呼吸力學(xué)與呼吸功能監(jiān)測(cè)

關(guān)于呼吸力學(xué)與呼吸功能監(jiān)測(cè)

呼吸力學(xué)是以物理學(xué)的觀點(diǎn)和方法對(duì)呼吸運(yùn)動(dòng)進(jìn)行研究的一門學(xué)科。在呼吸病學(xué)與危重病學(xué)中，呼吸力學(xué)和呼吸功能監(jiān)測(cè)已廣泛應(yīng)用于疾病的輔助診斷和治療。尤其是接受機(jī)械通氣的患者，監(jiān)測(cè)呼吸力學(xué)和呼吸功有助于臨床醫(yī)生了解疾病的病理生理過程，判斷疾病的嚴(yán)重性、治療反應(yīng)，以及能否安全脫機(jī)等，以便更合理地進(jìn)行機(jī)械通氣。

一、呼吸系統(tǒng)的力學(xué)特征第2頁,共53頁，2024年2月25日，星期天呼吸力學(xué)的內(nèi)容包括呼吸壓力、呼吸阻力、順應(yīng)性和時(shí)間常數(shù)，以下簡(jiǎn)單介紹呼吸系統(tǒng)的力學(xué)特征。第3頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（一）、呼吸壓力：呼吸肌收縮和舒張產(chǎn)生呼吸運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致肺通氣，從物理學(xué)角度，乃是一系列壓力變化的結(jié)果。第4頁,共53頁，2024年2月25日，星期天氣管壓近氣道壓胸膜壓肺泡壓第5頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1、胸內(nèi)壓：指胸腔內(nèi)的壓力。平靜呼吸時(shí)胸內(nèi)壓始終低于大氣壓，有利于周圍靜脈向心臟回流。臨床上常以食道內(nèi)壓估計(jì)胸內(nèi)壓。第6頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第7頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2、肺泡壓：指肺泡內(nèi)的壓力。吸氣時(shí)胸內(nèi)負(fù)壓增加，超過肺組織的彈力，使肺泡壓成為負(fù)壓，空氣進(jìn)入肺泡；呼氣時(shí)胸內(nèi)壓逐漸減少，當(dāng)?shù)陀诜谓M織彈力時(shí)，肺泡壓轉(zhuǎn)為正壓，高于大氣壓，肺內(nèi)氣體排出體外。第8頁,共53頁，2024年2月25日，星期天第9頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3、氣道內(nèi)壓（Paw）氣道內(nèi)壓是指氣道內(nèi)的壓力。吸氣時(shí)，肺泡壓為負(fù)壓，氣道內(nèi)壓由呼吸道開口向肺泡遞減，呼氣時(shí)則相反，在平靜呼氣末，氣道內(nèi)壓與大氣壓相等。第10頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4、跨肺壓肺泡與胸內(nèi)壓之差，是使肺擴(kuò)張和收縮的力量。第11頁,共53頁，2024年2月25日，星期天5、跨胸壁壓胸內(nèi)壓與大氣壓之差，是擴(kuò)張和壓縮胸壁的力量。第12頁,共53頁，2024年2月25日，星期天6、跨胸廓壓肺泡壓與大氣壓之差，是擴(kuò)張和壓縮胸壁的于肺的總壓力。第13頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（二）、呼吸阻力呼吸運(yùn)動(dòng)要克服阻力。按物理特性，阻力可分為黏性阻力、彈性阻力和慣性阻力。按阻力存在部位可分為氣道阻力、肺組織阻力和胸廓阻力。第14頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1、黏性阻力氣體分子之間、氣體分子與氣道壁之間的摩擦力以及呼吸時(shí)組織發(fā)生相對(duì)位移時(shí)的摩擦阻力。來自氣道和肺組織，絕大部分來自氣道，即通常所說的氣道阻力。第15頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2、彈性阻力彈性物質(zhì)在外力作用下變形時(shí)，對(duì)抗變形和彈性回位的傾向。主要分布于肺組織和可擴(kuò)張的細(xì)支氣管，它是順應(yīng)性的倒數(shù)，彈性阻力越大，順應(yīng)性就越小。平靜呼吸時(shí)，約占總阻力的2/3。吸氣時(shí)的阻力，呼氣時(shí)的動(dòng)力。第16頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3、慣性阻力氣流在發(fā)動(dòng)、變速、換向時(shí)由于氣流與組織的慣性所產(chǎn)生的阻止運(yùn)動(dòng)的因素。主要分布于大氣道和胸廓。第17頁,共53頁，2024年2月25日，星期天氣道阻力：臨床上阻力的測(cè)定主要是為了反映氣道阻力。氣道阻力是指氣體分子之間、氣體分子與氣道壁之間的摩擦力。為單位流量所需的壓力差，即：氣道阻力=氣道兩端壓力差/流速。正常值為：1-3cmHO2.s/L,呼氣時(shí)阻力2-5cmHO2.s/L.第18頁,共53頁，2024年2月25日，星期天“管道特征”R=

