呼吸機基本波形詳解

1、呼吸機基本波形詳解流速測定流速通常在呼吸機環(huán)路（從進氣口到呼氣閥之間的管道）中測知，流量感應(yīng)器根據(jù)設(shè)計類型不同而有些許差異，但大部分都可以測量一個較大的范圍（-300+150LPM），但會由于假呼吸運動、水氣、呼吸道分泌物等而影響其準(zhǔn)確性。流速波有兩個組成部分：吸氣波和呼氣波，它描述了流速大小、持續(xù)時間和機控呼吸下的流速釋放方式（正壓通氣），或者病人自主呼吸下的流速大小，持續(xù)時間和流速需求。我們先介紹機控呼吸的吸氣波，然后是自主呼吸的，等掌握了基本原理，再來討論呼氣波形。吸氣流速波機控呼吸圖1是一個假設(shè)呼吸機給于恒定流速的一次機控呼吸的吸氣流速波（方波），虛線部分是呼氣波，我們會在后面介紹圖1

2、 吸氣流速波機控呼吸 呼吸機送氣開始 開始吸氣取決于以下兩點：1)到達了預(yù)設(shè)的呼吸周期時間，即“時間循環(huán)”2）病人吸氣努力達到了觸發(fā)輔助通氣的閾值，通常是一個吸氣負(fù)壓或吸氣流速增量，即“病人循環(huán)”。前者常出現(xiàn)在控制呼吸模式，后者常出現(xiàn)于輔助呼吸模式 吸氣峰流速 在容控性呼吸機上，預(yù)設(shè)流速是很有必要的，流速設(shè)置也可以設(shè)置潮氣量和吸氣時間來間接得到。假設(shè)設(shè)置了一個恒定流速的容控性呼吸機（如圖一），峰流速就是設(shè)置值。當(dāng)流速不恒定，即流速波形是曲線波，流速在吸氣時不同時間點上表現(xiàn)為不同的值。此時中間流速或稱平均流速通過下式計算：流速（LPM）=潮氣量（L）/時間（S）X60 吸氣末停止送氣 這個轉(zhuǎn)換可

3、能達到了預(yù)期的容量送氣、流速、壓力或吸氣時間 吸氣流速的持續(xù)時間 常與吸氣時間相應(yīng)，容控呼吸機上，吸氣時間常取決于預(yù)設(shè)的潮氣量、峰流速和流速釋放方式（波型:如遞減波），有的也可以直接設(shè)置。因此，吸氣時間可以長于峰流速持續(xù)時間，尤其當(dāng)應(yīng)用吸氣暫停時。 整個呼吸周期時間（TCT）取決于預(yù)設(shè)的呼吸次數(shù) TCT=60/Rate圖1的流速波型是方波，從吸氣開始即達到峰值，直到吸氣末都是一個恒定值，在實際應(yīng)用當(dāng)中，像圖1那樣“真正的”方波是不可能達到的，因為流速輸送系統(tǒng)都有一個固定的延遲時間，在這段時間內(nèi)，流速從0達到預(yù)設(shè)的峰流速。同樣，在吸氣末流速從峰值降至0也需要一段時間。延遲時間效應(yīng)會在吸氣開始和吸

4、氣末使波形出現(xiàn)輕微的傾斜。（圖2）圖2 恒流速波形延遲時間效應(yīng)在早期低驅(qū)動壓高內(nèi)部順應(yīng)性的呼吸機，氣流輸送受到環(huán)路回縮力的影響很大，新一代呼吸機設(shè)計了低內(nèi)部順應(yīng)性和高驅(qū)動壓力，使環(huán)路回縮力對送氣的影響減少了。在一個較高的吸氣峰壓下，峰流速逐步減小，會導(dǎo)致吸氣時間的延長。如圖3，實線是受環(huán)路回縮力影響后的波形，虛線是“真正的”方波，兩者包圍的面積相同，即潮氣量相同。圖3 恒流速波形受環(huán)路回縮力的影響近來，越來越多的新一代容控型呼吸機具備了一些其他可選擇的波型，包括遞增波、遞減波和正弦波（圖4），在預(yù)設(shè)同一個峰流速下，不同的波形會導(dǎo)致吸氣時間改變，而曲線包圍的面積即潮氣量是不變的。圖4 流速波形可

