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1、机械通气的呼吸力学基础机械通气的呼吸力学基础 主要内容临床重要的呼吸力学指标呼吸力学指标测定的方法和意义呼吸力学曲线的分析呼吸力学应用进展呼吸力学应用进展呼吸力学监护已成为呼吸监护的重要内容压力、阻力、顺应性、auto-PEEP呼吸力学曲线监测应用日趋广泛提倡呼吸力学指导下的个体化通气治疗肺保护通气策略的实施需要呼吸力学指导Volume Change Gas FlowPressure Difference 自 主 呼 吸Volume ChangeVolume ChangeT Ti imme eGas FlowGas FlowPressure DifferencePressure Differe
2、nce 机 械 通 气重要的呼吸力学指标重要的呼吸力学指标压力 阻力 容量 峰压力 吸气阻力 吸气潮气量平台压力 呼气阻力 呼气潮气量 平均气道压力 弹性阻力 可压缩气量胸膜腔内压力 呼气末肺容积 autoPEEP重要的呼吸力学指标顺应性静态顺应性动态顺应性呼吸系统顺应性肺顺应性（C=V/P，正常肺0.2-0.3L/cmH2O）胸壁顺应性（C=V/Ppl，正常0.2 L/cmH2O）流速呼吸功 P-V曲线P0.1呼吸力学三要素呼吸力学三要素压力（P）、阻力（R）、流速（V）P=R RV压力和流速为可控因素流速对时间积分得到容量控制压力时阻力改变可导致容量降低控制流速时阻力增大可导致压力增高ti
3、mePressurePEEPPIPPplatAlveolar Distending(recoil)Pressure difference(Pdis)Flow-Resistive Pressure difference(Pres)压力组成压力组成dP=R x Flow +dV/C st压力监测部位流速监测部位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 气道阻力增高（分泌物堵塞、气管痉挛）峰压力与平台压同时增高 提示肺或胸壁扩张受限 明显腹胀肺不张气胸肺水肿、ARDS、肺炎autoPEEP人-机对抗气道峰压降低（管路漏气、气囊漏气）肺（气道）阻力与顺应性的改变都可导致气道
4、压力的改变通过气道压力的改变可以推测病变的性质和部位 Paw (cm HPaw (cm H2 2O)O)NormalNormal PPlat(Normal Compliance)Increased PIPIncreased PTA(increased Airway Resistance)NormalNormalPIPPIPP PPlatPlatHigh RHigh RawawPIPPIPP PPlatPlatIncreased Airway Resistance DECREASED COMPLIANCEDECREASED COMPLIANCETime(sec)Paw (cm H2O)Low C
5、ompliancePIPPPlatNormalNormalPIPPPlatNormal PPlat(Normal Compliance)Increased PPlat(Decreased Compliance)NormalPIP小结小结压力升高或降低都应进一步查找原因压力增高肺或胸腔顺应性下降（变硬）气流阻力增高顺应性降低和阻力增高处理原则不同 阻阻 力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=（PIPPpla）/吸气末流速吸气末流速lRE=（PplaPEEP）/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
6、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80%小气道以层流为主，占总阻力的20%正常人气道阻力为1cmH2O/L/S哮喘和COPD患者气道阻力为5-10cmH2O/L/S8号气管插管阻力为5 cmH2O/L/S7号气管插管阻力为8 cmH2O/L/S 气管插管时气道阻力相当于中度哮喘发作气道阻力的计算方法气道阻力的计算方法Resistance =PIP-PlateauPeak FlowResistance =20-151 L/sec=5 cmH20
7、/L/secPlateau Pressure 15 cmPIP 20 cmVTE 500 ccPeak Flow=60 L/minVolume Change=Pressure Difference x Compliance of the BalloonVolumePressureD D VD D PC=D D VD D P 顺应性顺应性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StaticNo flowdynamicflow and resistance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
8、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 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 adequa
