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1、机械通气技术临床应用学习班授课内容机械通气与 呼吸生理和病理生理上海第二医科大学附属新华医院内科ICU 宋志芳主要内容提纲 机械通气 呼吸生理 病理生理：氧、二氧化碳运输 组织呼吸 缺氧与二氧化碳潴留病理生理 一、机械通气（人工呼吸） 定义 分类 特点 与呼吸生理与病理生理之间关系。（一）定义 借助人工或机械作用产生或辅助呼吸功能。（二）分类 人工呼吸-口对口、胸腹挤压、鼻面罩、气管切 开或插管； 机械呼吸-呼吸机（鼻面罩、气管切开或插管） 。（三）特点 1、能纠正各种原因引起缺氧与二氧化碳潴留 ； 2、纠正呼吸功能不全或衰竭能力有限； 3、不能完全替代呼吸功能（毁损肺、巨大肿 瘤压迫肺组织、
2、肺不张、间质性肺纤维化等） 。巨大肿瘤压迫肺组织毁损肺间质性肺纤维化（四）与呼吸生理与病理生理 之间关系 机械通气治疗有利有弊； 了解呼吸生理与各种疾病时呼吸病理生理改变 特点是合理使用机械通气的可靠保障； 最大限度发挥机械通气治疗作用； 将机械通气治疗的不利因素降低至最低限度。全面掌握呼吸生理与病理生理 对合理使用机械通气 至关重要二、呼吸生理 （一）肺容量：静态与动态； （二）通气：通气量、气体分布、通气功能评价； （三）血流： （四）肺内气体交换； （五）肺的力学； （六）呼吸调节。（一）肺容量 1、静态：平静呼吸或不受时间限制时肺的容 量变化； 2、动态：受时间限制时呼吸容量变化（最大
3、 程度用力呼吸过程中肺的容量变化）。1、静态肺容量肺活量 (vital capacity，VC) 残气量 (Residual Volume，RV) 肺总量 (total lung capacity，TLC) TLCVCRV。 4个容量 (volume)：补吸气量(IRV) 潮气量（TV） 补呼气量(ERV) 残气量(RV)4个总量(capacity)：深吸气量(IC)、 VC、FRC、TLC (图2-1-1)。2、动态肺容量 呼气流速； 动态肺容量（略） 时间肺活量(time vital capacity)、用力肺活量(forced vital capacity ， FVC)； 2001200
4、mlVC水平的最大呼气流速(maximal expiratory flow rate， MEFR2001200)； 最大呼气中段流速(maximal mid-expiratory flow rate， MMEF2575%、MMEF5075%)；流量-容积(flow-volume，F-V)曲线； 最大吸气流速(maximal inspiratory flow rate，MIFR)； 呼吸肌力量(Pmus)或强度； 最大吸气压力(maximal inspiratory pressure，MIP)和最大呼气压 力(maximal expiratory pressure，MEP)；影响呼气流速的三个因
5、素 呼气肌的力量(muscular pressure，Pmus)； 肺的弹性回缩力(elastic recoil pressure，Pel)； 气道阻力(Airway Resistance，Raw)。 用力与呼气流速 一般情况下： (图2-1-2) Pmus与Pel与呼气流速成正比： 呼气用力愈大，弹性回缩力愈大，呼气流速 愈快； Raw与呼气流速成反比： Raw愈高，呼气流速愈慢。正常人呼气流速受限(图2-1-3) 在深吸气末用力呼气，以VC水平为横轴，呼气流速为 纵轴，记录流速-容量(F-V)曲线； 25%VC以上：用力依赖(effort dependent)； 75%VC以下：非用力依赖
6、(effort independent)； 有肺和胸部疾患时，这种流速受限会更加明显。用力呼气流速受限机制 等压点(equal pressure point，EPP)学说等压点(EPP)学说趋使气体呼出的驱动压(driving pressure) =肺泡压(alveolar pressure，Pal) =Ppl+Pel；用力呼气时：Ppl正压（20cmH2O），Pel（10cmH2O）， Pal= Ppl+Pel=30cmH2O。 气道外压力为Ppl；呼气后,气流速度增加,气道阻力增加，Ppl不断被衰减；当衰减至 某一点,此点气道内、外相等时就被称为等压点(EPP)；等压点(EPP)形成后等压
7、点上端靠近肺泡侧，为上游段(upstream segment，US)， 等压点下端，靠近口腔侧为下游段(downstream segment，DS)。上游段气道内压(Pin)Pout，气道不会被压迫而变窄； 下游段，驱动压(Pal)衰减，PinPout，气道不同程度受压缩；气道被动态压缩，气道阻力继续增加，呼气流速进一步减慢。继续用力，只能增加气道外压(Ppl = Pin)，使内外压力差更大， 气道受压更加明显，流速受限亦愈明显，由此即形成了正常人在 75%VC以下水平的流速受限。呼气用力与等压点(EPP) 一旦气道动态压缩形成，呼气愈用力， 气道压缩愈明显： PinPout。COPD与等压点
