呼吸生理与机械通气课件

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1、呼吸生理与机械通气,复旦大学儿科医院新生儿科,第一章呼吸、循环解剖学,1.肺、心脏的解剖和生理,呼吸器官可分为1.上呼吸道 2.下呼吸道. 3.肺脏. 肺功能分为通气和换气.通气即空气靠胸廓和横膈运动使空气经气管吸入和呼出肺脏. 而换气是空气中氧气从肺泡进入肺毛细血管血液中,二氧化碳正好相反. 气体交换即弥散:呼吸气体在肺脏内和其周围的毛细血管为人体提供氧和排出二氧化碳. 呼吸机即是彷造肺通气的仪器,1-1.上呼吸道,上呼吸道由鼻腔,咽喉和总气管所组成,即解剖死腔(VD)无气体交换作用. 鼻腔除嗅觉外,对吸入的空气尚具有清洗.加温.和湿化的作用. 气管插管由鼻孔或口腔均需经上呼吸道插入总气管内

2、. 呼吸机中的湿化器即是彷生上呼吸道生理作用的仪器-湿化和加温.,喉部,总气管,1-1-1. 鼻 腔,*鼻腔功能其鼻毛清除空气中的塵埃.* 鼻腔表面存在大量血管散发热量加温吸入空气.*其腺体分泌物使鼻腔湿润也湿化了空气. *不论外界温度是多少?吸入的空气经鼻腔,咽喉,至总气管加温已到32,至隆突时为37.,纤毛,毛细血管,粘液腺,呼吸机吸入气过滤器有似鼻纤毛作用,加温,湿润,1-1-1a. F&P410,850湿化器,730吸、呼气肢有加热导线无积水杯.加热导线温控在32-37度C. *F&P410湿化器无加热导线较常用,价格低. *850:回路管壁有加热导线,价格昂贵!,1-2.胸 腔,两肺

3、均有胸膜所包裹分脏层和壁层, 脏层包裹肺,壁层覆盖胸壁侧. 这两层之间是胸腔存在着恒定的负压. 吸气时胸廓扩张产生的负压使肺扩张,导致空气吸入肺内.临床监测以食道压代替胸内压.至吸气末肺内压与大气压平衡压力为零, 而呼气开始时稍正压,呼气末恢复为零.此即为呼气基线,脏层,壁层,肺内压,胸内压,肋骨,1-2-1. 机械通气和自主呼吸的压力变化,休息时自主呼吸的肺内压吸气为负压,呼气为正压,与胸内压之差为8cmH2O. 机械通气时,肺内压吸、呼气均为正压,吸气开始和呼气末才为零,肺内压和胸内压均比自主呼吸时稍高一些.,肺内压,胸内压,机械通气,肺内压,胸内压,自主呼吸,吸气,呼气,1-3. 横 膈

4、,横膈是一层平坦的肌肉片附在下部肌骨将胸腹腔分开.它是主要的呼吸肌肉. 吸气时横膈向下移动,呼气时回复原来位置,上下移动范圍7-10公分.,吸气,呼气,1-4. 呼吸时气管内径的变化,吸气时因胸廓扩张和横膈下降,气管长度及内径均增大,肺泡充气.呼气时则相反. 休息时呼吸作功很小, 气管插管后由于插管内径小于总气管内经一半,吸气时阻力增加16倍,吸气作功显著增加,故有“插管补偿”功能即TC或ATC,用于自主呼吸模式. 机械控制呼吸时呼吸作功由呼吸机承担., 气管内径 ,吸气,呼气,1-5. 吸气力和弹性回缩力,吸气时因横膈下降和胸廓扩张导致肺泡呈负压两使空气进入肺泡. 呼气时因肺和胸廓弹性回缩力

5、使肺泡压大于大气压使气体排出肺外. 在机械通气中吸气力即“吸气触发”,肺弹性即 “顺应性”,吸气肌力,吸气,呼气,肺弹性,2,2,1-6. 循 环 系 统,循环系统由心脏、动脉、静脉、毛细血管和它们中间所含血液所组成. 循环系统将来自肺部带氧的动脉血运输至细胞,同时将携满二氧化碳但缺少氧气的静脉血运输至肺部吸收氧气排出二氧化碳. 血液占人体重8%,血液分为两部份其中红血球、白血球和血小板占血液总量45%,(即血球压积)剩余的是血浆占55,1-6-1. 心脏剖面圖,1.右和左心房 2.右和左心室:NICO测C.O. 3.下腔静脉腔:PEEP影响回心血量 4.肺动脉:测肺血流量 5.肺静脉 6.主

