呼吸力学,呼吸机波形监测
呼吸力学的监测
汇报人：可编辑
2024-01-11
CONTENTS 目录
• 呼吸力学概述 • 呼吸力学监测的方法 • 呼吸力学监测的应用 • 呼吸力学监测的挑战与解决方案 • 未来展望
CHAPTER 01
呼吸力学概述
呼吸力学的定义
呼吸力学是一门研究呼吸过程中气体 流动和呼吸系统力学特性的科学。它 涉及到呼吸系统的气体交换、气流动 力学、呼吸肌肉力学等多个方面。
通过持续监测呼吸力学参数，可以评 估治疗措施的疗效，及时调整治疗方 案。
指导治疗
根据呼吸衰竭的类型和严重程度，呼 吸力学监测可以指导治疗措施的选择 ，如机械通气、药物治疗等。
机械通气的调节
设定通气模式
根据患者的病情和呼吸力学监测 结果，选择合适的通气模式，如
控制通气、辅助通气等。
调整参数
根据患者的生理需求和呼吸力学监 测结果，调整机械通气的参数，如 潮气量、呼吸频率、吸氧浓度等。
对呼吸力学监测数据进行动态监测和趋势分析，以便及时发现异 常变化并采取相应措施。
监测过程中的患者舒适度
设备舒适度
选择舒适度高、易于使用的呼吸力学监测设备，减少对患者造成的 不适感。
操作简便性
简化呼吸力学监测设备的操作步骤，方便医护人员快速、准确地完 成监测过程。
患者教育
对患者进行教育，告知他们如何配合呼吸力学监测，减少因操作不当 导致的不适感。
预防并发症
通过呼吸力学监测，可以及时发现 机械通气相关的并发症，如过度通 气、通气不足、气压伤等，采取相 应措施进行预防和治疗。
呼吸肌疲劳的评估
评估呼吸肌疲劳程度
通过监测呼吸力学参数，可以评估呼吸肌疲劳的程度，如肌肉收 缩力下降、肌肉疲劳等。
呼吸波形监测
呼吸功能监测和呼吸波形分析上海第二医科大学附属仁济医院张小先通气量监测（一）潮气量和通气量正常情况下，潮气量（V T）和每分钟通气量（V E）因性别、年龄和体表面积不同而有差异，男性V T约为7.8ml/kg，女性为6.6ml/kg，V E为5~7L/min。
呼吸抑制（如麻醉、镇痛药、肌松药等）和呼吸衰竭时V T减少，手术刺激和PaCO2升高时，V T增加。
如潮气量减少，频率相应增加（V E=V T×f），若超过25~30bpm，则提示呼吸机械运动已不能满足机体需要，并且可导致呼吸肌疲劳。
机械通气时，成人V T需要8~10ml/kg，小儿为10~12ml/kg，可根据PaCO2或呼气末CO2分压(P ET CO2)进行调节，V T过大时，使气道压力升高，影响循环功能。
V E>10L/min，不能撤离呼吸机。
（二）死腔气和潮气量之比正常成人解剖死腔约150ml，占潮气量的1/3。
肺弹性组织减少和肺容量增加，支气管扩张时，解剖死腔增加。
肺内通气/血流（V/Q）比率增大，则形成肺泡死腔。
例如在肺动脉压下降，肺梗塞，休克和心力衰竭时。
此外，机械通气时的V T过大，气道压力过高也影响肺内血流灌注。
面罩、气管导管、麻醉机、呼吸机的接头和回路等均可使机械死腔增加。
死腔气量/潮气量比率（V D/V T）反映通气功能，正常值为0.3，计算方法根据下列公式：V D/V T=(PaCO2-P E CO2)/PaCO2或V D/V T=(P ET CO2-P E CO2)/P ET CO2（三）肺活量是在用最大力量吸气后，所能呼出的最大气量。
约占肺总量的3/4，和年龄呈反比，男性大于女性，反映呼吸肌的收缩强度和储备力量。
以实际值/预期值的比例表示肺活量的变化，如≥80%则表示正常。
肺活量为30~70ml/kg,若减少至30ml/kg以下，清除呼吸道分泌物的功能将会受到损害；减少至10ml/kg时，将导致PaCO2持续升高，需要用机械通气辅助呼吸。
呼吸力学和呼吸机波形和其临床意义
总动态顺应性是在主动吸气时测出。 它们反应容量—压力关系旳两项指标，根据流速-时间曲线、压力-时间曲线和压力-容量环也能够评估病人旳顺应性。
“管道特征”
R =
D P
D F
气道阻力
压力差 = 流速 x 管道阻力
压力差 = 流速 x 阻力
dP = Q x R
R =
8 L (visc.)
容量控制通气（PCV）
Guaranteed tidal volume, not affected by the changes in pulmonary mechanics
What is measured?
