呼吸力学及波形分析
呼吸力学与波形分析
纤维化 呼吸力学是机械通气理论的基础
I: Inspiration 监测患者在呼气后的最大吸气努力，负值越大，脱机的可能性越高，为成功撤离呼吸机的指标之一。 NIF <- 20 cmH2O（绝对值），多不能成功撤机。 水肿 ALI和ARDS是常见的危重病，病死率高，常伴随多器官衰竭 7号气管插管阻力为8 cmH2O/L/S
图.平台压力
评价整个呼吸时相
A
B
PAW
cmH2O
C D
TIME
图计算呼吸时间
图显示不同的呼吸时间状态。从A—B是吸气时间，从B— C是呼气时间。假如下一个吸气相（D）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。
调节峰流速
A
B
PAW
cmH2O
TIME
图.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， （A）压力上升的“滞后”，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。
双水平气道正压通气
气道压力释放通气
•1987年DOWN报道 •预定CPAP水平(10-30cmH2O)自主呼吸， 周期性(1-1.5s)气道压力释放引发呼气
评价触发方式
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 到平台压力（A），表明有漏气或流速不够。
PAW
cmH2O
A
TIME
• ARDSPEEP 水 平 在 15cmH2O 以 下 ， 可 不 必 考 虑 对 PCWP读数的影响。
• 肺顺应性增大（肺气肿）或胸壁顺应性减小时较低水 平的PEEP就可能干扰肺毛细血管楔压的判断，测定值 高于实际水平。
不同胸肺顺应性时PEEP对血流动力 学的影响
呼吸波形及环图分析(1).
Pressure-Volume Loops（5）
5、Air Leak
——漏气
表现：呼气支不能回到0点
原因：回路或气管内插管漏气
Flow-Volume Loops（1）
1、Flow-Volume Loop
吸时间
呼时间
VT
LITERS
A
B
TIME
Volume vs Time
Inspiratory Tidal Volume
Volume (ml)
Inspiration Expiration
TI
Time (sec)
Pressure-Time Curve
压力-时间曲线的原理
A至B点的压力明显增加是由于从 呼吸机至肺整个系统的阻力所致，此压力即为克服阻力的压力。 C点为 峰压代表充气压力，对抗气流的压力和肺扩张的压力。 D至E点平台压 力，需要扩张肺泡的压力。平台期无气体供应到肺，吸气流速是零。 E 点呼气开始。F点呼气结束，压力再次回复到呼气末水平
Curves中设定基线水平
观察:基线水平5 cm H2O 、
以及病人的触发triggering
２、Assisted-Mode (Volume-targeted ventilation)
主要特点： “assisted”
意指病人触发
注意：在Flow-time 和 Volume-time curves 形态 相似；Pressure-time
１、CPAP Mode
２、Assisted-Mode (Volume-targeted ventilation)
2018年呼吸力学波形分析与临床意义
P-V环的斜率可了解肺顺应性
P-V环从吸气起点到吸气终点(即呼气开始)之间连接 线即斜率, 右侧图向横轴偏移即吸气肢偏向横轴, 说 明顺应性下降, 需要更大的压力才能将预置潮气量充 满肺.
插管内径对P-V环的影响
插管内经8mm的P-V环小于内径6.5mm是由于阻力减 低作功小所致, 实线的P-V环是由于使用了呼吸机 (CMV)克服阻力故P-V环无变化.
此环说明压力与容积的关系. ①=PEEP, ②=气道峰压, ③=平台压, ④=潮气量.