6、动脉 7.上腔静脉:PEEP影响回心血量,7,1-6-1. 动、静脉血管系统,全身的动脉由主动脉分支出来将含有丰富氧气和养料输送至各脏器. 全身的静脉将血液(含较多的二氧化碳)经上、下腔静脉返回心脏. 全身的毛细血管网是氧气、二氧化碳和其他养料在血液和细胞之间交換的场所.,1-7. 呼吸、循环系统的总结,呼吸系统功能是提供细胞所需的氧气並将代谢产生的CO2排出肺外,循环系统为上述过程提供运输支持. 呼吸系统由鼻、咽喉、胸廓、气管、支气管、肺、肺泡所组成. 鼻腔有加温、湿润和清洁空气作用. 气管、支气管为空气进入肺泡提供了通道. 肺泡是气体交換的场所. 循环系统包含心脏、血管和血液,红血球是血液

7、中氧和二氧化碳的携带者. 心脏作用是将血液泵入血管运输至全身各脏器. 血管分为动、静脉,动脉将血液带离心脏,静脉将血液带回心脏. 毛细血管是血液中的气体、养料和代谢产物的交换场所.,第二章 呼吸生理,2. 呼 吸 生 理 目 彔,外、内呼吸过程 呼吸生理引言 肺容量 肺顺应性 呼吸阻力 呼吸作功 通气功能 气体分佈 弥散功能 通气/血流比,2-1.外、内呼吸的过程,呼吸机的作用,SpO2,ETCO2,细 胞,2-2. 肺 容 量,潮气量(VT):一次吸入或呼出的气体量. 肺活量(VC):最大吸气后呼出气量,以NIP监测. 残气量(RV):最大呼气后残留在肺内的气体量. 功能残气量(FRC):平

8、静呼气未留在肺内的量,PEEP即将基线上移增加FRC.,呼气基线(呼气末压力为零),Vt,FRC,RV,2-3. 肺 顺 应 性,肺顺应性代表肺的扩张性,有动态(Cdyn)和静态之分(Cstat)。 CL=肺容量改变/肺压力改变.(ml/cmH2O). CL与压力呈负相关,与容量呈正相关. 静态CL反映肺组织弹性阻力. 动态CL兼受气道阻力影响,所测值为静态CL的80%.,高顺应性,低顺应性,2-4. 呼 吸 阻 力,呼吸机输送气体到肺泡所须的压力,以克服气体流速流经气道时所存在的阻力, 以Raw表示. 阻力决定于气道的长度、内径、分叉和内壁情况,及气体流速的形态. 形态呈层流即阻力低. 湍流

9、产生漩涡而阻力高. 阻力尚决定于流速大小呈正相关.,层流,湍流,2-5. 通 气 功 能,肺容量是某个解剖位置所测的容量(静态),若加上时间因素即为通气.(动态) 分钟通气量(MV)=潮气量呼吸频率(次/分) 分钟肺泡通气量(MV alv)=(VT-解剖死腔量)次/分 解剖死腔量(VD aw):即上、下呼吸道的本身的容积(量)它们不參与气体交换. 肺泡死腔量(VD alv):即肺泡通气不足或肺泡周圍毛细血管血流灌注不足所造成的无效通气量. VD/VT正常应小于0.3,2-6. 气 体 分 佈,吸入气体理論上应均匀分佈于每一个肺泡,事实上仅相对均匀,但不影响换气功能. 1. 分佈不匀原因:解剖位

10、置、肺部重力梯度改变、肺扩张的程度、气道阻力和肺顺应性等各因素. 2. 分佈不匀的结果: a 影响进入肺泡气体量即肺泡通气量. b 使肺泡通气/肺血流量(V/Q)的比例失调, 正常为4/5=0.8,大于0.8或小于0.8均不利于气 体交換. c. 最后导致PaO2的降低,2-7. 肺泡通气量/肺血流量比(V/Q),有效的肺泡通气相应要求有足够的肺血流量. 正常的肺泡通气量/分(V=MValv)=4升/分. 正常的肺血流量(Q=PCBF)=5升/分,V/Q=4/5=0.8 臨床上常用VD/VT比来间接估計V/Q比,此主要来衡量肺泡通气情况,正常VD/VT比为0.3-0.4.,通气量,弥散,灌注量

11、(肺血流量),肺,泡,肺动脉,肺静脉,2-7-1. V/Q 0.8,*MValv/PCBF(V/Q) 0.8肺泡通气量/分大于肺血流量而血流量正常,可导致PaCO2降低而PaO2可以不变或稍增加. *若是MValv而PCBF所致:若以MValv为主则PaCO2下降、若以PCBF下降为主则PaCO2,两者的PaO2均降低.,阻塞,肺动脉,无灌注,有灌注,通气,生理死腔,肺静脉,2-7-2. V/Q 0.8,V/Q0.8是由于肺泡通气量(MValv)降低而肺血流量(PCBF)正常,此导致未经氧合作用的静脉血摻杂进己经氧合作用的动脉血内,而使PaO2下降,除非MValv嚴重下降,一般PaCO2不会明

