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1、床旁呼吸力学监测及其在床旁呼吸力学监测及其在机械通气中的应用机械通气中的应用!呼吸力学的概念呼吸力学的概念(respiratory mechanics(respiratory mechanics或或lung mechanics)lung mechanics)以物理力学的观点和方法对呼吸运动以物理力学的观点和方法对呼吸运动进行研究的一门学科进行研究的一门学科 以以压力压力、容积容积和和流速流速的相互关系解释的相互关系解释呼吸运动现象呼吸运动现象气管插管对阻力的影响气管插管对阻力的影响肺过度充气肺过度充气 (pulmonary hyperinflation)(pulmonary hyperinfl
2、ation)静息平衡位（静息平衡位（resting equilibrium positionresting equilibrium position）功能残气量（功能残气量（functional residual capacityfunctional residual capacity，FRCFRC）肺过度充气：呼气末肺容积（肺过度充气：呼气末肺容积（EELVEELV）超过）超过FRCFRC分类：分类：静态肺过度充气：恒定外力作用，如静态肺过度充气：恒定外力作用，如PEEPPEEP（static pulmonary hyperinflationstatic pulmonary hyperinf
3、lation，SPHSPH）动态肺过度充气动态肺过度充气：呼气不完全：呼气不完全（dynamic pulmonary hyperinflationdynamic pulmonary hyperinflation，DPHDPH）呼吸系统容积与呼吸系统压力变化呼吸系统容积与呼吸系统压力变化FRCPalv=0PEEPPEEPiVdynVstTotal PEEP时间常数（时间常数（）对对任任一一呼呼吸吸系系统统，其其容容积积变变化化(V)V)与与压压力力变变化化(P)P)呈呈指指数数函函数数的的关关系系，其其函函数数特特征征可可以以用用时时间常数间常数来表示：来表示：RCRC或或V VT T/F/F正
4、常为正常为0.40.4秒秒决定气体在肺内的分布和排空速度决定气体在肺内的分布和排空速度遵循指数函数规律的变化过程：遵循指数函数规律的变化过程：肌松状态下压力控制通气（肌松状态下压力控制通气（PCVPCV）时的吸）时的吸气压力变化气压力变化肌松状态下任何模式下的呼气压力的变肌松状态下任何模式下的呼气压力的变化化自主呼吸状态下被动呼气时的压力变化自主呼吸状态下被动呼气时的压力变化肺区的概念肺区的概念快肺区：气道阻力小，肺弹性差快肺区：气道阻力小，肺弹性差气体分布和排空快气体分布和排空快慢肺区：气道阻力大，肺弹性好慢肺区：气道阻力大，肺弹性好气体分布和排空慢气体分布和排空慢基本参数的测量基础基本参数
5、的测量基础原始参数原始参数计算公式计算公式计算模型计算模型呼吸力学监测的三要素呼吸力学监测的三要素压力（压力（pressurepressure，），）气体，液体，电机械压力传感器气体，液体，电机械压力传感器流速（流速（flowflow，），）压力式流速仪：伯努利方程压力式流速仪：伯努利方程F FPP/R R（PrPr4 4）/(8l)/(8l)非压力式流速仪：热金属丝（非压力式流速仪：热金属丝（hot wirehot wire）型）型Fleisch 流量传感器流量传感器容积（容积（volumevolume）肺量计肺量计计算流量对时间的积分计算流量对时间的积分呼吸电抗体描法（呼吸电抗体描法（RI
