呼吸力学与波形分析呼吸力学与波形分析 青岛市市立医院青岛市市立医院ICU 曲曲 彦彦 主要内容主要内容•临床重要的呼吸力学指标临床重要的呼吸力学指标•机械通气波形及分析机械通气波形及分析 重要的呼吸力学指标重要的呼吸力学指标压力压力 阻力阻力 容量容量 峰压力峰压力 吸气阻力吸气阻力 吸气潮气量吸气潮气量平台压力平台压力 呼气阻力呼气阻力 呼气潮气量呼气潮气量 平均气道压力平均气道压力 弹性阻力弹性阻力 可压缩气量可压缩气量胸膜腔内压力胸膜腔内压力 呼气末肺容积呼气末肺容积 autoPEEP 重要的呼吸力学指标•顺应性顺应性—静态顺应性静态顺应性—动态顺应性动态顺应性—呼吸系统顺应性呼吸系统顺应性–肺顺应性（肺顺应性（C=△△V/ △△P，，正常肺正常肺0.2-0.3L/cmH2O））–胸壁顺应性（胸壁顺应性（C= △△V/ △△Ppl，，正常正常0.2 L/cmH2O））•流速流速•呼吸功呼吸功 •P-V曲线曲线•P0.1 压力组成压力组成timePressurePEEPPIPPplat肺泡膨胀肺泡膨胀 (recoil) 压力差压力差 (Pdis)流速阻抗流速阻抗 压力差压力差 (Pres)dP = R x Flow + dV / C st 床旁监测气道压力的意义床旁监测气道压力的意义•峰压力增高而平台压无改变峰压力增高而平台压无改变 —气道阻力增高气道阻力增高•峰压力与平台压同时增高峰压力与平台压同时增高 —提示肺顺应性减低提示肺顺应性减低•气道峰压降低（管路漏气、气囊漏气）气道峰压降低（管路漏气、气囊漏气） 阻力增加的原因阻力增加的原因 气管内导管气管内导管 流速流速 管径狭小管径狭小 扭曲 痰栓或异物扭曲 痰栓或异物 牙齿咬合 管道塌陷牙齿咬合 管道塌陷 气囊疝出 管道远端开口嵌顿于隆突，气管侧壁或支 气囊疝出 管道远端开口嵌顿于隆突，气管侧壁或支气管气管 气道气道 支气管痉挛支气管痉挛 水肿水肿 新生物新生物 分泌物分泌物 顺应性降低的原因顺应性降低的原因•肺僵硬肺僵硬 水肿水肿 实变实变 纤维化纤维化 肺不张肺不张•胸壁僵硬胸壁僵硬 脊柱侧弯或其他胸壁畸形脊柱侧弯或其他胸壁畸形 肥胖肥胖 腹水或腹胀腹水或腹胀•肺受压肺受压 气胸气胸 胸腔积液胸腔积液•动态肺充气动态肺充气 Paw (cm HPaw (cm H2 2O)O)NormalNormal PPlat(Normal Compliance)Increased PIP}Increased PTA(increased Airway Resistance) )NormalNormalPIPPIPP PPlatPlatHigh RHigh RawawPIPPIPP PPlatPlatIncreased Airway Resistance DECREASED COMPLIANCEDECREASED COMPLIANCETime (sec)Paw (cm H2O)Low CompliancePIPPPlatNormalNormalPIPPPlatNormal PPlat(Normal Compliance)Increased PPlat(Decreased Compliance) )NormalPIP “管道特征管道特征”R = D D PD D F气道阻力压力差压力差 = 流速流速 x 管道阻力管道阻力 压力差压力差 = 流速流速 x 阻力阻力dP = Q x R R =8 L (visc.)p p r 4气道阻力 气道阻力的计算公式和意义气道阻力的计算公式和意义lRI=（（PIP—Ppla））/吸气末流速吸气末流速lRE=（（Ppla—PEEP））/最大呼气流速最大呼气流速 l气管插管阻力在总的呼吸阻力中占很大比例气管插管阻力在总的呼吸阻力中占很大比例l与管腔内径关系最大与管腔内径关系最大l流速和气管插管长度流速和气管插管长度l氦氦- -氧混合气也可减低吸气阻力，减少呼吸功氧混合气也可减低吸气阻力，减少呼吸功 气道阻力气道阻力•大气道以湍流为主，占总阻力的大气道以湍流为主，占总阻力的80%•小气道以层流为主，占总阻力的小气道以层流为主，占总阻力的20%•正常人气道阻力为正常人气道阻力为1cmH2O/L/S•哮喘和哮喘和COPD患者气道阻力为患者气道阻力为5-10cmH2O/L/S•8号号气管插管阻力为气管插管阻力为5 cmH2O/L/S•7号号气管插管阻力为气管插管阻力为8 cmH2O/L/S 气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作 VolumePressureD D VD D PC = D D VD D P顺应性 静态和动态顺应性VolumePressurePressureTVPlateau PrPlateau Pr. .Peak Pr.Peak Pr.