5、選擇波型吸氣流速波自主呼吸自主呼吸流速波形（圖5）的特點通常取決于病人呼吸需求的特點。就是說，波形大小、持續(xù)時間與病人的呼吸需求相對應(yīng)。此時由于沒有預(yù)設(shè)值，系統(tǒng)響應(yīng)時間對波形的影響非常小，通常波形類似于正弦波。（沒有使用壓力支持等輔助手段）圖5吸氣流速波自主呼吸 吸氣開始 吸氣流速大小 吸氣結(jié)束 吸氣流速持續(xù)時間（吸氣時間）呼氣流速波呼氣，不論是機控或是自主呼吸，都是一個被動的過程。呼氣流速波的大小、持續(xù)時間、形狀取決于順應(yīng)性，順應(yīng)性包括病人順應(yīng)性和呼吸機環(huán)路順應(yīng)性。呼吸機環(huán)路順應(yīng)性受到環(huán)路長度、材質(zhì)、型號（內(nèi)徑）的影響，并且，氣流通過呼氣閥時的阻力（容量測算系統(tǒng)）也是重要因素。病人肺順應(yīng)性改

6、變或呼氣時動用呼吸肌，都會對波形產(chǎn)生影響。圖6是一個機控吸氣動作（虛線）后的呼氣流速波形。在呼吸機測算中呼氣流速在0基線以下。圖6 呼氣流速波 呼氣開始 呼氣峰流速 呼氣峰流速在機控呼吸和自主呼吸時是不盡相同的，因為通常機控呼吸潮氣量比自主呼吸的大，所以在正壓通氣下，機控呼吸的呼氣峰流速比自主呼吸的要高。 呼氣結(jié)束 在這個點上于下一個機控吸氣相連接，這對于評定吸呼比（I:E）有重要意義，而且此時有產(chǎn)生氣道陷閉的可能。 呼氣流速的持續(xù)時間 與有效呼氣時間不同 有效呼氣時間 即整個呼吸周期時間減去實際的吸氣時間 TCT 整個呼吸周期時間病人呼氣阻力對呼氣流速波的細小影響會得到修正，而呼氣流速波的明

7、顯變化常體現(xiàn)了病人順應(yīng)性的改變、氣道阻力明顯變化或是病人煩躁動作。例如呼氣阻力增大（分泌物堆積甚至氣道阻塞）會降低呼氣峰流速并延長呼氣時間（圖7） 圖7 呼氣流速波氣道阻力增大了解呼氣時間是否延長十分重要。 阻力增大后，呼氣時間超過正常，峰流速下降 呼氣不完全，可能引起氣道陷閉。這在后面將進一步討論而在圖8可以發(fā)現(xiàn)，如果病人在呼氣時動用呼吸肌，會增加呼氣峰流速，縮短呼氣時間。觀察呼氣流速波可幫助確認(rèn)病人的呼吸需求圖8 呼氣流速波被動及主動呼氣 壓力測定呼吸機上，測定壓力的部位通常在環(huán)路病人端Y形管處，也有在環(huán)路吸氣支和呼氣支內(nèi)部測知。盡管從環(huán)路內(nèi)部測得的壓力與實際氣道壓不盡相同，但往往以此作為

8、參照，了解氣道壓的情況。壓力感應(yīng)器通?？梢詼y知最高150cmH2O的壓力，但會因環(huán)路內(nèi)積水、分泌物堵塞等影響準(zhǔn)確性。自主呼吸和機控呼吸的壓力波形是不同的，但他們的組成結(jié)構(gòu)是一樣的。壓力波形對評估呼吸周期結(jié)構(gòu)（呼氣相向吸氣相轉(zhuǎn)換點）、時間系數(shù)及病人與呼吸機的相互作用都有幫助 。壓力波形 觀察壓力波形，很容易判斷病人到底是自主呼吸還是機控呼吸。圖9是一個典型的自主呼吸壓力波形。(未用壓力支持等輔助)壓力波形自主呼吸 吸氣時壓力下降 壓力下降的幅度取決于病人吸氣的峰流速大小，感應(yīng)器觸發(fā)靈敏度、以及氣流傳送系統(tǒng)的反應(yīng)時間。（ASSIST、SIMV中自主觸發(fā)的呼吸或使用壓力支持） 呼氣時壓力升高 升高的