6、PRIP）单向阀单向阀强迫振荡法（强迫振荡法（FOTFOT）气体稀释法气体稀释法运动方程（运动方程（equation of motionequation of motion）P FR+VT/Crs IdV/dt+PEEPi P为为驱驱动动压压力力，PEEPi为为内内源源性性呼呼气气末末正正压压，VT为为潮潮气气量量，Crs为为呼呼吸吸顺顺应应性性，R为为粘粘滞滞阻阻力力，F为为流流速速，I为惯性阻力，为惯性阻力，dV/dt为加速度为加速度运动方程是整个呼吸力学监测的基础！运动方程是整个呼吸力学监测的基础！呼吸力学研究的机械模型（呼吸力学研究的机械模型（lung modellung model）
7、1.1.线性单室模型线性单室模型 反映了整个呼吸系统反映了整个呼吸系统“平均平均”的呼吸力学状况的呼吸力学状况适合于健康人和限制性肺疾病适合于健康人和限制性肺疾病不适合严重的不适合严重的COPDCOPD、ARDSARDS和主支气管狭窄和主支气管狭窄 2.2.线性双室模型线性双室模型 适用于适用于COPDCOPD、ARDSARDS、单侧肺和主支气管狭窄等、单侧肺和主支气管狭窄等 3.3.非线性单室模型非线性单室模型 适用于适用于ARDSARDS和肺纤维化和肺纤维化 容容积积控控制制通通气气的的呼呼吸吸力力学学曲曲线线不不同同部部位位压压力力波波形形气道峰压（气道峰压（PD）的影响因素）的影响因素
8、吸气流速吸气流速气道阻力气道阻力潮气量潮气量胸肺顺应性胸肺顺应性呼气末正压（呼气末正压（PEEP）内源性呼气末正压（内源性呼气末正压（PEEPiPEEPi）平台压（平台压（PS）的影响因素的影响因素潮气量潮气量胸肺顺应性胸肺顺应性PEEPPEEP内源性呼气末正压（内源性呼气末正压（PEEPiPEEPi）流速或气道阻力对气流速或气道阻力对气道道 峰压产生影响，但峰压产生影响，但对平台压无影响对平台压无影响顺应性的变化对气道顺应性的变化对气道峰压和平台压都产生峰压和平台压都产生相同影响相同影响虚点面积在特定的时间间隔上所计算的压力相加求其均数即平均气道压虚点面积在特定的时间间隔上所计算的压力相加求
9、其均数即平均气道压平均气道压平均气道压(Pmean)数个周期中气道压的平均值数个周期中气道压的平均值与影响与影响P PD D的因素及吸气时间长短有关的因素及吸气时间长短有关近似于平均肺泡压近似于平均肺泡压其大小与对心血管系统的影响直接相关其大小与对心血管系统的影响直接相关内源性呼气末正压内源性呼气末正压（PEEPi）概念概念 在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内在肺的弹性回缩下导致呼气末肺泡内呈正压，称为呈正压，称为PEEPiPEEPi。PEEPiPEEPi的存在说明呼气末的存在说明呼气末肺容积未能回到正常肺容积未能回到正常FRCFRC状态，即存在动态肺状态，即存在动态肺过度充气（过度充气（DPH
10、DPH）。）。PEEPi产生的机制产生的机制等压点学说等压点学说PEEPi的影响因素的影响因素呼气阻力增加呼气阻力增加 呼吸系统顺应性增高呼吸系统顺应性增高通气量过大通气量过大呼气时间不足呼气时间不足呼气气流受限呼气气流受限呼气肌的作用呼气肌的作用 PEEPi的类型的类型不伴有肺过度充气的不伴有肺过度充气的PEEPiPEEPi伴有肺过度充气但无气流受限的伴有肺过度充气但无气流受限的PEEPiPEEPi伴有肺过度充气和气流受限的伴有肺过度充气和气流受限的PEEPiPEEPiPEEPi的临床意义的临床意义增加呼吸功增加呼吸功增加肺损伤的危险性增加肺损伤的危险性对循环系统的影响对循环系统的影响对对肺