DPDF氣道阻力壓力差=流速x管道阻力第19頁,共53頁，2024年2月25日，星期天壓力差=流速x阻力dP=QxRR=8L(visc.)pr4氣道阻力第20頁,共53頁，2024年2月25日，星期天影響氣道阻力的因素：呼吸管道的長(zhǎng)度、半徑：氣道阻力主要來自大氣道和中等氣道。肺容積：肺實(shí)質(zhì)減少時(shí)（如肺氣腫），氣道阻力增加。氣體的密度和黏滯度。支氣管管壁受外壓。支氣管管壁收縮和舒張（如病理因素、藥物及交感、副交感神經(jīng)興奮等）。氣管、支氣管腔內(nèi)阻塞。慢性阻塞性疾病。第21頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（三）、順應(yīng)性由胸廓和肺組織彈性形成，是表示胸廓和肺擴(kuò)張的程度的一個(gè)指標(biāo)。指單位壓力改變時(shí)所引起的容積改變。機(jī)械通氣時(shí)，監(jiān)測(cè)順應(yīng)性對(duì)于明確急性呼吸衰竭的病因和指導(dǎo)機(jī)械通氣有重要意義。順應(yīng)性=容積的改變（△V）/壓力的改變（△P），單位是L/kPa或L/cmHO2。第22頁,共53頁，2024年2月25日，星期天VolumePressureDVDPC=

DVDP順應(yīng)性第23頁,共53頁，2024年2月25日，星期天C=

DVDPR=

DPDF順應(yīng)性和阻力第24頁,共53頁，2024年2月25日，星期天呼吸系統(tǒng)的順應(yīng)性包括：肺順應(yīng)性胸壁順應(yīng)性總順應(yīng)性第25頁,共53頁，2024年2月25日，星期天呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性公式：

肺順應(yīng)性（CL）=肺容積的改變（△V）

/跨肺壓胸壁順應(yīng)性（CCW）=肺容積的改（△V）

/跨胸壁壓總順應(yīng)性（CRS）=肺容積的改（△V）

/跨胸廓壓三者關(guān)系：1/總順應(yīng)性=1/肺順應(yīng)性+1/胸壁順應(yīng)性

第26頁,共53頁，2024年2月25日，星期天靜態(tài)順應(yīng)性：氣流阻斷后所測(cè)得的順應(yīng)性，與呼吸系統(tǒng)的彈性有關(guān)。動(dòng)態(tài)順應(yīng)性：吸氣末氣流未阻斷所測(cè)得的順應(yīng)性，與呼吸系統(tǒng)彈性、氣道阻力及呼吸頻率有關(guān)。第27頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

肺順應(yīng)性

肺順應(yīng)性代表肺的擴(kuò)張性,它是肺容量改變隨肺泡壓力改變而變化.CL=△V/△PCL與壓力呈負(fù)相關(guān),與容量呈正相關(guān).靜態(tài)CL反映肺組織彈性阻力.動(dòng)態(tài)CL反映肺彈性阻力外另受氣道阻力影響.