压力Pressure 时间Time 流速Flow (dV /dt ) 容量Volume (calculated)
三向弹簧
胸腔内压
气管压
近气道压
胸膜压
肺泡压
自主吸气
容量变化
气流
压力变化
机械通气
压力变化
容量变化
气流
吸气
机械通气
自主呼吸
Pressure
Time
肺泡内压力变化
术语: Flow and Volume
分钟通气量 = 潮气量 x 送气频率
Pressure
Flow
Time
潮气量
Volume
Expir.
Insp.
Expir.
压力-时间曲线
波形各段意义
A/ 触发: 病人 (assisted) 呼吸机 (controlled) B/ 限制: 流速 压力 C/ 切换: 容量 时间
A
B
C
切换与限制
Cycled
Pressure
Time
呼吸力学监测-呼吸力学监测包括
弹性阻力增加（顺应性降低）
肺水肿，实变，纤维化，肺不张 气胸、胸腔积液 脊柱侧弯或其他胸壁畸形 肥胖、腹胀 动态肺充气
50
气道峰压报警如何处理？？？
2021/3/20
51
PEEP
2021/3/20
PIP
反映气道阻力
Pplat
反映 肺顺应阻力
52
例：气道峰压报警的原因
气道阻力增加
2021/3/20
呼气末正压（PEEP）
P cm H2O
0
2021/3/20
PEEP
T
27
呼气末正压的生理学意义
• 无气道陷闭的肺组织，如ARDS
• 增加功能残气量，复张肺泡 • 改善通气血流比 • 增加肺顺应性 • 减少呼吸机相关肺损伤
2021/3/20
28
PEEP在ARDS中的作用
2021/3/20
29
呼气末正压的生理学意义
2021/3/20
85
2021/3/20 Dreyfuss,et al. Am J Respir Crit Care Med, 1998, 157:294-323.
11
Pplat：吸气末暂停时、密闭气道内的压力
Pplat
• 吸气末阻断法（inspiration hold）
2021/3/20
12
2021/3/20
13
应用阻断法的注意事项
Time
2021/3/20
Mean airway pressure
Time
20
平均气道压的意义
• 反映平均肺泡压水平 • 反映肺容积的大小 • 与氧合改善有关 • 反映机械通气对循环抑制作用的大小
2021/3/20
呼吸功能监测和呼吸波形分析
呼吸功能监测和呼吸波形分析通气量监测（一）潮气量和通气量正常情况下，潮气量（V T）和每分钟通气量（V E）因性别、年龄和体表面积不同而有差异，男性V T约为7.8ml/kg，女性为6.6ml/kg，V E为5~7L/min。
呼吸抑制（如麻醉、镇痛药、肌松药等）和呼吸衰竭时V T减少，手术刺激和PaCO2升高时，V T增加。
如潮气量减少，频率相应增加（V E=V T×f），若超过25~30bpm，则提示呼吸机械运动已不能满足机体需要，并且可导致呼吸肌疲劳。
机械通气时，成人V T需要8~10ml/kg，小儿为10~12ml/kg，可根据PaCO2或呼气末CO2分压(P ET CO2)进行调节，V T过大时，使气道压力升高，影响循环功能。
V E>10L/min，不能撤离呼吸机。
（二）死腔气和潮气量之比正常成人解剖死腔约150ml，占潮气量的1/3。
肺弹性组织减少和肺容量增加，支气管扩张时，解剖死腔增加。
肺内通气/血流（V/Q）比率增大，则形成肺泡死腔。
例如在肺动脉压下降，肺梗塞，休克和心力衰竭时。
此外，机械通气时的V T过大，气道压力过高也影响肺内血流灌注。
面罩、气管导管、麻醉机、呼吸机的接头和回路等均可使机械死腔增加。