9、幅度與呼氣時的氣流阻力有關(guān)，包括病人阻力和環(huán)路阻力。壓力大小隨著呼氣峰流速的變化而相應(yīng)變化。呼氣時動用呼吸肌，呼氣峰流速會增大，因此當(dāng)病人煩躁或用力呼氣時，壓力會急劇增高。此外，持續(xù)高流量送氣也會導(dǎo)致呼氣壓力增高。（圖55）圖10是一個典型的機控呼吸的壓力波形（正壓通氣）圖10 壓力波形機控呼吸 最大膨脹壓 或稱吸氣峰壓。它取決于病人及環(huán)路的順應(yīng)性、阻力，并和潮氣量、吸氣流速相關(guān) 吸氣時間 正壓持續(xù)時間“膨脹壓”指達到一個固定潮氣量時的壓力。膨脹壓分兩個部分流速抵抗壓和肺擴張壓。見圖11，他表示了機控呼吸中的一次吸氣暫停。（吸氣流速結(jié)束后，肺保持膨脹的動作）圖11 肺膨脹壓吸氣暫停 氣道峰壓

10、受到流速和容量變化影響后，近口端氣道的最大壓力。 氣道平臺壓 肺泡膨脹時（沒有氣流進出的情況下）的壓力。肺泡是最低一級的呼吸道單位，最大肺泡壓是一個平臺壓，而不是峰壓。在一個固定的潮氣量下，壓力波形會隨著流速大小、輸送方式（方波、正弦波等）、氣道阻力、肺順應(yīng)性的不同而相應(yīng)改變。圖12顯示在同一潮氣量下，氣道阻力增大；流速增大；肺順應(yīng)性下降時峰壓和平臺壓的不同改變。圖12 壓力波形受阻力、流速、順應(yīng)性影響（固定潮氣量）測定的“呼氣壓”其實是呼氣是呼吸機環(huán)路內(nèi)的壓力，圖9、圖10分別描述了自主呼吸和機控呼吸的壓力波形。壓力從0開始上升直至恢復(fù)到0基線，但如果應(yīng)用了呼氣末正壓，壓力曲線開始和結(jié)束都會

11、在預(yù)設(shè)的PEEP值上。（圖13）也就是說，PEEP抬高了基線。圖13 呼氣壓基線抬高抬高呼氣壓基線可以通過調(diào)整PEEP或呼氣閥實現(xiàn)，也可以由縮短呼氣時間，使呼氣不完全來達到，但是這樣會引起內(nèi)源性PEEP的產(chǎn)生，并會使呼氣末壓力逐漸增高。圖14是一個實例。以后對相關(guān)內(nèi)容會做進一步介紹。要注意的是，大多數(shù)呼氣壓是在呼吸機環(huán)路內(nèi)測定的，因而小氣道動態(tài)塌陷引起的呼氣末肺泡正壓（內(nèi)源性PEEP），在這種測量方法下是不能探知的。圖14 呼氣壓力抬高通過調(diào)整呼氣閥來改變呼氣末壓力，通常是在呼氣支末端加以一定的阻力，即通過限制呼出氣流速來實現(xiàn)。這種方法所得到的壓力與呼氣流速有關(guān)，與阻力閥的橫截面積有關(guān)。氣流大

12、阻力大，氣流小阻力小。并且會延長呼氣時間，增加患者呼氣功。相比較以持續(xù)氣流實現(xiàn)基線壓抬高的方法，后者更為合理，且效果更好。在ARDS和急性肺水腫的病人治療中，這種差異尤為明顯。除了膨脹壓和呼氣壓，平均氣道壓是另一個重要的測量數(shù)據(jù)。平均氣道壓描述了氣道平時的平均壓力和正壓通氣對肺泡穩(wěn)固性及心臟充盈的影響。平均壓受峰壓和PEEP的影響，并與I：E有關(guān)。在兩種呼吸狀況同時存在的情況下也可以測得。平均壓不能清楚地在壓力波形上反映出來（圖15）。它通常由連續(xù)間隔很短時間測知的一系列壓力所得，即將這些間隔測得的壓力的總和，除以相應(yīng)的數(shù)量。PMEAN=（P1+P2+P3+PN）/N圖15 平均壓根據(jù)呼吸機設(shè)