12、显增加.,肺泡无通气,肺内分流,肺动脉,肺静脉,2-8.呼吸生理总结,1.呼吸的过程是肺通气分佈弥散(气体交换)血气,正常吸气是主动的呈负压,呼气是被动的.吸、呼气结束时压力均为零. 2.顺应性代表肺的扩张性,阻力代表气道对气体流速的阻力,气流分为层流和湍流,吸气作功代表吸气肌用力情况. 3.V/Q比失調会引起低氧血症(PaO2 60mmHg). 4.血气分析是对整个呼吸生理过程的结論. 5.呼吸机是通气机只能起肺的通气功能的作用.间接对換气功能有邦助.,第三章呼吸机的构成,吸气阀,呼气阀,控制器,流量阀,PEEP阀,气源,3. 呼 吸 机 的 构 成,1.呼吸机的驱动 2.空气、氧气气源 3

13、.气体混合装置 4.呼吸机控制阀 5.触发器 6.压力、容量传感器 7.湿化器和雾化器 8.呼吸回路 9.监测部分(波形显示器) 10. 报警部分,3.1. 呼吸机驱动分类,驱动是呼吸机的一部分,它通过呼吸机提供的气 体流速而产生容量和压力的改变 气动式:空气、氧气均须高压气源供应,某一气 源供应中断即由另一气源继续工作,空气需 压缩泵供气. 电动式:空气无需高压而由内置的涡轮电机提供 空气,氧气需高压气源亦可常压气源,氧气供 空中断可继续工作;因有内置电池仃电时可 继续工作1.0-2.0小时.,3-2. 气源,呼吸机所用的气源可使用钢瓶或中心管道供应气源. 中心供气站的各供应点均有专用的连接

14、器(内有控制阀控制气体压力)才可打开气源. 氧气钢瓶:氧气最大压力约14.5Mpa左右,而氧气减压器将压力降至0.4Mpa. 中心供气站的各供应点也约0.4Mpa.正常控制在0.3-0.5Mpa即可保证呼吸机正常工作.(空气压力也如此) 若气源压力降至厂方规定最低限值以下气源不足发生报警且不能关闭报警音响.,供气系统,压缩机,空气阀,空气流量传感器,氧气流量传感器,氧气阀,氧源,空气,调节阀,3-3. 气体混合装置,高压空气,高压氧,FIO2,空气-氧气混合器,氧浓度的误差为5%.,比例电磁阀(PSOL)此技术反应时间短,精度高, 0.3%,比例电磁阀的驱动,阀门关闭,阀门打开,3-4. 呼吸

15、机的吸气触发:压力或流速,吸气阀,呼气阀,气道压力,吸入流速,气道压力,吸入流速,输送流量,回入流量,输送,回入,吸入,压力触发,流速触发,3-4-1. 压力触发和流量触发的比較,阴影部分的面积是压力触发额外多做的功. 黄色为流量触发,红色为压力触发.流量触发因呼吸管道中有持续恒定的气流以满足吸气起始时所需的流量. 大大地降低了触发吸气所作的功,且反应时间快. 可補偿漏气穩定PEEP.,持续流速,压力触发,隆突压,潮气量,3-5. 自主呼吸的呼气触发灵敏度(ESENS),ESENS:即在吸气过程中当流速递减至峰流速值的25%左右时呼气阀打开,病人呼气开始时无阻力感觉 ESENS调节范圍是从5%

16、至80%均可调. 自主呼吸时,它与压力上升梯度配合調节使人机更合拍.,吸气,呼气,ESENS,峰流速,100%,100%,25%,流 速,3-6电磁呼气阀,在吸气项 保持呼吸阀关闭的力与线圈中的电流成比例 正向力 电流 如何定义“主动” 在吸气项，正向力是进行动态调节的。如果管路中的压力超过了正向的闭合力，阀门可以打开。,3-6-1.电磁呼气阀,呼气响应 呼气阀的正向力可通过降低线圈中的电流来快速减小。 典型响应时间 10毫秒 结果： 呼气阻力最小,3-7. 吸、呼气全自动触发-Auto-TrakTM,ESPRIT的专利 Auto-Trak Sensitivity 触发和切换的新机制 其目标在于减轻病人的呼吸功耗，在避免误触发的前提下增加对病人呼吸努力