死腔气量/潮气量比率（V D/V T）反映通气功能，正常值为0.3，计算方法根据下列公式：V D/V T=(PaCO2-P E CO2)/PaCO2或V D/V T=(P ET CO2-P E CO2)/P ET CO2（三）肺活量是在用最大力量吸气后，所能呼出的最大气量。
约占肺总量的3/4，和年龄呈反比，男性大于女性，反映呼吸肌的收缩强度和储备力量。
以实际值/预期值的比例表示肺活量的变化，如≥80%则表示正常。
肺活量为30~70ml/kg,若减少至30ml/kg以下，清除呼吸道分泌物的功能将会受到损害；减少至10ml/kg时，将导致PaCO2持续升高，需要用机械通气辅助呼吸。
呼吸机呼吸力学测定
呼吸机呼吸力学测定呼吸系统的阻力分为非弹性阻力和弹性阻力。
非弹性阻力包括气道阻力（RAW）、惯性阻力、重力和肺组织与胸廓的变形阻力，气道阻力是非弹性阻力最主要的组成部分。
弹性阻力指的是肺和胸壁可扩张性，以顺应性（C）来表示。
临床对于呼吸力学的监测主要包括顺应性（C）和气道阻力（RAW）以及克服上述阻力要做的呼吸功。
（一）气道阻力气道阻力是指气流通过气道进出肺泡所受到的阻力，即气流通过气道进入肺泡过程中，气道会对气流产生阻力，阻力的大小和气流的快慢是成正比的，即气流越快，所受的阻力越大，所以用单位流量所需的压力差来表示。
支气管痉挛、黏膜水肿、局部气道阻塞（如分泌物堵塞、异物、肿瘤等）等气道内径的下降会增加气道阻力，因此RAW的监测可用于发现气道的病变。
计算气道阻力时需要测定的参数主要为气道开口处压力、肺泡压及流量。
气道开口处压力及流量相对容易获得，计算气道阻力的关键在于肺泡压的获取。
气道阻力测定的方法可大致分为体积描记法、脉冲振荡法、气道阻断法、食道压测量法、气道压力检测法和吸气末暂停法。
吸气末暂停法是机械通气时运用最多，也是最为简单的方法（见图8-15）。
该方法下应先排除自主呼吸对测量准确性的影响，选择容量控制通气并使用方形流量波，通过设置足够长的平台时间或使用吸气末暂停功能键用于确保吸气末气流最终降为0，此时气道压力也从气道峰压力同步降低至平台压力（即肺泡压），降低的压力值为克服气道阻力所需的压力。
吸气阻力可通过下列公式计算：吸气阻力（RI）＝（气道峰压－平台压）/吸气流量由于呼气过程是胸肺弹性势能的释放过程，气流速度并不恒定，而是呈现先快后慢的特点，呼吸机描记的流量时间曲线通常呈指数递减样变化，因此，在机械通气过程中，通常是结合气道阻断法计算呼气开始瞬间的气道阻力，此时肺泡内压力为平台压，气道开口处压力为PEEP，气体流量为呼气相峰流量：呼气阻力（RE）＝（平台压－PEEP）/呼气峰流量但目前临床上多数呼吸机流量传感器位于呼吸机回路远端，呼气开始时流量受回路顺应性及阻力影响较大，因此测定的呼气阻力准确性较低，仅具参考意义。
呼吸力学波形分析与临床意义
.
56
综合曲线的观察
顺应性或阻力的改变的波形
VCV:顺应性 降低丶阻力 增高
.
57
综合曲线的观察
常见呼吸机故障—呼吸回路泄漏
呼出潮气量少 于吸入潮气量
呼出气峰流速 明显降低。
压力曲线峰稍 降低。
.
58
综合曲线的观察
呼吸管道内有液体
.
59
小结
通过对流速-时间曲线、压力-时间曲线、 容积-时间曲线、呼吸环等呼吸机波形适 时综合观察、分析。直观评估肺顺应性、 气道阻力、PEEPi、管道回路、人机对 抗、通气效果等，为调整呼吸机参数提 供客观依据，科学的制定呼吸机治疗方 案，从而保证治疗效果与安全。
.
31
容积-时间曲线的临床意义
呼气时间不足导致气阻滞
足够的呼气时间, 无气体阻滞
增加平台时间未相应增加 TE,引 起 气体 阻 滞 ,在IRV更 多见
.