13、計不同，平均壓的計算方法也不盡相同，有些呼吸機在連續(xù)測定一段壓力數(shù)值之后，求其積分。（即N為無窮大）是否是自主觸發(fā)的輔助通氣，可以從壓力波形中看出。非自主觸發(fā)的機控呼吸的吸氣開始是由時間循環(huán)觸發(fā)的，壓力從基線開始上升。而自主觸發(fā)的輔助通氣，先有壓力的下降，到達了預(yù)設(shè)的觸發(fā)靈敏度隨之呼吸機送氣，壓力升高。圖16是一次由病人觸發(fā)的輔助通氣。注意壓力持續(xù)下降至預(yù)設(shè)的觸發(fā)靈敏度以下一段時間后，輔助通氣才開始，壓力上升，這一段時間即為響應(yīng)時間。圖16 自主觸發(fā)的輔助通氣若觸發(fā)靈敏度設(shè)置過大或病人呼吸極淺，只能看到壓力下降而不能觸發(fā)輔助通氣，如圖17。相反的，靈敏度設(shè)置過小則易受外界因素影響。(如環(huán)路內(nèi)積

14、水)圖17 機控呼吸中病人努力不夠圖17中，和都是病人的一次淺呼吸，但未達到預(yù)設(shè)的觸發(fā)靈敏度，所以沒有進行輔助通氣，這種情況下，病人的吸氣努力會a)從儲氣罐或持續(xù)氣流中供氣；b)按一定流速供給，以保持基線壓平穩(wěn)（漏氣補償）；c)不供氣 達到了一個機控呼吸的時間循環(huán)，呼吸機不管病人動作，予以一次強制通氣，此時易出現(xiàn)對抗動作。當(dāng)呼吸過程中出現(xiàn)上述未能觸發(fā)輔助通氣的呼吸時，時間的測算也會受到影響。此時測得的只有吸氣時間和正壓持續(xù)時間是準(zhǔn)確的，而呼氣時間、I：E等都會出現(xiàn)不符的情況。圖18 時間測算 機控呼吸的吸氣時間 正壓持續(xù)時間 機器測得的總呼吸循環(huán)的時間（TCT） 機器測得的呼氣時間 病人實際的

15、呼氣時間： 機器測得的I：E： 病人實際的I：E在PCV和PSV模式中，壓力是預(yù)設(shè)的，是一個獨立可變量，而流速和潮氣量是根據(jù)壓力的預(yù)設(shè)值和病人狀況而變化的非獨立可變量。相對的，在容控呼吸中，流速和潮氣量是獨立可變量，可以預(yù)設(shè)，而壓力是非獨立可變量。圖19壓力測定PCV、PSV圖19中，PCV和PSV的壓力波形相似，PSV吸氣由病人觸發(fā)，PCV既可以有病人觸發(fā)也可以由時間循環(huán)觸發(fā)。而從吸氣向呼氣轉(zhuǎn)換，PSV由流速決定，PCV由預(yù)設(shè)的吸氣時間決定。但在壓力波形中不易區(qū)分。早期的PCV設(shè)計成必須達到預(yù)設(shè)的吸氣時間，這樣在一定程度上在吸氣中后期會加重對抗。近年來新型呼吸機設(shè)計了吸氣-呼氣多因素觸發(fā)功能

16、。預(yù)設(shè)定容量、流速、時間等一些吸-呼轉(zhuǎn)換閾值，只要達到其中一個閾值，就開始轉(zhuǎn)換成呼氣。這樣可以改善人機同步，提高通氣效率。容量波形容量通常結(jié)合流速信號在呼氣閥中測得。圖20是一個典型的容量波形圖20 容量波 上升支表示輸送給病人的容量，在容控模式中，通常就是預(yù)設(shè)的潮氣量（除非啟用了“自動順應(yīng)性補償*”功能）。壓控模式中，容量取決于預(yù)設(shè)壓力、吸氣時間和肺阻力的影響 下降支表示呼出氣容量，通常與輸送容量相符，除非環(huán)路有漏氣，或者病人有氣胸、支氣管胸膜簍等疾病容量波形由一個很重要的作用就是區(qū)別一些不正?，F(xiàn)象是呼吸機本身的問題如環(huán)路漏氣，還是具體設(shè)置及病人本身問題（如設(shè)置不當(dāng)引起氣道陷閉）所引起的，這在后面會做進一步討論。*自動順應(yīng)性補償：在容控模式下，新一代呼吸機可以自動補償兩次呼吸間由于螺紋管擴張所導(dǎo)致的容量損失。通常在自檢中，呼吸機會測得環(huán)路的順應(yīng)性，由此來計算這一部分容量損失，然后自動調(diào)節(jié)峰流速或吸氣時