自主呼吸下的压力—容积环
自主呼吸, 吸气时是负压达到吸入潮气量时即转换为呼气， 呼气时为正压， 直至呼气完毕压力回复至0。 P-V环呈顺时钟方向。
气道阻力和插管内径对P-V环的影响(图39)
P-V环的上升肢的水平左、右移位反映气道阻力减少或增加。 呼吸机端的压力(通常以Paw表示)增加有三种因素 1.因插管内径小于总气管内径， 阻力必然增加。 2.由于气道本身病变阻力增加(虚线部分)。 3.吸气流速的大小。
压力-时间曲线的临床意义
评估呼气时间
呼气时间不足，压力下 降未达到基线处，引起 有内源性PEEP存在。
识别呼吸类型
基线压力未回复到0, 均使用了PEEP. 且患者触发呼吸机是使用了压力触发, 若使用了流量触发, 则不论是CMV或AMV, 在基线压力均无向下折返小波(A点 处)! 左侧图在基线压力均无向下折返小波(A), 呼吸机完全控制患者呼吸, 此为CMV模式. 右侧在吸气开始均有向下折返的压力小波, 这是患者触发了呼吸机且达到触 发阈使呼吸机进行了一次辅助通气, 此为AMV模式.
吸气流速波形的临床应用
吸气时间的设置有何问题呢？
吸气流速波形的临床应用
吸气时间不足
呼吸力学波形分析与临床意义
呼吸力学波形分析与临床意义概述：呼吸力学波形分析是通过监测和分析患者的呼吸波形来评估其呼吸功能和机械通气支持的效果。
该技术已经在临床上广泛应用，在重症监护科、康复医学和呼吸科等领域发挥了重要作用。
本文将探讨呼吸力学波形分析的原理、临床应用意义以及相关的研究进展。
一、呼吸力学波形分析的原理呼吸力学波形是通过呼吸机、气道插管或面罩等设备采集到的呼吸相关信号，包括压力、流速和容积等参数。
这些信号可以通过传感器转化为电信号，并经过信号处理后显示为图形波形。
呼吸力学波形分析基于呼吸波形的形状和特征，来评估患者的呼吸机械特性和肺功能状况。
二、呼吸力学波形分析的临床应用意义1. 监测呼吸机械通气效果：呼吸力学波形分析可以实时监测患者的呼吸机械通气效果，帮助调整通气参数和预测治疗效果。
例如，通过观察呼气末正压波形的趋势和形态，可以判断患者肺顺应性的变化，评估肺泡塌陷的情况，并调整呼气末正压水平，以提高患者的通气效果。
2. 诊断和评估肺病变：呼吸力学波形分析可以帮助诊断患者的肺病变，并评估其严重程度。
例如，通过观察流速波形的平坦度和上升时间，可以判断患者是否存在患者呼吸道阻塞，如哮喘和慢性阻塞性肺疾病等。
通过观察容积波形的形态和波峰时间，可以评估患者的肺顺应性和气道阻力，辅助判断ARDS等严重肺疾病的程度。
3. 指导机械通气策略：呼吸力学波形分析可以为临床医生提供指导机械通气策略的信息。
例如，通过观察呼吸系统压力波形和流速波形的相位关系和形态，可以判断患者呼吸机和患者的呼吸同步状况，辅助调整呼气末正压水平和呼吸机触发敏感度，以提高通气效果和减少不适感。
三、呼吸力学波形分析的研究进展随着对呼吸力学波形的深入研究，人们不断探索和发现其在临床上的新应用。
例如，部分研究表明，呼吸力学波形分析可以预测ARDS的发生和预后，有助于早期干预和预防。
另外，通过结合机器学习和人工智能等技术，呼吸力学波形分析还有望在未来实现自动化和个体化的呼吸支持治疗。
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。
呼吸机波形分析入门
呼气流量波形均为同一形态, 只有呼气流量 的振幅大小和呼气流量回复到零时间上差 异.
呼吸机波形分析入门
A：指数递减波 B：方波 C：递增波 D：线性递减波 E：正弦波
在流速曲线上 VCV 有恒流速的方波和非恒流速的递减波可 事先选择, 而 PCV 或PSV只有递减流速波, 但峰流速的大小 决定了压力上升时间的快慢.
在容积曲线上 PCV 似呈平台样此取决于压力上升吋间快慢; 吸气时间长短. 而VCV取决于有无预设吸气后摒气.