8、(EPP)气道阻力增加患者：习惯于慢呼气； （气道阻力与气流速度成正比，气流速度愈快，阻力愈大，等压 点形成愈早，气道动态压缩亦愈明显，呼气流速更加受限； 减慢呼气，能减慢气流速度，有助于EPP向口腔方向移动，使气道 动态压缩减少，呼气流速受限可得减轻）肺气肿病人： 肺泡弹性回缩力下降，Pal下降，EPP更靠近肺泡侧，气道动态压 缩同样增加。 COPD习惯噘嘴样呼气，原因在于通过口腔增加阻力， 限制呼气流速，减少气道动态压缩，气体容易呼出。（二）肺的通气 通气量 气体分布 通气功能评价。1、通气量 分钟通气量：静息、最大分钟通气量； 肺泡通气量：有效通气量； 死腔通气量：解剖与肺泡死腔通气量。
9、 VD/VT 增加，肺泡通气/血流比率失调， 无效通气量增加。2、气体分布 生理性气体分布不均：重力与体位； 病理性气体分布不均：肺不张； 肺水肿； 支气管阻塞或痉挛 时间常数（TC） 时间常数(TC) 气道阻力(R)顺应性(C)3、通气功能评价 (1)限制性通气功能障碍； (2)阻塞性通气功能障碍； (1)限制性通气功能障碍 肺间质性疾患：间质性肺炎、肺纤维化、尘肺、肺水 肿； 肺占位性病变：肺肿瘤和肺囊肿； 胸膜疾患：气胸、血胸、胸腔积液、纤维胸； 胸壁疾患：外伤、脊柱后侧突、脊椎炎、神经肌肉疾 患； 胸腔外疾患：腹膜炎、腹水、妊娠等。(2)阻塞性通气功能障碍 上呼吸道阻塞疾患：如咽和喉部
10、的肿瘤、水肿 与感染，异物阻塞； 气管和周围气道阻塞疾患：气管肿瘤、萎缩和 狭窄，支气管炎，支气管扩张、支气管哮喘， 阻塞性肺气肿。通气功能评价限制性：肺扩张受限-肺活量、深吸气量和肺总量减少， 残气量可正常或由于肺纤维性收缩而减少； RV/TLC可以正常、增加或减少； 呼吸频率常增加。阻塞性：用力呼气量、最大通气量减低； RV、FRC和TLC增加； VC早期变化不明显。通气功能评价 肺功能测定：肺容量、通气功能、弥散、力学 ； 轻、中、重度通气功能障碍； 活动后气喘程度：轻- 上三楼气喘； 中- 上二楼气喘； 重度-走平路气喘。（三）肺的血流 1、肺血管床解剖学特点； 2、肺循环压力； 3、
11、肺循环阻力； 4、肺血容量； 5、肺血流分布； 6、影响肺循环因素； 7、肺循环功能。1、肺血管床解剖学特点 （1）两套供血系统： 体循环：支气管动、静脉； 肺循环：供给肺泡进行气体交换。 （2）高容量和可扩张性： （3）肺循环压力低：仅为体循环的1/10。2、肺循环压力 肺动脉压（缺氧） 肺静脉压（左心功能） 肺毛细血管压（左心功能） 肺毛细血管嵌压（左心功能）3、肺血流分布 低压系统，血流分布受重力、体位、肺泡内压等多种 因素的影响。 区(上区)-肺尖部：PAPaPV，即肺血流的流入压 低于肺泡内压，血管被压，肺血流量少。 区(中区)-相当于心脏水平的肺组织：PaPAPV。 肺动脉压升高，
12、大于肺泡内压和肺静脉压，肺血流逐 渐增加。 区(下区)：PaPVPA，肺血流压力差决定肺血流量 。4、影响肺循环因素心脏的收缩和舒张 呼吸：正压呼吸时，肺血流量减少；负压呼吸时，肺血容量增加 。体位 血管扩张药： 其他：运动、发热、甲状腺机能亢进、动静脉瘘等均可使肺血流 量增高。肺静脉压升高：左心衰竭、二尖瓣狭窄、肺静脉栓塞、低氧血症 、高碳酸血症、酸中毒、肺气肿、肺间质纤维化、肺血管血栓栓 塞、血液粘滞性增高以及使肺血管痉挛的物质如组胺、血管紧张 素等，均可使肺血管阻力增高，减少肺血流俊5、肺循环功能 呼吸功能与非呼吸功能 呼吸功能：气体交换； 非呼吸功能： 滤过、代谢、左心贮藏库（肺循环压
13、力低、阻力小，肺毛细血管 床可膨胀性大，左心房压力稍微改变，即可使肺血容量改变）、 细胞、体液免疫和肺的防御机制。（四）肺的换气功能 1、通气血流(VA/Q) 2、弥散1、通气血流(VA/Q) (1)正常VA/Q：VA/Q 0.8 体位与重力引起差异； （2）VA/Q失调： 静脉血掺杂，VA/Q0.8 无效通气，VA/Q0.82、弥散 氧和二氧化碳在肺泡内通过呼吸膜进行气体交换的过 程。 靠呼吸膜两侧气体分压差造成，是生理条件下的物理 现象。影响弥散的因素 氧和二氧化碳的物理特性： 弥散屏障的厚度和面积； 气体与血液接触时间； VA/Q。（五）肺的力学 呼吸动力 胸和肺顺应性 气道阻力 呼吸功1、呼吸动力 呼吸中枢支配下的胸腔体积变化和肺组织的弹 性回缩， 构成肺泡与大气压之间的压力差，使气体在吸 气时进入肺内，呼气时排出。影响呼吸动力因素 呼吸中枢； 胸腔的完整性； 肺组织弹性回缩。2、胸和肺顺应性 （动态与静态） 容量改变(V) 顺应性(C) L/cmH2O 压力改变(P)影响胸和肺顺应性因素 肺容量； 呼、吸气相； 肺泡表面张力与表面活性物质； 肺组织弹性。肺泡表面张力与表面活性物质 Laplace公式： 2T P r P=肺泡内缩力，T=表面张力，r=肺泡半径。3、气道阻力 （cmH2O/L/sec ） 定义：单位流速所需要的压力