动态顺应性曲线静态顺应性曲线 静态顺应性与动态顺应性静态顺应性与动态顺应性•顺应性—肺的“硬度”或弹性变性能力•Static—No flow•dynamic—flow and resistance 顺应性测定要求顺应性测定要求•The gold standard for measuring compliance and resistance utilizes a volume breath delivered with a square wave flow and adequate plateau40PCIRCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZE Compliance Calculations 500 15-5= 50 ml/cmH20Compliance =VtePlateau - PEEPPlateau Pressure 15 cmPEEP 5 cmVTE 500 ccPeak Flow = 60 L/minVTE 500 cc10 cmH20 肺顺应性监测的意义肺顺应性监测的意义l静静态态顺顺应应性性（（Cs））反反映映肺肺和和胸胸壁壁的的弹弹性性（弹性阻力）特征（弹性阻力）特征,排除了气道阻力成分排除了气道阻力成分l动动态态顺顺应应性性（（Cd））反反映映气气道道的的阻阻力力（（非非弹弹性性阻阻力力））和和呼呼吸吸系系统统弹弹性性（（弹弹性性阻阻力力））特征，气道阻力可明显影响特征，气道阻力可明显影响Cd的水平的水平l顺应性的动态变化趋势更有意义顺应性的动态变化趋势更有意义 区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义区分肺顺应性和胸壁顺应性的意义•CRS=（（CL××CW））/（（CL+ +CW））•胸胸壁壁顺顺应应性性相相对对稳稳定定时时，，CRS的的动动态态变变化化可代表肺的顺应性改变可代表肺的顺应性改变•评价评价PEEP对血流动力对血流动力 学的影响学的影响Crs = Vt / dPdist (aw)Ccw = Vt / dPdist (pl)CL = Vt / Pdist (aw - pl) 胸壁顺应性降低对跨肺压的影响 通气波形与通气环Ventilator Waveforms•Scalars– Volume versus time– Pressure versus time– Flow versus time• Loops– Flow-Volume– Pressure -Volume – Pressure- Flow 压力压力-时间曲线在临床上时间曲线在临床上的应用的应用 判定通气方式判定通气方式压力的定义为一单位面积所受之力，压力单位是压力的定义为一单位面积所受之力，压力单位是cmH2O (mbar)（（纵轴）缩写为纵轴）缩写为Paw或或Pcirc，，时间单位为秒（横轴）时间单位为秒（横轴）见图见图图图.压力压力-时间曲线（时间曲线（VCV流速恒定流速恒定—方波）方波） Pressure versus TimePressure versus TimeInspirationExpirationPaw (cm H2O)Time (sec)} }TIPeak Inspiratory PressurePIPPEEPPEEPTE 图图.压力控制通气压力控制通气压力上升到平台，且吸气时间固定的呼吸为压力控制压力上升到平台，且吸气时间固定的呼吸为压力控制通气。
通气PAWcmH2O平台平台TIME 估算平台压力估算平台压力 在采用压力控制通气或压力支持通气时，若无法达在采用压力控制通气或压力支持通气时，若无法达到平台压力（到平台压力（A），），表明有漏气或流速不够表明有漏气或流速不够图图.平台压力平台压力APAWcmH2OTIME 评价整个呼吸时相评价整个呼吸时相图显示不同的呼吸时间状态从图显示不同的呼吸时间状态从A—B是吸气时间，从是吸气时间，从B—C是呼气时间假如下一个吸气相（是呼气时间假如下一个吸气相（D））开始前压力仍没有开始前压力仍没有回复到基线压力，说明该呼气时间可能不足回复到基线压力，说明该呼气时间可能不足图计算呼吸时间图计算呼吸时间PAWcmH2OABCDTIME 调节峰流速调节峰流速图图.调节峰流速调节峰流速在定容通气时，压力上升的速度（曲线斜率）受峰流速影响，在定容通气时，压力上升的速度（曲线斜率）受峰流速影响，（（A））压力上升的压力上升的“滞后滞后”，说明设定流速不足，而（，说明设定流速不足，而（B））压力的迅速上升同样也说明预设流速过高压力的迅速上升同样也说明预设流速过高PAWcmH2OABTIME Paw (cm HPaw (cm H2 2O)O)NormalNormal PPlat(Normal Compliance)Increased PIP}Increased PTA(increased Airway Resistance) )NormalNormalPIPPIPP PPlatPlatHigh RHigh RawawPIPPIPP PPlatPlat反映气道阻力反映气道阻力Increased Airway Resistance 流速时间曲线在临床流速时间曲线在临床上的应用上的应用 在定容型通气中可检测流速的波形在定容型通气中可检测流速的波形在定容型通气中可检测流速的波形在定容型通气中可检测流速的波形，，，，ACCELERATINGACCELERATINGDECELERATINGDECELERATINGSINESINESQUARESQUARE 可检测出内源性可检测出内源性PEEP（（Auto-PEEP)婴儿，婴儿，45岁以上的成人，平卧位，在呼气末一般均存在着岁以上的成人，平卧位，在呼气末一般均存在着PEEP，，正常值小于正常值小于3cmH2O。