VCV和 PCV的呼气肢无差别.
呼吸机波形分析入门
呼吸机波形分析入门
呼吸机波形分析入门
自主呼吸（SPONT） P-V环
呼吸机波形分析入门
插管内径对P-V环影响
呼吸机波形分析入门
吸气流速大小对P-V影响
呼吸机波形分析入门
不同阻力对P-V环影响
呼吸机波形分析入门
呼吸机波形分析入门
顺应性改变与P-V环
呼吸机波形分析入门
不同顺应性的P-V环
呼吸机波形分析入门
P-V环临床意义（VCV）
测定拐点 反应过度膨胀部分 反应流速设置不足
呼吸机波形分析入门
测定拐点
呼吸机波形分析入门
反应肺过度膨胀部分
呼吸机波形分析入门
呼吸机流速设置不够
呼吸机波形分析入门
流速容积环
流速-容积曲线(F-V曲线)也可获得气道阻力, PEEPi等许多的信息. 纵 轴是吸气和呼气时流速, 横铀是容积, 横轴上为吸气, 横轴下为呼气， 也有以横轴以上为呼气,横轴下为吸气， 尚有以纵轴右侧为吸气左侧 为呼气. 视各厂软件而定.
医学知识一呼吸波形及环图分析分析
Normal Time-based Curves〔1〕
容量控制通气
1、Pressure-Time,
2、Flow-Time
3、Volume-Time Curves
第六页，共六十二页。
Normal Time-based Curves〔2〕
压力控制通气
1、Pressure-Time, 2、Flow-Time
表了总的呼出潮气量。典型的呼出容量等于吸入容量，除非存在着漏气。
A
VT
LITERS
呼时间 吸时间
B
TIME
第十二页，共六十二页。
Volume vs Time
Volume (ml)
Inspiratory Tidal Volume
Inspiration
Expiration
TI
Time (sec)
第十三页，共六十二页。
5、Air Leak
——漏气 表现：呼气支不能回到0点
原因：回路或气管内插管漏气
第三十二页，共六十二页。
Flow-Volume Loops〔1〕
1、Flow-Volume Loop
横轴——容积；纵轴——流速
上环——吸气；下环——呼气
A点：吸气开始
B点：吸气峰流速，伴容积增大
C点；潮气量输出结束，流速降为0，呼气开 始
❖ 5.检查流❖速容触量发-时时间回曲路线泄漏速
度
1、判断肺内气体是否存在泄漏
2、是否存在用力呼气
第四十四页，共六十二页。
Waveforms Loops意义
❖ 压力-容量环
1、估算吸气相面积和吸气触 发功
2、估算Flow-by的效果
3、估算顺应性、阻力
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容量-时间曲线
判断是否存在漏气/气体闭陷 判断是否存在主动呼气
呼吸环
压力-容积环
动态P-V环
当存在气流时所描记的P-V环 除受顺应性影响外，还与气道阻力和流速有关
机械动力（压力、流速） 阻力（粘滞阻力、弹性阻力） 肺容积改变（潮气量）
呼吸系统力学模型
可检测/调节的参数
气道压（Paw）
以时间（t）为自变量 （横轴）对其进行实 时监测-------曲线
流速（Flow）
以容量（V）为自变量 （横轴）实时监测 压力/流速------环
容量（Volume）
问题：
设置：
VT 350ml，f 10bpm，PEEPe 5cmH2O，Flow 30L/min FiO2 0.6
监测：
Ppeak 34cmH2O，Pmean 9.6cmH2O，Pplat 25cmH2O，PEEPi 6cmH2O
请计算：
R？ C？
通过吸气末阻断法测量静态肺力学参数
计算公式：
呼吸系统粘滞阻力 Rmax=(Ppeak-Pplat)/Flow 呼吸系统总静态顺应性 Cst=VT/(Pplat-PEEPe-PEEPi)
注意事项：
模式、参数：定容、方波、PEEPe 患者：呼吸肌放松、PEEPi
P-T curve----检测PEEPi的大小
加用PEEP后要不要调整触发灵敏度？