11、肺通通气气的的影影响响：导导致致呼呼吸吸肌肌疲疲劳劳，肺肺泡泡通气量降低通气量降低对气体交换的影响对气体交换的影响 ：通气的不均衡分布：通气的不均衡分布对临床所测呼吸系统顺应性的影响对临床所测呼吸系统顺应性的影响 PEEPi的监测方法的监测方法:间接观察间接观察 胸围增大；胸围增大；患者呼吸费力；患者呼吸费力；心血管功能恶化；心血管功能恶化；呼呼气气末末有有持持续续呼呼气气气气流流，呼呼气气的的最最后后部部分分突突然然被被吸吸气中断；气中断；压力控制通气时潮气量或每分通气量下降；压力控制通气时潮气量或每分通气量下降；不能用呼吸系统顺应性下降解释的平台压升高；不能用呼吸系统顺应性下降解释的平台压
12、升高；容量控制通气时气道压力升高。容量控制通气时气道压力升高。PEEPi对对气气道道压压的的影影响响PEEPi的监测方法的监测方法:直接测量直接测量呼气末气道阻断法呼气末气道阻断法同步记录气道口压力与流速法同步记录气道口压力与流速法食道球囊法食道球囊法间断气道阻断法间断气道阻断法 MuellerMueller动作法动作法 呼气末阻断法测定呼气末阻断法测定PEEPiPEEPiPEEPi阻断阻断 食道球囊法测定食道球囊法测定PEEPiPEEPi FlowVolPawPes PEEPi的临床应用的临床应用 降低降低PEEPiPEEPi：COPDCOPD，哮喘，哮喘 延长呼气时间延长呼气时间 降低气道
13、阻力降低气道阻力 减少分钟通气量减少分钟通气量 消除呼气肌的作用消除呼气肌的作用增加增加PEEPiPEEPi：ARDSARDS，肺间质纤维化，肺间质纤维化呼气末正压呼气末正压（PEEP）PEEPPEEP与与CPAPCPAP的概念的概念PEEPPEEP的生理学效应的生理学效应COPDCOPD：减少呼吸功减少呼吸功ARDSARDS：使使萎萎陷陷肺肺泡泡复复张张，减减少少分分流流，改改善善顺应性和顺应性和V/QV/Q比值比值支气管哮喘：有争议支气管哮喘：有争议胸内压胸内压（Ppl）/食道压食道压（Pes）胸内压与食道压的关系胸内压与食道压的关系食道内压能较好地反映胸内压食道内压能较好地反映胸内压绝对
14、值有一定的差别绝对值有一定的差别两者的变化幅度和趋势一致两者的变化幅度和趋势一致测量方法：食道球囊法测量方法：食道球囊法影响食道压测定的因素影响食道压测定的因素影响胸内压的因素：重力作用影响胸内压的因素：重力作用 要求测量部位与体位前后一置要求测量部位与体位前后一置食食道道测测压压管管因因素素：气气囊囊的的构构造造和和大大小小，导导管管的的构构造造和和大大小小，充气量，气囊位置充气量，气囊位置压力传导介质压力传导介质呼气肌用力：可使胸内压增加呼气肌用力：可使胸内压增加食道变形：体位变化时可使食道变形食道变形：体位变化时可使食道变形食道肌肉收缩：表现为食道肌肉收缩：表现为Pes/PplPes/P
15、pl心脏跳动心脏跳动食道球囊位置的判断食道球囊位置的判断食道压测定的临床应用食道压测定的临床应用反映胸内压反映胸内压反映自主呼吸努力反映自主呼吸努力对肺动脉嵌顿压（对肺动脉嵌顿压（PCWPPCWP）的影响的影响计算跨膈压计算跨膈压有关压差的概念有关压差的概念流流 速速吸气峰流速（吸气峰流速（PIFRPIFR）呼气峰流速（呼气峰流速（PEFRPEFR）平平均均吸吸气气流流速速（VT/TVT/TI I）流速波形流速波形 FH容积控制通气中的吸气流速波形容积控制通气中的吸气流速波形容容 积积1 1VTVT，VCVC，FEV1.0FEV1.02 2分钟通气量（分钟通气量（VEVE）3 3补呼气容积（补