32
压力—容积环
.
33
压力—容积环
Vol (ml)
E
－
控制通气
I
Paw
＋ (cm H2O)
.
34
压力—容积环
Vol (ml)
纵轴左侧的吸气启动，其面积相 当触发吸气所作的功。 E 左小三角区及上升肢上内区为 吸气相，吸气相面积代表克服 气道阻力之功。
52
综合曲线的观察
.
53
综合曲线的观察
气体陷闭导致基线压力的上升
.
54
综合曲线的观察
压力支持(PSV)调节压力上升时间
自主吸气能力强的 患者结合病情可给 予较高的起始流速
.
55
综合曲线的观察
压力支持(PSV)调节压力上升时间
呼吸力学监测操作方法
呼吸力学监测操作方法
呼吸力学监测是一种通过监测呼吸系统的力学参数来评估呼吸功能的方法。
下面是一种常见的呼吸力学监测操作方法：
1. 检查设备：确保呼吸力学监测设备的正常工作。
包括确认传感器、监测仪器、连接线等是否完好，并且已正确安装和连接。
2. 准备患者：将患者放置在适当的体位，通常是半卧位或直立位。
确保患者舒适，并准备好所需的辅助设备，例如口罩或鼻子夹等。
3. 连接传感器：根据设备说明书的指导，将传感器正确连接到患者的呼吸系统。
通常，传感器可以通过插入呼吸机管道、测压管道、面罩或鼻管等方式与呼吸系统连接。
4. 校准设备：在监测开始之前，需要校准呼吸力学监测设备。
这通常包括将设备的零点校准到大气压力，并校准其测量范围。
校准的具体方法可以参考设备说明书。
5. 开始监测：打开呼吸力学监测仪器，并开始记录数据。
监测可以连续进行，也可以根据需要进行定时抽样。
6. 记录数据：根据设备的要求，将监测到的呼吸力学参数记录下来。
常见的呼
吸力学参数包括呼气末正压（PEEP）、潮气量（VT）、呼吸频率（RR）、吸气时间（TI）等。
7. 分析数据：通过分析监测到的呼吸力学数据，评估呼吸系统的功能。
可以根据需要计算一些相关的指数，例如肺顺应性、阻力、吸气末正压-肺容积曲线等。
8. 采取措施：根据分析结果，采取相应的措施。
例如，调整呼吸机参数、更换或调整呼吸辅助器具、改变患者体位等，以改善呼吸功能。
9. 监测完毕：完成呼吸力学监测后，及时关闭设备并清理传感器。
将记录的数据保存和整理，并及时报告相关医疗人员。
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Expiration
气体陷闭
Flow (L/min)
没回到基线
Inspiration
Volume (ml)
Normal Abnormal
Expiration
顺应性减低在压力时间曲线上的表现
PIP
Paw (cm H2O)
PIP
低顺应性
PPlat
PIP PPlat
Normal
高平台压 (顺应性低)入肺泡及肺泡内废气排出 的过程。 吸入的气体并非都进入肺泡进行气体交换，终末细支 气管以上的部分并不参与气体交换。所以应区分开肺 的通气和肺泡通气两个概念。 解剖死腔：存在于终末细支气管以上气道内的气体容 量。 分钟通气量：为潮气量与呼吸频率的乘积。 肺泡通气量：进入到肺泡内的气体量。
常见病理状态下的呼吸波形改变
不充足的流速
Patient’s effort
主动吸气产生的不同步性
Normal Abnormal
Flow
(L/min)
Time (sec)
吸气流速不足
充足的流速
不充足的流速
Paw (cm H2O)
Time (sec)
气体泄漏
Volume (ml)
气体泄漏
Time (sec)
顺应性
顺应性（compliance）是弹性物体的共同属性。 呼吸系统顺应性是指呼吸系统中不同区域的弹性属性， 是单位压力改变时所引起的肺容积变化。 呼吸系统顺应性包括：肺顺应性、胸壁顺应性和总顺应 性。
顺应性的定义
容量改变
肺容量改变 肺顺应性
顺应性 =
压力改变 肺的容积变化 胸壁顺应性 = 胸壁的压力变化
PIP PPlat PPlat
PIP
High Raw
}
Normal
高峰压 Increased PTA (气道阻力增加) 正常平台压 (正常顺应性 )
气道阻力增加
Flow (L/min)
Inspiration
Volume
(ml)
“Scooped out” pattern
Normal Abnormal
Assisted
I: Inspiration E: Expiration
流速容积环（方波）
Inspiration PIFR
Volume (ml)
FRC
VT
PEFR Expiration
流速容积环（递减波）
Inspiration PIFR VT
Volume (ml)
FRC Expiration
PEFR
呼吸阻力的分类
肺的弹性阻力 弹性阻力
静态阻力，占2/3
胸廓的弹性阻力
粘性阻力 非弹性阻力
动态阻力，占1/3 （摩擦阻力）
惯性阻力
呼吸系统的弹性阻力
肺弹性阻力来自两个方面:肺泡表面液体层与 气体的界面所形成的表面张力,肺弹性纤维的 回缩力.前者占2/3,后者占1/3.