V-T curve
容积-时间曲线是表示送气或呼气容积随时 间变化的曲线
V-T curve—检测回路有无漏气/气体陷闭
V-T curve----检测患者有无主动呼气
P-T curve and V-T curve
压力控制通气
P-T curve and V-T curve
压力控制型同步间歇指令通气
显示肺力学改变 反映人机协调性 检测有无气道阻塞 检测呼吸回路有无漏气 评估机械通气效果 评估支气管扩张剂的疗效……
曲线
流速-时间曲线
吸气流速曲线----检测回路有无漏气
吸气流速曲线----检测回路内分泌物或积水
吸气流速曲线----评估PCV模式下的吸气时间
呼气流速曲线----检测有无气道动态闭陷
P-V环----测量上、下拐点
反映不同流速波形对P-V环的影响
显示气管内导管內径对P-V环的影响
F-V环
F-V环----监测有无小气道阻塞
F-V环----评价支气管扩张剂的效果
F-V环----监测有无PEEPi
F-V环----监测有无回路漏气
总结各环的临床意义
压力-容量环
估算吸气相面积和吸气 触发功 调整吸气流速 评估顺应性和阻力 有无过度膨胀和漏气 确定PEEP水平
流速-容量环
监测是否存在漏气 监测有无小气道阻塞 监测有无PEEPi 评估支气管扩张剂效果
救国救世救民
医人医病医心
静态P-V环
排除气流影响后所描记的P-V环 只受顺应性的影响，与气道阻力无关
控制通气时的P-V环
生理呼吸时的P-V环
辅助通气时的P-V环
P-V环----反映肺顺应性的变化
P-V环----评估阻力的大小
P-V环----检测有无漏气或气体陷闭
P-V环----检测有无肺过度膨胀
P-V环----调整吸气流速
P-T curve----判断有无自主触发
P-T curve----评估吸气触发域和触发做功大小
P-T curve----评估吸气末压
P-T curve----设置/评估压力上升时间
P-T curve----评估呼吸支持力度
P-T curve----调节峰流速
P-T curve----通过吸气末阻断法测静态肺力学参数
P-T curve and F-T curve
P-T curve and F-T curve
总结各种曲线的应用
流速-时间曲线
鉴别呼吸类型 判断是否存在PEEPi 判断是否存在气道动态闭陷 评估支气管扩张剂的疗效 评估PCV通气时吸气时间 检查流速触发时回路泄露速度
压力-时间曲线
机械通气波形
曲线
流速-时间曲线 F-T curve 压力-时间曲线 P-T curve ห้องสมุดไป่ตู้容量-时间曲线 V-T curve
环
压力-容量环 P-V loop 流速-容量环 F-V loop
前言
呼吸机将某一参数随时间或另一参数的变化而变化的关 系绘制成曲线或环，实时地显示在屏幕上，称之为机械 通气波形。 机械通气波形应用广泛：
呼吸力学波形分析
河南省人民医院重症医学科 代荣钦 drqin@
ARDS机械通气难在何处？
缺氧纠正难 高支持条件带来危害 保护策略 小潮气量/允许性高碳酸血症与 CO2潴留 呼酸的矛盾 开放策略 最佳PEEP与低血压、血流动力 学不稳定、肺过度充气的矛盾
机械通气的目的
改善通气、改善氧合 其实现手段
呼气流速曲线----检测有无PEEPi
呼气流速曲线----无效触发
呼气流速曲线----流量触发时的漏气速度
呼气流速曲线----评估支气管扩张剂疗效
压力-时间曲线
定容型通气的P-T curve 定压型通气的P-T curve
定容型通气的P-T curve
定压型通气的P-T curve
P-T curve and V-T curve
压力支持模式 PSV
V-T curve and F-T curve
V-T curve and F-T curve
V-T curve and F-T curve
V-T curve and F-T curve
V-T curve and F-T curve