在呼气流速曲线中：当呼在呼气流速曲线中：当呼吸频率过快，呼气时间过短，反比通气（或小气道存在病吸频率过快，呼气时间过短，反比通气（或小气道存在病变）时，呼气流速均不能回复到零变）时，呼气流速均不能回复到零图图.Auto-PEEPV·V·V·LPMLPMLPMACBTIMETIMETIME Air TrappingAir TrappingInspirationExpirationNormalNormalPatientPatientTime (sec)Flow (L/min)Air TrappingAuto-PEEP} auto PEEP的处理•改变呼吸机参数–增加呼气时间，–减少通气频率，–减少潮气量•降低病人的通气需要–减少碳水化合物的摄取，减少死腔通气，治疗焦虑、寒战、疼痛、发热•减低呼吸道阻力（用大口径的气管插管，经常吸痰避免分泌物潴留，应用支气管扩张剂）•加用适当的外源性PEEP，一般为PEEPi的75%左右 对支气管扩张剂的疗效作出评估对支气管扩张剂的疗效作出评估使用支气管扩张剂后，根据呼气峰流速的大小和呼气流使用支气管扩张剂后，根据呼气峰流速的大小和呼气流速回复到零所需用的时间长短，可对支气管扩张剂的疗速回复到零所需用的时间长短，可对支气管扩张剂的疗效作出评估。
效作出评估图图 对支气管扩张药物的反应对支气管扩张药物的反应V·LPMABV·LPMAB吸气相吸气相呼气相呼气相吸气相吸气相呼气相呼气相TIMETIME Response to BronchodilatorResponse to BronchodilatorBeforeTime (sec)Flow (L/min)PEFRAfterLong TEHigher PEFRShorter TE 在在PCV通气时评估通气时评估PCV的吸气时间的吸气时间PCV通气时需有足够的吸气时间才能保证潮气量通气时需有足够的吸气时间才能保证潮气量图图.调节吸气时间调节吸气时间V·LPMABTIMETIME吸气相吸气相呼气相呼气相TIME 评价峰流速评价峰流速评价峰流速评价峰流速Inadequate Inspiratory FlowInadequate Inspiratory FlowFlow (L/min)Time (sec)NormalAbnormalActive Inspiration or AsynchronyActive Inspiration or AsynchronyPatient’s effort •容量时间曲线在临床上的应用 Volume vs TimeVolume vs TimeInspirationInspirationExpirationTime (sec)Time (sec)Volume (ml)Volume (ml)Inspiratory Tidal VolumeT TI I 评价气体泄漏评价气体泄漏评价气体泄漏评价气体泄漏Air LeakAir LeakVolume (ml)Volume (ml)Time (sec)Time (sec)Air LeakAir Leak •流速容量环在临床上的应用 Flow-Volume LoopFlow-Volume LoopVolume (ml)Volume (ml)PEFRFRCInspirationExpirationFlow (L/min)Flow (L/min)PIFRVT 反映反映反映反映Air TrappingAir TrappingInspirationExpirationVolume (ml)Volume (ml)Flow (L/min)Does not returnDoes not returnto baselineto baselineNormalAbnormal 反映气道阻力反映气道阻力反映气道阻力反映气道阻力Increased Airway ResistanceIncreased Airway ResistanceInspirationExpirationVolumeVolume (ml) (ml)Flow (L/min)Decreased PEFRNormalNormalAbnormal“Scooped out” pattern 反映反映反映反映AirLeakAirLeakInspirationExpirationVolume (ml)Flow Flow (L/min)(L/min)Air Leak in mLNormalAbnormal •压力容量环在临床上的应用 判定通气方式判定通气方式判定通气方式判定通气方式ControlledAssistedSpontaneousVol (ml)Paw (cm H2O)I: InspirationE: ExpirationIEEEII 反映气道阻力反映气道阻力反映气道阻力反映气道阻力Increased RIncreased