高順應(yīng)性

低順應(yīng)性第28頁,共53頁，2024年2月25日，星期天影響順應(yīng)性的因素：肺實(shí)質(zhì)改變ARDS,(支氣管)肺炎,肺水腫,纖維化表面活性物質(zhì)功能障礙ARDS,肺泡肺水腫,肺不張,誤吸肺容量減少氣胸,膈肌抬高第29頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（四）、時(shí)間常數(shù)

時(shí)間常數(shù)是氣體在肺泡內(nèi)充盈與排空的時(shí)間，為呼吸阻力與順應(yīng)性的乘積，正常值為0.4s。在一個(gè)時(shí)間常數(shù)內(nèi)，肺泡可充氣至最大容積的63%，2倍時(shí)間常數(shù)可充盈至95%，3倍可充盈至100%。時(shí)間常數(shù)反映了肺泡充滿和排空氣體所需要的時(shí)間，是重要的肺力學(xué)參數(shù)。第30頁,共53頁，2024年2月25日，星期天肺是由大小不等的肺泡組成，各部分肺泡的順應(yīng)性和阻力不盡相同，因此各部分肺的時(shí)間常數(shù)也不一致，這是肺泡通氣不均勻的原因之一，也是動(dòng)態(tài)和靜態(tài)肺順應(yīng)性不同的基礎(chǔ)。由于肺局部病變的影響，不同肺區(qū)的充盈和排空的速度有所不同，充盈和排空速度較快的區(qū)域稱為快肺區(qū)，較慢的區(qū)域稱為慢肺區(qū)。第31頁,共53頁，2024年2月25日，星期天二、機(jī)械通氣時(shí)呼吸力學(xué)監(jiān)測(cè)目前一些監(jiān)測(cè)功能較強(qiáng)的呼吸機(jī)，能及時(shí)反映許多重要呼吸力學(xué)參數(shù)的變化，不僅可以幫助醫(yī)生隨時(shí)了解呼吸功能的變化，而且可以指導(dǎo)機(jī)械通氣，避免通氣引起的肺損傷。第32頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（一）、肺容量的監(jiān)測(cè)

1．潮氣量（tidalvolume，VT）2．補(bǔ)吸氣量（inspiratoryreservevolume，IRV）3．補(bǔ)呼氣量（expiratoryreservevolume，ERV）4．殘氣量（residualvolume，RV）5．深吸氣量（

inspiratorycapacity，IC）6．功能殘氣量(functionalresidualcapacity,FRC)7.肺活量（vitalcapacity，VC）8．肺總量（total1ungcapaciiy，TLC）9、分鐘通氣量（minuteventilation，VE，MV）第33頁,共53頁，2024年2月25日，星期天肺容量監(jiān)測(cè)靜態(tài)肺容量——呼吸功能監(jiān)測(cè)的基本項(xiàng)目第34頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1、潮氣量指平靜呼吸時(shí)，每次吸入或呼出的氣量，正常人為10ml/Kg，氣管插管和氣管切開后可減少約150ml。急性呼吸窘迫綜合征（ARDS）、肺水腫、肥胖和腹水患者因呼吸淺快而潮氣量減少；藥物引起呼吸中樞抑制、肺實(shí)質(zhì)病變、重癥肌無力和阻塞性肺疾病導(dǎo)致通氣不足時(shí)，潮氣量顯著減少；代謝性酸中毒、高通氣綜合征時(shí)，潮氣量增加。第35頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2、肺活量指最大吸氣后呼出的最大氣量。正常人為65-75ml/Kg，當(dāng)?shù)陀?0-15ml/Kg時(shí)，多不能維持自主呼吸，需進(jìn)行機(jī)械通氣。第36頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

3、分鐘通氣量

■指在靜息狀態(tài)下每分鐘吸入或呼出的氣體總量。

VE＝VT×RR

正常值：男性約6.6L，女性約5.0L

>10L/min提示通氣過度

<4L/min則通氣不足■

VE過?。喝毖鹾投趸夹罘e■

VE過大：二氧化碳排除過多、呼吸性堿中毒第37頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4、功能殘氣量指平靜呼氣后肺內(nèi)存留的氣量。正常人約40ml/Kg。急性呼吸衰竭時(shí)功能殘氣量減少。機(jī)械通氣時(shí)可使用呼氣末正壓（PEEP）或持續(xù)氣道正壓（CPAP）增加功能殘氣量。第38頁,共53頁，2024年2月25日，星期天（二）、氣道壓力監(jiān)測(cè)