16、呼气容积（ERVERV）4 4功能残气量（功能残气量（FRCFRC）5 5呼气末肺容积（呼气末肺容积（EELVEELV）阻力和顺应性的测定方法：阻断法阻力和顺应性的测定方法：阻断法吸气末阻断法吸气末阻断法呼气末阻断法呼气末阻断法计算公式计算公式顺应性顺应性总静态顺应性总静态顺应性（Cst）=VT/(Ps-PEEP-PEEPi)肺静态顺应性肺静态顺应性（Clst）=VT/(Ps-Ppl-PEEP-PEEPi)总动态顺应性总动态顺应性（Cdyn）=VT/(PD-PEEPPEEPi)胸壁顺应性总顺应性肺顺应性胸壁顺应性总顺应性肺顺应性有效顺应性有效顺应性（Ceff）VT/PD气道吸气阻力气道吸气阻力
17、Raw,max=(PD-Ps)/FRaw,min=(PD-P1)/F传统方法的局限性传统方法的局限性需完全消除自主呼吸的影响需完全消除自主呼吸的影响测量的数据不能完全等同和应用于自主呼吸测量的数据不能完全等同和应用于自主呼吸难以获得判断自主呼吸活动的指标难以获得判断自主呼吸活动的指标流速恒定流速恒定阻力和顺应性的其他测定方法阻力和顺应性的其他测定方法最小平方匹配法（最小平方匹配法（LSFLSF）强迫振荡法（强迫振荡法（FOTFOT）优点：优点：可用于被动呼吸和自主呼吸可用于被动呼吸和自主呼吸宜于宜于 持续监测持续监测时间常数的测定时间常数的测定经典方法：经典方法：通过测定呼吸系统的阻力和顺应性
18、直接计算通过测定呼吸系统的阻力和顺应性直接计算存在的问题存在的问题：适适用用于于单单室室模模型型，对对于于COPDCOPD，不不同同肺肺区区具具有有不不同同的的时时间间常常数数，并并且且由由于于气气道道塌塌陷陷，吸吸气气相相和和呼呼气气相相的的呼呼吸吸力力学学是是不不同同的的。通通常常吸吸气相的时间常数低于呼气相。气相的时间常数低于呼气相。未将呼吸机管路的阻力计算在内，往往低估了实际的时间常数。未将呼吸机管路的阻力计算在内，往往低估了实际的时间常数。不能对每一次的呼吸周期进行持续监测。不能对每一次的呼吸周期进行持续监测。其他简化方法其他简化方法TCVT/PEFR 该该方方法法适适用用于于线线性
19、性单单室室模模型型，不不存存在在动动态态肺肺充气，且肌肉放松时充气，且肌肉放松时TC75VTVT75/PEFR75 呼吸功（呼吸功（WOBWOB）总呼吸功（总呼吸功（WtotWtot）：病人和呼吸机所做的功之和）：病人和呼吸机所做的功之和病人呼吸功（病人呼吸功（WpatWpat）:在自主呼吸中测得的病人所做的功在自主呼吸中测得的病人所做的功呼吸机呼吸功（呼吸机呼吸功（WvenWven）：机械通气时呼吸机所做的功）：机械通气时呼吸机所做的功附加功（附加功（WimpWimp）：克服呼吸机管路和气管插管所做的功）：克服呼吸机管路和气管插管所做的功生理功（生理功（WphyWphy）：克服呼吸系统阻力所
20、做的功）：克服呼吸系统阻力所做的功弹性呼吸功（弹性呼吸功（WelaWela）：克服呼吸系统弹性阻力所做的功）：克服呼吸系统弹性阻力所做的功粘性阻力呼吸功（粘性阻力呼吸功（WresWres）：克服呼吸道粘滞阻力所做的功）：克服呼吸道粘滞阻力所做的功 Wtot WtotWpatWpatWvenWvenWimpWimpWphyWphy呼呼吸吸功功的的组组成成呼吸功的测定方法呼吸功的测定方法计算公式计算公式WOB=Pdv，为压力容积曲线下的面积为压力容积曲线下的面积WOBp=(PEEPOES)dV+2*CCW/VT 其其中中P PEEEE为为呼呼气气末末食食道道压压，P POESOES为为每每一一次次