9、te plateau40PCIRCcmH2OINSPLminEXPPLOT SETUP302010 010-2080604020020-804060V.04812s2610UNFREEZECompliance Calculations 500 15-5=50 ml/cmH20Compliance =VtePlateau-PEEPPlateau Pressure 15 cmPEEP 5 cmVTE 500 ccPeak Flow=60 L/minVTE 500 cc10 cmH20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=（CLCW）/（CL+CW）胸胸壁壁顺顺应应性性
10、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机械通气时气体在肺内分布特点机械通气时气体在肺内分布特点l自自主主呼呼吸吸时时气气体体主主要要进进入入肺肺的的下下垂垂区区域域和和肺肺周周边边胸胸膜下部位膜下部位l机械通气时气体主要分布在肺非下垂区和大气道内机械通气时气体主要分布在肺非下垂区和大气道内lARDSARDS机械通气时气体主要进入非下垂区域机械通气时气体主要进
11、入非下垂区域lCOPDCOPD和和哮哮喘喘患患者者除除存存在在肺肺内内气气体体分分布布不不匀匀外外，还还存存在较严重的小气道塌陷在较严重的小气道塌陷l气流波形（方波和正弦）对气体的分布无明显影响气流波形（方波和正弦）对气体的分布无明显影响 机械通气时肺内气体分布机械通气时肺内气体分布P-V曲线的测定方法曲线的测定方法大注射器法大注射器法吸气阻断法吸气阻断法持续气流法持续气流法准静态顺应性准静态顺应性测定注意事项测定注意事项镇静、肌松镇静、肌松近口端压力和流速监测近口端压力和流速监测注意干扰因素（如明显腹胀）注意干扰因素（如明显腹胀）PEEP对血流动力学的影响对血流动力学的影响Ppl=PEEPC
12、L/（CL+CW）正常人正常人CLCW，故，故Ppl1/21/2（PEEP）相相当当于于大大约约一一半半的的胸胸腔腔内内压压（PEEP 或或PEEPi）传传递递到到胸膜腔，引起胸内压增高。胸膜腔，引起胸内压增高。当当肺肺实实变变、肺肺顺顺应应性性减减小小时时，传传递递比比例例减减少少。而而胸胸壁壁顺应性减小时，气道内压力向胸膜腔内传递增加。顺应性减小时，气道内压力向胸膜腔内传递增加。ARDSPEEP水水平平在在15cmH2O以以下下，可可不不必必考考虑虑对对PCWP读数的影响。读数的影响。肺肺顺顺应应性性增增大大（肺肺气气肿肿）或或胸胸壁壁顺顺应应性性减减小小时时较较低低水水平平的的PEEP就
13、就可可能能干干扰扰肺肺毛毛细细血血管管楔楔压压的的判判断断，测测定定值值高于实际水平。高于实际水平。PEEP对血流动力对血流动力 学的影响学的影响Compensation of the PCWP for PEEP:Compliant lungs corrected PCWP=PCWP-PEEP(mm Hg)Noncompliant lungs corrected PCWP=PCWP-1/4 PEEP(mm Hg)PEEP(cm H2O)/1.36=PEEP(mm Hg)Low VT vs High VTLow PEEP vs High PEEP HFOVProne ProtectiveAuto
14、-PEEP检查方法呼气末阻断气流法当存在严重气道狭窄及气体陷闭时不能反映真实的肺泡压力，用平台压更准确吸气末肺容积（VEI）食道内压测定Auto-PEEP ManeuverPress Exp Pause key to schedule automatic expiratory pause maneuverDuring the next exhalation,the inspiratory and expiratory valves will close and pressure will equilibrate between the circuit and the patient PTEnd
15、 Exp Hold 痰液栓对呼吸力学评估的影响痰液栓对呼吸力学评估的影响auto PEEP临床迹象不能解释的心动过速、低血压，特别是机械通气治疗刚开始时（由人工通气过度为机械通气时）患者触发每次呼吸非常费力患者的吸气努力并非每次都能触发呼吸下一次吸气开始时呼气（喘鸣音）仍在进行压力流速图形显示异常动态过度充气对循环功能影响Air TrappingAir TrappingInspirationExpirationNormalNormalPatientPatientTime(sec)Flow(L/min)Air TrappingAuto-PEEPauto PEEP监测auto PEEP的处理改变呼
16、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%左右外源性PEEP改善触发的机理重症哮喘患者外源性PEEP的影响死腔通气问题死腔通气问题解剖死腔正常人100-150ml机械通气时可明显增大（延长管、湿化器）肺泡死腔肺栓塞时VD/VT可显著增大（0.6）COPD、Asthma时V/Q比例失衡，VD/VT增大VD/VT增大将导致分钟通气量显著增大呼吸力学测定的质量控制呼吸力学测定的质量控制No