呼吸力学一般概念
Inspiratory Tidal Volume
Volume (ml)
Inspiration Expiration
TI
Time (sec)
压力时间曲线
Peak Inspiratory Pressure PIP
Paw (cm H2O)
Inspiration
TI }
Expiration TE
PEEP
Time (sec)
共有八种流速曲线。但在目前临床上使用的呼 吸机大多只采取方波和减速波两种流速变化曲 线。 在测定呼吸力学参数时，通常均采取方波作为 流速曲线。 流速曲线呈双向，吸气时流速为正，呼吸时流 速为负。
流速时间曲线
SQUARE
DECELERATING
ACCELERATING
SINE
容积时间曲线
Time (sec)
P-V环上的顺应性改变
顺应性
VT levels
增加 正常 减低
定压通气
Volume (mL)
Paw (cm H2O)
Preset PIP
PEEP and P-V Loop
Volume (mL)
PEEP
Paw (cm H2O)
PIP
谢谢聆听
定容模式、恒定气流的一个压力-时间曲线
峰 压 克服气道阻力
平 台 压 PEEP
克服弹性阻力
Assisted vs Controlled
Assisted
Pressure (cmH20)
Controlle d
Time (sec)
容积压力环
E
Vol (ml)
E
Paw (cm H2O)
I
I
Controlled
=
肺的压力变化
肺的容积变化
胸壁的压力变化 + 肺的压力变化
胸肺顺应性
=
肺顺应性的特点
顺应性（compliance）是弹性物体的共同属性。 呼吸系统顺应性是指呼吸系统中不同区域的弹性属性， 是单位压力改变时所引起的肺容积变化。 呼吸系统顺应性包括：肺顺应性、胸壁顺应性和总顺应 性。
呼吸功
气体泄漏
Volume (ml)
气体泄漏
Pressure (cm H2O)
气体泄漏
Inspiration
Flow (L/min)
Volume (ml)
气体泄漏的体积
正常 泄露
Expiration
过高的触发灵敏度
Volume (mL)
增加呼吸功
Paw (cm H2O)
气道阻力增加
Normal Paw (cm H2O)
呼气峰流速减速
Expiration
气管扩张反应
Before Flow (L/min)
After Time (sec)
长呼气时间 PEFR
短呼气时间
高呼气峰流速
Air Trapping
Flow (L/min)
Inspiration
Normal Patient
Time (sec)
}
Air Trapping Auto-PEEP
呼吸功（work of breathing, WOB）:是指空气进出 呼吸道时用以克服肺、胸壁和腹腔内脏器的阻力而消 耗的能量。
机械通气基本参数和各种通气波形
机械通气支持时有四个基本参数 压力 容积 流速 时间 这些参数相互结合后就构成了各种通气波形，包括： 压力-时间 容积-时间 流速-时间 压力-容积环 流速-容积环 压力-流速环
呼吸力学，呼吸机波形监测
呼吸生理
正常人呼吸的过程
呼吸中枢驱动→吸气肌开始收缩→胸腔容积增加→胸 腔内压力开始下降→压力低于大气压 →气流进入到肺 内
呼吸直接驱动力-呼吸肌的组成
呼吸肌 主要呼吸肌 吸气肌 肋间外肌 肋间内肌的软骨部分 膈肌 呼气肌 硬骨间的肋间内肌
辅助呼吸肌 辅助吸气肌 胸大肌、胸小肌、斜骨肌 胸锁乳突肌 锯肌的一部分 辅助呼气肌 腹壁肌肉