEEP是一平均值，相對(duì)于大多數(shù)肺泡而言為“最佳”綜合評(píng)價(jià)PEEP的滴定：最大氧運(yùn)輸量(DO2)、最低肺血管阻力、最低肺血分流(ＱS/ＱT)呼吸道生理與機(jī)械通氣ARDS的通氣策略肺保護(hù)性通氣策略吸氧濃度(FiO2）限制氣道峰值壓力和平臺(tái)壓高呼氣末正壓（PEEP）小潮氣量策略允許性高碳酸血癥呼吸道生理與機(jī)械通氣MV—VILIMV可導(dǎo)致肺的形態(tài)學(xué)和生理學(xué)變化StressandstrainShearforcestress=PLPL=PAW-PplStrain=dV/V0=(VT+PEEPvolume)/FRCdV：肺容積的變化Vo：靜息肺容積Stress(PL)=K(specificlungeleastance)×strain(dV/Vo)呼吸道生理與機(jī)械通氣MV—VILI大VT的危害肺過度膨脹抑制或使表面活性物質(zhì)失活牽張肺泡上皮細(xì)胞和血管內(nèi)皮細(xì)胞—激活炎癥反應(yīng)誘發(fā)MODSVT降低的后果肺泡萎陷

膨脹不全的肺泡和末端小氣道周期性開放與閉合Shearforce：主要發(fā)生在充氣與非充氣肺單位的連接處PhuaJ.AmJRespirCritCareMed2009,179:220–227.OecklerRA.EurRespirJ2007,30:1216–1226.TheAcuteRespiratoryDistressSyndromeNetworkNEnglJMed2000,342(18):1301–1308.PelosiP,etal.AmJRespirCritCareMed2001,164:122–130.呼吸道生理與機(jī)械通氣ShearForce（Atelectasis）30cmH2OALVEOLARAIRWAY140cmH2OMeadJ.JApplPhysiol1970;28:596–608.Theinterstitialpressurewasamplifiedupto140cmH2O(V0/V=1/10)Betweenthehyperinflatedandthenormalalveoliandbetweenthecontinuouslyrecruited-derecruitedalveoliandthenormallyexpandedregionsF=PLx(V0/V)2/3呼吸道生理與機(jī)械通氣設(shè)置PEEP降低ShearForce呼吸道生理與機(jī)械通氣VILI:fromthebenchtothebedsideLorraineNT.IntensiveCareMed2006;32:24–33.呼吸道生理與機(jī)械通氣P"safe"windowzoneofoverdistensionVatelectra