17、significant leaksCompliance should subtract out circuit compliance,especially in pediatricsManual calculations often contribute to errorsRespiratory Mechanics Requirements For AccuracyThe patient must be at rest during peak and plateau pressure measurementsAdding plateau should not restrict exhalati
18、on and create auto-PEEPPlateau time must not be too short or too long Patient Effort During Inspiratory Plateau PTDiaphragm EffortsPlateau Pressure=?Plateau Time Too Short 500 20-5=33 ml/cmH20 500 15-5=50 ml/cmH20Results in falsely low compliance values!Displayed Plateau Pressure 20 cmPEEP 5 cmActua
19、l Plateau Pressure 15 cm VTE 500 ccPTStatic Compliance Leaks and/or Too Long a Plateau 500 15-5=50 ml/cmH20 500 10-5=100 ml/cmH20Results in falsely high compliance values!Displayed Plateau Pressure 10 cmPEEP 5 cmActual Plateau Pressure 15 cm VTE 500 ccPTAir LeakVolume(ml)Volume(ml)Time(sec)Time(sec)
20、Air LeakAir LeakAir LeakVolume(ml)Pressure(cm HPressure(cm H2 2O)O)Air LeakAir LeakInspirationExpirationVolume(ml)Flow Flow(L/min)(L/min)Air Leak in mLNormalAbnormalResponse to BronchodilatorBeforeTime(sec)Flow(L/min)PEFRAfterLong TEHigher PEFRShorter TEInadequate Inspiratory Flow Adequate FlowTime(
21、sec)Inadequate FlowPaw (cm H2O)Inadequate Inspiratory FlowFlow(L/min)Time(sec)NormalAbnormalActive Inspiration or AsynchronyActive Inspiration or AsynchronyPatients effortFlow versus TimeFlow versus TimeACCELERATINGACCELERATINGDECELERATINGDECELERATINGSINESINESQUARESQUARELung Compliance Changes and L
22、ung 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 VentilationVPPEEP:3 cmH2OVPPEEP:8 cmH2OOptimising PEEP呼气阻力增加Prolonged expiratory flow indicates an obstruction to exhalation and may b
23、e caused by obstruction of a large airway,bronchospasm,or expiratory valve failure of the ventilatorTimeFlowInsufficient Expiratory TimeExpiratory flow is unable to return to baseline prior to the initiation of the next mechanical breathIncomplete exhalation causes gas trapping,dynamic hyper-expansi
24、on and the development of intrinsic PEEPTimeFlowEnd-Expiratory FlowFVVFAfter SuctionBefore SuctionAirway ObstructionPressure-Volume LoopPressure-Volume LoopControlledAssistedSpontaneousVol(ml)Paw(cm H2O)I:InspirationE:ExpirationIEEEII总结呼吸力学是机械通气理论的重要内容压力、阻力、顺应性是呼吸力学最基本内容呼吸力学指标的测定需要标准化呼吸力学曲线形态的异常对临床有指导意义 呼吸力学病例女，83岁右股骨颈骨折2周术后突然发生呼吸心跳骤停呼吸机辅助呼吸