21、呼呼吸吸开开始始的的食食道压，道压，C CCWCW为胸壁顺应性（假定为为胸壁顺应性（假定为0.2L/cmH0.2L/cmH2 2O O）呼呼吸吸功功的的图图解解法法影响呼吸功测定的因素影响呼吸功测定的因素食道压的准确性食道压的准确性胸壁顺应性：呼吸肌必须放松胸壁顺应性：呼吸肌必须放松肺气容积和气道口测定容积的不一致性肺气容积和气道口测定容积的不一致性胸胸腹腹部部的的变变形形：如如腹腹胀胀和和人人机机对对抗抗时时，呼呼吸吸肌未完全放松肌未完全放松其他未考虑的呼吸功的组成部分其他未考虑的呼吸功的组成部分呼吸功的单位呼吸功的单位J/min：每一次呼吸的呼吸功每一次呼吸的呼吸功呼吸频率呼吸频率 正常值
22、为正常值为3.9 J/min J/L：(J/min)/MV，个个体体越越大大，其其值值越越大大，并并与呼吸阻力成正相关，便于个体间比较。与呼吸阻力成正相关，便于个体间比较。正常值为正常值为0.47 J/L监测呼吸功的意义监测呼吸功的意义选择通气模式选择通气模式调节呼吸支持水平调节呼吸支持水平指导撤机：指导撤机：0.75J/L0.75J/L脱机多能成功脱机多能成功评价呼吸机管路对呼吸功的影响评价呼吸机管路对呼吸功的影响定量评价人机协调性定量评价人机协调性压力时间乘积（压力时间乘积（PTPPTP）概念概念 PTP PTP肌肉收缩时间肌肉收缩时间肌肉产生的压力变化肌肉产生的压力变化 真真实实地地反反
23、映映了了呼呼吸吸肌肌的的努努力力，与与呼呼吸吸氧氧耗耗的的相关性比呼吸功更好。相关性比呼吸功更好。计算方法：计算方法：通过食道压曲线进行计算通过食道压曲线进行计算 PTP（POEE-PES）+（Vol/CCW）dt/tmin呼吸中枢驱动力呼吸中枢驱动力 影响呼吸中枢驱动力的因素影响呼吸中枢驱动力的因素呼吸前负荷呼吸前负荷呼吸后负荷呼吸后负荷呼吸肌的功能状态呼吸肌的功能状态 吸气吸气0.10.1秒末闭合气道压（秒末闭合气道压（P P0.10.1）测定方法：测定方法：FRCFRC位阻断气道位阻断气道0.10.1秒秒无流速变化无流速变化无容积变化无容积变化与呼吸阻力无关与呼吸阻力无关P0.1仅反映呼
24、吸中枢的驱动作用仅反映呼吸中枢的驱动作用P0.1P0.1的临床应用的临床应用监测呼吸中枢的化学感受反应监测呼吸中枢的化学感受反应调节调节PSVPSV的压力支持水平的压力支持水平指导撤机指导撤机影响影响P0.1P0.1测定的因素测定的因素呼气末肺容积：呼气末肺容积：气气道道塌塌陷陷:使使气气道道压压力力的的变变化化在在相相当当的的程程度度上上滞滞后后于于食道压的变化，使实测压力明显低于实际值。食道压的变化，使实测压力明显低于实际值。胸壁变形：使呼气末肺容积发生改变胸壁变形：使呼气末肺容积发生改变呼气肌用力：使呼气末肺容积低于呼气肌用力：使呼气末肺容积低于FRCFRC驱动压力波形：压力流速时相滞后
25、驱动压力波形：压力流速时相滞后呼吸中枢驱动力呼吸中枢驱动力 平均吸气流速（平均吸气流速（V VT T/T/TI I）与与PCOPCO2 2 水平直接相关，重复性好水平直接相关，重复性好过低估计呼吸中枢驱动水平过低估计呼吸中枢驱动水平 呼吸肌肌电图（呼吸肌肌电图（EMGEMG）所有呼吸肌肌电的综合反映所有呼吸肌肌电的综合反映受附近肌肉肌电的影响大，个体间可比性差受附近肌肉肌电的影响大，个体间可比性差呼吸肌肌力呼吸肌肌力肺活量（肺活量（VCVC）最大吸气压（最大吸气压（MIPMIP）反映所有呼吸肌肌力的总和反映所有呼吸肌肌力的总和跨膈压（跨膈压（PdiPdi）=Ppl-Pab=Peso-Pga=P