RawawPressure (cm HPressure (cm H2 2O)O)Higher PTANormal SlopeNormal SlopeVolVol (mL) (mL)Lower SlopeLower Slope 反映反映反映反映Work of BreathingWork of Breathing A: Resistive Work B: Elastic WorkPressure (cm H2O)Volume (ml)B BA A P-V 环和 WOB PV PV PV顺应性和阻力正常顺应性和阻力正常顺应性正常阻力增加顺应性正常阻力增加顺应性降低阻力正常顺应性降低阻力正常 反映反映反映反映OverdistensionOverdistensionVolume (ml)Pressure (cm HPressure (cm H2 2O)O)With little or no change in VTPaw risesNormalAbnormal 反映反映反映反映Inadequate Inspiratory FlowInadequate Inspiratory FlowP Paw aw (cm H(cm H2 2O)O)Volume Volume (ml)(ml)NormalAbnormalActive InspirationActive InspirationInappropriate FlowInappropriate Flow 反映反映反映反映Air LeakAir LeakVolume (ml)Pressure (cm HPressure (cm H2 2O)O)Air Leak Lung Compliance Changes and Lung Compliance Changes and the P-V Loopthe P-V LoopVolume (mL)Volume (mL)Preset PIPVT levelsP Pawaw (cm H (cm H2 2O)O)COMPLIANCEIncreasedNormalDecreasedPressure Targeted Ventilation •几种常用的通气模式图示及其他 机械通气的基本模式-“定容型”vs “定压型”通气Volume vs. Pressure Preset VentilationVolume Preset Ventilation ● Volume Control Ventilation(VCV) ● Assist Ventilation （AV）● Assist/Control Ventilation (A/C)● Synchronized Intermittent ● Mandatory Ventilation (SIMV) 机械通气的基本模式-“定容型”vs “定压型”通气 Pressure Preset Ventilation ● Pressure Control Ventilation(PCV) ● P-ACV ● PC-SIMV ● Pressure Support Ventilation (PSV) ● Biphasic Positive Airway Pressure, (BiPAP）） ● Continuous Positive Airway Pressure / Positive End-ExpiratoryPressure (CPAP/PEEP) Volume vs. Pressure Control VentilationVolume Control Ventilation(VCV)•潮气量固定•吸气(峰)流速固定•吸气压力不固定•吸气时间由流速、潮气量、吸气平台设置决定Pressure Control Ventilation(PCV)•吸气压力固定•吸气时间固定•吸气流速不固定•潮气量不固定 控制通气控制通气------(controlled ventilation,CV) CMV/IPPV 呼吸机完全代替病人的自主呼吸，由呼吸机提呼吸机完全代替病人的自主呼吸，由呼吸机提供全部的呼吸功。
供全部的呼吸功 辅助通气辅助通气----assisted ventilation,AV 依靠病人的自主呼吸来触发，呼吸依靠病人的自主呼吸来触发，呼吸机按预设的参数提供患者呼吸机按预设的参数提供患者呼吸关键：预设Vt（P)及trigger要适当 辅助辅助/控制通气控制通气----A/C 同步间歇指令通气同步间歇指令通气----SIMV 持续气道正压持续气道正压----CPAP 双水平气道正压通气双水平气道正压通气 •19871987年年DOWNDOWN报道报道•预定预定CPAPCPAP水平水平(10-30(10-30cmH2O)cmH2O)自主呼吸，周自主呼吸，周期性期性(1-1.5(1-1.5s)s)气道压力释放引发呼气气道压力释放引发呼气气道压力释放通气气道压力释放通气 小结•呼吸力学是机械通气理论的基础呼吸力学是机械通气理论的基础•压力、阻力、顺应性是呼吸力学最基本压力、阻力、顺应性是呼吸力学最基本内容内容•机械通气波形对临床有指导意义机械通气波形对临床有指导意义 。