(airwaypressure，Paw)氣道壓力在每一呼吸周期內(nèi)不斷變化，監(jiān)測(cè)氣道壓力在于：①更好地使用機(jī)械通氣;②評(píng)估胸肺彈性回縮力;③估計(jì)呼吸肌的力度和患者自主呼吸能力;④評(píng)估心、血管承受的壓力。第39頁,共53頁，2024年2月25日，星期天1、氣道峰壓指機(jī)械通氣時(shí)，患者吸氣相最大的氣道壓力。正常值0.90～1.60kpa(9.20～16.30cmH2O)

反映氣體進(jìn)入肺內(nèi)所克服的阻力。氣道阻力增加或胸肺彈性回縮力增加可致峰壓增高。當(dāng)氣道峰壓>3.92kpa(40cmH2O)時(shí)會(huì)造成氣壓損傷。第40頁,共53頁，2024年2月25日，星期天2、平臺(tái)壓指吸氣末屏氣時(shí)的氣道壓力，用于克服肺和胸廓的彈性阻力，可代表肺泡壓。正常值0.49～1.27kpa(5～13cmH2O)維持一定的吸氣末正壓，有利肺泡內(nèi)氧向肺毛細(xì)血管內(nèi)彌散。但吸氣末正壓過高，將增加肺內(nèi)血液循環(huán)負(fù)荷，增加發(fā)生氣胸的危險(xiǎn)。機(jī)械通氣時(shí)，平臺(tái)壓高于30-35cmHO2，發(fā)生氣壓傷的可能性增加。第41頁,共53頁，2024年2月25日，星期天3、呼氣末正壓(PEEP)：指呼氣末在呼吸道保持一定正壓。避免肺泡的早期閉合，使一部分因滲出、肺不張等原因失去通氣功能的肺泡復(fù)張，增加功能殘氣量，以提高血氧水平。但PEEP過高可使心輸出量減少。第42頁,共53頁，2024年2月25日，星期天4、平均氣道壓?jiǎn)蝹€(gè)呼吸周期中氣道壓的平均值。與影響氣道峰壓的因素及吸氣時(shí)間長(zhǎng)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)。第43頁,共53頁，2024年2月25日，星期天5、內(nèi)源性PEEP（PEEPi）指呼氣末氣體陷閉在肺泡內(nèi)而產(chǎn)生的正壓。主要與呼氣阻力增加、呼吸系統(tǒng)順應(yīng)性增高、呼氣時(shí)間不足、呼氣氣流受限和通氣參數(shù)設(shè)置不當(dāng)?shù)纫蛩赜嘘P(guān)。PEEPi可引起氣壓傷、增加呼吸功、使患者發(fā)生人機(jī)對(duì)抗，影響血流動(dòng)力學(xué)。第44頁,共53頁，2024年2月25日，星期天A至B點(diǎn)反映了吸氣開始時(shí)所克服的系統(tǒng)內(nèi)所有阻力.B至C點(diǎn)(氣道峰壓=PIP)是氣體流量打開肺泡時(shí)的壓力,在C點(diǎn)時(shí)呼吸機(jī)完成輸送的潮氣量。C至D點(diǎn)的壓差由氣管插管的內(nèi)徑所決定,內(nèi)徑越小壓差越大D至E點(diǎn)即平臺(tái)壓是肺泡擴(kuò)張的壓力不大于30cmH2OE點(diǎn)是呼氣開始,呼氣結(jié)束氣道壓力回復(fù)到基線壓力的水平第45頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

(三)、氣道阻力監(jiān)測(cè)

(airwayresistance，Raw)呼吸時(shí)氣流在氣道內(nèi)流動(dòng)時(shí)所產(chǎn)生的非彈性阻力。機(jī)械通氣時(shí)的氣道阻力為患者氣道阻力和氣管插管、呼吸機(jī)管路的阻力之和。當(dāng)呼吸機(jī)內(nèi)附有流量?jī)x時(shí)，即可測(cè)得氣流流量，從而計(jì)算出Raw。正常Raw為0.2～0.3kpa(2～3cmH20)第46頁,共53頁，2024年2月25日，星期天氣道和肺泡的阻力氣道黏性阻力肺泡彈性阻力第47頁,共53頁，2024年2月25日，星期天

層流和湍流阻力決定于氣道的長(zhǎng)度、內(nèi)徑、分叉和內(nèi)壁