26、pl-Pab=Peso-Pga 反映膈肌肌力反映膈肌肌力呼吸肌耐力呼吸肌耐力 指呼吸肌维持一定的力量或作功时对疲劳指呼吸肌维持一定的力量或作功时对疲劳的耐受性。耐力比力量更重要。的耐受性。耐力比力量更重要。MV/MMV膈肌张力时间指数（膈肌张力时间指数（TTdiTTdi）TTdi=Pdi/Pdimax*Ti/TtotEMGEMG 高频波高频波/低频波低频波，表明呼吸肌耐力，表明呼吸肌耐力 呼吸浅快指数（呼吸浅快指数（f/VTf/VT）呼吸力学曲线（环）呼吸力学曲线（环）推算指标：顺应性、呼吸功推算指标：顺应性、呼吸功气流受限和肺过度充气的判断气流受限和肺过度充气的判断确定潮气量和最佳确定潮气量
27、和最佳PEEPPEEP判断触发灵敏度是否合适判断触发灵敏度是否合适人机协调的监测人机协调的监测气道分泌物过多的判断气道分泌物过多的判断支扩药物效果的判断支扩药物效果的判断呼吸机管道系统密闭性的判断呼吸机管道系统密闭性的判断压力容积环（压力容积环（P-VP-V环）环）静态静态PV环环动态动态PV环环大大注注射射器器法法描描记记P P-V V曲曲线线呼呼吸吸机机法法描描记记P P-V V曲曲线线低低流流速速法法描描记记P P-V V曲曲线线临床应用临床应用调节调节PEEPPEEP：Pinflex+23cmH2O计算呼吸系统顺应性（计算呼吸系统顺应性（CrsCrs）调节潮气量：调节潮气量：使气道压低
28、于使气道压低于Pdeflex测定肺泡复张容积测定肺泡复张容积 Step 1:测量测量PEEP所致的所致的 FRC(吸气末撤掉吸气末撤掉PEEP并延长呼气时间并延长呼气时间)FRCVE(ZEEP)VE(PEEP)Step 2:Step 2:分别描计分别描计ZEEPZEEP和和PEEPPEEP的的P PV V曲线曲线 Step 3:Step 3:RV=VRV=V2020(PEEP)+(PEEP)+FRC FRC V V2020(ZEEP)(ZEEP)描记和应用描记和应用P PV V曲线注意问题曲线注意问题在肌松状态下进行测量在肌松状态下进行测量动态监测动态监测低位拐点的判断：肉眼法和计算法，部分病
29、人找不到低位拐点的判断：肉眼法和计算法，部分病人找不到PinflexPinflex，或范围较大，或范围较大最佳最佳PEEPPEEP是一平均值，相对于大多数肺泡而言为是一平均值，相对于大多数肺泡而言为“最佳最佳”综合评价综合评价PEEPPEEP的调定：最大氧运输量的调定：最大氧运输量(DO(DO2 2)、最低肺血管阻、最低肺血管阻力、最低肺血分流力、最低肺血分流(S S/T T)呼吸力学曲线分析步骤呼吸力学曲线分析步骤确定通气模式确定通气模式控制模式：控制模式：VCVVCV，PCVPCV自主呼吸模式：自主呼吸模式：PSVPSV，CPAPCPAP，自主呼吸，自主呼吸皆而有之：皆而有之：SIMVSIMVPSVPSV分别分析自主呼吸和控制通气分别分析自主呼吸和控制通气每一次通气的流速发生过程每一次通气的流速发生过程是否协调是否协调分析原因，寻找对策分析原因，寻找对策ACMV中的流速不协调中的流速不协调原因原因固定流速固定流速峰流速不够峰流速不够潮气量不够潮气量不够对策对策上调流速上调流速采用压力限制方式采用压力限制方式采用采用PCVPCVVA VVA V